CN102197274B - 用于坐标测量系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测量物体的结构的方法，所述方法包括：借助至少对物体上结构的表面测量获取多个数据点，从而获得至少所述结构的图像。将大致复制物体的至少所述结构的模型与所述图像拟合。所述模型包括限定至少两个可独立改变部分的参数，所述两个部分在一公共点连接。所述拟合包括通过改变所述至少两个可独立改变部分的至少一个而改变所述模型的形式。所述方法还包括从所拟合模型获得关于至少所述结构的信息。

Description

用于坐标测量系统的方法
技术领域
本发明涉及用于测量物体的方法，尤其涉及用于测量物体的一部分的面的方法，所述部分由多个面组成。
背景技术
在工件被制造完成之后将它们放在具有主轴的坐标测量机器(CMM)上进行检查是公知的做法，所述主轴可以在机器的工作空间中沿三个正交方向X、Y、Z被驱动。所述主轴可以支撑一测量探针，所述探针在例如通过它的触针与被检查工件的表面接触而检测所述表面时产生信号。
通常，CMM包括计算机，所述计算机被编程以便读取在工件不同位置的一系列坐标数据，以便执行对工件期望尺度(dimensions)的完整检查。然后确定工件是否具有可接受的质量或者是否应当抛弃该工件。
模拟(或扫描)接触探针通常包括具有可偏转触针的外壳(即，探针本体)。所述触针具有一表面接触尖端，并且通过传感器测量所述触针从其安置位置的偏转。触针偏转与CMM位置的组合被用来确定触针尖端的位置(因此确定与它接触的表面上点的坐标)。在GB1551218中描述了这种模拟探针。
已知通常围绕两个或多个轴线在铰接探针头上安装测量探针，所述铰接探针头使得测量探针的方位改变。在欧洲专利EP0402440中描述了这种铰接探针头。所述铰接探针头使得能够围绕第一和第二正交轴线旋转。在铰接探针头中设置电动机和传感器以便使得围绕所述铰接探针头的旋转轴线连续地定位所述测量探针，其中所述位置被反馈至计算机。
已经被证实应用传统技术难以精确地测量的结构是阀，特别是阀座、阀导向器和阀芯。由于阀在内燃机中的使用，它们对于汽车工业是特别重要的。不良配合的阀影响发动机的效率。这可能是由于阀芯与阀座之间的差的密封或者由于阀座的位置防止阀完全打开。阀座、阀导向器或阀芯的形状也是特别重要的。例如，如果它们不是均匀的圆形，就会阻止良好的配合并因此造成泄露。阀座的宽度也是特别重要的，该宽度是沿着阀芯所处区域的倾斜而获得的尺度。
采取传统技术测量阀座是困难的且耗时的。通常，通过从阀座的顶部到底部沿着四条线进行测量而测量阀，每条线围绕阀座的圆周间隔90°；这些测量使得能够确定阀座的轮廓。通过遵循特定高度的圆形测量路径而测量阀座的圆周以便确定形状以及与阀导向器的共中心性。通常通过安装在CMM主轴上的模拟接触探针进行这些测量，其具有测量速度低的缺点。使用所述测量来确定阀座的直径是否位于公差内。然而，仅仅获得四条测量线(即，不在它们之间)的数据。而且，由于测量点分布，难以确定阀座的圆度。
发明内容
本发明提供了用于测量物体的结构(尤其用于测量阀的结构)的改善的方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于测量物体的结构的方法，所述方法包括：借助对物体上至少所述结构的表面测量获得多个数据点，从而获得至少所述结构的图像；使大致复制物体的至少所述结构的模型与所述图像相拟合，所述模型包括限定至少两个可改变部分的参数，所述两个部分在一公共点相连，所述拟合包括通过改变所述至少两个可改变部分的至少一个而改变所述模型的形式。所述方法可以进一步包括从所拟合模型获得关于至少所述结构的信息。
应用本发明的方法，可以获取关于所述物体的结构的精确信息(例如，包括大小信息和/或位置信息的尺度信息)。一旦控制所述模型的形式，使得它拟合至少所述结构的图像，则可以从所述模型获得精确的测量信息。对于在公共点相连的至少两个可改变部分的整体模型的使用，使得模型的所述至少两个部分与所述图像同时拟合。已经发现，相比较例如分别与模型的不同部分(没有以任何方式连接的模型的多个完全独立的部分)拟合，这能提供模型与图像的更实际的拟合。当模型的每个部分之间没有连接地被单独处理并且每个部分分别拟合时，必须假设各相邻部分相交的点，这就导致被用来获得重要测量信息的模型方面的不精确性。本发明通过将具有至少两个在公共点相连的可改变部分的模型与图像拟合而避免了这个问题。
所述可改变部分可以独立地变化，因为每个部分可以彼此独立地(即，单独地或分别地)改变。因此，一个部分的改变不是必然地对其它部分具有敲击效果(knock-on effect)。例如，其中一个部分的尺寸可以独立于其它部分的尺寸改变。然而，正如将要理解的，因为各部分以某种方式相连(例如，系在一起)，所以其中一个部分的改变能对与其相连的其它部分产生敲击效果，这取决于所述部分如何被改变以及所述模型如何被控制。例如，如果其中一个部分的位置和/或方位被改变，则这会对与其相连的其它部分具有影响。
正如将要理解的，所述形式可以包括模型的形状。所述形式可以包括模型的尺寸。拟合可以进一步包括操纵模型与图像的相对位置。
正如将要理解的，所述图像可以是结构的数字式图像。所述图像可以描述在二维空间中至少所述结构上的多个点的位置。所述图像可以描述在三维测量空间中物体的至少所述结构上多个点的位置。因此，所述图像可以包括公知的点云(point cloud)。
正如将要理解的，模型可以包括限定物体的结构的标称几何形状的参数。这可以是物体的结构的期望或希望的几何形状。
可以构造所述至少两个可独立改变部分的每一个以便复制物体的特定方面。物体的所述方面可以是将要获得其测量信息的物体的任何方面。例如，所述至少两个可独立改变部分的每一个可以被构造成复制物体表面的一特定区域。所述至少两个可独立改变部分的至少一个可以被构造成复制物体的至少所述结构的一特定方面，诸如所述结构的表面的一特定区域。区域可以是物体的表面的一均匀区域。因此，所述至少两个可独立改变部分的每一个可以被构造成复制物体的不同均匀区域。
至少一个参数可以限定所述各部分相连接的点。因此，至少一个参数可以复制物体的至少两个方面(例如物体表面的至少两个区域)的界面。这是有用的，因为可以从限定所述各部分相连接的点的至少一个参数得到所述测量信息。这就使得能关于物体不同方面交界的点获得测量信息。例如，这使得能关于物体表面的不同区域相遇的点获得测量信息。
因此，有鉴于此，所述至少两个可独立改变部分可以复制物体表面的不同区域，并且可以沿着一公共边相连。因此，模型的至少两个可独立改变部分的至少一个可以复制大致平面的物体表面的一区域。区域可以具有规则的或不规则的几何形状。因此，所述至少两个可独立改变部分的至少一个可以复制大致环形的物体表面的一区域。所述环形区域的横截面形状可以具有规则或不规则几何形状，例如，所述环形区域的横截面形状可以大致是圆形的、三角形的、方形的或者六边形的。所述至少两个可独立改变部分的至少一个可以复制其构造大致是管状的物体表面的一区域。例如，所述至少两个可独立改变部分的至少一个可以复制其构造大致是圆柱形的物体区域。选择地，所述至少两个可独立改变部分的至少一个可以复制其构造大致是圆锥形的物体表面的一区域。
拟合可以包括处理模型参数，使得所述至少两个可独立改变部分相互连接的点被改变。这可以包括操纵所述至少两个可独立改变部分相互连接的点的位置和/或方位。选择地，这可以包括操纵所述至少两个可独立改变部分相互连接的点的形式。例如，当所述各部分通过边连接时，这能包括操纵所述边的形状和/或尺度，所述至少两个可独立改变部分沿着所述边连接。
所述模型可以包括限定一系列至少三个可改变部分的参数，其中的至少一个部分(“中间部分”)被连接至其它两个部分。所述可改变部分是可以独立地改变的，因为每个部分可以彼此独立地(即，单独地或分别地)改变，如上所述。所述至少三个可改变部分可以复制物体的表面的不同区域，并且所述中间部分可以沿着第一边连接至其中一个部分以及沿着与第一边大致相对的第二边连接至其它部分。在这种情况下，所述参数可以描述不同区域的边。拟合模型可以包括处理与所述边有关的参数。例如，这可以包括处理所述参数以便改变边的形式和/或边的位置。所述测量信息可以包括所述大致相对的边之间的距离。因此，所述测量信息可以包括所述中间部分的宽度。
所述一系列至少三个可改变部分的至少一个可以是圆锥形部分。优选地，所述至少三个可独立改变部分的所述中间部分是大致圆锥形的。优选地，所述模型包括至少三个可改变圆锥部分。所述圆锥部分可以会聚到一个公共轴线。所述圆锥形部分可以以不同角度会聚到所述公共轴线。在这种情况下，所述参数可以涉及以下边，圆锥形部分沿着所述边连接。例如，至少一个参数能描述中间圆锥形部分与第一相邻圆锥部分的第一边。至少一第二参数可以涉及角度，该角度位于所有圆锥形部分会聚到其上的轴线与相对于所述轴线所述圆锥形部分的斜线之间。至少一第三参数可以描述中间圆锥部分与第二相邻圆锥部分的第二边，第二边与第一边大致相对。所述至少第三参数可以描述所述第一和第二边之间沿着所述轴线的高度。
拟合可以包括识别所述图像的不同部分。特别地，它可以包括识别至少两个部分，每个部分被推断为与模型的所述至少两个可改变部分的其中之一相关。拟合可以包括为图像的每个不同部分应用不同误差函数。另外，拟合可以包括识别图像的至少一个连接部分，推断所述连接部分与以下点相关，所述至少两个可独立改变部分在所述点相连，并且拟合包括忽略所述至少一个连接部分。这可以改善所述拟合过程的效率。
所述图像可以包括与所述结构毗邻的物体的至少一个部分。在这种情况下，优选模型的所述至少两个可独立改变部分的至少一个涉及所述结构，并且所述至少两个可改变部分的至少一个涉及毗邻所述结构的物体的所述部分。特别地，所述图像可以包括均紧密毗邻所述结构的物体的至少两个部分。在这种情况下，优选所述模型包括至少三个可独立改变部分，它们的至少其中一个涉及所述结构，它们的至少其中一个涉及与结构紧密邻接的至少两个部分的其中一个，它们的至少其中一个涉及与所述结构紧密邻接的物体的至少两个部分的另一个。已经发现这改善了模型与图像的拟合并且进而改善了测量信息的精度。
所述方法适用于获得其尺度的合适的物体包括阀，特别是阀的阀座区域。
拟合所述模型可以包括最佳拟合所述模型。也就是，所述方法可以包括处理限定所述模型的参数以发现与图像的最佳拟合。所述最佳拟合可以包括应用最小二乘方最佳拟合。
可以将与物体的至少所述结构相关的测量信息与标称数据比较。特别地，可以分析所述测量信息以确定物体的至少所述结构与标称物体上的标称结构的偏离。这可以例如提供形式误差。
可以应用安装在坐标定位仪器上的表面感测装置收集所述多个数据点。所述表面感测装置可以包括测量探针。坐标定位仪器可以包括铰接探针头，其使得测量探针能围绕两个或多个轴线旋转。所述表面感测装置可包括非接触测量探针。选择地，所述表面感测装置包括接触测量探针。所述测量探针可以是双状态的或接触触发式探针。特别地，所述接触测量探针可以包括模拟(或扫描)测量探针，其中可以确定所述探针的触针的偏转程度。同样，模拟或扫描探针可以提供与触针偏转相关的信息/数据流。所述坐标定位仪器可以包括坐标定位机器(CMM)、机床、非笛卡尔机器、铰接臂、机器人臂或手动CMM。
本发明的方法可以包括获取多个数据点的步骤(即，借助对物体的至少所述结构的表面测量)。然而，正如将要理解的，不是必须是这个情况。例如，可以在执行本发明的方法之前已经获得所述多个数据点。在这个情况下，获得物体的结构的图像可以包括接收所述图像。例如，这可以包括从存储装置接收所述图像，图像被储存在所述存储装置中。
正如将要理解的，本发明的上述方法可以通过计算机执行。因此，所述步骤的至少一些可以通过至少一个处理器装置执行。图像和模型的至少一个可以从至少一个合适的存储装置获得。所述至少一个存储装置可以位于执行本发明方法的计算机的当地或远离它。合适的存储装置包括诸如硬盘的磁存储装置、诸如闪存装置的固态存储装置以及诸如紧凑光盘(CD)或数字多样化光盘(DVD)的光学存储装置。在存储装置远离计算机的情况下，图像和/或模型可以经过通讯链路被获取。正如将要理解的，所述通讯链路可以是有线的或无线的。因此，例如，图像和模型的至少一个可以通过因特网从远程存储装置上获得。
根据本发明的第二方面，提供了一种计算机实施的方法，其用于测量物体的结构，所述方法包括：获得物体上至少所述结构的图像；将复制所述物体的至少所述结构的模型与所述图像拟合，所述模型包括参数，所述参数限定在一公共点连接的至少两个可改变部分，所述拟合包括通过改变所述至少两个可改变部分的至少一个而改变所述模型的形式；以及从所拟合模型获得关于至少所述结构的信息。
所述图像可以包括例如多个数据点，它们例如借助至少所述结构的表面测量而获得。
根据本发明的第三方面，提供了一种计算机程序产品，其包括计算机程序代码，当由计算机实施时，所述代码使得所述计算机执行上述方法。
根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读介质，其承载上述计算机程序代码。
本申请还描述了一种用于确定平面中物体轮廓信息的方法，包括：沿着延伸通过所述平面的测量路径获得物体的一系列三维表面测量；从延伸通过所述平面的一系列表面测量得出描述平面中物体轮廓的至少一部分的数据。
这使得可以获得关于平面中物体表面的二维轮廓的信息，而不用实际上执行那个平面中表面轮廓的完整测量。相反，可以从测量信息得出(例如投映)所述二维轮廓信息，所述测量信息通过以下扫描获得，所述扫描延伸通过所述平面并且沿三维延伸。因此，为了确定物体在一特定平面中的轮廓，没有必要确保在所述扫描操作期间测量所述精确的平面。相反，可以测量包含所述平面的更宽的区域，并且从所述扫描得出关于所述平面的特定数据。
正如将要理解的，描述所述轮廓的至少一部分的数据可以包括以下数据，即能够从其中得出平面中表面轮廓的形式的数据。正如将要理解的，所述形式可以包括所述轮廓的形状。所述形式可以包括所述轮廓的尺寸。所述数据可以包括例如多个离散点，所述离散点描述平面中所述表面的二维位置数据。选择地，所述数据可以包括例如函数，例如两个点之间的曲线，其描述平面中表面的形状和尺寸。正如将要理解的，所述轮廓可以是在平面中获得的物体表面的形状。因此，本发明将在测量物体期间所获得的三维数据减少至包含在所述平面中的关于物体形状的二维数据。
所述平面可以相对于物体以任何方位延伸穿过所述物体表面的至少一部分。特别地，所述平面可以大致垂直于沿着物体长度延伸的轴线延伸。例如，所述平面可以是横向平面。例如，所述平面可以是在概念上将物体分成上部和下部的平面。所述平面大致平行于沿着物体长度延伸的轴线延伸。因此，所述平面可以在沿着物体长度的多个点与所述测量路径相交。例如，所述平面可以是矢状平面。例如，所述平面可以是在概念上将物体分成左部和右部的平面。所述轮廓可以是平面中物体的大致完整横截面轮廓。所述轮廓可以是平面中物体的部分横截面轮廓。
可以通过从表面测量系列的至少一些在平面上投映表面轮廓而得出描述所述轮廓至少一部分的数据。投映可以包括将至少一个表面测量平移到所述平面上。这可以包括将至少一个表面测量输送到所述平面上。投映可以包括在表面测量与平面之间将表面测量沿着与物体形状一致的方向投映到平面上。特别地，可以通过将最近的表面测量投映到平面上而得出描述平面上点的数据。这可以是在表面测量与平面之间沿着平面的表面形状具有离所述平面最短距离的表面测量。
可以通过从表面测量系列的子集在平面上投映表面轮廓而得出描述所述表面轮廓至少一部分的数据。所述子集可以包括包含在带中的表面测量描述所述表面轮廓至少一部分的数据，所述带也包含所述平面。所述子集可以只包括包含在带中的表面测量，所述带也包含所述平面。所述表面测量的子集可以位于所述平面的相对两侧，从所述子集投映所述轮廓。子集中的所述表面测量可以描述围绕物体表面的完整旋转。
得出描述轮廓至少一部分的数据可以包括从表面测量系列的子集在平面中投映表面轮廓。所述表面测量系列的子集可以与物体的两个不同均匀部分之间(例如，在物体的两个不同的大致均匀形状的部分之间)的边界相交。在这种情况下，当平面延伸穿过物体的两个不同均匀部分的第一个时，对于在两个不同均匀部分的另一个上获得的那些表面测量，投映可以包括沿着与两个不同均匀部分的另一个的形状一致的方向投映所述表面测量那个部分的范围，然后沿着与两个不同均匀部分的第一个的形状一致的不同方向投映所述表面测量。
所述方法可以包括从表面测量系列选择连续表面测量的第一子集。所述第一子集可以描述围绕所述物体表面的大致完整旋转。将为其确定所述轮廓的平面可以被包含在由所述表面测量的第一子集描述的带中。所述平面可以位于所述带中所述第一和最后表面测量之间的大致中点。可以通过从连续表面测量的第一子集中的至少一些表面测量在平面上投映表面轮廓而得出描述所述表面轮廓至少一部分的数据。可以通过从连续表面测量的第一子集中的至少一半表面测量在平面上投映表面轮廓而得出描述表面轮廓至少一部分的数据。可以通过从连续表面测量的第一子集中的大致所有表面测量在平面上投映表面轮廓而得出描述所述表面轮廓至少一部分的数据。
所述方法可以包括选择表面测量的多个子集并且对于每个子集在平面上投映表面的至少一部分。所述方法可以包括从描述围绕物体表面的完整旋转的表面测量系列选择连续表面测量的多个子集。因此，所述方法可以包括在多个子集的每一个中确定关于平面的轮廓信息。
所述方法可以进一步包括从标称轮廓信息确定至少部分轮廓的得出。特别地，所述方法可以包括分析与平面中的物体轮廓相关的所得出数据以确定从标称数据得出至少部分轮廓。特别地，所述方法可以包括分析与平面中的物体轮廓相关的所得出数据以确定所述至少部分轮廓的形式误差。例如，在轮廓是圆形的实施例中，所述形式误差可以包括轮廓的圆度。确定所述偏差可以包括将标称轮廓数据(例如，标称轮廓模型)与所得出数据拟合。拟合可以包括最佳拟合。所述最佳拟合可以包括应用最小二乘方最佳拟合。确定所述偏差可以包括从所拟合的标称轮廓确定所得出数据的至少一些的偏差。
因此，所述方法可以包括分析与平面中物体轮廓相关的所得出数据以确定它是否符合预定标准。特别地，它可以包括分析与平面中物体轮廓相关的所得出数据以确定它是否符合预定的形状标准，例如预定的圆度标准。
所述测量路径可以倾斜地延伸通过所述平面。所述测量路径可以围绕物体周长的至少一部分沿着物体长度伸展。所述测量路径可以以大致周期的方式围绕物体周长沿着物体的长度伸展。所述测量路径可以沿着物体长度振荡。所述测量路径可以沿着物体长度以大致缠绕的方式伸展。优选地，所述测量路径沿着物体长度以大致螺旋形方式伸展。
对于延伸穿过物体的多个平面的每一个，所述方法可以包括从倾斜于所述平面延伸的所述表面测量系列确定与那个平面的物体表面轮廓相关的数据。特别地，所述方法可以进一步包括从延伸通过多个平面的测量系列得出与那些表面的物体表面轮廓相关的数据。
所述物体的横向截面轮廓可以大致是圆的，特别是大致圆形的。然而，不是必须是这个情况。例如，所述横截面轮廓可以是椭圆形的。或者其它规则/不规则形状，例如，方形、六边形等。
物体的横截面尺寸可以沿其长度是非均匀的。因此，所述物体可以例如是圆锥形的。选择地，物体的横截面尺寸可以是大致沿其长度的。例如，所述物体可以是圆柱形的。
所述方法可以进一步包括将一线条与毗邻一线条(所述线条沿着物体的长度延伸并且在沿着物体长度的多个点与测量路径相交)的表面测量的选集拟合。所述方法可以进一步包括将至少一第二线条与毗邻一线条(该线条沿着物体长度延伸并且在沿着物体长度的多个点与测量路径相交)的表面测量的第二选集拟合，其中表面测量的第一和至少第二选集没有公共的表面测量。
所述平面可以沿着物体的长度延伸，使得它在沿着物体长度的多个点与测量路径相交。特别地，所述平面可以大致平行于物体的纵轴线延伸。所述方法可以进一步包括将一线条与所得出数据拟合。正如将要理解的，所述线条可以沿着物体的纵轴线大致遵循物体的标称轮廓。因此，根据物体的标称形状，所述线条可以是单个直线。所述线条可以包括沿着其长度的至少一个弯曲。所述线条可以是弯曲的。
所述方法可以进一步包括得出描述第二平面中物体轮廓的至少一部分的第二数据，所述第二平面沿着物体的长度延伸，使得它在沿着物体长度的多个点与测量路径相交。特别地，所述第二平面可以大致平行于物体的纵轴线延伸。所述方法可以进一步包括将一第二线条与所述第二数据拟合。所述第二平面可以围绕物体的外围与所述平面间隔开。优选地，所述第一和第二平面每个均大致平行于物体的纵轴线延伸。
可以使用所拟合的线条来获得关于物体平直度的信息。
正如将要理解的，所述物体可以包括阀。特别地，所述物体可以包括阀座或阀导向器的至少一个。
正如将要理解的，所述方法可以是计算机实施的。因此，可以提供包括计算机程序代码的计算机程序产品，当计算机实施所述代码时，使得计算机执行上述方法。另外，可以提供计算机可读介质，该介质承载上述计算机程序代码。
本申请进一步描述了沿着物体长度确定表面形式的方法，所述方法包括：沿着一测量路径获得物体的表面测量系列，以获得物体的第一和第二端之间的多个测量，所述测量路径以周期地延伸穿过物体长度的方式沿着所述长度伸展；将一线条与毗邻一线条(该线条沿着物体的长度延伸并且在沿着物体长度的多个点处与所述测量路径相交)的表面测量的选集拟合。拟合可以包括在表面测量与线条之间沿着与物体的形状一致的方向将至少一些表面测量投映到一平面上，所述平面延伸穿过所述表面并且沿着将要拟合的线条的长度。投映到所述平面上的表面测量可以是毗邻所述平面的那些表面测量。特别地，投映到所述平面上的表面测量可以是以下那些沿着所述平面的表面测量，它们在表面测量与平面之间在沿着物体形状的维度中具有到平面最短的距离。拟合可以包括将所述线条与平面上所投映的点拟合。所述方法可以进一步包括将至少一第二线条与毗邻一线条(该线条沿着物体长度延伸并且在沿着物体长度的多个点处与测量路径相交)的表面测量的第二选集拟合，其中所述表面测量的第一和至少第二选集没有公共的表面测量。所述表面测量的第一和至少第二选集可以被包含在彼此平行延伸的线条中。所述被拟合的线条可以被用来获得关于物体平直度的信息。
附图说明
下面将仅借助例子参照以下附图描述本发明的实施例，其中：
图1是阀体中的阀的示意性透视图；
图2是图1的阀座部和阀导向器的侧视横截面视图；
图3是阀芯的侧视图；
图4是安装在坐标测量机器上的铰接探针头的透视图；
图5是铰接探针头和测量探针的透视图；
图6是由安装在铰接探针头上的测量探针测量的阀座部件和阀导向器的示意图；
图7是流程图，其显示了测量和检查阀的方法的高级别步骤；
图8是流程图，其显示了分析在测量阀期间所获得数据的步骤；
图9是流程图，其显示了用于确定和检查所述阀座宽度的步骤；
图10是流程图，其显示了用于确定和检查所述阀座和阀导向器圆度的步骤；
图11(a)是示意图，其显示了阀座部件以及由图5所示测量探针的触针尖端获得的沿着阀座部件的螺旋形测量路径；
图11(b)是示意图，其显示了阀导向器以及由图5所示的测量探针的触针尖端获得的沿着阀导向器的螺旋形测量路径；
图12是用来限定图15所示模型的参数的示意图；
图13(a)是示意图，其显示了在测量阀座部件期间所获得的数据点如何与限定阀座部件的模型的第一组参数相关；
图13(b)是示意图，其显示了在测量阀座部件期间所获得的数据点如何与限定阀座部件的模型的第二组参数相关；
图14(a)显示了将在螺旋扫描阀座期间所获得的多个数据点投映到平面上，用于计算平面中阀座的圆度；
图14(b)显示了将在螺旋扫描具有圆柱形阀导向器的阀座部件的边界期间所获得的多个数据点投映到平面上，用于计算平面中阀座部件的圆度；
图15是用来确定阀座部件尺度的模型的示意图；
图16是显示沿着阀座的圆度变化的图表；
图17(a)和(b)显示了从螺旋形扫描信息确定平直度信息；以及
图18显示了被投映测量点与标称数据的偏差以便确定关于阀导向器轮廓的信息。
具体实施方式
参照图1-3，阀座部件10位于阀体12中。所述阀座部件10包括许多结构，特别是圆锥区域14，所述圆锥区域14在阀体中限定一凹进，其导向形状大致为圆柱形的阀导向器16。如图11更详细显示的，阀座部件10实际上包括三个圆锥形结构：上部圆锥区域11、中间圆锥区域13(后面称作“阀座13”)以及下部圆锥区域15。参照图3，阀芯18包括圆柱杆20，其大小贴合地配合在阀导向器16中。芯构件22被设置在杆20的一端，所述阀构件22在其外周表面上具有圆锥表面24。所述阀座部件10和阀芯的芯构件具有相应的圆锥表面14、24，当阀芯被插入所述阀座中时，所述圆锥表面14、24形成密封。特别地，所述圆锥表面24被构造成抵靠阀座13贴合地配合。
需要制造成具有高精度的阀座部件10的一个结构是阀座13；为了对阀进行好的操作，需要在阀座13与阀芯18的圆锥表面24之间具有好的配合。而且，重要的是，阀导向器16的形状尽可能地接近圆形。如果阀座13或者阀导向器16被错误地成型或者定位，则密封的质量受损。例如，阀座13或者阀导向器16的圆柱表面可能被错误地定尺寸或者不是精确地为圆形。所述表面可以以错误的横向位置或者错误的高度被机加工或者以错误的角度被机加工。
图4显示了用来测量本发明阀的装置。包含阀座部件10和阀导向器16的工件被安装在坐标定位装置上，诸如坐标测量机器(CMM)30。所述CMM30具有工作台32，工件可以被安装在所述工作台32上。Z柱可以相对于所述工作台32沿X、Y、Z移动，分别能沿X、Y、Z移动的一系列托架36、38、34使得可以进行这个运动，每个托架设有支撑装置、电机和传感器(未显示)。
铰接探针头40被安装在CMM的Z柱34上，其提供表面感测装置(诸如安装在其上的测量探针)的旋转运动。参照图5更详细地描述所述铰接探针头。
如图5所示，铰接扫描头40包括固定部件，所述固定部件由安装在Z柱34上的第一外壳42形成。所述第一外壳42支撑可移动部件44，所述可移动部件44可以通过电机(未显示)相对于第一外壳42围绕轴线A1旋转。所述可移动部件44被紧固至第二外壳46，第二外壳46进而支撑轴48，轴48可以通过电机(未显示)相对于外壳46围绕轴线A2旋转，轴线A2大致垂直于轴线A1。
表面感测装置(在该例子中是接触测量探针50)被安装在铰接探针头的轴48上。所述接触测量探针50设有探针外壳52以及可偏转触针54，所述触针54具有工件接触尖端56。
上述布置使得铰接探针头的电机可以围绕轴线A1或A2成角度地定位测量探针50的工件接触尖端56以及CMM的电机(未显示)可以将铰接探针头线性地定位在CMM的三维坐标框架中的任何地方，以便使触针尖端与被扫描的表面成预定关系。
在CMM上设置线性位置传感器(未显示)，用于测量铰接探针头的线性位移，并且在铰接探针头(未显示)中设置角度位置传感器，用于测量触针关于相应轴线A1和A2的角位移。所述测量探针50还设有传感器以便确定触针54的偏转。
CMM和铰接探针头的运动由控制器控制，所述控制器例如可以包括定制控制器和/或计算机58(例如，诸如个人电脑(PC)等的通用计算机)。所述控制器将驱动指令发送给CMM和铰接探针头以便驱动它们各自的电动机并因此定位测量探针。控制器从CMM中的传感器、铰接探针头和测量探针接收反馈，这使得它能确定探针尖端的位置。
铰接探针头可以被安装在其它类型的坐标定位装置上，诸如在机床主轴、手动CMM、自动臂或者铰接臂上。坐标测量机器并不限于笛卡尔类型的机器(如图4所述)，它还可以是非笛卡尔类型的，如国际专利申请WO95/20747中所描述的。
下面将参照图6-13描述装置的操作方法的例子。通过图7的流程图100显示了该方法的高级别概括。
所述方法开始于步骤102，其中控制器58控制探针50来执行对阀座部件10的螺旋扫描，以便获得数据点云(即，点云)形式的阀座部件的图像，所述数据点的每一个均描述三维空间中阀座部件10上的一个特定点。应用WO90/07097所披露的用于测量钻孔的技术，但是修改扫描以考虑非均匀半径(即，是圆锥形而不是圆柱形表面)，来扫描阀座部件10的圆锥形表面14，如下更详细描述的。
图6显示了被图4和5所示装置扫描的竖直阀座部件10的侧视图，图11(a)显示了在测量阀座部件10期间触针尖端56可以采取的示例路径17。如图所示，路径17循环地沿着阀座部件10的长度延伸，特别地，围绕其内表面以螺旋形方式。正如将要理解的，可以应用非螺旋形路径来获得类似效果。例如，所述路径可以沿着阀座部件10的长度以振荡的方式(即，铰接探针头使得触针尖端在其沿着阀座部件10的长度前进时前后移动或旋转)延伸。
在第一步骤中，例如通过CAD数据或者直接测量来确定阀座部件10的中心线和最大半径。。正好在阀座13上方和下方的阀座部件10的区域也被测量，因此在选择最大半径时必须考虑这个。
铰接探针头的旋转中心(即，A1和A2轴线的交点)与阀座部件10的中心线对准。调节铰接探针头的A2头角度(即，轴48关于轴线A2的位置)，使得正好在圆锥形表面的上方测量探针50的工件接触尖端56与阀座部件10的内表面接触。可以调节铰接探针头的A1头角度(即，构件44关于轴线A1的位置)以便关于阀座部件10的中心线沿着圆形路径移动所述工件接触尖端56。
通过沿着所述中心线移动铰接探针头同时围绕A1轴线沿着圆形路径移动工件接触尖端来执行阀座部件10的螺旋形扫描。螺旋形轮廓的使用具有以单个扫描执行测量的优点，并且所述轮廓还得益于铰接探针头比CMM更高的动力响应。
CMM和铰接头的所述运动沿着圆柱形表面产生了螺旋形扫描。然而，所述扫描在其行进期间被改变以便适应被测量区域(即，圆锥形表面)的实际形状。
所述测量探针50被保持在限定的测量范围，诸如限定的触针偏转范围(例如，在40-50微米之间)。如果所述偏转位于该范围之外，则铰接探针头40的头角度被调节以便使偏转返回到所述范围之内。通过这种方式，所述扫描适应于所述表面形状。
在图6所示例子中，调节A2头角度以便减小圆形扫描的半径，从而将探针保持在其限定的触针偏转范围内。
对于水平阀座部件或其它方位，调节A1和A2轴线的组合以便将测量探针50保持在其测量范围内。
一旦已经通过测量探针50扫描阀座10，就在步骤104通过测量探针50扫描阀导向器。应用用于测量钻孔的技术(如WO90/07097所描述的)扫描阀座部件10的圆柱形表面14。特别地，如图11(b)所显示的，测量探针50的尖端56的路径19循环地沿着阀导向器16的长度行进，特别地，围绕它的内表面以螺旋形方式。而且，可以使用非螺旋形路径来获得类似效果。例如，所述路径可以以振荡的方式沿着阀导向器16的长度行进。
使用接触测量探针50具有以下优点：数据点的良好精度，具有相对被测量区域的小的细节，但是也可以使用非接触测量探针，例如光学探针、电容探针或电感探针。
然后在步骤106例如通过控制器58分析在步骤102和104获得的多个数据点，以便确定并检查阀座13和阀导向器16的形状，如下面参照图8更详细描述的。在分析所述数据之后，在步骤108输出阀信息。这例如可以包括在存储装置中储存所述输出以备后用，和/或借助诸如可视显示单元等可视指示装置将输出提供给使用者以供使用者解释。所述方法终止于步骤110。正如将要理解的，不需要由控制测量信息的获得的相同的控制器/计算机58分析所述数据。相反，可以将在步骤102和/或104获得的多个数据点提供给另一个处理器装置，诸如另一个计算机，所述计算机分析数据以便获得测量信息。
在图8的流程图200中显示了分析数据的高级别步骤106。特别地，分析数据包括在步骤202确定阀座13的宽度“w”(下面参照图9更详细地描述)，以及在步骤204确定关于阀座13和阀导向器16的圆度信息(下面参照图10更详细地描述)。
在图9的流程图300中更详细地显示了确定和检查阀座13的过程202。特别地，确定和检查阀座13的宽度包括在步骤302获得与在步骤102所测量的阀座部件10相应的参考模型。可以从例如位于控制器58中的存储装置中取得所述参考模型。可以例如经由因特网从远程设置的计算机或存储装置取得所述参考模型。选择地，可以由使用者经由与控制器58相连的输入装置(未显示)输入所述参考模型。正如将要理解的，所述参考模型可以包括一组限定标称阀座部件几何形状的参数。
图15示意性地显示了适用于上述方法的模型60。在目前例子中，被测量的物体是包括三个圆锥的阀座部件10，所述三个圆锥具有共享相同轴线的不同角度。因此，所述模型60包括描述上部圆锥部分62、中间圆锥部分64和下部圆锥部分66的参数，它们分别与阀座部件10的三个圆锥区域11、13和15相关。特别地，模型60包含一组描述三个圆锥部分的参数，所述三个圆锥部分共有(例如会聚在)公共轴线“d”，参数限定所述圆锥部分的边界，例如，沿着公共轴线“d”的圆锥部分的高度“h”的边界，并且还限定圆锥部分与公共轴线“d”的角度“α”。
参照图12更详细地描述限定所述模型的一组参数，图12显示了模型60的一部分。特别地，中间圆锥部分64(即，与阀座13对应的模型60的部分)可以相对于轴线“d”被限定，轴线“d”用方向和空间中的位置来限定。例如，可以通过四个参数限定所述轴线，即：限定沿X维度和Y维度(即，彼此垂直的维度)轴线的平移位置以及还限定关于X维度和Y维度的轴线的旋转位置。所述中间圆锥部分64还可以用以下来限定：半径“r”，它是轴线“d”与沿垂直于轴线“d”获得的中间圆锥部分64的最窄部分(即，中间圆锥部分64与下部圆锥部分66之间的相交点65)之间的距离；中间圆锥部分64的表面的斜线与轴线“d”之间的夹角“α2”；高度“H”，它是中间圆锥部分64与相邻的上部圆锥部分62及下部圆锥部分66之间的交点沿轴线“d”的距离(其与α2、P和r结合限定了中间圆锥部分64与上部圆锥部分66之间的交点63，即，它们相连的点)；以及半径“r”沿着轴线“d”获得的位置“P”。这些参数的变化方式使得每个区域62、64、66可以独立地改变(例如，α3和α1可以独立于α2改变)。然而，每个区域通过至少一个公共点连接至(例如，系至)它的相邻区域，因此处理一些参数可以影响不同区域的形式和/或位置(根据改变的是什么)。例如，如果改变α2、P或r中的任何一个，那么中间圆锥部分64和上部圆锥部分66之间的空间点63改变。根据如何设置模型60，这种改变可以仅仅影响上部圆锥部分66的位置和/或它的尺寸和方位。然而，正如所看到的，α1的改变对于中间圆锥部分64或下部圆锥部分66不会具有敲击效应。
正如将要理解的，与模型的结构相关的这些参数对应于物体上的限定所述区域的那些结构。例如，在所述实施例中，圆锥部分通过它们彼此的界面限定，并且这些参数描述了这些界面的位置和形式。
阀座13的宽度“w”(沿着角度“α2”的中间圆锥部分64的长度)是阀座部件10的其中一个重要特性，它难以用传统方法测量。然而，中间圆锥部分64的宽度“w”由其沿着所述圆锥角度的长度限定并且可以通过H和圆锥角度“α2”确定。上部圆锥部分62可以由第二角度限定，下部圆锥部分66可以以第三角度限定。
接下来的步骤304包括处理模型60的参数以便找到最能描述在对阀座部件10螺旋扫描102期间所收集的点云的参数组。正如将要理解的，处理所述参数可以改变模型60的形式(即，模型的形状和/或尺寸)以及模型60在三维测量空间中的位置。最能描述点云的参数组可以是当点云到模型的距离量级的平方和为最小时。这就是公知的最小二乘方最佳拟合。在所述实施例中，模型的可独立改变部分与点云有效地大致同时地拟合，而不是分别地或依次地拟合(例如，不是寻找其中一个部分的最佳拟合，然后一旦确定了，就继续寻找下一部分的最佳拟合，而不考虑前面部分的拟合)。
步骤304可以利用误差函数“f”，它报告对于数据云的任何点到模型的最短距离可以被使用。这种误差函数是公知的，并且适用于诸如平面、圆、球、圆柱或圆锥等简单几何形状。然而，在上述例子中将被拟合的形状不是简单的几何形状。相反，它是包括一系列圆锥区域的三维形状。因此，需要计算模型与测量信息之间误差的不同的方法来执行最小二乘方拟合(下面将更详细地描述)。
在所述实施例中，阀座部件10利用接触探针50测量，所述接触探针50具有固定尺寸的触针球56，触针球56接触阀座部件10的表面。在测量步骤102和104期间，所述控制器实际上记录触针尖端56的中心的位置。因此，实际被测量数据位于与阀座部件10的实际表面平行的表面上。
正如将要理解的，平行表面是从它的任何点到参考表面之间的最小距离恒定的表面。对于所有简单的几何结构，所述平行表面是相同的种类：平面的平行表面是沿着平面法线方向偏离的平面；圆柱的平行表面是圆柱，其直径是与触针的尖端半径偏离的表面的直径。
然而，如上所述，阀座部件10不是简单的几何结构并且它的平行表面不是同一种类；因此，在步骤102获得的点云将不代表与模型60相同种类的形状。这在图13(a)中示意性地显示，该图显示了与阀座部件10的圆锥区域相对应的点云70的形状是圆锥形的，然而，在两个圆锥的交叉处点云具有部分环面的形状。
因此，用于计算模型与测量信息之间误差的方法将这些因数(即，尖端半径影响和不相似平行形状影响)考虑在内。
特别地，所述方法包括对于测量信息的不同部分使用不同的误差函数。特别地，用于特定数据点的误差函数取决于数据点在沿着所述轴线的何处。例如，参照图13(a)，用于特定点的误差函数取决于是否数据点被推断出落在下部圆锥区域80(“圆锥1”)，下部/中部环面区域82(“环面1/2”)、中间圆锥区域84(“圆锥2”)、中间/上部环面区域86(“环面2/3”)或者上部圆锥区域88(“圆锥3”)。直到完成最佳拟合，所述方法都不知道哪些测量点涉及哪个区域。因此，所述方法基于模型的参数推测哪些测量点信息落入哪个区域。这可以通过将模型的区域投映到测量信息上而进行。因此，模型参数反映实际测量点越好，则关于哪些测量点涉及哪个区域的假设就越好。在图13(a)所显示的例子中，模型参数非常好地反映了实际测量点，因此所述区域到测量点上的投映提供了关于哪些测量点涉及哪个区域的好的假设。在图13(b)所示例子中，所述模型参数不是较好地反映实际测量点，因此所述区域到测量点上的投映提供了关于哪些测量点涉及哪个区域的不好的假设。
用于每个区域的实际误差函数可以是任何已知的标准误差函数。然而，用在误差函数中的特定值对于不同部分在每个误差函数之间变化，这是由于每个部分中模型的不同特性。
而且，所使用的误差函数通过考虑尖端半径而对尖端56的半径进行补偿。这可以例如通过从所计算误差中减去尖端半径而进行。
然后可以应用以下等式来计算用于具有给定参数组的模型的距离平方的总和(“F”)：
与圆锥区域中的那些点的数目相比，部分环面区域82、84中的点的数目相对较小。因此，为了简化并增加用于确定最佳拟合参数的方法的效率，可以在为具有给定参数组的模型确定距离的平方总和(“F”)期间忽略认为与部分环面区域82、84有关的测量信息。因此，可以如下确定F：
F = Σ f 2 cone 1 + Σ f 2 cone 2 + Σ f 2 cone 3 - - - ( 2 )
然后F值被最小化以便获得限定与点云拟合的最佳阀座的参数组。所述最小化是最小二乘方优化，其可以例如用已知高斯-牛顿(Gauss-Newton)最小化或者它的变量之一(诸如列文伯格-马夸尔特(levenberg-marquardt)最小化)来执行。
下面通过描述所拟合模型60的参数在步骤308确定阀座部件10的尺度。特别地，例如，现在可以从以下参数精确地确定被测量物体的阀座13的宽度“w”，所述参数限定中间圆锥部分64与其相邻上部圆锥部分62及下部圆锥部分64之间的界面的位置。
最佳拟合模型还允许确定阀座部件10的各部分的其它特定尺度和位置。特别地，它允许确定阀座13上的量规直径(例如，沿着轴线“d”阀座13的位置)、阀座上量规的位置、阀座的宽度、阀座的角度、上部圆锥和下部圆锥的角度。
然后可以将由被拟合模型60确定的尺度与标称尺度比较以确定阀座部件10的尺度与期望尺度的偏差。例如，可以在步骤310将宽度“w”与阀座的标称宽度比较以便确定被测量阀座部件10的阀座13与期望尺度符合的如何。
在图10所示流程图中更详细地显示了用于确定和检查阀座13及阀导向器16圆度数据的过程204。将结合确定和检查阀座13的圆度来描述所述过程，但是正如将要理解的，可以使用相同的方法来检查阀导向器16的圆度。所述过程开始于步骤402，从螺旋数据(其延伸通过所述平面)获得在特定横向平面中阀座13的横截面轮廓。例如，图14(a)示意性地显示了在对阀座13螺旋扫描期间所获得的一系列测量点70。所述获得通过以下来执行：首先在测量信息中识别包含第一完整螺旋线的连续测量点的带，然后识别延伸穿过所述圆锥并且包含螺旋线的中部(即，位于最高测量点与最低测量点中间的点)的平面。接下来的步骤包括沿着与测量点70和平面72之间的物体形状一致的方向(即，沿着局部圆锥母线)投映螺旋线中的每个测量点70，平面72的圆度有待确定。因此，可以通过考虑测量点与平面之间物体的形状将实际测量点映射到平面上而得出平面上的点。
正如将要理解的，所述方法不是必须包括将每个被测量点投映到平面中。相反，可以使用被测量点的仅仅一些的选集，例如可以使用每隔一个的测量点。在任何情况下，所投映的点被最佳地拟合在一个圆上，并且然后按照普通方式确定所述圆度，例如通过确定具有最佳拟合圆的被投映点的最小误差与最大误差之间的跨度。
可以沿着阀座13的长度多次重复所述过程以便确定阀座沿其长度的圆度。例如，这可以包括沿着阀座滑动形成完整螺旋线的点的选集，然后对于螺旋数据的新的选集重复所述投映和圆度确定步骤。图16显示了一个图表，其显示了对于沿阀座13长度获得的100个不同的完整螺旋部分所确定的圆度误差，每个均使用上述方法确定。正如所看见的，所述圆度误差沿着阀座13的长度变化。
正如将要理解的，在进行一圈螺旋扫描期间所获得的一系列测量点可以穿过阀座部件的两个不同区域之间的边界。在进行一圈螺旋扫描期间所获得的所述一系列测量点可以穿过阀座部件与阀导向器之间(例如在阀的两个不同均匀部分之间)的边界。在这些情况下，点到平面的投映需要考虑两个区域的母线，所述平面穿过阀并且位于在进行一圈螺旋扫描期间所获得的测量点区域中。例如，图14(b)显示了以下情形：在进行一圈螺旋扫描期间所获得的测量点71与阀座部件10的下部圆锥区域15与阀导向器16之间的边界交叉。因此，从所述螺旋数据得出特定平面73中下部圆锥区域15的横截面轮廓需要沿着与下部圆锥区域15的形状一致的方向将一些点(例如，在下部圆锥区域15的圆锥表面上所测量的那些点)投映到平面73上，并且沿着与圆柱形阀导向器16形状一致的方向(即，与圆柱形阀导向器16的轴线平行)对于部分路径投映一些点(例如，在圆柱形阀导向器16上所测量的那些点)，并且然后沿着与下部圆锥区域15的形状一致的方向对于余下的路径将一些点投映到平面73上。
在所述实施例中，测量点沿着直线被投映到平面上。然而，正如将要理解的，不是必须是这种情况，例如，如果测量点与测量点投映到其上的平面之间的物体形状是弯曲的，则可以沿着相同形状的曲面将测量点投映到所述平面上。
作为确定圆度数据的补充或替代，可以通过从螺旋数据投映到平面上的点确定消耗信息(例如，描述阀座的表面轮廓位置相对于固定轴线沿着阀座长度如何改变的信息)。
正如将要理解的，上述用于确定并检查阀座13的圆度的方法还可以用于检查阀导向器16的圆度。总之，通过沿着阀导向器的轴线将螺旋线中的每个测量点投映到圆度待定的平面上而进行螺旋扫描过程，可以从由所述螺旋扫描过程所获得的数据得出特定平面中的阀导向器16的横截面轮廓。
在上述实施例中，由螺旋扫描确定并且相对标称数据进行检查的阀的轮廓涉及横向平面中的阀的轮廓。然而，正如将要理解的，其它平面(例如矢状平面)中的阀的轮廓可以通过螺旋扫描并且相对标称数据进行检查而确定。例如，可以确定并检查阀导向器16的平直度轮廓。如何进行的一个例子结合图17(a)和17(b)进行了描述。在更宽泛的意义上，这通过以下进行：毗邻沿着阀导向器16的长度延伸(在这种情况下，大致平行于阀导向器16的纵轴线)的线条进行螺旋扫描，将至少一条直线90与所述螺旋扫描期间所获得的测量点75的点选集94进行拟合，所述线条在沿着物体长度的多个点处与由测量点75限定的路径交叉。更特别地，这可以通过以下进行：首先将圆柱体96(即，被测量物体的期望形状)与测量点75拟合，然后从被拟合圆柱体96获得中心轴线A。然后可以识别由虚线和双点划线95所显示的矢状平面(即，大致平行于阀导向器的纵轴线延伸的平面)，该平面包含纵轴线A以及要为其确定轮廓信息的阀导向器16的表面的线条。选择离平面95最近的沿着测量路径的测量点，然后以与平面和测量点之间的物体的形状符合的方式将所述测量点投映到平面95上。这在图17(b)中更清楚地显示，为显示起见，该图显示了实际上沿着测量路径98(由细的点划螺旋线表示)仅仅获得几个测量点97(由十字光标表示)。如实心箭头所示，选择离平面95(由粗十字光标表示)最近的测量点并且将其(以与测量点和平面95之间的物体表面的形状一致的方式)投映到平面95上。因此，在该实施例中，所述测量点沿着与物体的圆柱体形状的曲率一致的曲线被投映。然后使线条90与投映到平面95上的点100最佳拟合。
然后通过计算点94与线条90的偏离而确定平直度。如图18所示(例如，为显示方便，图18是投映到平面95上的点100相对于所示最佳拟合线条90的相对位置的放大图)可以通过确定和最佳拟合线条的最大偏离(max)与和最佳拟合线条的最小偏离(min)之间的跨度而确定所测量阀导向器16的平直度轮廓的形式误差。
正如将要理解的，可以将所述相同的技术用于阀座部件10以便确定阀座部件10沿着其长度的轮廓。因此，在这种情况下，将要与投映到平面(该平面完全包含轴线“d”并且径向向外地延伸穿过阀座部件10的表面)上的点拟合的线条将不是平直的，而是包括三条交叉的直线(如图12所示)。
对于围绕螺旋扫描的测量点75的多个这样的点，这可以重复多次(例如如线条92所示)。
正如将要理解的，为了显示的清楚起见，图中所示的测量点的螺旋线非常松散，但是实际上是非常紧的螺旋线。
虽然上述实施例描述了对阀座和阀导向器的测量，但是通过相对于平面(该平面延伸穿过物体)倾斜延伸的物体的一系列表面测量值确定与物体在平面中的表面轮廓相关的信息的所述相同方法适用于其它表面特征。在所有应用中，它是用于测量表面密封的特别有用的方法。表面结构没有必要如所描述的那样关于中心线具有对称性，但是这确实减慢了扫描速度。
虽然描述了在坐标测量机器上使用铰接扫描头用于搜集测量信息，但是也可以使用其它技术，但是上述技术具有速度和精度上的优点。
上述阀的类型例如可以存在于汽车发动机的气缸盖中。

Claims (20)

1.一种用于测量物体的结构的方法，所述方法包括：
获得所述物体上至少所述结构的图像，所述图像包括借助对至少所述结构的表面测量而获取的三维测量空间中的多个数据点；
将大致复制物体的至少所述结构的模型与所述图像拟合，所述模型包括限定至少两个可独立改变部分的参数，所述至少两个可独立改变部分在一公共点相连，所述至少两个可独立改变部分的每个复制所述物体的表面上的一不同区域并且沿着一公共边连接，所述拟合包括通过改变所述至少两个可独立改变部分的至少一个而改变所述模型的形式；以及
从所拟合模型获得关于至少所述结构的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个参数限定所述各部分相连的点。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，从限定所述各部分相连的点的所述至少一个参数得出所述信息。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，包括处理所述各部分相连的点。
5.根据权利要求4所述的方法，包括处理所述各部分相连的点的位置。
6.根据权利要求1所述方法，其中，所述区域在构造上成环形。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，至少一个区域在构造上大致是圆锥形的。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，所述模型包括限定一系列至少三个可独立改变部分的参数，所述至少三个可独立改变部分中至少一个中间部分与其它两个部分相连。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少三个可独立改变部分的每个均复制所述物体的表面上的一不同区域，并且所述至少三个可独立改变部分的其中一个沿着第一边连接至所述至少三个可独立改变部分的其它的其中一个，并且沿着与所述第一边大致相对的第二边连接至所述至少三个可独立改变部分的另一个。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述信息包括大致相对的所述第一边和第二边之间的距离。
11.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，拟合包括识别所述图像的不同部分，包括至少两个部分，每个部分被推断与所述模型的所述至少两个可独立改变部分的其中一个相关。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，拟合包括为所述图像的每个不同部分应用不同的误差函数。
13.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，包括识别所述图像的至少一个连接部分，所述连接部分被推断与所述至少两个可独立改变部分相连的点相关，并且所述拟合包括忽略所述至少一个连接部分。
14.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，所述图像包括物体的毗邻所述结构的至少一个部分。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述模型的所述至少两个可独立改变部分的至少一个与所述结构相关，并且所述至少两个可独立改变部分的至少一个与物体的毗邻所述结构的部分相关。
16.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，拟合所述模型包括最佳拟合所述模型。
17.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，所述结构包括阀的阀座。
18.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，获得信息包括获得关于所述物体上至少所述结构的测量信息。
19.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，所述至少两个可改变部分大致同时地与所述模型拟合。
20.一种用于测量物体的结构的计算机实施的方法，所述方法包括：
获取物体上至少所述结构的图像；
将复制物体的至少所述结构的模型与所述图像拟合，所述模型包括限定至少两个可独立改变部分的参数，所述至少两个可独立改变部分在一公共点相连，所述拟合包括通过改变所述至少两个可独立改变部分的至少一个而改变所述模型的形式；以及
从所拟合模型获得关于至少所述结构的信息。
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