由相關(guān)的編碼器38和39提供的數(shù)值。提供給馬達(dá)31、41的命令由合適的馬達(dá)控制器85處理，該馬達(dá)控制器85生成以期望速度操作馬達(dá)時(shí)所需的電源信號(hào)。
[0096]可編程控制單元80接收位置編碼器38、48的數(shù)字信號(hào)，并且依據(jù)它所接收到的位置指令來指示馬達(dá)精確地定位兩個(gè)軸。對(duì)PCU進(jìn)行編程以便考慮空間內(nèi)的銷軸(wrist)的取向以及所連接的外部負(fù)載，從而調(diào)整由馬達(dá)所施加的扭矩。特別地，銷軸的取向可以由包括在測(cè)量頭內(nèi)的加速計(jì)132和/或陀螺儀136提供。在探針頭內(nèi)集成PCU能夠提供控制周期內(nèi)更快的反應(yīng)時(shí)間和定位時(shí)的更高精度。
[0097]優(yōu)選地，控制單元80實(shí)現(xiàn)鉸接頭和工具的適應(yīng)性動(dòng)態(tài)模式，將測(cè)量工具的質(zhì)量和慣性還有測(cè)量頭在空間內(nèi)的取向考慮在內(nèi)，以便依據(jù)預(yù)定的速度分布圖(speed profile)來精確的控制轉(zhuǎn)動(dòng)體30和50從一個(gè)分度位置到另一個(gè)分度位置的運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，控制單元80被配置用于通過加速計(jì)132來測(cè)量瞬時(shí)重力和動(dòng)態(tài)力，并且在運(yùn)動(dòng)周期開始時(shí)從由馬達(dá)引出的瞬時(shí)電流中導(dǎo)出動(dòng)態(tài)力，并且基于這些量值對(duì)動(dòng)態(tài)模型施加動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。通過這種方式，能夠得出鉸接頭的取向的變化和加速度的變化。
[0098]優(yōu)選地，控制單元80還包括兩個(gè)非易失存儲(chǔ)器150，比如EEPR0M，其可以被進(jìn)一步劃分為多個(gè)邏輯存儲(chǔ)區(qū)域，比如，一個(gè)區(qū)域用于記錄樞軸的操作參數(shù)，另一區(qū)域?qū)Ｓ糜谠谔结樉_定位時(shí)所使用的附加校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。若適當(dāng)?shù)脑?，存?chǔ)器150可以包括多個(gè)物理存儲(chǔ)芯片或存儲(chǔ)設(shè)備。
[0099]如上所述，在使用時(shí)，本發(fā)明的探針頭配備有附接于連接器70的測(cè)量探針，例如，接觸觸發(fā)探針，掃描接觸探針，或者非接觸探針。可選地，控制單元80也被布置成用于處理來自于測(cè)量探針的信息；例如，它可以檢測(cè)和過濾來自于觸發(fā)探針的錯(cuò)誤接觸，或者向其增力口同步信息(timing informat1n)。
[0100]本發(fā)明的探針頭中的控制單元80與存儲(chǔ)裝置150的存在使得總線100上的數(shù)據(jù)通信量大大降低，并且，在某些情況下，允許推遲的或緩存的數(shù)據(jù)通信，而不是實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)通信。在可能的變型例中，這能夠去除外部中間控制器210，并且通過總線100直接將控制單元80連接至CMM300的監(jiān)控系統(tǒng)。在這種情況下，測(cè)量頭由CMM供電，并且自主地執(zhí)行從CMM監(jiān)控器接收的位置指令。
[0101]附加地，P⑶80可以包括一個(gè)或若干個(gè)溫度探針120以及可選地一個(gè)或若干個(gè)加熱元件140，以便監(jiān)控以及可選地控制鉸接頭的溫度。
[0102]依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)重要方面，直線齒形鼠牙盤離合器23、33和53、43配備有電容傳感器，如在附圖6a、圖6b和圖6c中所示出的，它包括兩個(gè)環(huán)形91、95，一個(gè)附接到支撐件20，另一個(gè)附接到活動(dòng)元件30，它們承載著傳導(dǎo)表面93、94、98，傳導(dǎo)表面93、94、98被配置以便形成電容，并且布置電容計(jì)以當(dāng)電容的電容量從靜止值開始的變化時(shí)進(jìn)行感測(cè)。
[0103]電容值對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)體距離其分度位置的微小位移敏感，并且被用于檢測(cè)探針頭或其它測(cè)量工具與其它物體之間不期望的碰撞，這會(huì)導(dǎo)致直線齒形鼠牙盤離合器暫時(shí)離位(unseating)。每一個(gè)碰撞所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在P⑶的存儲(chǔ)器單元150中，以便隨后讀取和分析。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于將探針相對(duì)于測(cè)量設(shè)備進(jìn)行定向的鉸接測(cè)量頭，該鉸接測(cè)量頭包括: 支撐兀件； 第一活動(dòng)元件，該第一活動(dòng)元件以可旋轉(zhuǎn)的方式連接至所述支撐元件并且能夠相對(duì)于所述支撐元件圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)； 與所述第一活動(dòng)元件聯(lián)結(jié)的多個(gè)活動(dòng)定位元件； 多個(gè)固定的定位元件，所述多個(gè)固定的定位元件與所述支撐元件聯(lián)結(jié)并且能夠與所述活動(dòng)定位元件接合，以限定所述第一活動(dòng)元件相對(duì)于所述固定元件的多個(gè)預(yù)定取向，所述第一固定位置元件實(shí)質(zhì)上被布置在定位面內(nèi)； 自動(dòng)致動(dòng)器，該自動(dòng)致動(dòng)器能夠處于鎖定狀態(tài)和解鎖狀態(tài)，所述自動(dòng)致動(dòng)器被配置成:當(dāng)所述自動(dòng)致動(dòng)器處于所述解鎖狀態(tài)時(shí)，該自動(dòng)致動(dòng)器在所述第一活動(dòng)元件上施加解鎖力，以使所述第一活動(dòng)元件移動(dòng)而遠(yuǎn)離所述支撐元件，并且允許所述第一活動(dòng)元件繞所述第一軸線旋轉(zhuǎn)；并且當(dāng)所述自動(dòng)致動(dòng)器處于所述鎖定狀態(tài)時(shí)，所述自動(dòng)致動(dòng)器在所述第一活動(dòng)元件上施加鎖定力以使所述第一活動(dòng)元件抵靠所述支撐元件而緊固，并且阻止所述第一活動(dòng)元件繞所述第一軸線旋轉(zhuǎn)； 第一編碼器，該第一編碼器被配置為用于確定所述第一活動(dòng)元件相對(duì)于所述支撐元件的角位置； 電子控制單元，該電子控制單元基于所述第一編碼器的輸出來控制所述旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉸接測(cè)量頭，該鉸接測(cè)量頭進(jìn)一步包括第一軸承和第二軸承，所述第一軸承和第二軸承用于相對(duì)于所述第一支撐件引導(dǎo)所述第一活動(dòng)元件，并且所述第一軸承比所述第二軸承更靠近所述定位面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉸接測(cè)量頭，其中，所述第二軸承具有比所述第一軸承更大的游隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉸接測(cè)量頭，其中，所述第一軸承在所述自動(dòng)致動(dòng)器處于所述鎖定狀態(tài)和所述解鎖狀態(tài)時(shí)具有基本相同的游隙，所述第二軸承在所述自動(dòng)致動(dòng)器處于所述鎖定狀態(tài)時(shí)比在所述自動(dòng)致動(dòng)器處于所述解鎖狀態(tài)時(shí)具有更大的游隙。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的鉸接測(cè)量頭，其中，所述鉸接測(cè)量頭包括剛性桿，該剛性桿的一端以鉸接的方式被緊固到所述第一活動(dòng)元件，并且該剛性桿的另一端以鉸接的方式被緊固到所述自動(dòng)致動(dòng)器，以傳遞所述所鎖定力和所述解鎖力。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的鉸接測(cè)量頭，其中，所述自動(dòng)致動(dòng)器包括電動(dòng)馬達(dá)和杠桿，該杠桿的一個(gè)臂鉸接至所述剛性桿的一端，并且其中，所述電動(dòng)馬達(dá)被布置成使所述杠桿在鎖定位置和解鎖位置之間擺動(dòng)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的鉸接測(cè)量頭，該鉸接測(cè)量頭包括: 第二活動(dòng)元件，該第二活動(dòng)元件與所述第一活動(dòng)元件連接，以便能夠相對(duì)于所述第一活動(dòng)元件繞第二軸線轉(zhuǎn)動(dòng)； 第二編碼器，該第二編碼器被布置成用于確定所述第二活動(dòng)元件相對(duì)于第一活動(dòng)元件的角位置； 其中所述自動(dòng)致動(dòng)器被布置成: 當(dāng)所述自動(dòng)致動(dòng)器處于所述解鎖狀態(tài)時(shí)，該自動(dòng)致動(dòng)器在所述第二活動(dòng)元件上施加鎖定力以使所述第二活動(dòng)元件移動(dòng)而遠(yuǎn)離所述第一活動(dòng)元件，并且允許所述第二活動(dòng)元件圍繞所述第二軸線旋轉(zhuǎn)； 當(dāng)所述自動(dòng)致動(dòng)器處于所述鎖定狀態(tài)時(shí)，該自動(dòng)致動(dòng)器施加鎖定力以使所述第二活動(dòng)元件與所述第一活動(dòng)元件接合， 所述電子控制單元被布置成基于所述第一編碼器的輸出和所述第二編碼器的輸出來控制所述旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的鉸接測(cè)量頭，該鉸接測(cè)量頭包括一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，用于使所述第一活動(dòng)元件相對(duì)于所述支撐元件轉(zhuǎn)動(dòng)，和/或使所述第二活動(dòng)元件相對(duì)于所述第一活動(dòng)元件轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的鉸接測(cè)量頭，該鉸接測(cè)量頭進(jìn)一步包括碰撞檢測(cè)系統(tǒng)，該碰撞檢測(cè)系統(tǒng)布置成靠近所述定位面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鉸接測(cè)量頭，其中，所述碰撞檢測(cè)系統(tǒng)包括:電容，該電容包括具有傳導(dǎo)表面的兩個(gè)元件，所述兩個(gè)元件中的一個(gè)元件附接至所述支撐元件，另一個(gè)元件附接至所述活動(dòng)元件；以及電容傳感器，該電容傳感器被布置成當(dāng)所述電容的電容量從靜止值發(fā)生變化時(shí)進(jìn)行感測(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鉸接測(cè)量頭，其中，所述電容的所述元件是平行于所述定位面的兩個(gè)環(huán)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)化傾斜測(cè)量頭。一種用于將探針相對(duì)于測(cè)量設(shè)備進(jìn)行定向的鉸接測(cè)量頭包括：直線齒形鼠牙盤離合器，用于為兩個(gè)正交轉(zhuǎn)動(dòng)體提供高分辨能力的分度，以及高級(jí)引導(dǎo)系統(tǒng)，當(dāng)直線齒形鼠牙盤離合器空閑時(shí)，該高級(jí)引導(dǎo)系統(tǒng)用于確保精確的旋轉(zhuǎn)控制，并且當(dāng)它們夾在一起時(shí)，用于確保精確的分度。本發(fā)明的鉸接頭具有使用高精度編碼器的、嵌入的動(dòng)態(tài)控制器，和由電容傳感器提供的碰撞檢測(cè)。
【IPC分類】G01B21-00
【公開號(hào)】CN104729438
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410642596
【發(fā)明人】C·羅赫, E·邁耶, 本杰明·烏里奧德
【申請(qǐng)人】特莎有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2014年11月13日
【公告號(hào)】EP2889573A1, US20150176958