專(zhuān)利名稱(chēng)：探針坐標(biāo)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來(lái)操縱具有操縱桿的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，特別涉及一種探針坐標(biāo)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置，它能夠沿著探針坐標(biāo)系統(tǒng)、根據(jù)探針的取向移動(dòng)探針。
可進(jìn)行計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作為一用來(lái)測(cè)量置于一底座上的物體的坐標(biāo)、外形等的裝置是眾所周知的。圖6顯示了這種坐標(biāo)測(cè)量機(jī)系統(tǒng)的外觀。通常，這種坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有互相垂直的X、Y和Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前端有一球形測(cè)頭。此外，其上還固定著一安裝有一探針、能夠檢測(cè)該測(cè)頭是否與被測(cè)物體接觸并輸出一接觸信號(hào)的探頭。
具體地說(shuō)，在圖2所示的的探頭11A(例如，由英國(guó)的Renishaw公司制造的探頭PH9(商品名))里，在探針11B安裝部分上的仰角α和探頭11A下部的旋轉(zhuǎn)角β可通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)自由地改變和設(shè)置，從而使探針的位置可任意設(shè)置。例如，在測(cè)量具有傾斜表面的被測(cè)物體時(shí)，可設(shè)置探頭11A的仰角α和旋轉(zhuǎn)角β，從而可在測(cè)量前使探針處于基本垂直該傾斜表面的位置上。
然而，一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)操縱圖4所示的操縱桿工作臺(tái)40上的操縱桿41A、41B和41C而使探針可移動(dòng)的方向是受限制的，即限于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的X、Y和Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方向，這樣，當(dāng)探針的位置被設(shè)置成基本上垂直于被測(cè)物體的傾斜表面時(shí)，操作者體驗(yàn)到一種不協(xié)調(diào)的感覺(jué)，并發(fā)覺(jué)難以進(jìn)行，因?yàn)橥ㄟ^(guò)操縱桿使探針移動(dòng)的方向與探針的取向不一致。
此外，對(duì)于操作者來(lái)說(shuō)，通過(guò)操縱操縱桿使探針沿著傾斜表面平穩(wěn)移動(dòng)是困難的，而且這種操縱需要實(shí)踐。結(jié)果，對(duì)形成于其上的傾斜表面或孔等的測(cè)量與對(duì)平面部分的測(cè)量相比，其測(cè)量效率特別差。此外，還存在著一種擔(dān)憂(yōu)，即操作者一不小心會(huì)使探針碰撞被測(cè)物體，從而使昂貴的探頭或探針折斷。為了避免這種碰撞，必須操縱操縱桿，使探針慢慢移動(dòng)。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)第60-210746號(hào)公布了一種為解決上述問(wèn)題的發(fā)明。然而，在上述發(fā)明里，必須測(cè)量該傾斜表面，以便在計(jì)算機(jī)里構(gòu)成一與該傾斜表面一致的工作坐標(biāo)系統(tǒng)。在該過(guò)程中，通過(guò)操縱操縱桿使探針可以移動(dòng)的方向仍限于X、Y和Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方向。這樣，為構(gòu)成工作坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行的測(cè)量需要操縱操縱桿，而這種操縱與以往一樣困難，并需要實(shí)踐。因此，在這種操縱過(guò)程里存在著不方便。
在由日本專(zhuān)利申請(qǐng)第7-132770號(hào)公布的另一發(fā)明里，各操縱桿根據(jù)單位方向矢量確定探針驅(qū)動(dòng)方向。在后一個(gè)發(fā)明里，在獲得該矢量前也需要進(jìn)行測(cè)量，以便設(shè)置該單位方向矢量。
本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而提出的。本發(fā)明的目的是通過(guò)操縱在一坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上的操縱桿來(lái)方便地驅(qū)動(dòng)探針。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種探針坐標(biāo)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置，它包括一坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其上安裝著許多可由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的、互相垂直的軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；一探針，它安裝在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的一個(gè)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，用來(lái)檢測(cè)與被測(cè)物體的接觸；一探頭，可用來(lái)固定探針，并能自由地改變探針的位置；操縱桿工作臺(tái)，其上裝備著一個(gè)或一個(gè)以上的、操縱坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的操縱桿，并能對(duì)應(yīng)操縱桿的動(dòng)作輸出三個(gè)電信號(hào)；一CPU(計(jì)算機(jī)中心處理裝置)，里面安裝著用來(lái)計(jì)算三個(gè)表示與探針的位置一致的探針坐標(biāo)系統(tǒng)的X、Y和Z軸方向的單位方向矢量的步驟；一驅(qū)動(dòng)矢量積和計(jì)算回路，以便通過(guò)合成各矢量計(jì)算一驅(qū)動(dòng)矢量，而各矢量是通過(guò)獲得由操縱桿工作臺(tái)輸出的三個(gè)電信號(hào)和三個(gè)單位方向矢量的無(wú)向積而獲得的；以及一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回路，以便驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的各軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均安裝著一臺(tái)這種電動(dòng)機(jī)，以便與該驅(qū)動(dòng)矢量一致。
除了上面所述，本發(fā)明的探針坐標(biāo)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置還可包括一AD(模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換器，以便將操縱桿工作臺(tái)輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以及一DA(數(shù)字-模擬)轉(zhuǎn)換器，以便將由驅(qū)動(dòng)矢量積和計(jì)算回路計(jì)算出來(lái)的驅(qū)動(dòng)矢量轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
除了上面所述，在本發(fā)明里，探頭可是一可自由地設(shè)定仰角和旋轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)動(dòng)探頭。
通過(guò)使因操縱操縱桿手柄而移動(dòng)的探針的移動(dòng)方向與探針的位置一致，可方便地測(cè)量一具有傾斜表面的物體。


圖1是描述本發(fā)明的框圖；圖2顯示了按照本發(fā)明的一探頭的外觀；圖3描述了按照本發(fā)明進(jìn)行的測(cè)量；圖4顯示了按照本發(fā)明的一操縱桿工作臺(tái)的外觀；圖5是描述按照本發(fā)明的測(cè)量過(guò)程的流程圖；圖6顯示了按照本發(fā)明的一坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的外觀。
現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的一較佳實(shí)施例。在附圖中，相同的零件用相同的標(biāo)號(hào)表示。
圖1是描述本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的框圖。當(dāng)操作者使與圖4所示的操縱桿工作臺(tái)40上的操縱桿41A、41B和41C連接的手柄43和44傾斜時(shí)，輸出基本上與傾斜角度成比例的電信號(hào)A、B和C。操縱桿41A檢測(cè)手柄43沿橫方向的傾斜，并輸出電信號(hào)A。操縱桿41B檢測(cè)手柄43沿縱方向的傾斜，并輸出電信號(hào)B。同樣地，操縱桿41C檢測(cè)手柄44沿縱方向的傾斜，并輸出電信號(hào)C。
接著，信號(hào)A、B和C輸入AD(模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換器42A、42B和42C，并在輸入驅(qū)動(dòng)控制裝置20前轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)a、b和c。在驅(qū)動(dòng)控制裝置20里，將操縱操縱桿時(shí)表示探針驅(qū)動(dòng)方向的單位方向矢量Va、Vb和Vc預(yù)先設(shè)置在內(nèi)存22A、22B和22C里。通常，這些單位方向矢量Va、Vb和Vc的初始狀態(tài)被設(shè)置成與坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的X、Y和Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方向一致。該初始狀態(tài)被設(shè)置成Va=(1,0,0),Vb=(0,1,0)和Vc=(0,0,1)這樣，當(dāng)在此狀態(tài)下操縱操縱桿時(shí)，探針通常沿著與各軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)平行的方向移動(dòng)。
接著，來(lái)自操縱桿工作臺(tái)40的輸出信號(hào)a、b和c提供給一積和計(jì)算回路，在那里計(jì)算單位方向矢量Va、Vb和Vc的無(wú)向積。然后，把這些矢量加起來(lái)，以計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)矢量。將由此獲得的驅(qū)動(dòng)矢量輸入DA(數(shù)字-模擬)轉(zhuǎn)換器24A到24C，轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，然后輸入X、Y和Z軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回路25A到25C。接著，由X、Y和Z軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回路25A到25C輸出的電流輸入坐標(biāo)測(cè)量機(jī)10上的X、Y和Z軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)12A到12C，以驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
坐標(biāo)測(cè)量機(jī)10上的各軸的現(xiàn)有的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，即各軸的編碼器13A到13C的讀數(shù)值不變地輸入CPU(計(jì)算機(jī)中心處理裝置)21，由此可實(shí)現(xiàn)測(cè)量和探針驅(qū)動(dòng)位置的正確控制。
此外，在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)10的Z驅(qū)動(dòng)軸前端安裝一如圖2所示的探頭11A，并在探頭11A的前端安裝一探針11B。為了與被測(cè)物體接觸，在探針11B上裝備用硬質(zhì)材料、諸如紅寶石制造的球形測(cè)頭11C。當(dāng)測(cè)頭11C與被測(cè)物體接觸時(shí)，在探針11B上的檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)該接觸，并輸出一接觸信號(hào)。如圖1所示，該接觸信號(hào)輸入CPU21。當(dāng)接收到該接觸信號(hào)，CPU21將軸的編碼器13A到13C上的在該時(shí)刻的讀數(shù)值作為測(cè)量數(shù)據(jù)，并將其按所要求的那樣儲(chǔ)存在內(nèi)存(未畫(huà)出)里。
接著，將參考圖2詳細(xì)描述探頭11A。探頭11A(例如，它包括由英國(guó)Renishaw公司制造的探頭PH9(商品名))的上部安裝著柱銷(xiāo)。通常，該柱銷(xiāo)插入坐標(biāo)測(cè)量機(jī)10的Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最下部，并由一螺釘固定，這樣，即使在驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)10時(shí)，它也被牢牢地連接和固定，從而不會(huì)移動(dòng)。在進(jìn)行這種安裝時(shí)，必須預(yù)先確定坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的取向和探頭11A的取向。通常，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角β=0時(shí)，該取向與坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的Y軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的負(fù)方向一致或與X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的正方向一致。還可以在探頭11A的上表面提供一定位銷(xiāo)和在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的下端提供一柱銷(xiāo)接納夾具。
在該探頭11A里，通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其下面部分可相對(duì)上面部分以7.5度的間隔在±180度的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，即，旋轉(zhuǎn)角β可自由設(shè)置。同樣地，通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，安裝探針11B的部分可在0到150度的范圍內(nèi)以7.5度的間隔轉(zhuǎn)動(dòng)，即，仰角α可自由設(shè)置。由操作者通過(guò)探頭位置工作臺(tái)50表示的旋轉(zhuǎn)角β和仰角α的值通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制裝置20輸入探頭11A，使它們各自在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下按照表示的角度轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變位置，由此，探針11B的位置可自由地設(shè)置在所需的方向上。
在許多情況下，在具體測(cè)量操作時(shí)，不僅被測(cè)物體的上表面要測(cè)量，它的垂直側(cè)面或傾斜表面也要測(cè)量。一般認(rèn)為，較理想的是每次改變探針11B的位置，使它垂直于被測(cè)物體，并從與該位置一致的方向、即垂直于測(cè)量表面的方向使探針11B逐漸接近被測(cè)物體，當(dāng)測(cè)頭11C與被測(cè)物體接觸時(shí)，測(cè)頭11C不在被測(cè)物體的表面上滑動(dòng)，從而使精度上的降低處于最低程度。
通常，在按照上面所述改變位置后，將進(jìn)行下述的探針校正操作。操縱圖4所示的操縱桿41A到41C，以驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)10，使測(cè)頭11C與置于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)10的底板上的參考球(標(biāo)準(zhǔn)球)(未畫(huà)出)的至少四個(gè)部分接觸，而參考球的直徑值預(yù)先已精確地知道。當(dāng)因這種接觸而通過(guò)探針11B將一接觸信號(hào)輸入CPU21時(shí)，軸編碼器在該時(shí)刻的讀數(shù)值被固定并作為測(cè)量坐標(biāo)值儲(chǔ)存在預(yù)定的內(nèi)存區(qū)域里。接著，將諸如最小二乘方法的幾何計(jì)算方法用于在四個(gè)部分或更多部分上測(cè)得的測(cè)量坐標(biāo)值，以計(jì)算球形結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)與獲得的中心坐標(biāo)值(自上述參考球的中心至測(cè)頭11C的中心的矢量)和直徑值的逆向計(jì)算，得到測(cè)頭11C的直徑值和坐標(biāo)值。
接著，通過(guò)參考圖3-5來(lái)詳細(xì)描述利用探針坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量一具有傾斜表面的物體的測(cè)量過(guò)程。首先，在步驟10，驅(qū)動(dòng)探頭位置工作臺(tái)50，使探針11B基本上與被測(cè)物體的傾斜表面垂直。此時(shí)，探針11B的位置不需要與傾斜表面精確地垂直；用肉眼來(lái)設(shè)置仰角α和旋轉(zhuǎn)角β。例如，在圖3所示的情況下，使仰角α=45度，旋轉(zhuǎn)角β=0度。此時(shí)，即使探針的位置略微偏離與傾斜表面垂直的方向，在實(shí)際測(cè)量中也不會(huì)有大的問(wèn)題，且測(cè)量可在沒(méi)有障礙的情況下進(jìn)行。
當(dāng)來(lái)自探頭位置工作臺(tái)50的仰角α和旋轉(zhuǎn)角β的值輸入和傳送給CPU21時(shí)，一個(gè)角度改變命令立即輸給探頭11A，并驅(qū)動(dòng)安裝在探頭11A里的、用來(lái)改變仰角和旋轉(zhuǎn)角的電動(dòng)機(jī)，從而改變和設(shè)定這些角度。接著，仰角α和旋轉(zhuǎn)角β的值被儲(chǔ)存在CPU21內(nèi)的一個(gè)預(yù)定內(nèi)存里。在以后計(jì)算探針坐標(biāo)系統(tǒng)的各軸線(xiàn)方向的單位矢量時(shí)將使用這些數(shù)值。
接著，進(jìn)行測(cè)量操作，如果一旦設(shè)定的仰角α和旋轉(zhuǎn)角β是這樣的，即存在著這樣一種關(guān)系在探針11B測(cè)量過(guò)程中，除了測(cè)頭11，還有其它部分、例如觸針影響被測(cè)物體，那么還要利用探頭位置工作臺(tái)50再進(jìn)行細(xì)小的角度調(diào)整。然而，在探頭11A里，角度設(shè)定只能以7.5度的間隔進(jìn)行，這樣，難以進(jìn)行使探針精確地垂直于傾斜表面的設(shè)定。然而，當(dāng)撇開(kāi)探頭11A而使用一可在無(wú)級(jí)基礎(chǔ)上進(jìn)行角度設(shè)定的探頭時(shí)，就可以進(jìn)行使探針精確地垂直于傾斜表面的設(shè)定。在這種情況下，將探頭的仰角α和旋轉(zhuǎn)角β設(shè)定為零，然后，在傾斜表面的三點(diǎn)或更多點(diǎn)處進(jìn)行測(cè)量，以獲得傾斜表面的法線(xiàn)方向，并進(jìn)行設(shè)定，使探針11B的位置與該法線(xiàn)方向一致。即，通過(guò)使經(jīng)過(guò)探針11B中心的軸線(xiàn)與傾斜表面的法線(xiàn)方向一致，可設(shè)定探針11B和探針坐標(biāo)系統(tǒng)60，使探針精確地垂直于傾斜表面，從而可實(shí)現(xiàn)大大避免降低精度的測(cè)量。
此外，當(dāng)傾斜表面的角度通過(guò)設(shè)計(jì)值或類(lèi)似途徑預(yù)先知道時(shí)，可在這些數(shù)值的基礎(chǔ)上設(shè)定仰角α和旋轉(zhuǎn)角β，從而與用肉眼測(cè)量相比能使探針位置更準(zhǔn)確地垂直于傾斜表面。
接著，在步驟11，通過(guò)在預(yù)先設(shè)定的仰角α和旋轉(zhuǎn)角β的基礎(chǔ)上的計(jì)算可獲得圖3所示的探針坐標(biāo)系統(tǒng)的各坐標(biāo)軸的單位方向矢量，并將其儲(chǔ)存在CPU21內(nèi)的預(yù)定的內(nèi)存里。該計(jì)算方法是十分通用的坐標(biāo)變換(旋轉(zhuǎn))矩陣計(jì)算。接著，在步驟12，將由此獲得的矢量值儲(chǔ)存在內(nèi)存22A、22B和22C里，以設(shè)定矢量Va、Vb和Vc的值。這樣，通過(guò)此后操縱操縱桿41A、41B和41C，可沿著圖3所示的探針坐標(biāo)系統(tǒng)的方向移動(dòng)探針11B。
即，通過(guò)使手柄43向右或向左傾斜，使探針11B沿探針坐標(biāo)系統(tǒng)60的X軸方向移動(dòng)。同樣地，當(dāng)手柄43沿縱向傾斜，探針11B可沿探針坐標(biāo)系統(tǒng)60的Y軸方向移動(dòng)。同樣地，當(dāng)手柄44沿縱向傾斜，可使探針11B沿探針坐標(biāo)系統(tǒng)的Z軸方向移動(dòng)。
接著，在步驟13，測(cè)量參考球(標(biāo)準(zhǔn)球)(未畫(huà)出)以進(jìn)行探針校正。根據(jù)被測(cè)物體的形狀，當(dāng)所有的預(yù)定部分不能在同一位置和使用同一測(cè)頭進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要改變探針位置、測(cè)頭等。這時(shí)，需要校正參考球和測(cè)頭之間的位置關(guān)系。雖然如改變探針11B的位置不應(yīng)改變測(cè)頭11C的直徑值，但視在直徑值可能根據(jù)位置改變，因此，需要對(duì)各設(shè)定角進(jìn)行探針校正操作。由此獲得的校正數(shù)據(jù)可記錄在一文件或類(lèi)似東西上，并儲(chǔ)存在主機(jī)31里，這樣，當(dāng)下次設(shè)定相同的仰角α和旋轉(zhuǎn)角β時(shí)，就可從記錄文件上調(diào)出該校正數(shù)據(jù)并利用它。在這種情況下，可省略校正操作，從而可改進(jìn)操作效率。
接著，在步驟14，操縱操縱桿工作臺(tái)40上的手柄43和44以測(cè)量被測(cè)物體。例如，當(dāng)測(cè)量如圖3所示的傾斜表面上的孔時(shí)，通過(guò)向右或向左傾斜手柄43可沿著傾斜表面傾斜地移動(dòng)探針11B。按慣例，當(dāng)如此傾斜地移動(dòng)探針時(shí)，必需同時(shí)操縱兩個(gè)操縱桿，從而使操縱變得復(fù)雜并需要實(shí)踐。此外，當(dāng)探針11B基本上垂直地插入該孔時(shí)，只需要使手柄44縱向傾斜，從而可期待防止探針與被測(cè)物體碰撞，而這種現(xiàn)象在錯(cuò)誤操縱操縱桿時(shí)常會(huì)發(fā)生。
此外，由于探針11B可基本上垂直于被測(cè)物體的傾斜表面并沿著與探針11B位置一致的方向移動(dòng)，因此操作者沒(méi)有不舒適的感覺(jué)。此外，可實(shí)現(xiàn)大大避免降低測(cè)量精度的測(cè)量。此外，以機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)或工作坐標(biāo)系統(tǒng)表示的測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)值自然地避免探針坐標(biāo)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的影響力。
雖然已描述了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于該實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下還可有許多改進(jìn)。
例如，雖然在探針坐標(biāo)系統(tǒng)基礎(chǔ)上參考操縱桿驅(qū)動(dòng)操作描述了上述實(shí)施例，但本發(fā)明也可應(yīng)用于機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)(一種平行于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)主體上的各軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系統(tǒng))和工作坐標(biāo)系統(tǒng)(一種在被測(cè)物體的基礎(chǔ)上沿著被測(cè)物體的一個(gè)端面等延伸設(shè)置的坐標(biāo)系統(tǒng))。在這種情況下，通過(guò)將坐標(biāo)系統(tǒng)各軸的單位方向矢量、即矢量Va、Vb和Vc的值設(shè)置在驅(qū)動(dòng)控制裝置20的內(nèi)存22A到22C里也可容易地單獨(dú)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
此外，雖然在上述實(shí)施例里通過(guò)計(jì)算獲得探針坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)軸的單位方向矢量，而每次根據(jù)操作者設(shè)定的仰角α和旋轉(zhuǎn)角β改變?cè)O(shè)定角，但探頭的可能的角的數(shù)量不是無(wú)限的。在0到105度的范圍內(nèi)以7.5度間隔的仰角α可有15個(gè)，而在-180到+180度范圍內(nèi)以7.5度間隔的旋轉(zhuǎn)角β可有49個(gè)。這樣，有735個(gè)可能的角度組合。因此，通過(guò)在各角度的組合設(shè)定時(shí)計(jì)算探針坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)軸的單位方向矢量也可預(yù)先獲得，并將它們儲(chǔ)存在驅(qū)動(dòng)控制裝置20里，讀出與由操作者改變和設(shè)定的仰角α和旋轉(zhuǎn)角β形成的角度組合對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸的單位方向矢量，并將它們?cè)O(shè)置在單位方向內(nèi)存22A、22B和22C里。在這種情況下，就不需要在每次設(shè)定角度改變時(shí)進(jìn)行計(jì)算，從而有可能進(jìn)行穩(wěn)定的操作而不必在CPU21上進(jìn)行額外的計(jì)算。
按照本發(fā)明，在測(cè)量具有傾斜表面的被測(cè)物體時(shí)，可通過(guò)方便地操縱操縱桿而沿傾斜表面傾斜地移動(dòng)探針。此外，由于即使在被測(cè)物體具有傾斜表面的情況下也可用肉眼設(shè)置探針，使其相對(duì)要進(jìn)行測(cè)量的地方處于基本垂直的位置，因此可在測(cè)量過(guò)程中使探針從基本垂直于測(cè)量地方的方向靠近被測(cè)物體，從而使它們互相接觸。這樣，與使探針傾斜地靠近被測(cè)物體進(jìn)行測(cè)量的情況相比，可限制測(cè)量錯(cuò)誤的發(fā)生。此外，由于探針可方便地沿著與探針位置一致的方向移動(dòng)，操作者可在沒(méi)有不舒適感覺(jué)的情況下操作，并可減少在測(cè)量操作中的錯(cuò)誤。
權(quán)利要求
1．一種探針坐標(biāo)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置，它包括一坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其上安裝著許多可由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的、互相垂直的軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；一探針，它安裝在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的一個(gè)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，用來(lái)檢測(cè)與被測(cè)物體的接觸；一探頭，用來(lái)固定探針，并能自由地改變探針的位置；操縱桿工作臺(tái)，其上裝備著一個(gè)或一個(gè)以上的、操縱坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的操縱桿，并能對(duì)應(yīng)操縱桿的動(dòng)作輸出三個(gè)電信號(hào)；一CPU，里面安裝著用來(lái)計(jì)算三個(gè)表示與探針位置一致的探針坐標(biāo)系統(tǒng)的X、Y和Z軸方向的單位方向矢量的步驟；一驅(qū)動(dòng)矢量積和計(jì)算回路，以便通過(guò)合成各矢量計(jì)算一驅(qū)動(dòng)矢量，而各矢量是通過(guò)獲得由操縱桿工作臺(tái)輸出的三個(gè)電信號(hào)和三個(gè)單位方向矢量的無(wú)向積而獲得的；以及一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回路，以便驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的各軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝著該電動(dòng)機(jī)，以便與該驅(qū)動(dòng)矢量一致。
2．如權(quán)利要求1所示的探針坐標(biāo)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，還包括一AD轉(zhuǎn)換器，以便將操縱桿工作臺(tái)輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；以及一DA轉(zhuǎn)換器，以便將由驅(qū)動(dòng)矢量積和計(jì)算回路計(jì)算出來(lái)的驅(qū)動(dòng)矢量轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
3．如權(quán)利要求1所述的探針坐標(biāo)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，探頭包括一可自由地設(shè)定仰角和旋轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)動(dòng)探頭。
全文摘要
這里公開(kāi)一種探針坐標(biāo)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置,其中,在一坐標(biāo)測(cè)量機(jī)里,一探針可沿著與探針的位置一致的方向被驅(qū)動(dòng),從而通過(guò)操作操縱桿可方便地驅(qū)動(dòng)探針。還提供一通過(guò)設(shè)定仰角α和旋轉(zhuǎn)角β可自由地改變探針位置的探頭,而根據(jù)設(shè)定的角可獲得表示與探針位置一致的探針坐標(biāo)系統(tǒng)的軸的單位方向矢量。將通過(guò)因操縱者操縱而由操縱桿工作臺(tái)輸出的三個(gè)電信號(hào)和三個(gè)單位方向矢量的無(wú)向積而獲得的矢量合成以計(jì)算驅(qū)動(dòng)矢量,并按照該驅(qū)動(dòng)矢量控制對(duì)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)G01B21/20GK1211724SQ9811917
公開(kāi)日1999年3月24日 申請(qǐng)日期1998年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月12日
發(fā)明者木村哲郎, 野田孝 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三豐