本申請(qǐng)要求在35 U.S.C§119(3)下于2014年6月11日提交的名稱為“ARTICULATING CMM PROBE”的第62/010,943號(hào)美國臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全文通過引用明確結(jié)合在文本中。

背景技術(shù)：

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉸接臂(articulated arm)和坐標(biāo)測(cè)量，并且更具體地，涉及結(jié)合超聲波缺陷檢測(cè)的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。

相關(guān)技術(shù)的描述

直線運(yùn)動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)(也稱作坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM))和鉸接臂測(cè)量機(jī)被用來產(chǎn)生高度精確的幾何信息。一般來說，這些儀器捕獲對(duì)象的結(jié)構(gòu)特征用于質(zhì)量控制、電子渲染和/或復(fù)制。用于坐標(biāo)數(shù)據(jù)獲取的傳統(tǒng)裝置的一個(gè)示例是便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(PCMM)，其是能夠在裝置的測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行高度精確測(cè)量的便攜式裝置。這樣的裝置通常包括安裝在臂的端部的探頭，臂包括通過接頭連接到一起的多個(gè)傳送構(gòu)件。與探頭相反的臂的端部典型地聯(lián)接到可移動(dòng)基座。典型地，所述接頭被分解成單數(shù)旋轉(zhuǎn)自由度，這些旋轉(zhuǎn)自由度中的每個(gè)都使用專用旋轉(zhuǎn)換能器被測(cè)量。在測(cè)量期間，通過操作者將臂的探頭手動(dòng)地移動(dòng)到測(cè)量范圍內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)。在每個(gè)點(diǎn)處，每個(gè)接頭的位置必須在給定時(shí)刻被確定。因此，每個(gè)換能器輸出根據(jù)在該自由度上的接頭移動(dòng)而改變的電信號(hào)。典型地，探頭也生成信號(hào)。這些位置信號(hào)和探頭信號(hào)經(jīng)由所述臂被傳送到記錄器/分析器。然后使用所述位置信號(hào)確定探頭在測(cè)量范圍內(nèi)的位置。例如，參見美國專利第5,829,148號(hào)和第7,174,651號(hào)，它們通過引用完全并入本文中。

一般來說，需要一種具有在其它品質(zhì)當(dāng)中的高精確度、高可靠性和耐久性、充分易用性、低成本和超聲波缺陷檢測(cè)能力的CMM。本公開在本文中提供了對(duì)這些品質(zhì)中的至少一些的改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)實(shí)施方式中，鉸接臂CMM包括能夠檢測(cè)所選對(duì)象的表面下面的缺陷的超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。

在另一實(shí)施方式中，鉸接臂CMM包括結(jié)合功能包(feature pack)的超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，該功能包提供超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的一部分功能。

在另一實(shí)施方式中，鉸接臂CMM包括提供利用坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)在顯示器上覆蓋(overlay)缺陷的能力的超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。

在另一實(shí)施方式中，鉸接臂CMM包括提供將缺陷結(jié)合到所選對(duì)象的三維模型中的能力的超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。

在另一實(shí)施方式中，缺陷檢測(cè)系統(tǒng)包括：CMM，該CMM具有基座和一個(gè)或更多個(gè)傳送構(gòu)件、將所述一個(gè)或更多個(gè)傳送構(gòu)件連接到所述基座的一個(gè)或更多個(gè)鉸接構(gòu)件(articulation member)、以及位于遠(yuǎn)端處的缺陷檢測(cè)傳感器，所述CMM被配置為測(cè)量所述缺陷檢測(cè)傳感器的位置；以及處理器，所述處理器被配置為將如通過所述CMM測(cè)量的所述缺陷檢測(cè)傳感器的所述位置與通過所述缺陷檢測(cè)傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

在另一實(shí)施方式中，感測(cè)對(duì)象中的缺陷的方法包括以下步驟：將定位在CMM上的缺陷傳感器定位成倚靠對(duì)象；利用所述缺陷傳感器來感測(cè)所述對(duì)象的特性；利用所述CMM來測(cè)量所述缺陷傳感器的所述位置；以及將所述缺陷傳感器的所述位置與所感測(cè)的所述對(duì)象的特性關(guān)聯(lián)。

在另一實(shí)施方式中，感測(cè)對(duì)象中的缺陷的方法包括以下步驟：在多個(gè)位置處將定位在CMM上的缺陷傳感器定位成倚靠所述對(duì)象；在所述多個(gè)位置中的每個(gè)處利用所述缺陷傳感器來感測(cè)所述對(duì)象的特性；在感測(cè)到所述缺陷傳感器的特性的所述多個(gè)位置處利用所述CMM來測(cè)量所述缺陷傳感器的所述位置；以及將在所述多個(gè)位置處的所述缺陷傳感器的所述位置與所感測(cè)的特性關(guān)聯(lián)。

在另一實(shí)施方式中，利用CMM測(cè)量數(shù)據(jù)的方法包括以下步驟：將所述CMM的探頭移動(dòng)到第一探頭位置；利用探頭測(cè)量對(duì)象上的表面位置；以及利用所述CMM測(cè)量所述表面位置下面的缺陷點(diǎn)。

在另一實(shí)施方式中，利用CMM測(cè)量數(shù)據(jù)的方法包括以下步驟：將所述CMM的探頭移動(dòng)到對(duì)象上的多個(gè)表面位置；測(cè)量所述多個(gè)表面位置；以及利用所述CMM測(cè)量所述多個(gè)表面位置中的每個(gè)下面的缺陷點(diǎn)。

在另一實(shí)施方式中，利用CMM測(cè)量數(shù)據(jù)的方法包括以下步驟：將所述CMM的探頭移動(dòng)到對(duì)象上的多個(gè)表面位置；測(cè)量所述多個(gè)表面位置；以及在所述第一探頭位置處利用所述CMM的所述探頭來測(cè)量所述表面位置中的每個(gè)下面的所述對(duì)象的缺陷起點(diǎn)、缺陷終點(diǎn)和后表面。

在另一實(shí)施方式中，利用CMM測(cè)量數(shù)據(jù)的方法包括以下步驟：將所述CMM的非接觸式激光掃描儀移動(dòng)到第一探頭位置；利用激光掃描儀測(cè)量對(duì)象上的表面位置；以及利用所述CMM測(cè)量所述表面位置下面的缺陷點(diǎn)。

在又一實(shí)施方式中，由坐標(biāo)測(cè)量機(jī)使用的鉸接探頭包括附接部、測(cè)量部以及至少一個(gè)鉸接接頭。所述附接部能夠被配置用于附接到坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。所述測(cè)量部能夠被配置為接觸要通過所述坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量的對(duì)象。所述至少一個(gè)鉸接接頭能夠被配置為允許所述附接部與所述測(cè)量部之間的旋轉(zhuǎn)。此外，所述鉸接接頭能夠包括被配置為測(cè)量所述接頭的角度的角度傳感器。

在又一實(shí)施方式中，鉸接臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可以包括基座、一個(gè)或更多個(gè)傳送構(gòu)件、以及將所述一個(gè)或更多個(gè)傳送構(gòu)件連接到所述基座的一個(gè)或更多個(gè)鉸接構(gòu)件。所述鉸接臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)能夠被配置為測(cè)量所述鉸接臂的端部的位置。此外，鉸接探頭能夠被附接到所述鉸接臂的所述端部。所述鉸接探頭可以與本文中描述的各種探頭相似，具有進(jìn)行鉸接或彎曲的附加能力。

附圖說明

結(jié)合示出本發(fā)明的示出性實(shí)施方式的附圖作出的以下詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更顯而易見，其中：

圖1是鉸接臂的立體圖；

圖1A是圖1的鉸接臂的分解視圖；

圖2是圖1的鉸接臂的傳送構(gòu)件與其關(guān)聯(lián)鉸接構(gòu)件的立體圖；

圖2A是圖2的蓋部被移除的傳送構(gòu)件的立體圖；

圖2B是圖2A的傳送構(gòu)件的放大立體圖；

圖2C是圖2的鉸接構(gòu)件的放大截面圖；

圖2D是圖2B的傳送構(gòu)件的放大截面圖；

圖2E是圖2的傳送構(gòu)件和鉸接構(gòu)件的部分分解側(cè)視圖；

圖3是圖1的鉸接臂的把手的立體圖；

圖4是圖1的鉸接臂的基座和功能包的立體圖；

圖5是編碼器的示例性實(shí)施方式的平面圖；

圖6是操作鉸接臂的方法的流程圖；

圖7是結(jié)合超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的PCMM的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖；

圖8是超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖；以及

圖9是包括缺陷的所選對(duì)象的橫截面。

圖10是超聲波傳感器的實(shí)施方式的立體圖。

圖11是圖10的超聲波傳感器在第一位置處的截面圖。

圖12是圖10的超聲波傳感器的在第二位置處的截面圖。

圖13是圖10的超聲波傳感器的在第三位置處的截面圖。

具體實(shí)施方式

在2010年3月26日提交的名稱為“CMM WITH MODULAR FUNCTIONALITY”的美國專利No.8,151,477中找到能夠由本文中描述的實(shí)施方式使用的坐標(biāo)獲取構(gòu)件的特定實(shí)施方式的進(jìn)一步描述，該美國專利通過引用完全結(jié)合在本文中。

圖1和圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(PCMM)的一個(gè)實(shí)施方式。在所示的實(shí)施方式中，PCMM 1可以包括：基座10、多個(gè)剛性傳送構(gòu)件20、坐標(biāo)獲取構(gòu)件50和形成將剛性傳送構(gòu)件20彼此連接的“接頭組件”的多個(gè)鉸接構(gòu)件30-36。鉸接構(gòu)件30-36連同傳送構(gòu)件20與鉸鏈(下面描述)一起被配置為賦予一個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和/或角自由度。通過各個(gè)構(gòu)件30-36、20，PCMM 1可以沿各個(gè)空間取向?qū)R，由此允許坐標(biāo)獲取構(gòu)件50在三維空間中精細(xì)定位和定向。

剛性傳送構(gòu)件20和坐標(biāo)獲取構(gòu)件50的位置能夠使用手動(dòng)、自動(dòng)、半自動(dòng)和/或任何其它調(diào)整方法被調(diào)整。在一些實(shí)施方式中，PCMM 1通過各個(gè)鉸接構(gòu)件30-36設(shè)置七個(gè)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)軸。然而，將理解的是，對(duì)能夠使用的移動(dòng)軸的數(shù)量沒有嚴(yán)格的限制，并且更少或更多的移動(dòng)軸能夠被結(jié)合到PCMM設(shè)計(jì)中。

在圖1中示出的PCMM 1的實(shí)施方式中，鉸接構(gòu)件30-36基于其關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件操作能夠被劃分成兩個(gè)功能組，即：1)那些鉸接構(gòu)件30、32、34、36，其與和特定且不同的傳送構(gòu)件相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)(下文中，為“旋轉(zhuǎn)接頭”)，以及2)那些鉸接構(gòu)件31、33、35，其允許在兩個(gè)相鄰構(gòu)件之間或者在坐標(biāo)獲取構(gòu)件30與其相鄰構(gòu)件之間形成的相對(duì)角度的變化(下文中，為“鉸鏈接頭”或“鉸鏈”)。雖然所示的實(shí)施方式包括被定位成創(chuàng)建七個(gè)移動(dòng)軸的四個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭和三個(gè)鉸鏈接頭，但是將想到，在其它實(shí)施方式中，可以改變鉸鏈接頭和旋轉(zhuǎn)接頭的數(shù)量和位置，從而實(shí)現(xiàn)在PCMM中的不同移動(dòng)特征。例如，具有六個(gè)移動(dòng)軸的基本相似裝置可以僅缺少在坐標(biāo)獲取構(gòu)件50和相鄰鉸接構(gòu)件20之間的旋轉(zhuǎn)接頭30。在其它實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)接頭和鉸鏈接頭可以被結(jié)合和/或以不同的組合使用。

如現(xiàn)有技術(shù)中(例如參見通過引用結(jié)合在本文中的美國專利No.5,829,148)已知的并且在圖2D中所示的，傳送構(gòu)件20能夠包括具有內(nèi)部管狀轉(zhuǎn)軸20a的一對(duì)雙同心管狀結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部管狀轉(zhuǎn)軸20a通過第一軸承和第二軸承以同軸的方式被旋轉(zhuǎn)安裝在外部管狀護(hù)套20b內(nèi)，該第一軸承被安裝為接近相鄰構(gòu)件的第一端部，該第二軸承位于該構(gòu)件的相對(duì)端部處，并且該一對(duì)雙同心管狀結(jié)構(gòu)能夠被定位在雙軸殼體100內(nèi)。傳送構(gòu)件20進(jìn)行操作以將運(yùn)動(dòng)從該傳送構(gòu)件的一個(gè)端部傳送至該傳送構(gòu)件的另一端部。傳送構(gòu)件20依次與鉸接構(gòu)件30-36連接在一起以形成接頭組件。

依次，通過從傳送構(gòu)件的一個(gè)端部延伸的軛28(參見圖1A)、延伸通過鉸接構(gòu)件31、33、35的旋轉(zhuǎn)軸以及鉸接構(gòu)件31、33、35本身的組合來部分地形成鉸鏈接頭，鉸接構(gòu)件31、33、35繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)以形成鉸鏈或鉸鏈接頭。

每個(gè)鉸鏈或旋轉(zhuǎn)接頭具有其自身專用的運(yùn)動(dòng)換能器，該運(yùn)動(dòng)換能器為能夠在圖2C中看出的編碼器37的形式。有利地，鉸鏈編碼器和旋轉(zhuǎn)接頭編碼器二者被至少部分地并且更優(yōu)選地被全部定位在各個(gè)鉸接構(gòu)件30-36內(nèi)的雙軸殼體100內(nèi)。

在各個(gè)實(shí)施方式中，坐標(biāo)獲取構(gòu)件50包括被配置為嚙合所選對(duì)象的表面并且基于探頭接觸生成坐標(biāo)數(shù)據(jù)的接觸敏感構(gòu)件55(在圖1中示出為硬探頭)。在所示的實(shí)施方式中，坐標(biāo)獲取構(gòu)件50還包括非接觸掃描和檢測(cè)部件，其不必須要求與所選物體直接接觸來獲取幾何數(shù)據(jù)。如所描述的，非接觸掃描裝置包括能夠被用來獲取幾何數(shù)據(jù)而不直接接觸對(duì)象的非接觸坐標(biāo)檢測(cè)裝置(示出為激光坐標(biāo)檢測(cè)裝置/激光掃描儀)。非接觸掃描裝置能夠包括相機(jī)或其它光學(xué)裝置70，其與未在本文中示出的激光結(jié)合起作用。將想到，各種坐標(biāo)獲取構(gòu)件構(gòu)造都是可能的，其包括：接觸敏感探頭、非接觸掃描裝置、激光掃描裝置、使用應(yīng)變儀來檢測(cè)接觸的探頭、使用壓力傳感器來檢測(cè)接觸的探頭、具有鉸接的探頭、使用超聲波裝置的探頭、使用紅外光束來定位的裝置、以及被配置為靜電響應(yīng)的探頭能夠被用于坐標(biāo)獲取目的。此外，在一些實(shí)施方式中，坐標(biāo)獲取構(gòu)件50可以包括一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或多于三個(gè)坐標(biāo)獲取機(jī)構(gòu)。

能夠在2009年6月18日提交的名稱為“ARTICULATING MEASURING ARM WITH LASER SCANNER”的美國專利申請(qǐng)No.12/487,535中找到能夠由本文中描述的實(shí)施方式使用的坐標(biāo)獲取構(gòu)件的特定實(shí)施方式的進(jìn)一步描述，該美國專利通過引用完全結(jié)合在本文中。如在所述引用中描述的，坐標(biāo)獲取構(gòu)件可以包括能夠附接到坐標(biāo)獲取構(gòu)件的主體的模塊化激光掃描儀(其還可以包括觸摸探頭)。模塊化特征能夠允許各種其它坐標(biāo)檢測(cè)裝置由坐標(biāo)獲取構(gòu)件來使用。另外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員通常已知的，能夠使用其它坐標(biāo)獲取構(gòu)件。

有利地，如圖2至圖2C中所描述的，鉸接構(gòu)件30-36能夠形成雙軸殼體100。雙軸殼體100可以是單個(gè)整體殼體或者包括(例如通過焊接、粘合劑等)接合在一起的多個(gè)工件的殼體。如所描述的，雙軸殼體100能夠被耦接到傳送構(gòu)件20并且包括鉸鏈和旋轉(zhuǎn)接頭的與從基座10起的第二和第三旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)應(yīng)的部分。如上所述，功能旋轉(zhuǎn)編碼器37和用于測(cè)量傳送構(gòu)件以及鉸鏈和旋轉(zhuǎn)接頭的位置的關(guān)聯(lián)電子設(shè)備(如本領(lǐng)域技術(shù)人員通常已知的)能夠分別被定位在鉸接構(gòu)件34和35中(以及鉸接構(gòu)件30-33和36中，在其它附圖中示出)。

為了便于雙軸組件的組裝，雙軸殼體100能夠包括可移除后蓋102，在圖2A中示出為被移除。如所描述的，可移除后蓋102能夠以通常在軸向上與安裝于殼體的相鄰傳送構(gòu)件20對(duì)齊的方式覆蓋殼體100中的開口。此外，在一些實(shí)施方式中，后蓋102能夠被配置為不使CMM 1的任何重要負(fù)載露出。因此，期望形成還能夠用作減震器的剛性較小材料的后蓋102。如所描述的，后蓋102能夠被定位在臂1的“肘部”位置處。在一些活動(dòng)期間，“肘部”位置更有可能突然接觸可以損害臂1的外部硬表面。有利地，由減震材料形成的后蓋102能夠保護(hù)臂1免受這種損害。甚至進(jìn)一步地，在一些實(shí)施方式中，后蓋102的材料還能夠用來促進(jìn)與雙軸殼體100的材料的增強(qiáng)密封。雙軸殼體100能夠包括剛性材料，并且后蓋102能夠包括當(dāng)被安裝到殼體的邊緣時(shí)能夠與該邊緣相符合的更柔性材料，產(chǎn)生增強(qiáng)密封。

可移除后蓋102能夠提供雙軸殼體100的內(nèi)部與外部元件的一般密封，從而保護(hù)位于殼體內(nèi)部的編碼器37。當(dāng)后蓋102被移除時(shí)，與鉸接構(gòu)件34相關(guān)聯(lián)的單獨(dú)編碼器37能夠露出并且被插入到通常在軸向上與所描述的傳送構(gòu)件20(如圖2E中所示的)對(duì)齊的旋轉(zhuǎn)接收部104中/從雙軸殼體100移除。在所示出的實(shí)施方式中，與鉸接構(gòu)件34和35相關(guān)聯(lián)的編碼器是與傳送構(gòu)件20相分離的部件。也就是說，編碼器和傳送構(gòu)件是連接在一起但是能夠彼此分離地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作的兩個(gè)單獨(dú)且不同的部件。相同的原理還應(yīng)用于其它鉸接構(gòu)件30-33和36。也就是說，傳送構(gòu)件20能夠與形成如上所述的鉸鏈或鉸鏈組件并且進(jìn)行操作以對(duì)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行測(cè)量的鉸接構(gòu)件30-36分離地進(jìn)行操作。

另外，如圖2B中所示的，在后蓋102被移除的同時(shí)，附加電子設(shè)備能夠被插入/移除。如所示，雙軸殼體100能夠提供用于能夠保持附加電子設(shè)備的印刷電路板38的接收部。在一些實(shí)施方式中，附加電子設(shè)備能夠執(zhí)行諸如將來自編碼器的模擬信號(hào)數(shù)字化的附加信號(hào)處理。在一些實(shí)施方式中，能夠在將信號(hào)傳送到滑環(huán)或者其它可旋轉(zhuǎn)電子連接之前執(zhí)行這種數(shù)字化。此外，在一些實(shí)施方式中，附加印刷電路板38能夠有利于形成在雙軸殼體100內(nèi)的兩個(gè)編碼器之間的物理電子連接。

此外，在所描述的雙軸殼體100中，與鉸接構(gòu)件35相關(guān)聯(lián)的單獨(dú)編碼器37能夠獨(dú)立于后蓋102被插入/移除。為了便于該插入/移除，雙軸殼體100能夠具有從殼體的主要平面垂直取向的鉸鏈接收部106。鉸鏈接收部106可以具有編碼器37能夠進(jìn)入其中的開放端部108，并且具有大致封閉端部110，編碼器能夠倚靠該大致封閉端部110以限定針對(duì)編碼器的位置。一旦編碼器37被插入，就插入蓋工件112，以將編碼器固定在鉸鏈接收部106內(nèi)。

如圖2C中所描述的，編碼器37能夠包括編碼器盤38a和讀頭38b。編碼器盤38a在其表面上可以具有能夠通過讀頭38b測(cè)量的圖案。例如，在一些實(shí)施方式中，編碼器盤38a能夠具有包括不同顏色、透明和不透明部分或者其它可見變化的光學(xué)圖案；并且讀頭38b能夠包括諸如相機(jī)的光學(xué)測(cè)量裝置。在一些實(shí)施方式中，編碼器盤38a在其上可以具有與條形碼相似的所限定的線圖案，使得通過讀頭測(cè)量的該盤的任何圖像都能夠限定絕對(duì)旋轉(zhuǎn)角度，如下面進(jìn)一步討論的。作為另一示例，編碼器盤38a能夠具有不同磁部分并且讀頭38b能夠測(cè)量相應(yīng)磁場(chǎng)。編碼器盤38a上的不同圖案能夠通過讀頭38b進(jìn)行測(cè)量以指示旋轉(zhuǎn)位置、或者編碼器盤相對(duì)于讀頭的旋轉(zhuǎn)位置的變化。依次，如所描述的，讀頭38b能夠與殼體100旋轉(zhuǎn)地固定，并且編碼器盤38a能夠旋轉(zhuǎn)地固定到編碼器軸39，該編碼器軸39被可旋轉(zhuǎn)地安裝在殼體內(nèi)。因此，軸39相對(duì)于殼體100的旋轉(zhuǎn)能夠造成能夠測(cè)量到的編碼器盤38a與讀頭38b之間的相應(yīng)相對(duì)旋轉(zhuǎn)。然而，將從本文中的描述清楚的是，裝置可以改變。例如，在一些實(shí)施方式中，讀頭38b能夠可旋轉(zhuǎn)地安裝到殼體100并且編碼器盤38a能夠可旋轉(zhuǎn)地被固定。

在所描述的實(shí)施方式中，與鉸接構(gòu)件35相關(guān)聯(lián)的編碼器能夠經(jīng)由傳送構(gòu)件和編碼器軸39上的叉頭與相鄰傳送構(gòu)件(在圖2中未示出)一起安裝。所述叉頭能夠與位于所示的傳送構(gòu)件20的與雙軸殼體100相反的端部處所示的叉頭相似，軛28能夠被安裝到可旋轉(zhuǎn)地安裝在殼體100內(nèi)的編碼器軸39。軛28的叉頭能夠圍繞雙軸殼體100及其所包含的編碼器的端部安裝以形成鉸鏈鉸接構(gòu)件35。因此，雙軸殼體100中的兩個(gè)編碼器都能夠彼此獨(dú)立地被插入/從單個(gè)殼體移除。特別地，在其它實(shí)施方式中，雙軸殼體100的形式可以改變。例如，在一些實(shí)施方式中，雙軸殼體100能夠形成每樣一個(gè)相對(duì)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)接收部104或者兩個(gè)鉸鏈接收部106。

將編碼器37放置到單個(gè)殼體中能夠提供超過具有單獨(dú)殼體的現(xiàn)有技術(shù)組件的很多優(yōu)點(diǎn)。例如，組合殼體能夠減少所要求的零部件和接頭的數(shù)量，并因此也能降低成本和組裝時(shí)間。此外，裝置的精確性能夠從消除由于多個(gè)部件而造成的偏差、不對(duì)齊或其它問題中得到改善。另外，移除附加殼體能夠允許更緊湊的組合接頭組裝，使得臂能夠被更好地支撐并具有更小的重量。如圖1A中所示，下一個(gè)或前方傳送構(gòu)件20的軛28能夠被耦接到延伸通過雙軸殼體100的軸承軸，以形成鉸鏈接頭。

盡管被描述為從基座包圍第二軸和第三軸，但是也能夠由鉸接構(gòu)件(例如第四和第五鉸接構(gòu)件32、33)的其它組合來使用類似雙軸殼體100。此外，雙軸殼體能夠提供未在本文中明確論述的附加優(yōu)點(diǎn)。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，在本文中描述的發(fā)明的其它實(shí)施方式中，鉸接構(gòu)件30-36均可以具有單獨(dú)殼體。

應(yīng)當(dāng)想到，上述雙軸殼體或接頭組件能夠被用在其它類型的CMM中并且不需要結(jié)合下面描述的附加實(shí)施方式來使用。

圖3示出改進(jìn)的把手40。把手40能夠包括一個(gè)或更多個(gè)集成按鈕41。把手能夠利用螺栓、卡扣或夾具而連接到軸。另外，把手40能夠包括被包括在其內(nèi)的電子設(shè)備44。有利地，將電子設(shè)備44設(shè)置在把手40中還能夠使電子設(shè)備與旋轉(zhuǎn)編碼器和當(dāng)被加熱時(shí)可能失去精確性的其它部件相分離。在一些實(shí)施方式中，把手40或其中的電子設(shè)備44能夠與臂的剩余部分熱隔離。另外，當(dāng)把手40可移除并且包括電子設(shè)備44時(shí)，把手40能夠形成與功能包(下面進(jìn)行描述的)相似的模塊化部件。因此，用戶能夠通過改變把手40并且因此也改變電子設(shè)備44和控制電子設(shè)備的按鈕41來改變功能。因此能夠在CMM中設(shè)置具有不同功能的多個(gè)把手40，以向CMM提供模塊化特征。再次，應(yīng)當(dāng)注意的是，在本文中描述的發(fā)明的其它實(shí)施方式中，能夠使用不同把手，或者另選地不存在不同把手。另外，把手能夠包含電池以向臂、掃描儀或兩者供電。

應(yīng)當(dāng)想到，上述改進(jìn)把手40能夠被用于其它類型的CMM中并且不需要結(jié)合上文和下文中描述的附加實(shí)施方式來使用。

另外或者另選地，在一些實(shí)施方式中，CMM臂1能夠至少部分地由臂本身的運(yùn)動(dòng)控制，如圖6中所描述的。例如，盡管在一些實(shí)施方式中，可以通過按壓按鈕、拉動(dòng)控制桿、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤或者啟動(dòng)一些其它傳統(tǒng)啟動(dòng)裝置來觸發(fā)一些命令或指令，但是在其它實(shí)施方式中，能夠通過可以由編碼器37檢測(cè)到的CMM臂1的特定運(yùn)動(dòng)或位置來觸發(fā)相同或不同的指令。作為更具體的示例，在一些實(shí)施方式中，當(dāng)CMM臂1被放置在通常折疊或收縮的位置(諸如圖1中所示的)時(shí)，能夠指示CMM臂1進(jìn)入休眠模式。然后CMM臂1能夠執(zhí)行該指令。類似地，CMM臂1能夠通過快速移動(dòng)，或者移動(dòng)到更延伸位置中而被重新喚醒。指令、運(yùn)動(dòng)和位置的其它組合是可能的。

例如，在一些實(shí)施方式中，CMM臂1能夠根據(jù)其總體取向而進(jìn)入不同數(shù)據(jù)獲取模式。在CMM臂1對(duì)沿著產(chǎn)品的不同零部件要求不同數(shù)據(jù)獲取模式的產(chǎn)品定期進(jìn)行測(cè)量的情況下，根據(jù)位置來改變數(shù)據(jù)獲取模式是有利的。

進(jìn)一步地，在一些實(shí)施方式中，臂能夠根據(jù)其移動(dòng)速度進(jìn)入不同數(shù)據(jù)獲取模式。例如，當(dāng)很快將測(cè)量到臨界點(diǎn)時(shí)，CMM的操作者可以慢慢地移動(dòng)CMM。因此，當(dāng)臂正在慢慢移動(dòng)時(shí)，CMM能夠增加其測(cè)量頻率、精確度或其它特性。另外，CMM能夠在臂被用作計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的模式與利用最后軸中的一個(gè)的快速移動(dòng)的測(cè)量模式之間進(jìn)行切換(下面將進(jìn)一步描述關(guān)聯(lián)計(jì)算機(jī)的實(shí)施方式)。

如同前述實(shí)施方式那樣，應(yīng)當(dāng)想到，與臂的控制相關(guān)的這些特征能夠被用于其它類型的CMM中并且不需要結(jié)合上文和下文中描述的附加實(shí)施方式來使用。

圖4示出了能夠經(jīng)由對(duì)接部12與基座10連接的功能包90的集合。對(duì)接部12能夠形成CMM臂1與功能包90之間的電子連接。在一些實(shí)施方式中，對(duì)接部12能夠提供連接性以用于高速數(shù)據(jù)傳送、電力傳輸、機(jī)械支撐等。因此，當(dāng)連接到對(duì)接部時(shí)，功能包90能夠向CMM臂1提供模塊化電子設(shè)備、機(jī)械或熱部件，允許各種不同的特征和功能，諸如延長(zhǎng)的電池壽命、無線能力、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、提高的數(shù)據(jù)處理、掃描數(shù)據(jù)信號(hào)的處理、溫度控制、機(jī)械支撐或鎮(zhèn)流器、或者其它特征。在一些實(shí)施方式中，這種模塊化功能能夠補(bǔ)充或代替把手40的一些模塊化特征。模塊化功能包能夠包含針對(duì)增強(qiáng)功能的連接器、電池、電子電路板、開關(guān)、按鈕、燈、無線或有線通信電子設(shè)備、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)或者可能不被包括在基礎(chǔ)等級(jí)產(chǎn)品上的任何其它類型的擴(kuò)展功能。此外，在一些實(shí)施方式中，功能包90能夠被定位在CMM臂1的不同部分處，例如沿著傳送構(gòu)件、鉸接構(gòu)件、或者作為把手40的附加元件。

作為一個(gè)示例，功能包90能夠包括電池，諸如原電池或者輔助電池。有利地，在功能包90是輔助電池的實(shí)施方式中，CMM能夠包括當(dāng)沒有輔助電池或者輔助電池被替換時(shí)能夠維持CMM的操作的內(nèi)部原電池。因此，通過使輔助電池循環(huán)，能夠無限期地維持CMM，而無需直接電力連接。

作為另一示例，功能包90能夠包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。功能包90上的可用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以是任意大，使得CMM能夠測(cè)量并保持大量數(shù)據(jù)，而不要求連接到諸如臺(tái)式計(jì)算機(jī)的更大和/或更小的方便的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。此外，在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置能夠?qū)?shù)據(jù)傳送到臂，數(shù)據(jù)包括針對(duì)諸如機(jī)動(dòng)化臂的移動(dòng)路徑的臂操作的指令、當(dāng)按下特定按鈕或者在臂的特定運(yùn)動(dòng)或位置時(shí)針對(duì)該臂的新命令、或者其它可定制設(shè)置。

在功能包包括無線能力的示例中，能夠提供與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相似的功能。利用無線能力，數(shù)據(jù)能夠在沒有有線連接的情況下在CMM與外部裝置(例如臺(tái)式計(jì)算機(jī))之間持續(xù)地被傳送。在一些實(shí)施方式中，CMM能夠從輔助裝置持續(xù)地接收命令。此外，在一些實(shí)施方式中，輔助裝置能夠持續(xù)地顯示來自臂的數(shù)據(jù)，諸如已經(jīng)獲取的臂的位置或數(shù)據(jù)點(diǎn)。在一些實(shí)施方式中，裝置可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)(“PC”)，并且功能包能夠向該P(yáng)C無線地發(fā)送臂坐標(biāo)數(shù)據(jù)和掃描儀數(shù)據(jù)。所述功能包能夠在無線傳輸之前將臂數(shù)據(jù)和掃描儀數(shù)據(jù)組合在功能包中，或者作為單獨(dú)數(shù)據(jù)流來發(fā)送臂數(shù)據(jù)和掃描儀數(shù)據(jù)。

在其它實(shí)施方式中，功能包還能夠包括數(shù)據(jù)處理裝置。這些數(shù)據(jù)處理裝置能夠有利地執(zhí)行能夠改進(jìn)臂的操作、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或其它功能的各種操作。例如，在一些實(shí)施方式中，能夠通過功能包來處理基于臂位置對(duì)臂的命令。在其它實(shí)施方式中，功能包能夠在存儲(chǔ)或傳輸之前對(duì)來自臂的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。

在另一示例中，功能包還能夠向CMM提供機(jī)械支撐。例如，功能包能夠連接到基座10并且具有較大的重量，從而使CMM穩(wěn)定。在其它實(shí)施方式中，功能包能夠提供用于CMM與安裝有CMM的支撐件之間的機(jī)械連接。

在又一示例中，功能包能夠包括熱功能。例如，功能包能夠包括散熱器、冷卻風(fēng)扇等。對(duì)接部與功能包之間的連接還能夠通過導(dǎo)熱構(gòu)件連接到基座10中的電子設(shè)備和CMM的剩余部分，允許CMM臂與功能包之間的大量熱傳送。

此外，如圖1中所示的，在一些實(shí)施方式中，功能包90能夠具有與連接到功能包90的基座10的側(cè)面大致相匹配的尺寸和形狀。因此，能夠在不大幅增加CMM的尺寸、降低其可能的便攜性或者限制其相對(duì)于其它裝置的位置的情況下使用功能包90。

再次，功能包90能夠彼此并且與本文中描述的其它特征相結(jié)合地使用和/或能夠在其它類型的CMM中獨(dú)立地使用。

另外，在一些實(shí)施方式中，CMM臂1能夠包括絕對(duì)編碼器盤95，在圖5中示出示例性實(shí)施方式。絕對(duì)編碼器盤95能夠包括通常為圓形的序列化圖案，其能夠具體實(shí)現(xiàn)為反射和非反射材料、透明和非透明材料、交變磁性能等。序列化圖案能夠允許讀頭通過僅讀取編碼器的編碼表面的受限部分來確定編碼器上的唯一位置。在一些實(shí)施方式中，序列化圖案能夠類似于條形碼，如圖5中所描述的。圖案沿著關(guān)聯(lián)讀頭的觀察范圍可以是非重復(fù)性的。因此，通過讀頭從編碼器盤95收集的圖像或其它數(shù)據(jù)能夠產(chǎn)生與編碼器上的任何其它位置不同的圖案，并且因此與唯一角位置相關(guān)聯(lián)。每個(gè)編碼器能夠由通過例如可以是CCD成像器的一個(gè)或更多個(gè)讀頭讀取的單個(gè)序列化盤組成。使用兩個(gè)或者優(yōu)選地四個(gè)CCD成像器能夠通過測(cè)量軸的偏心率以及從角度測(cè)量中減去該偏心率來改進(jìn)編碼器的精確性。此外，能夠通過對(duì)多個(gè)CCD成像器的測(cè)量結(jié)果求平均來改進(jìn)角度精確性。

在現(xiàn)有技術(shù)的編碼器中，通常使用增量和重復(fù)表面，其中經(jīng)編碼的表面僅指示增量步幅而沒有絕對(duì)位置。因此，增量編碼器將要求返回至唯一識(shí)別初始位置，以重建索引并確定遠(yuǎn)離初始位置的增量位置。有利地，絕對(duì)編碼器盤95的一些實(shí)施方式能夠消除所要求的返回到初始位置。CMM的該特征還能夠與本文中描述的其它特征相結(jié)合地使用和/或在其它類型的CMM中獨(dú)立地使用。

有利地，絕對(duì)編碼器盤95能夠改進(jìn)進(jìn)入休眠模式的CMM臂1的功能。進(jìn)入休眠模式能夠降低CMM臂1的電力消耗。然而，如果足夠系統(tǒng)在休眠模式期間被關(guān)閉，則增量編碼器可以“忘記”其位置。因此，當(dāng)退出休眠模式時(shí)，增量編碼器可能需要在使用之前被帶回到初始位置。另選地，增量編碼器能夠在休眠模式期間被保持為部分地通電，以維持其增量位置。有利地，利用絕對(duì)編碼器盤95，編碼器能夠在休眠模式期間被完全斷電，并且當(dāng)電力恢復(fù)時(shí)立即輸出其位置。換句話說，絕對(duì)編碼器能夠以較低頻率讀取其位置，而不考慮其可能錯(cuò)過增量移動(dòng)并因此丟失其增量位置的軌跡。因此，CMM臂1能夠被通電或者被重新喚醒并且能夠從任何起始位置立即開始數(shù)據(jù)獲取，而不要求中間重置到“初始”位置。在一些實(shí)施方式中，絕對(duì)編碼器能夠由CMM的每個(gè)測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸使用。CMM的該特征還能夠與本文中描述的其它特征相結(jié)合地來使用和/或在其它類型的CMM中獨(dú)立地使用。例如，如上所述，該休眠模式能夠通過移動(dòng)到特定位置來引起。作為又一示例，編碼器盤38a能夠是絕對(duì)編碼器盤95。

甚至進(jìn)一步地，在一些實(shí)施方式中，CMM臂1能夠包括傾斜傳感器。在一些實(shí)施方式中，傾斜傳感器能夠具有至少大約1弧秒的精確度。傾斜傳感器能夠被包括在基座10、功能包90中，或者被包括在CMM臂1的其它零部件中。當(dāng)被放置在基座10或者功能包90中時(shí)，傾斜傳感器能夠檢測(cè)CMM臂的支撐結(jié)構(gòu)(諸如臂所處的桌面或三腳架)的移動(dòng)。然后該數(shù)據(jù)能夠被傳送到在臂中的別處的處理模塊，或者被傳送到諸如計(jì)算機(jī)的外部裝置。例如當(dāng)傾斜變得超過閾值量時(shí)，CMM臂1或者外部裝置然后能夠警告用戶基座中的移動(dòng)和/或嘗試對(duì)該移動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)用戶的警告能夠以各種各樣的形式體現(xiàn)，諸如聲音、把手40上的或者通常靠近臂1的端部的或者在連接到臂1的監(jiān)視器上的LED燈。另選地或另外地，警告能夠是關(guān)于當(dāng)傾斜已經(jīng)發(fā)生時(shí)通過臂1收集的數(shù)據(jù)的標(biāo)記的形式。然后，當(dāng)稍后進(jìn)行分析時(shí)，該數(shù)據(jù)可能被認(rèn)為是不太精確的。當(dāng)嘗試對(duì)移動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，在一些實(shí)施方式中，傾斜及其對(duì)位置的影響能夠部分地被測(cè)量并且在校準(zhǔn)處理中被考慮。在其它實(shí)施方式中，能夠通過據(jù)此調(diào)整鉸接構(gòu)件的角位置來補(bǔ)償傾斜。CMM的該特征還能夠與本文中描述的其它特征相結(jié)合地使用和/或在其它類型的CMM中獨(dú)立地使用。

在其它實(shí)施方式中，在每次測(cè)量臂位置時(shí)，從臂向掃描儀發(fā)送觸發(fā)信號(hào)。與臂觸發(fā)一致，臂能夠鎖定臂位置和取向。掃描儀還能夠記錄相對(duì)于所捕獲的掃描儀圖像流(而且例如記錄作為時(shí)間戳)的接收信號(hào)的時(shí)間(例如，作為時(shí)間戳)。來自臂的該時(shí)間信號(hào)數(shù)據(jù)能夠被包括在圖像數(shù)據(jù)中。根據(jù)兩個(gè)系統(tǒng)(臂和掃描儀)的相對(duì)頻率，可能存在每掃描儀圖像超過一個(gè)臂觸發(fā)信號(hào)?？赡懿黄谕垡缘陀趻呙鑳x的頻率來運(yùn)行，并且這通常導(dǎo)致臂和掃描儀的頻率至少部分地不同步。臂和掃描儀數(shù)據(jù)的后處理因此能夠通過利用掃描儀幀的插值來組合臂位置，以在掃描儀圖像的時(shí)間對(duì)臂位置進(jìn)行估計(jì)。在一些實(shí)施方式中，插值可以是在兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間的簡(jiǎn)單線性插值。然而，在其它實(shí)施方式中，更高階多項(xiàng)式插值能夠被用來考慮加速度、猛拉等。CMM的該特征還能夠與本文中描述的其它特征相結(jié)合地使用和/或在其它類型的CMM中獨(dú)立地使用。

具有缺陷檢測(cè)的CMM

圖7是結(jié)合超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的PCMM的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖。超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠檢測(cè)對(duì)象內(nèi)的各種特征，諸如對(duì)象內(nèi)的材料缺陷或者對(duì)象內(nèi)的一些其它非缺陷不連續(xù)性。不連續(xù)性的示例能夠包括材料的成分的變化、焊接或焊接的完整性、材料的腐蝕、材料中的空隙、以及其它特征。圖8是超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖。在其它實(shí)施方式中，能夠包括例如上述的PCMM 1的各種實(shí)施方式的CMM能夠包括缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。在一些實(shí)施方式中，該缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠包括超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)200能夠結(jié)合上面論述的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)以及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的任一種實(shí)施方式來使用。超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)200能夠包括具有缺陷檢測(cè)傳感器55’的CMM(諸如上述CMM)，在一種布置中該缺陷檢測(cè)傳感器55’能夠被用來代替上述的接觸敏感構(gòu)件55。在一些實(shí)施方式中，缺陷檢測(cè)傳感器55’能夠包括超聲波缺陷檢測(cè)傳感器。該系統(tǒng)200還能夠包括用于處理來自CMM和傳感器55’的信息的計(jì)算機(jī)或處理器。如下面將進(jìn)一步解釋的，將超聲缺陷檢測(cè)系統(tǒng)與CMM相結(jié)合不但提供同時(shí)進(jìn)行多個(gè)測(cè)量的能力，而且提供同時(shí)顯示那些結(jié)果(例如，在計(jì)算機(jī)顯示器220上)的能力。在一些實(shí)施方式中，來自超聲缺陷檢測(cè)系統(tǒng)200的數(shù)據(jù)能夠與來自坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的數(shù)據(jù)相重疊。來自坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的數(shù)據(jù)結(jié)合同時(shí)或大致同時(shí)由超聲缺陷檢測(cè)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)能夠被用來一起重建所選對(duì)象的可見表面和隱藏表面。在一些實(shí)施方式中，結(jié)合超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的CMM提供該能力，以提供所選對(duì)象中的缺陷的三維彩色圖。在一些實(shí)施方式中，缺陷能夠被結(jié)合在所選對(duì)象的三維模型中。在其它實(shí)施方式中，缺陷能夠被結(jié)合在使用計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件創(chuàng)建的三維模型中。在一些實(shí)施方式中，缺陷的三維彩色圖能夠被結(jié)合在所選對(duì)象的三維模型中。

在一些實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)具有對(duì)所選對(duì)象中的缺陷進(jìn)行定位和分類的能力。超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠包括超聲傳感器55’，超聲傳感器55’包括一個(gè)或更多個(gè)超聲波換能器、用于信號(hào)捕獲和分析的硬件和軟件、波形顯示器，以及在一些應(yīng)用中，包括數(shù)據(jù)記錄模塊。在一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)超聲波換能器被用來將能量從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式。換能器能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換成高頻聲能量，并且反之亦然。在一些實(shí)施方式中，超聲傳感器包括超聲波脈沖發(fā)生器和接收器。在其它實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠經(jīng)由機(jī)械振動(dòng)生成聲波并且通過介質(zhì)(例如，要進(jìn)行測(cè)量的所選對(duì)象)來傳播聲波。聲波將在可預(yù)測(cè)方向上以特定速度或速率前進(jìn)通過介質(zhì)，并且當(dāng)聲波遇到與不同介質(zhì)的邊界時(shí)，根據(jù)介質(zhì)的材料性能和邊界被反射或發(fā)送。超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠檢測(cè)并測(cè)量所反射的波。在一些實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠包括由壓電陶瓷、復(fù)合物或聚合物制成的有源元件。當(dāng)有源元件被高壓電脈沖激勵(lì)時(shí)，該有源元件遍及特定頻譜進(jìn)行振動(dòng)并且生成一陣聲波。當(dāng)有源元件通過傳入的聲波(諸如由邊界反射的波)而振動(dòng)時(shí)，該有源元件生成電脈沖。在一些實(shí)施方式中，由于為超聲頻率的聲能量可能無法像通過氣體那樣高效地行進(jìn)，所以在換能器與所選對(duì)象之間可以利用耦合液體或凝膠的薄層。耦合液體或凝膠因此能夠擴(kuò)大超聲傳感器55’與要測(cè)量的對(duì)象之間的接觸的有效面積。

能夠在本文中描述的超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的各種實(shí)施方式中使用多種類型的超聲波換能器。這些換能器例如能夠包括接觸式換能器、角梁換能器、延遲線換能器、浸入式換能器、相控陣換能器以及雙元件換能器。本文中描述的實(shí)施方式能夠結(jié)合這些類型的超聲波換能器中的每種類型中的至少一個(gè)。在一些實(shí)施方式中，能夠包括各種各樣的超聲波換能器。

在一些實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)儀能夠利用直梁測(cè)試或角梁測(cè)試。利用接觸式換能器、延遲線換能器、雙元件換能器或浸入式換能器的直梁測(cè)試能夠被用來找到與所選對(duì)象的表面平行的裂縫或分層、以及空隙和孔隙度。該測(cè)試能夠利用如下原理：經(jīng)過介質(zhì)的聲能量將繼續(xù)傳播，直至其在與另一種材料(例如在遠(yuǎn)壁周圍的或者在裂縫內(nèi)找到的空氣)的邊界處發(fā)生分散或反射。在該類型的測(cè)試中，操作者將換能器耦接到所選對(duì)象并且對(duì)從所選對(duì)象的遠(yuǎn)壁返回的回聲進(jìn)行定位，然后尋找在后壁回聲之前到達(dá)的任何回聲，忽略晶粒散射噪聲(如果存在的話)。在后壁回聲之前的聽覺上顯著的回聲暗示了存在層狀裂縫或空隙。通過進(jìn)一步分析，能夠確定產(chǎn)生反射的結(jié)構(gòu)的深度、尺寸和形狀。利用常用角梁(楔形物)換能器組件或者被對(duì)齊以所選角度將聲能量引導(dǎo)到所選對(duì)象中的浸入式換能器的角梁測(cè)量能夠被用來尋找與所選對(duì)象垂直的裂縫或其它不連續(xù)性。在一些實(shí)施方式中，角梁組件利用模式轉(zhuǎn)換和斯涅爾定律(Snell’s Law)在所選對(duì)象中以所選角度生成剪切波。隨著入射縱波相對(duì)于表面的角度增加，聲能量的增加部分在第二材料中被轉(zhuǎn)換成剪切波，并且如果該角度足夠高，則第二材料中的全部能量都將是剪切波的形式。

如圖7中所示，PCMM 1的坐標(biāo)獲取構(gòu)件50能夠結(jié)合超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的超聲傳感器55’。超聲傳感器55’能夠結(jié)合至少一個(gè)超聲波換能器，使得該超聲傳感器55’能夠通過所選對(duì)象來發(fā)送并接收超聲波并且能夠檢測(cè)所選對(duì)象的表面下面的缺陷以及所選對(duì)象的被測(cè)量部分的厚度。缺陷能夠包括例如在所選對(duì)象的表面下面的裂縫、分層、孔隙度或其它缺陷。在一些實(shí)施方式中，超聲傳感器55’能夠用作接觸敏感構(gòu)件，其被配置為與所選對(duì)象的表面相接合并且生成坐標(biāo)數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，超聲傳感器55’結(jié)合硬點(diǎn)以與所選對(duì)象的表面相接合。通過結(jié)合超聲傳感器55’和坐標(biāo)測(cè)量探頭，CMM能夠在相同位置處同時(shí)或大致同時(shí)收集坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及超聲波缺陷測(cè)量數(shù)據(jù)。與坐標(biāo)測(cè)量相關(guān)的超聲波缺陷測(cè)量提供顯著改進(jìn)信息，提供確定缺陷相對(duì)于所選對(duì)象的表面的位置和缺陷在對(duì)象內(nèi)的最終位置的能力。另外，從多個(gè)位置收集的數(shù)據(jù)能夠被編譯，創(chuàng)建缺陷在所選對(duì)象內(nèi)的地圖。

在另一實(shí)施方式中，PCMM 1的坐標(biāo)獲取構(gòu)件50能夠可選地結(jié)合超聲傳感器55’以及不必須要求與所選對(duì)象直接接觸的非接觸式掃描和檢測(cè)部件70’，以獲取幾何數(shù)據(jù)。非接觸式掃描裝置70’能夠包括非接觸式坐標(biāo)檢測(cè)裝置以在沒有直接對(duì)象接觸的情況下獲得幾何數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，非接觸式掃描裝置70’能夠包括激光掃描儀。在其它實(shí)施方式中，非接觸式掃描裝置70’能夠包括渦電流裝置。在其它實(shí)施方式中，非接觸式掃描裝置70’能夠包括X射線裝置。在其它實(shí)施方式中，CMM能夠利用雙重模式，在該模式下能夠同時(shí)或交替地利用非接觸式掃描裝置70’和超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。在其它實(shí)施方式中，CMM能夠首先利用掃描模式，在該掃描模式下非接觸式掃描裝置70’獲得所選對(duì)象的表面的幾何數(shù)據(jù)。然后，CMM能夠利用缺陷檢測(cè)模式，在該缺陷檢測(cè)模式下超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量在所選對(duì)象的表面下面的缺陷。在一些實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠在缺陷檢測(cè)模式期間被用來測(cè)試所選對(duì)象的所選部分或全部。在一些實(shí)施方式中，能夠使兩種模式的次序顛倒。在一些實(shí)施方式中，雙重模式過程能夠結(jié)合針對(duì)附加數(shù)據(jù)獲取工具和方法的附加模式。在一些實(shí)施方式中，每種模式能夠包括用于測(cè)量所選對(duì)象的超過一種方法或工具。在其它實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠被用來對(duì)所選對(duì)象的所選感興趣部分進(jìn)行掃描，使得對(duì)所選對(duì)象進(jìn)行掃描所花費(fèi)的時(shí)間最小化。這將提供將所選對(duì)象的所選感興趣部分的超聲波缺陷檢測(cè)數(shù)據(jù)覆蓋在該對(duì)象的全三維模型上的能力，提供關(guān)于缺陷的位置的額外清晰度。

圖9是包括缺陷400的所選對(duì)象300的橫截面。在一些實(shí)施方式中，具有超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的CMM具有通過在給定位置(在圖9中通過虛線示出的給定位置)處獲取給定讀數(shù)來繪制兩個(gè)或更多個(gè)點(diǎn)的能力。兩個(gè)點(diǎn)可以包括根據(jù)由CMM提供的坐標(biāo)測(cè)量的一個(gè)表面點(diǎn)310、以及根據(jù)CMM的超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)缺陷點(diǎn)。在其它實(shí)施方式中，缺陷點(diǎn)能夠是缺陷與所選對(duì)象300的表面最接近的部分、或者缺陷起始點(diǎn)410。在一些實(shí)施方式中，具有缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的CMM具有通過在給定位置處獲取給定讀數(shù)來繪制四個(gè)或更多個(gè)點(diǎn)的能力。除了所選對(duì)象的缺點(diǎn)終止點(diǎn)420和相反表面320以外，這些點(diǎn)還包括如上所述的表面點(diǎn)310和缺陷起始點(diǎn)410。在其它實(shí)施方式中，為了獲得附加點(diǎn)，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠結(jié)合附加特征，該附加特征能夠包括例如使用用于在不同深度測(cè)量介質(zhì)的變化的不同頻率的能力。在另一實(shí)施方式中，能夠利用另選超聲波缺陷檢測(cè)手段，其能夠包括例如成角度超聲波缺陷檢測(cè)。在其它實(shí)施方式中，成角度超聲波缺陷檢測(cè)能夠結(jié)合角梁換能器。通過利用角梁換能器，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠檢測(cè)并繪制上述四個(gè)或更多個(gè)點(diǎn)。在一些實(shí)施方式中，角梁換能器能夠結(jié)合接觸式換能器來使用，以檢測(cè)并繪制上述四個(gè)或更多個(gè)點(diǎn)。在一些實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)將能夠提供上述每個(gè)點(diǎn)的深度。因此，在一些實(shí)施方式中，該系統(tǒng)將提供關(guān)于深度或者表面點(diǎn)310與缺陷起始點(diǎn)410之間的距離的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，該系統(tǒng)將提供關(guān)于缺陷400的厚度或者缺陷起始點(diǎn)410與缺陷終止點(diǎn)420之間的距離的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，該系統(tǒng)將提供關(guān)于從缺陷終止點(diǎn)420到所選對(duì)象300的相反表面320的距離的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，該系統(tǒng)將能夠測(cè)量給定位置處的不同深度的多個(gè)缺陷。在一些實(shí)施方式中，該系統(tǒng)能夠提供關(guān)于每個(gè)缺陷400的缺陷起始點(diǎn)410和缺陷終止點(diǎn)420的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，該系統(tǒng)能夠提供所選對(duì)象300的給定位置處的厚度或者表面310與相反表面320之間的距離。

在一些實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠包括電子模塊。在其它實(shí)施方式中，電子模塊與超聲傳感器55’進(jìn)行通信。在一些實(shí)施方式中，電子模塊生成并接收由超聲傳感器55’利用的模擬信號(hào)，以檢測(cè)所選對(duì)象的表面下面的缺陷。在一些實(shí)施方式中，電子模塊還對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理并生成數(shù)字信號(hào)。在一些實(shí)施方式中，電子模塊與超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的其它部分進(jìn)行通信。在一些實(shí)施方式中，電子模塊能夠與轂進(jìn)行通信。在一些實(shí)施方式中，電子模塊能夠與功能包(例如圖4中示出的功能包)進(jìn)行通信。在一些實(shí)施方式中，電子模塊能夠與輔助裝置進(jìn)行通信，該輔助裝置能夠包括例如計(jì)算機(jī)210(諸如圖8中所示的計(jì)算機(jī))。

在其它實(shí)施方式中，電子模塊被定位成非常接近超聲傳感器55’。在其它實(shí)施方式中，電子模塊被安裝在PCMM 1的坐標(biāo)獲取構(gòu)件50上或其內(nèi)。將電子模塊放置在坐標(biāo)獲取構(gòu)件50內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠使靠近換能器的超聲信號(hào)數(shù)字化。通過使靠近換能器的超聲信號(hào)數(shù)字化，能夠通過在其接頭處具有滑環(huán)以提供無限旋轉(zhuǎn)的PCMM的內(nèi)部線路來發(fā)送數(shù)字化信號(hào)。如果靠近坐標(biāo)獲取構(gòu)件的信號(hào)未被數(shù)字化，則模擬超聲信號(hào)可以沿著PCMM的外部上的單獨(dú)線纜被發(fā)送，該單獨(dú)線纜可能阻止PCMM的無限旋轉(zhuǎn)且由于其能夠接觸正被測(cè)量的零部件對(duì)于用戶來說可能是尷尬的。通過內(nèi)部布線并且通過滑環(huán)來發(fā)送原始模擬信號(hào)可能不是有利的，這是由于其可能使原始模擬信號(hào)惡化并且使其具有噪音。在一些實(shí)施方式中，電子模塊經(jīng)由至少一個(gè)線纜與超聲傳感器55’進(jìn)行通信。在一些實(shí)施方式中，代替線纜，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠利用無線技術(shù)在該系統(tǒng)的多個(gè)部分之間以及與其它系統(tǒng)進(jìn)行通信。在一些實(shí)施方式中，電子模塊能夠被定位成在PCMM 1的基座10附近。在其它實(shí)施方式中，將超聲傳感器55’連接到電子模塊的線纜能夠沿著多個(gè)剛性傳送構(gòu)件20的外部延伸。在另一實(shí)施方式中，線纜能夠在多個(gè)剛性傳送構(gòu)件20的內(nèi)部?jī)?nèi)延伸。在其它實(shí)施方式中，CMM能夠結(jié)合附接構(gòu)件以保持線纜并且防止在使用CMM期間線纜的卷邊或破損。

在一些實(shí)施方式中，CMM能夠結(jié)合用戶界面，用戶界面能夠包括例如計(jì)算機(jī)監(jiān)視器220(諸如圖8中所示的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器)，以顯示由CMM提供的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，用戶界面能夠被配置為顯示由超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，用戶界面能夠被結(jié)合在超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的電子模塊中。在另一實(shí)施方式中，單獨(dú)用戶控制裝置能夠結(jié)合用戶界面。在一些實(shí)施方式中，用戶界面能夠被結(jié)合在輔助裝置內(nèi)或者被顯示在輔助裝置上，該輔助裝置能夠包括例如臺(tái)式或膝上型計(jì)算機(jī)210。在一些實(shí)施方式中，輔助裝置能夠與CMM有線連接。在其它實(shí)施方式中，輔助裝置能夠經(jīng)由無線連接與CMM進(jìn)行通信。

在一些實(shí)施方式中，用戶界面結(jié)合至少一個(gè)顯示器以將通過CMM收集的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶。在一些實(shí)施方式中，該顯示器能夠包括例如計(jì)算機(jī)監(jiān)視器220。在一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)顯示器能夠呈現(xiàn)所選對(duì)象的表面下面的缺陷的圖形表示。在一些實(shí)施方式中，該圖形表示能夠包括缺陷相對(duì)于表面的深度。在一些實(shí)施方式中，圖形表示能夠包括缺陷起始點(diǎn)的深度和缺陷終止點(diǎn)的深度。在一些實(shí)施方式中，圖形表示能夠包括從所選對(duì)象的表面到相反表面的距離，提供了所選對(duì)象正被測(cè)量的部分的厚度。在一些實(shí)施方式中，上述深度能夠以數(shù)字形式來提供。在一些實(shí)施方式中，缺陷能夠通過顯示器上的對(duì)比色來表示。在一些實(shí)施方式中，顯示器能夠以圖形方式顯示覆蓋在所選對(duì)象300上的缺陷400，如圖9中所示出的。在一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)顯示器能夠呈現(xiàn)描繪所選對(duì)象的表面下面的缺陷的彩色圖。在一些實(shí)施方式中，不同顏色能夠表示不同等級(jí)的材料密度。在一些實(shí)施方式中，不同顏色能夠表示不同種類的缺陷，諸如孔隙度、裂縫、分層等。在一些實(shí)施方式中，不同顏色能夠表示不同厚度缺陷。在其它實(shí)施方式中，不同顏色能夠表示由其它免費(fèi)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)獲取裝置提供的附加信息。

在一些實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠利用針對(duì)其功能的至少一部分的功能包90(諸如圖4中所示的功能包)。在一些實(shí)施方式中，功能包90能夠提供上述電子模塊的功能。在其它實(shí)施方式中，功能包90能夠提供輔助裝置的功能。在其它實(shí)施方式中，功能包90能夠通過線纜與超聲傳感器55’進(jìn)行通信。在其它實(shí)施方式中，功能包90能夠與電子模塊相結(jié)合地利用并且與該電子模塊進(jìn)行通信。在其它實(shí)施方式中，功能包90能夠與輔助裝置相結(jié)合地利用并且與該輔助裝置進(jìn)行通信。在其它實(shí)施方式中，功能包90能夠經(jīng)由至少一個(gè)線纜與超聲傳感器55’連接。在其它實(shí)施方式中，功能包90能夠經(jīng)由至少一個(gè)線纜與輔助裝置連接。在其它實(shí)施方式中，功能包90能夠經(jīng)由無線連接與輔助裝置連接。在一些實(shí)施方式中，功能包90能夠包括數(shù)據(jù)處理裝置。在其它實(shí)施方式中，功能包90生成并接收對(duì)超聲傳感器55’來說必須的模擬信號(hào)并且從超聲傳感器55’接收模擬信號(hào)，以便對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理并且提供關(guān)于所選對(duì)象的表面下面的缺陷的數(shù)字信號(hào)或數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，功能包90能夠結(jié)合超聲波缺陷檢測(cè)功能連同其它功能，其它功能能夠包括例如上述功能包90的功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的功能、通信裝置的功能等。在一些實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠包括對(duì)現(xiàn)有CMM的添加、升級(jí)或選擇。在一些實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠包括功能包90。功能包90能夠提供超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)功能的至少一部分并且與超聲傳感器55’相結(jié)合地工作，以提供關(guān)于所選對(duì)象的表面下面的缺陷的信息。

在一些實(shí)施方式中，CMM能夠一次執(zhí)行多個(gè)測(cè)量。CMM能夠同時(shí)或連續(xù)地利用各種數(shù)據(jù)獲取裝置。這些裝置能夠包括例如硬點(diǎn)和接觸敏感觸摸探頭、非接觸式掃描或成像裝置、激光掃描裝置、應(yīng)變測(cè)量等。

在一些實(shí)施方式中，具有超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的CMM能夠檢測(cè)各種材料中的各種缺陷類型。在其它實(shí)施方式中，該系統(tǒng)能夠檢測(cè)并測(cè)量復(fù)合材料內(nèi)的分層，該復(fù)合材料能夠包括例如玻璃纖維或碳纖維。在其它實(shí)施方式中，該系統(tǒng)能夠檢測(cè)并測(cè)量鑄件內(nèi)的孔隙度。在其它實(shí)施方式中，該系統(tǒng)能夠檢測(cè)并測(cè)量材料內(nèi)的裂縫，該材料能夠包括例如黑色金屬和有色金屬。

在一些實(shí)施方式中，上述超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠由渦電流缺陷檢測(cè)系統(tǒng)代替。在另一實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠與渦電流缺陷檢測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合地工作。在另一實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠由X射線缺陷檢測(cè)系統(tǒng)代替。在另一實(shí)施方式中，超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)能夠與X射線缺陷檢測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合地工作。在另一實(shí)施方式中，CMM能夠利用超聲波缺陷檢測(cè)系統(tǒng)、渦電流缺陷檢測(cè)系統(tǒng)以及X射線缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的任意組合。

圖10示出了超聲傳感器500的另一實(shí)施方式，除非相反指示，該超聲傳感器500能夠被替換并且還具有與上述超聲傳感器55’相似的性能和功能。下面參照?qǐng)D10進(jìn)行描述的實(shí)施方式能夠結(jié)合上述實(shí)施方式來使用或者能夠被用于其它類型的PCMM中，并且因此不需要結(jié)合本文中描述的PCMM實(shí)施方式來使用。例如，PCMM可以具有更多或更少的鉸接接頭。

如所示，超聲傳感器500能夠包括附接部510。附接部510能夠被配置為便于將超聲傳感器500附接到坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，諸如具有例如6個(gè)或者鉸接或者傳送構(gòu)件的鉸接臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。傳感器500能夠可選地以與接觸探頭或其它探頭相同的方式、可選地代替這種探頭附接到坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。此外，傳感器500能夠使用各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行附接，諸如螺紋嚙合、閂鎖嚙合、磁嚙合、運(yùn)動(dòng)學(xué)支承或者類似機(jī)構(gòu)。附接部510還能夠提供與CMM的電子連接，以便于與CMM的電力傳輸和數(shù)據(jù)傳送。有利地，嚙合大致上是剛性的，使得傳感器500相對(duì)于CMM的位置和角取向能夠被已知。如下面將進(jìn)行論述的，傳感器500的部分能夠是非剛性的，并且能夠測(cè)量傳感器500(或者傳感器500的一部分)在這些非剛性部分處的移動(dòng)，以監(jiān)視測(cè)量部540的位置。

如圖10中所示的，傳感器500能夠包括主體部520。主體部520能夠剛性地連接到附接部510。此外，主體部520能夠包括各種輔助元件，諸如被示出為印刷電路板(PCB)522的計(jì)算模塊。PCB 522能夠提供各種功能，諸如對(duì)超聲脈沖發(fā)生器和接收器進(jìn)行操作。PCB 522還能夠提供各種數(shù)據(jù)處理功能，諸如將來自超聲接收器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。此外，PCB 522能夠便于傳感器500與CMM的其它部件之間的通信，其它部件是諸如臂中、功能包上、被附接到臂上的其它電子設(shè)備和處理模塊、或者其它模塊。在一些實(shí)施方式中，來自傳感器500的數(shù)據(jù)能夠沿著隔離的內(nèi)部線纜線路被傳送，該隔離的內(nèi)部線纜線路與用于發(fā)送來自臂上的編碼器的數(shù)據(jù)的線路相分離。

如所描述的，傳感器500另外可以包括與連接到主體部520的鉸接體部530。鉸接體部530能夠允許傳感器500在一個(gè)或更多個(gè)軸處旋轉(zhuǎn)。在所描述的實(shí)施方式中，鉸接體部530允許在與鉸接探頭接頭532、534相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)軸處旋轉(zhuǎn)。鉸接探頭接頭532、534能夠被定向以將兩個(gè)不同旋轉(zhuǎn)軸提供給傳感器500。每個(gè)接頭532、534能夠包括各種特征以便于諸如軸、軸承、套管和其它元件的物理旋轉(zhuǎn)。此外，如圖11至圖13中所示的，接頭532、534能夠包括角度傳感器以測(cè)量圍繞其各自旋轉(zhuǎn)軸的角旋轉(zhuǎn)。

角度傳感器能夠包括定位在孔538后面的光源536和光傳感器537。光源536能夠包括LED或者另一光源。光傳感器537能夠包括光電二極管或者其它類型的光敏傳感器，并且其能夠被直接定位在孔538后面。光傳感器537能夠創(chuàng)建與所接收的光相關(guān)的信號(hào)，諸如與所接收的光成比例(并因此與接頭的角度成比例，如下面論述的)的電壓。光源536、孔538和光傳感器537能夠被定位為使得從光源開始穿過孔并且到達(dá)光傳感器的光量根據(jù)接頭532、534的角位置而改變。例如，光源536能夠相對(duì)于孔538和光傳感器537移動(dòng)，使得在接頭的一個(gè)極限位置處，如圖11中所示，光源536能夠基本上與孔538不重合。在該位置，基本上沒有來自光源536的光穿過孔538到達(dá)傳感器。在圖12中描述的接頭的中間位置，光源536能夠與孔538對(duì)齊大約一半，使得來自光源的光的一部分到達(dá)光傳感器537。在圖13中所示的接頭的另一極限位置處，光源536和孔538能夠大致對(duì)齊，使得基本上全部的光到達(dá)光傳感器537。因此，通過傳感器檢測(cè)的光量能夠指示角位置。這能夠與使用光柵或其它模式的標(biāo)準(zhǔn)編碼器不同地進(jìn)行操作，但是仍能夠使用超過一個(gè)孔。在一些實(shí)施方式中，能夠利用+/-50弧秒或更好的精確度來測(cè)量角位置。在其它實(shí)施方式中，能夠利用+/-20弧秒或更好的精確度來測(cè)量角位置。在又一些實(shí)施方式中，能夠利用+/-2弧秒或更好的精確度來測(cè)量角位置。

還能夠使用相似傳感器。例如，能夠倒轉(zhuǎn)光源536和光傳感器537的位置，使得光傳感器相對(duì)于孔538移動(dòng)并且光源536保持與孔對(duì)齊，這與所描述的光傳感器相對(duì)于孔移動(dòng)并且光傳感器保持與孔對(duì)齊的實(shí)施方式相反。此外，將要理解的是，光不必是可見光，而是還能夠是紅外光、紫外光或者電磁譜的其它部分。

此外，在一些實(shí)施方式中，光源536在具有更多光的極限位置中能夠至少部分地被孔538擋住。這能夠防止光傳感器537過于飽和，因?yàn)橐恍﹤鞲衅鳟?dāng)接近完全飽和時(shí)可能丟失精確性。在其它實(shí)施方式中，能夠選擇傳感器的敏感度和光源的強(qiáng)度來防止飽和。然而，孔538和光源536和/或傳感器的幾何形狀也能夠通過其相對(duì)移動(dòng)而影響測(cè)量的精確度。在附圖中，孔538和光源536被描述為圓形，但是其它形狀也是可能的。

類似地，光源536能夠通過孔538被至少部分地暴露在具有較少光的極限位置中。這能夠防止光傳感器537在低光條件下丟失精確性。例如，信噪比在低光條件下能夠更高。

對(duì)傳感器的其它變型是可能的。例如，在一些實(shí)施方式中，能夠使用多個(gè)光傳感器。此外，在一些實(shí)施方式中，能夠使用多個(gè)光源。例如，在一些實(shí)施方式中能夠使用線性光電二極管陣列。此外，能夠使用其它類型的傳感器來測(cè)量角位置，諸如光學(xué)或旋轉(zhuǎn)編碼器、光學(xué)相機(jī)、應(yīng)變傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器以及其它類型的傳感器。傳感器500的角位置(例如，接頭532、534的角度)的測(cè)量能夠與其它數(shù)據(jù)相結(jié)合以確定測(cè)量部540(下面進(jìn)行論述)的位置和由CMM測(cè)量的其它特征。

能夠限制接頭532、534的運(yùn)動(dòng)的角范圍。例如，在一些實(shí)施方式中，這些接頭能夠被限制到大約7度的運(yùn)動(dòng)范圍。在其它實(shí)施方式中，運(yùn)動(dòng)范圍能夠是10度或更少、12度或更少或者15度或更少。由于當(dāng)傳感器500在連接到CMM的臂的同時(shí)沿著表面移動(dòng)，所以允許傳感器500的旋轉(zhuǎn)能夠改進(jìn)與要被測(cè)量的對(duì)象的接觸。更具體地，對(duì)于超聲傳感器，傳感器應(yīng)當(dāng)被保持在與使用期間測(cè)量的對(duì)象大致正交的位置中。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，大約7度的旋轉(zhuǎn)通常是足夠的，但是更大或更小范圍的運(yùn)動(dòng)也是可能的。

傳感器500另外可以包括被附接到鉸接體部530的測(cè)量部540。如所描述的，測(cè)量部540包括超聲裝置，但是還能夠由所論述的可旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)來使用正常接觸探頭。如上所述，超聲裝置能夠包括超聲脈沖發(fā)生器和接收器。此外，如所示，測(cè)量部540能夠大致為圓柱形，在測(cè)量部的端部處具有平坦接觸部分以用于與要被測(cè)量的對(duì)象相接觸。大多數(shù)常見超聲傳感器是圓柱形的，并且傳感器的平面應(yīng)當(dāng)保持與正被測(cè)量的對(duì)象的表面持續(xù)接觸。為了實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容，圓柱形傳感器應(yīng)當(dāng)被保持為與對(duì)象大致正交。由于傳感器具有來回?fù)u晃的趨勢(shì)并且難以保持接觸，當(dāng)傳感器被安裝到更大鉸接臂CMM、CMM或機(jī)械時(shí)，維持該正交位置相對(duì)來說是困難的。鉸接體部530能夠允許測(cè)量部540與傳感器500的其余部分(諸如主體部520和附接部510)之間的旋轉(zhuǎn)。這便于維持正交接觸。

能夠由各種裝置使用諸如傳感器500的傳感器。雖然在本文中被描述為主要由鉸接臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)使用，但是還能夠由直接計(jì)算機(jī)控制坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、通用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、機(jī)器人或其它裝置來使用這種傳感器。此外，傳感器500能夠包括除了超聲裝置或觸摸探頭以外的其它測(cè)量裝置。另外，傳感器540能夠由諸如球體的接觸探頭代替，以便進(jìn)行傳統(tǒng)接觸測(cè)量。

上述各種裝置、方法、過程和技術(shù)提供了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的多種方式。當(dāng)然，應(yīng)理解地是，不必須根據(jù)任何上述特定實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)所有所述目的或優(yōu)點(diǎn)。并且，盡管在某些實(shí)施方式和實(shí)施例的上下文公開了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明不限于公開的具體實(shí)施方式、其它另選實(shí)施方式和/或其用途和其明顯修改及其等價(jià)物。因此，本發(fā)明不旨在由本文公開的優(yōu)選實(shí)施方式限制。