CN102405393B - 具有粗糙度测量传感器的装置和相应方法 - Google Patents

具有粗糙度测量传感器的装置和相应方法 Download PDF

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CN102405393B CN200980156239.5A CN200980156239A CN102405393B CN 102405393 B CN102405393 B CN 102405393B CN 200980156239 A CN200980156239 A CN 200980156239A CN 102405393 B CN102405393 B CN 102405393B
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/28—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces

Abstract

本发明涉及一种包括粗糙度测量系统和粗糙度测量传感器的装置(10)，其中使用滑动件(15.3)和探测尖端(1.4)。所述滑动件(15.3)以传感滑动件(15.3)的形式设置在探针(15.2)的最外端。所述探测尖端(15.4)与所述探针(15.2)成一体，其中所述传感滑动件(15.3)和所述探测尖端(15.4)之间的距离(A)是预定的。粗糙度传感系统为具有平行四边形结构的一维、二维或三维传感系统。所述装置还包括一种伺服装置，其使到所述探针(15.2)连同所述传感滑动件(15.3)可在待扫描的表面(F)作为一体地移动。本发明还涉及一种相应的使用所述装置(10)的方法。

Description

具有粗糙度测量传感器的装置和相应方法
技术领域
本发明涉及一种包括粗糙度测量传感器的装置和相应的方法。
背景技术
在许多技术领域中，结构元件或材料的表面结构是重要的质量特征。
现有不同的粗糙度测量装置，其可快速地收集表面的粗糙度响应-残留高度曲线。通常，在机械扫描期间，探针在表面上导引。其结果为在扫描路径上记录的高度信号，即所谓的表面轮廓。
如图1A和1B的示意图所示，在所谓的转子(runner)传感器1和参考平面传感器5之间具有差别。转子传感器1具有转子2，其根据应用面积而具有或大或小的半径，并用作为滑动件。转子传感器1的扫描器3对通过转子2来测量的表面F施压，并用扫描器3的探测尖端4而相对于转子2的路径来收集表面轮廓。在测量期间，该转子2跟踪表面F的肉眼可见的不平整度－从而跟踪波纹度和宏观形状。反之，探测尖端4通过其小的尖部半径来收集表面粗糙度以及检测转子2渡过的凹槽的形状。因为所述转子拥有大得多的有效半径，因此，转子2可作为一种高通滤波器。
为了更好地收集表面F的波纹度，还有些转子传感器会具有两个转子。
参考平面传感器5很突出，因为它与参考平面E固接。参考平面E大多位于扫描器3的起始部分6。通过参考平面传感器5的测量可得出比转子传感器1更精确和更全面的测量结果，其中除了表面粗糙度以外，还可收集结构元件的形状和波纹度。
转子传感器1可用于例如在对波纹度或三维形状方面不要求确切结论的情况。转子传感器1的优点为易于管理，因为可以进行快速测量，无需大量的定位。
图2A和2B所示为转子传感器1(图2A)和参考平面传感器5(图2B)的扫描结果。图2B所示的扫描结果与现实最相应，因为参考平面传感器5可尽可能不变地记录真实的表层。尤其是在深凹槽或孤高峰S1和S2(参照图2B)的情况下，不同的转子传感器的误差变得显而易见。例如，在高峰S1前面的工作状态为转子传感器1的特点。转子2在探测尖端4之前到达高峰S1。因此，整个扫描器3会升高，而探测尖端4然后从周围的扫描器外壳进一步向下延伸。这在图2A中以这样的方式记录(参照范围B1)，探测尖端4好像在到达高峰S1之前似乎陷于表面F的凹处内。所述情况类似于到达高峰S2时的情况。
另一方面，转子传感器也会在其它情况下产生错误的结果。例如在以下的情况下就会如是，即在转子2的运动与探测尖端4的运动相长地叠加从而提供过大的输出信号时，或在所述运动将它们全部或部分地压制从而提供过小的信号时。该些问题会发生在例如周期性的曲面之上。关于在先前已公知的粗糙度检测系统的进一步详情，可以得自例如以下的非小说类书籍：由Raimund Volk所著及由Beuth Verlag出版的“Rauheitsmessung:Theorie und Praxis”(英文译本：“Roughness Measurement:Theory andPraxis”)(粗糙度测量：理论与实践)，2005，ISBN3410159185，9783410159186。
对于3维结构元件而言，往往非常重要的是要对局部重合作出结论，这意味着，对于一系列不同的结构元件，要精确地在同一位置分别进行粗糙度测量。
除了确定粗糙度之外，人们关注的往往还有三维形状的检测，例如表面的曲率(例如齿轮的齿的凸度)的检测，或甚至是几何形状的测定。
发明内容
本发明的目的为提供一种包括合适的测量扫描器的测量装置，所述装置可进行改进的粗糙度测量。
本发明的另一目的为在相同的结构元件的精确的预定位置上进行粗糙度测量。
本发明的再一目的为使粗糙度测量传感器的手动更换尽可能地简单。
本发明的又一个目的为设计一种测量装置，其包括一种具有这样一种可拆卸的测量扫描器的装置，以致于在每次更换后无需进行新的校准。此外，所述设计还应可避免损坏扫描系统。
根据本发明的装置包括一个粗糙度传感系统和粗糙度测量传感器，其中滑动件和探测尖端共同工作。所述滑动件以扫描滑动件的形式设置在探针的最外端。所述探测尖端与所述探针成一体，其中所述扫描滑动件和所述探测尖端之间的距离是预定的。所述粗糙度传感系统涉及具有平行四边形结构的一维、二维或三维扫描系统。所述装置还包括伺服装置，其使所述探针可与所述扫描滑动件和所述探测尖端在待扫描的表面(F)上共同地移动。
根据本发明的用于扫描表面的方法的特征在于以下步骤：一个探针是伺服的，所述探针的最外端具有扫描滑动件，并包括与所述扫描滑动件相隔一段距离的探测尖端。在伺服探针时，所述扫描滑动件与所述表面的一个点接触。然后，沿着所述表面至少朝一个坐标方向移动所述探针，从而使所述扫描滑动件和所述探测尖端于所述表面上在相隔所述一段距离的情况下一起移动。同时，通过与所述扫描滑动件相关联的一维、二维或三维转换器收集第一输出信号。此外，收集与所述探测尖端相关联的转换器的第二输出信号。然后，将所述第一输出信号与所述第二输出信号设定成相关联。
本发明可连同一维、二维和三维测量装置来使用。
所述扫描滑动件的形状不一定涉及理想的球形形状。扫描滑动件也可具有椭圆形或圆柱形或任何其它合适的具有大曲率半径的形状。扫描滑动件还可具有在轴向和径向方向上不同的半径。
在优选的实施例中，粗糙度测量传感器可以更换。在另外的优选实施例中，粗糙度测量传感器可选择地或另外地绕着纵轴线转动。
本发明的其中一个优点在于，所述装置提供与一个表面有关的信息，所述信息相当于甚至好于由参考平面传感器提供的信息。
本发明的优点在于，所述扫描滑动件的运动与理想直线或理想参考平面的偏差可以完整地收集。这可通过收集一维、二维或三维传感器的偏移来达成。根据本发明，可以计算所述扫描滑动件的运动的偏差以及使之与粗糙度曲线(由信号f3表示)相关联，所述粗糙度曲线由所述探测尖端以这样的方式同时地收集，以致于可得到精确地直的参考系统。因此就可排除传统的转子传感器的公知误差。
附图说明
以下会参照附图对本发明的实施例作更详细的叙述，其中：
图1A所示为在先的公知的转子测量装置的示意图；
图1B所示为在先的公知的参考平面测量装置的示意图；
图2A所示为用根据图1A的转子测量装置收集的示意曲线图；
图2B所示为用根据图1B的参考平面测量装置收集的示意(参考)曲线图；
图3A所示为在先的公知的参考平面测量装置的功能图；
图3B所示为用根据图3A的参考平面测量装置收集的示意(参考)曲线图；
图4所示为根据本发明的可供比较的测量装置的功能图；
图5所示为在先的公知的CNC(计算机数控)测量装置的透视图；
图6所示为根据本发明并具有横向主轴线的三座标扫描头的基本结构，其中所述扫描头的机械结构分离地表示，以便可较佳地观察；
图7所示为根据本发明的包括粗糙度测量传感器的单坐标扫描头的基本结构；
图8A所示为用根据图4的根据本发明的测量装置的探测尖端收集的示意图；
图8B所示为用根据图4的根据本发明的测量装置的扫描滑动件收集的示意图；
图8C所示为图8B的曲线图在空间上移动距离A的视图；以及
图8D所示为图8A和图8C的曲线的叠加的示意图。
具体实施方式
就本说明书而言，所使用的术语也见用于相关的出版物和专利。不过，应该注意，该些术语的使用只有助于更好的理解。本发明的构思和专利的权利要求的范围不应受限于特定的选用的术语的解释。本发明可以，无需再费周折地，转移到其它的术语体系和/或技术领域。在其它技术领域中，可以类似方式使用所述术语。
本文所用的术语粗糙度给表面的表面质量命名。粗糙度本身在正确和局部结论的意义上较限于微观结论的范围内。在本文中，就所涉及的表面F的粗糙度、结构、元件和特性而言，它们的大小在纳米到约500微米的范围内。
形状(也称为均匀度)为2维或3维平面或在空间由多个平面连接的三维物体。在本文中就形状而言，所涉及的典型结构和元件的尺寸大小介于0.5mm至约10mm的范围内。
几何形态(本文也称为几何形状)为在空间中的连续的2维或3维平面或在空间中由若干平面连接的三维物体，其恰好可以用数学方式来限定。通常，在本文中就几何形状而言，所涉及的3维结构部件或元件的尺寸大小从几厘米到大约100厘米或甚至更大。
在本文中，形状被特定地理解为均匀度、表面的曲率、或例如装齿的齿的凸度、台阶或楼梯的走向、装齿的齿的齿腹线、平面的斜度等等。为了可计算或扫描形状，通常要沿着线、曲线或面积来扫描若干测量点。因此，在这方面，本文会谈及宏观结论。
粗糙度测量最好以比形状扫描(或测量)的分辨率更高的分辨率(即以高的空间分辨率)来进行。
在图3A和图4中，传统的参考平面传感器5和根据本发明的测量装置10在功能图中彼此相对。所述功能图是经过仔细的挑选，以便可较好地比较各个构件。从图3A可以看出，扫描器的前组具有杆臂3.1，其可转动地支承在枢轴承3.2的周围。牵引弹簧3.3设置在朝向杆臂3.1的后部的端部。构件5.1和5.2彼此固接，并从而限定参考平面E。在杆臂3.1前端的探测尖端4的向上或向下运动(参照双箭头P1)在杆臂3.1的后端产生相应的向上和向下运动(参照双箭头P2)。在杆臂3.1的后端的这个运动可以用传感器来记录。藉此，可产生例如图3B所示的作为距离(例如负y方向)的函数的信号f1，所述信号尽可能地对应真正的表面F。所述信号F1的路线因此被假定为该真正的表面F的图像。
根据图4，根据本发明的装置10包括粗糙度测量传感器15，其中滑动件15.3和探测尖端15.4共同工作。其中，设置在探针15.2的最外端的扫描滑动件15.3用作为所述滑动件。如图4所示，探针15.2最好构成为中空或管状。该探测尖端15.4与探针15.2成一体，其中在扫描滑动件15.3的最低位置和探测尖端15.4之间的距离是预定的。可转动地支承在枢轴承13.2的周围的杆臂13.1设置在探针15.2的内部。牵引弹簧13.3设置在朝向杆臂13.1的后面的端部。在杆臂13.1的前端的探测尖端15.4的向上和向下运动(参照双箭头P3)在杆臂13.1的后端产生相应的向上和向下运动(参照双箭头P4)。
如图所示，探针15.2和构件15.5通过铰链15.6而彼此可活动地连接。在测量装置10中，该活动连接通过(弹簧)平行四边形结构来实现，如下文所述，所述结构起扣齿链的作用。该平行四边形结构为一维、二维或三维扫描系统12的一部分(例如图6所示的)。
根据本发明，探针15.2与扫描滑动件15.3和探测尖端15.4可在待扫描的表面F上共同地移动。因此，不但通过探针15.2与平行四边形结构连接的扫描滑动件15.3产生信号(本文称为信号f2)，而与探针15.2成一体的探测尖端15.4也产生信号(本文称为信号f3)。图8A示出了范例性的信号f3，而图8B则示出范例性的信号f2。
在图5所示的本发明的有利实施例中，涉及了全自动CNC控制测量装置10。该测量装置10例如可适用于测试以下各项的表面粗糙度、形状或几何形状：正齿轮装齿、切割轮和刮轮、蜗轮和螺旋齿轮、蜗杆、板牙齿轮；以及用于测试旋转对称结构部件的在测量、形状和位置上的一般偏差；用于曲线和凸轮轴测量或转子测量，以上所提只是一些可用的选项。
测量装置10包括可驱动的掣子13(不可见，因为驱动器设置在覆盖件之后)和定心装置14，其中该掣子13和定心装置14这样设置，以致于待测量的结构件11可以如图5所示般通过格式化的筒形轮11而同轴地夹持在掣子13和定心装置14之间。
如图5所示，测量装置10包括至少一个传感器15，其用于对夹持在测量装置10中的结构件11进行三维测量(三座标扫描系统)。扫描系统12最好设置成可沿着其高度移动，如x-y-z坐标系中的坐标轴z所示。此外，传感器15可进一步执行伺服动作(优选地，本文中的四轴路径控制可以开始工作)，如相互垂直的x和z坐标轴所示。
在图6中，示出了测量装置10的三维扫描系统12的透视图，通过图解，可见所述扫描系统12的构造相同于或类似于图5所示的扫描系统12。因此，可使用相同的参考标号。在下文中，只解释对理解本发明所不可或缺的构件。所述测量装置10的进一步详情可从例如专利文献DE19721015(三座标扫描头)或专利出版物DE19501178(两坐标扫描头)得知。
如前所述，以水平结构方式示出的扫描系统12为数控测量装置10的一部份，并设有可偏移的探针15.2，其可在多个自由度中与自身平行地偏移。探针15.2通过多个弹簧平行四边形系统31，38而与固定的扫描头基座34铰接，所述系统在功能上相互垂直地设置。所述弹簧平行四边形系统31，38构成了上文所述的平行四边形结构，所述传感器15支承于所述平行四边形结构之上。扫描滑动件15.3与探针15.2的偏移由两个或三个与扫描头基座34连接的(一维、二维或三维)传感器收集，但它们未在图中示出。所述的传感器提供所述信号f2。
图6所示的扫描头具有测量扫描器15和扫描系统12。扫描系统12具有角型扫描头基座34(呈卧式L的形式)，其与测量装置10的未进一步示出的塔架18连接(参照图5)。第一弹簧平行四边形31从扫描头基座34的前面部分可活动地悬挂。其相应地包括两个构件33和35，所述构件成对地设置和长度相等，并通过四个弹簧铰链32.1而相互连接，所述铰链具有竖轴(即所述轴平行于z轴)并且使前面的构件35可在x方向上平行地位移。第一弹簧平行四边形31的悬挂这样实现，以致于整个弹簧平行四边形31可绕另一弹簧铰链32.2的水平轴(即平行于x轴的轴)旋转。弹簧平行四边形31最好用板簧(未示出)来稳定。可调节的拉簧37限定了所需的重量平衡，以致于第一弹簧平行四边形31为未偏移的扫描头占用在xy平面上的水平位置。所述拉簧37只在图6中示意性地示出。
在第一弹簧平行四边形31和探针载体17.4之间设置了连接件36。其利用弹簧铰链32.3和另一弹簧铰链32.4而与探针载体17.4可活动地连接，所述弹簧铰链32.3与位于构件35的上缘的弹簧铰链32.2平行，而所述弹簧铰链32.4则与位于底面的弹簧铰链32.1平行。通过该连接件36，探针载体17.4仍未可充分地被支承。为此，还可将额外的两条双铰杆26和27连接到探针载体17.4，所述铰杆紧靠在垂直棒25上。所述棒25属于第二弹簧平行四边形38，其分别由两对成对地设置的长度相等的构件21和22构成，所述构件通过四个具有水平轴的弹簧铰链32.5而相互连接。该第二弹簧平行四边形38固定于在扫描头基座34上的较低的构件22上，以使较上的构件22可在y方向作平行地位移。所述垂直棒25固定于较上的构件22上。通过该种结构，可保证探针载体17.4可同时地在x、y和z方向上偏移，从而使其本身只能与纵轴A2平行地位移。这两条双铰杆26、垂直棒25和扫描探针载体17.4构成了用于z方向运动的平行四边形。围绕y轴的抗扭刚度是通过平行四边形31以及连接件36连同设置在其上的两个板簧而实现的。
在图6中还可看出，探针15.2位于一种(可更换式)盘形件15.1之上。盘形件15.1可固定在扫描系统12的探针载体15.4上。所述固定可以通过例如图6中未示出的杠杆结构来实现。特别合适的杠杆结构可从在2004年04月23日提交的题为“Vorrichtung mit abnehmbarem Messtaster undmit einer solchen Vorrichtung”(英文译名:“Apparatus having adetachable measuring sensor and measurement device having such apparatus”)(具有可拆卸的测量传感器的装置和具有这种装置的测量设备)的专利申请EP1589317中得知。
在本发明的优选实施例中，探针15.2与盘形件15.1这样连接，以致于探针15.2可以绕其纵轴A2转动。通过绕着所述纵轴A2的转动，探测尖端15.4可以不同的方向来定向。因此，不但可以扫描在x-y平面上的表面F，而且可扫描其它的表面。
所述的平行四边形系统的优点在于其构成了用于测量传感器15的基座，所述基座具有抗扭刚度并具有小的摩擦力。测量传感器15在安装到扫描系统12时，其动态特性在各个偏移方向(坐标方向)上大体相等。所述平行四边形结构用作为在空间上可移动的测量传感器15和扫描头基座34之间的扣齿链。通过扫描系统12的各个构件的上述结构，就可确保测量传感器15可同时地在x、y和z方向上偏移，并从而使其本身只能与本身平行地位移。
根据本发明的另一扫描头的进一步详情可得自图7。该扫描头的构造类似于图6所示的扫描头，但在此涉及的只为一维扫描头。因此，可使用相同的参考标号。图7涉及的则为另一示意性视图。该测量传感器15具有探针15.2，其具有扫描滑动件15.3。就此而言，应该注意，扫描滑动件15.3的形状并不一定是完美的球形形状。扫描滑动件15.3也可具有椭圆形或圆柱形或其它合适的具有大曲率半径的形状。根据本发明，扫描滑动件15.3用作为转子，其类似于转子测量装置1的转子。扫描滑动件15.3在测量粗糙度时于扫描的表面F上移动或活动，并必须具有足够大的曲率半径。在优选的实施例中，扫描滑动件15.3在轴向方向(即在A2的方向)上具有10毫米的半径以及在径向方向上具有1毫米的半径。当然，大的半径是有利的。因为扫描滑动件15.3的用作为转子的部分只包含所述半径的一部分，以使通往探测尖端15.4的距离A短，所述半径不应被选择成不必要的大，否则其风险在于，该转子的边缘会在表面F上滑动。因此，误差就会出现，因为所述边缘具有非常小的半径。
探测尖端15.4最好具有几微米的尖端半径。尤其优选的是，所述探测尖端具有的尖端半径介于2-10微米。
除了扫描滑动件之外，测量传感器15具有前述的一体式探测尖端15.4。该探测尖端15.4以小的距离A设置在扫描滑动件15.3的最低点之后(或旁边)。距离A为0是最理想的。然而，这不可能实现，因为扫描滑动件15.3是朝两个方向成圆顶状。对于球形扫描滑动件15.3而言，设置容纳探测尖端15.4的镗孔并无意义，因为到时镗孔的边缘会触及表面F。在所示的实施例中，距离A为1.5毫米。大体上，根据本发明的实施例的距离A介于1.5至5毫米之间。也如图4所示，该探测尖端15.4是浮动地支承，以便能检测或测量表面f的结构、元件和特性，所述表面具有的大小介于纳米至约500微米的范围内。
探测尖端15.4也可与扫描滑动件15.3直接成一体。然而，这仅适用于具有垂直于运动方向的半径的扫描滑动件15.3。不过，该种扫描滑动件15.3有问题，因为扫描滑动件15.3的并非弯曲的方向应该以完全平行于表面F的方式定向。
在如图7所示的实施例中，测量传感器15设置在平行四边形结构40上。测量传感器15可选择地通过(可更换式)盘形件15.1和/或根据图6的构件17.4、32.4、36和32.3而连接到弹簧平行四边形结构40。该些构件及结构部分未在图7的示意图中示出。可选择的(可更换式)盘形件15.1用虚线显示。
平行四边形结构40包括两个平行的构件41和两个另外的与其垂直的直立的平行构件42。后面的构件42可用作为参考基座。在该种情况下，所述的后面的构件可以连接，例如塔架18或扫描头基座34。在参考基座上可设置指示器构件43或臂件。现在，如果扫描滑动件15.3连同探针15.2在平行于z方向下偏移，则前面的构件42会在x-z平面上位移。该在x-z平面的横向运动会相对于一维传感器44在指示器构件43或臂件的相对运动中表达其本身。所述传感器44以线性标度的方式作程式化的表示。所述传感器44因此可以提供信号f2，其允许对表面F的形状下结论。
测量装置10可以引导扫描滑动件15.3，例如垂直地或径向地接近待测试的结构件11(参照例如图5中的筒形轮11)，从而使探针15.2的纵轴A2具有水平位置。此外，测量装置10从而可转动或移动结构件11，直到扫描滑动件15.3在预定的表面F与其接触。那样，例如结构件11的弧形齿面就可触及起点。为此，测量传感器15可通过伺服运动而于x-y-z坐标系统中被伺服，并可因为在空间的一个、两个或三个坐标方向x、y、z中的特定平行四边形结构而可以偏移，正如上文所述。
现在，扫描滑动件15.3在表面F上从起点移动到终点。扫描滑动件15.3最好如图7的箭头P5所示般在该表面F上移动。在扫描滑动件15.3移动时，探测尖端15.4在前面。如果扫描滑动件15.3被推过所述表面，则探测尖端15.4在后面。
根据本发明的测量装置10提供两个输出信号f2和f3，其被设定成彼此相关联。第一输出信号f2源自前述的一维、二维或三维测量装置的扫描滑动件15.3对表面的扫描。图8B所示为范例性的测量信号f2。在此，涉及的测量信号f2在扫描滑动件15.3于表面F上朝y方向移动时业已产生。第二输出信号f3源自探测尖端15.4。在探测尖端15.4于表面F上朝y方向移动时，该测量信号f3同样业已产生。所述的第一和第二输出信号f2和f3既在空间上又在时间上彼此相关联。
通过所述的测量结构，根据本发明的测量装置10收集所述扫描滑动件15.3沿着直线(在一维测量期间)、在x-z平面(在二维测量期间)或在由三个坐标方向x、y和z生成的空间(在三维测量期间)中的所有的偏移。在z平面中的偏移可以用一维测量装置收集，正如例如图7所示。在3维或2维空间中的偏移可由第一输出信号f2表示(参见图8B)。
在本发明的第一实施例中，只使用空间关系，以使两个输出信号f2(参照图8B)和f3(参照图8A)相关联。在扫描滑动件15.3沿着与负y轴平行的直线于整个待扫描的表面F上移动时，则探测尖端15.4的输出信号f3正好以扫描滑动件15.3和探测尖端15.4之间的距离A来线性地位移。f2的线性位移产生空间偏移信号f2*，其在图8C中示意性地示出。然后，信号f2*和f3可以通过加法来叠加。所述叠加产生信号Feff并可通过简单的加法Feff＝f2*+f3来影响。所述叠加还可使用其它函数。因此，信号f3可以例如比信号f2*更多地被加权。
在本发明的另一实施例中，既使用空间关系又使用时间关系。时间关系可从以下的事实得知，即扫描滑动件15.3连同探测尖端15.4在所述表面F上以预定或已知的速度v(t)来制导。由于扫描滑动件15.3并尤其是探测尖端15.4的惯性，取决于速度v(t)可得到有些不同的结果。这通过实例可变得明显，其中移动速度v(t)相当高，以致于扫描滑动件15.3和/或探测尖端15.4在表面F的形状上跳动。
测量传感器15非常敏感，而在快速测量中非常重要的是，在由坐标轴x、y和z生成的空间中运动的期间或者在结构件11围绕轴A1运动的期间，测量传感器15不会与所述结构件11碰撞。此外，取决于特定的测量协议，必须能够使用不同的测量传感器15。
本发明的优点在于所述探测尖端15.4在一定程度上受到扫描器的“管”15.2保护。通过三维测量传感器中的扫描器15结构，其保护系统在碰撞期间最大程度地生效。
如前所述，最好使用可更换的测量传感器15。可更换的功能最好整合于更换式盘形件15.1。
另外，可使用一维、二维或三维测量传感器15，其中探测尖端15.4在不使用的情况下可以处于收起位置。为此，电磁铁可以安装在例如探针15.2的内部，所述电磁铁在通电时可对探测尖端15.4的向内定向的一侧或对杆臂13.1施加磁吸引力。因此，就可以收回探测尖端15.4。然后就可用扫描滑动件15.3进行例如传统的一维、二维或三维探测测量，以便可根据需要来关掉电磁铁，并使探测尖端15.4投入使用。
在本发明中的另一实施例中，探测尖端15.4连同杆臂13.1横向地设置在扫描滑动件15.3的旁边。
所述装置10的确切的功能的进一步详情可从题为“UniversellerTastkopf für Verzahnungsmessungen”(英文译名为：“Universal probe head fortoothing measurements”)(用于装齿测量的通用探头)的专利说明书DE19721015得知。
参考标号列表
转子传感器 1
转子 2
扫描器 3
杆臂 3.1
枢轴承 3.2
牵引弹簧 3.3
探测尖端 4
参考平面传感器 5
参考平面传感器构件 5.1,5.2
馈送部份 6
测量装置 10
结构件 11
扫描系统 12
掣子 13
杆臂 13.1
枢轴承 13.2
牵引弹簧 13.3
定心装置 14
(粗糙度)测量传感器 15
可更换式盘形件 15.1
探针 15.2
扫描滑动件 15.3
探测尖端 15.4
构件 15.5
铰链 15.6
探针载体 17.4
塔架 18
成对设置的构件 21
成对设置的构件 22
垂直棒 25
双铰杆 26
双铰杆 27
第一弹簧平行四边形 31
弹簧铰链 32.1,32.2,32.3,32.4,32.5
成对设置的构件 33
扫描头基座 34
成对设置的构件 35
连接件 36
拉簧 37
第二弹簧平行四边形 38
平行四边形结构 40
成对设置的构件 41
成对设置的构件 42
指示器构件 43
格式化的传感器 44
距离 A
转轴 A1
纵轴 A2
参考平面 E
表面 F
参考平面传感器的信号 f1
二维或三维扫描头的信号 f2
偏移信号 f2,f2*
探测尖端的信号 f3
叠加信号 feff
双箭头 P1,P2,P3；P4
箭头 P5
坐标 x,y,z
速度 v(t)

Claims (14)

1.一种包括粗糙度传感系统(12)和粗糙度测量传感器(15)的装置(10)，其中滑动件和探测尖端(15.4)共同工作，其中：
-所述滑动件以扫描滑动件(15.3)的形式设置在探针(15.2)的最外端，
-所述探测尖端(15.4)与所述探针(15.2)成一体，其中所述扫描滑动件(15.3)和所述探测尖端(15.4)之间的距离(A)是预定的，
-所述装置(10)包括伺服装置，所述伺服装置使所述探针(15.2)可与所述扫描滑动件(15.3)和所述探测尖端(15.4)在待扫描的表面(F)上共同地移动，
其特征在于：
-所述探针(15.2)包括可转动地支承在枢轴承(13.2)的周围的杆臂(13.1)；
-所述探测尖端(15.4)设置在所述杆臂(13.1)的前端，使得所述探测尖端(15.4)在所述杆臂(13.1)的前端的向上和向下运动在所述杆臂(13.1)的后端产生相应的向上和向下运动；
-所述粗糙度传感系统(12)为具有平行四边形结构(31,38；40)的一维、二维或三维扫描系统，该平行四边形结构(31,38；40)用于将所述粗糙度传感系统(12)连接于所述伺服装置；
-所述粗糙度传感系统(12)提供通过所述扫描滑动件(15.3)的应用来获得的第一信号(f2)，所述第一信号允许对所述待扫描的表面(F)的形状下结论，以及
-同时地，所述粗糙度传感系统(12)提供通过所述探测尖端(15.4)的应用来获得的第二信号(f3)，所述第二信号允许对所述待扫描的表面(F)的粗糙度下结论。
2.根据权利要求1所述的装置(10)，其特征在于：所述第一信号(f2)允许对所述待扫描的表面(F)的几何形状下结论。
3.根据权利要求1所述的装置(10)，其特征在于：所述第一信号(f2)和所述第二信号(f3)彼此在空间上和/或时间上相关联，以便提供与所述待扫描的表面(F)的纹理有关的信息。
4.根据权利要求1所述的装置(10)，其特征在于：所述粗糙度测量传感器(15)偏移多个自由度以及所述粗糙度传感系统(12)产生第一信号(f2)，所述第一信号(f2)表示与所述偏移有关的信息。
5.根据权利要求2所述的装置(10)，其特征在于：所述粗糙度测量传感器(15)偏移多个自由度以及所述粗糙度传感系统(12)产生第一信号(f2)，所述第一信号(f2)表示与所述偏移有关的信息。
6.根据权利要求3所述的装置(10)，其特征在于：所述粗糙度测量传感器(15)偏移多个自由度以及所述粗糙度传感系统(12)产生第一信号(f2)，所述第一信号(f2)表示与所述偏移有关的信息。
7.根据权利要求1－6的其中一项所述的装置(10)，其特征在于：所述探针(15.2)与所述扫描滑动件(15.3)和所述探测尖端(15.4)一起绕着所述探针(15.2)的纵轴线(A2)可转动地支承。
8.根据权利要求1－6的其中一项所述的装置(10)，其特征在于：所述探针(15.2)构成为至少部分地中空，以使所述探针的内部可容纳杆臂(13.1)，所述探测尖端(15.4)设置在所述杆臂的一端上。
9.根据权利要求1－6的任一项所述的装置(10)，其特征在于：电磁铁设置在所述探针(15.2)之内或之上，以便可收回所述探测尖端(15.4)。
10.一种扫描表面(F)的方法，所述方法包括以下步骤：
-伺服一个探针(15.2)，所述探针的最外端具有扫描滑动件(15.3)，并包括与所述扫描滑动件(15.3)相隔一段距离(A)的探测尖端(15.4)，以便使所述扫描滑动件(15.3)与所述表面(F)的一个点接触，
-沿着所述表面(F)至少朝一个坐标方向移动所述探针(15.2)，从而使所述扫描滑动件(15.3)和所述探测尖端(15.4)于所述表面(F)上在相隔所述一段距离(A)的情况下一起移动，其中所述探测尖端(15.4)设置在可转动地支承在枢轴承(13.2)的周围的杆臂(13.1)的前端，使得所述探测尖端(15.4)在所述杆臂(13.1)的前端的向上和向下运动在所述杆臂(13.1)的后端产生相应的向上和向下运动，
-收集与所述扫描滑动件(15.3)相关联的一维、二维或三维转换器的第一信号(f2)，
-同时收集与所述探测尖端(15.4)相关联的转换器的第二信号(f3)，以及
-将所述第一信号(f2)与所述第二信号(f3)设定成相关联，
其特征在于，所述第一信号(f2)允许对所述表面(F)的形状下结论，且所述第二信号(f3)允许对所述表面(F)的粗糙度下结论。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述第一信号(f2)允许对所述表面(F)的几何形状下结论。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：通过在所述第一信号(f2)和所述第二信号(f3)进行叠加之前以所述距离(A)使所述第一信号(f2)或所述第二信号(f3)进行空间位移来实现所述的设定成相关联的步骤。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：通过在所述第一信号(f2)和所述第二信号(f3)进行叠加之前使所述第一信号(f2)或所述第二信号(f3)进行时间位移来实现所述的设定成相关联的步骤。
14.根据权利要求10－13的任一项所述的方法，其特征在于：在伺服所述探针(15.2)期间，后者绕着所述探针(15.2)的纵轴线(A2)转动。
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