CN105408724A - 接触式探针和相关电路，以及用于信号处理的方法 - Google Patents

接触式探针和相关电路，以及用于信号处理的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105408724A
CN105408724A CN201480042192.0A CN201480042192A CN105408724A CN 105408724 A CN105408724 A CN 105408724A CN 201480042192 A CN201480042192 A CN 201480042192A CN 105408724 A CN105408724 A CN 105408724A
Authority
CN
China
Prior art keywords
contact
signal
closed
stop
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480042192.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105408724B (zh
Inventor
R·帕多瓦尼
D·唐迪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marposs SpA
Original Assignee
Marposs SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marposs SpA filed Critical Marposs SpA
Publication of CN105408724A publication Critical patent/CN105408724A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105408724B publication Critical patent/CN105408724B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
    • G01B7/008—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • G01B7/012—Contact-making feeler heads therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/047—Accessories, e.g. for positioning, for tool-setting, for measuring probes
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
    • G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • G01B5/012—Contact-making feeler heads therefor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

一种探针(100)，包括框体(2)、可移动的臂组(3)和用于处理信号的处理电路(30；30ˊ)。处理电路能够独立地检测由臂组的机械组件和框体的机械组件之间的配合所限定的触点(13)的状态，即触点的闭合或断开，并且在其检测到不超过一个触点为断开时，提供指示探针的停留位置的信号。一种用于处理信号的方法，其使用上述电路以提供指示探针的停留位置的信号。电路和用于处理信号的方法被有利地实施，以用于处理接触式探针的输出信号，该接触式探针适于在坐标量测机和机械工具中检查工件的位置或尺寸。

Description

接触式探针和相关电路，以及用于信号处理的方法
技术领域
本发明涉及一种用于检查工件的位置和/或尺寸的接触式探针，该接触式探针包括具有停留与定位区域的支承与保护框体、可相对于支承与保护框体移动且部分地容纳于支承与保护框体中的臂组，该臂组包括承载适于接触待检查的工件的触头的臂、适于将臂组压靠停留与定位区域的推进装置、在停留与定位区域被布置在臂组和支承与保护框体之间的限制与定位系统，该限制与定位系统包括具有参考机械止挡(referencemechanicalstop)和触点的停留系统，该触点在臂组的机械组件和支承与保护框体的机械组件相配合时被闭合，该参考机械止挡适于限定接触式探针的停留位置、以及适于检测触点的状态并在触点全部被闭合时提供指示停留位置的信号的处理电路。
本发明亦涉及一种用于处理信号的方法，该信号由接触式探针输出，以用于检查工件的位置和/或尺寸，该接触式探针包括支承与保护框体、可相对于支承与保护框体移动且部分地容纳于支承与保护框体中的臂组、具有参考机械止挡和触点的停留系统，该触点在臂组的机械组件和支承与保护框体的机械组件相配合时被闭合，该参考机械止挡适于限定接触式探针的停留位置、用于检测触点的状态并在触点全部被闭合时提供指示停留位置的信号的处理电路。
背景技术
接触式探针是被广泛地用于坐标测量机和机械工具(特别是加工中心和车床)中的一种机电工具，其用于检查被加工或待加工的工件、工具和机台等。
例如在美国专利US4153998A号中所描述的，这种探针一般包括支承结构或框体，以及臂组，该臂组可相对于框体移动且包括承载适于接触待检查的工件的触头的臂。特别地，臂组在介于由导电材料所制成的组件之间的参考机械止挡处与框体耦接，参考机械止挡限定一般为串联的多对电触点(该多对电触点为电路的一部分)。
当探针处于停留位置时，臂组在弹簧的推力下在所有的参考机械止挡处与框体耦接。电触点的断开和闭合是通过检查(例如，跨越这些触点的电阻的变化)而被检测的。当触头接触工件时，相反于弹簧的推力的外力作用在臂组上，造成臂组在对应至少一个触点处相对于框体逐渐释放。跨越一个或多个触点的电阻值逐渐地增加，直到超过确定的阈值，从而产生指示探针移离停留位置的输出信号，作为触头与待检查的工件之间的接触的结果。在接触式探针中，为了使检查为可重复并且可靠，重要的是，当触头与工件之间的接触停止时，探针回到其停留位置。
此需求亦也现在以下的探针中，其中，触头与工件之间的接触是由不同种类的传感器来检测的，这些传感器例如是压电式传感器或应变计，其发出指示施加于探针的总力的信号。在此情况下，臂组和框体之间的耦接与相应的电路可被用作辅助装置以检测触头与工件之间是否实际上有接触，以及探针因此未处于停留位置或处于停留位置。更详细地，由于传感器并不一定能够传送关于系统的状态的信息，且特别是关于臂组相对于框体的偏向的信息，因此例如紧接在信号的发送之后，该耦接及相关的电路可被使用来导出这种信息。此类型的探针在公开号为WO2012055866的国际专利申请案中被描述。
在目前为止提到接触式探针中，特别是用于重复地检查的接触式探针，在实践中可能发生不正确地发出探针回到停留位置的信号的问题。特别地，随着触头和工件之间的接触停止，当臂组在弹簧的推力下在参考机械止挡处再次耦接于框体时，由于所检测到的对应于至少一个触点的电阻值并未回到低于所确定的阈值，因此停留位置可能不会被正确地恢复和/或被通知。
为了部分地解决此问题的电路和方法在公开号为EP0501681A1的欧洲专利申请案中被描述。该申请案涉及一种探针，其包括用于信号处理的电路，该电路包括有源部件(例如，晶体管)，以及一种用于检查的方法，该方法包括清洁触点的步骤。然而，此已知技术的主要缺点是：由于有源部件的切换时间和进一步的清洁触点的步骤所引起的延迟，因此探针的反应时间增加，以及由于高电流可能会在电路中流动，因此触点表面被损害的风险会增加。
更复杂的解决方案包括在探针不运作时给予臂组的布置的指示。例如，根据在美国专利US5090131A中提出的解决方案，各个参考机械止挡均配备有应变计(straingauge)，其在所有的方向上测量臂组相对于预定参考位置的偏移，使得这些偏移在随后的检查中被纳入考虑。然而，这种已知的技术需要复杂的电路，其十分昂贵并且在多数的情况下较难制造。
发明内容
本发明的目的在于实现一种用于检查工件的位置和/或尺寸的接触式探针，以及一种用于处理信号的方法，该信号例如是在坐标测量机(coordinatemeasuringmachine)或机械工具中由适于检查工件的位置或尺寸的接触式探针所输出的信号，该接触式探针和方法免受先前所描述的不便，且同时可容易地且便宜地被执行。
根据本发明，此目的和其他目的是分别由根据权利要求1和权利要求8所述的接触式探针和用于处理信号的方法(形成本说明书不可或缺的部分)来实现的。
通过以下对于本发明的优选实施方式(仅通过非限制性示例的方式给出)的详细说明并参考附图，本发明的目的及优点将变得清楚。
附图说明
现参考附图(仅通过非限制性示例的方式给出)来对本发明进行描述，其中：
图1是根据本发明的接触式探针的纵剖面示意图；
图2以示意性的方式显示了根据本发明的接触式探针的组件的放大纵剖面；
图3是根据本发明的优选实施方式的接触式探针中的信号处理系统的示意性电路框图；
图4是在该处理系统中的信号调节单元的示意性电路框图；
图5是根据本发明另一实施方式的接触式探针中的信号处理系统的示意性电路框图；以及
图6显示由根据本发明另一实施方式的处理电子设备来执行的有限状态机(finitestatemachine)。
具体实施方式
图1以示意性的方式显示了用于检查工件20的位置和/或尺寸的接触式探针100的剖面。在本发明的优选实施方式中，探针100包括，例如，限定纵轴A的支承与保护结构或框体2，以及可相对于框体2移动且部分地容纳在框体2中的臂组3。臂组3包括承载触头(feeler)5的臂4，触头5适于接触要被检查的工件20。具有压缩弹簧8的推进装置被放置在框体2和臂组3之间，且将臂组3压靠框体2的停留与定位区域7。
限制与定位系统在停留与定位区域7被布置在臂组3和框体2之间。限制与定位系统包括具有参考机械止挡10的停留系统，参考机械止挡10由臂组3的机械组件和框体2的机械组件的配合限定，其理想地被布置成圆形的方式且彼此的距离相等。例如，停留系统可以是等压平衡的(isostatic)且具有三个参考机械止挡10，每一个参考机械止挡10均由固定到框体2且适于限定V形座的两个球体12(在图1中仅可看见一个球体)，并由作为臂组3的一部分的具有圆柱形状的径向组件11限定。球体12和径向组件11完全地由导体或半导体材料所制成，或至少部分地被导体或半导体材料覆盖，该导体或半导体材料的一般特征是其在给定值范围内的预定电导率。每个径向组件11可在理想的点区域或触点13(例如电触点)(图2)独立地与两个球体12中的每一个相配合。
在停留与定位区域7处，探针100亦包括独立于触点13的检测系统15，其包括，例如，连接于框体2且大体配置在垂直于纵轴A的平面上的至少一个层状压电式组件或传感器。层状压电式传感器具有将其所遭受的压缩或解压缩事件转换为电子信号的能力，该电子信号指示其所经受的力的变化。具有层状压电式传感器的检测系统15将控制信号传送到处理电路30，控制信号本身已知的方式被处理及使用，以用于检测上述的工件20的位置和/或尺寸。在已经引用的公开号为WO2012055866的国际专利申请案中描述了有关于具有层状压电式传感器的接触式探针的更多细节。
处理电子设备位于支承结构2内，且包括处理电路30。球体12和检测系统15均借助电导体(利用以粗线绘制的连接来表示)连接到处理电路30。
在本发明的优选实施方式中，如在图3中示意性地显示的，所有的径向组件11都被连接到已知的电位(通常为零(null))，且每个球体12都被连接到，例如，处理电路30的调节单元29。有利地，触点13与调节单元29被并联连接在一起，该触点13在所示的示例中为六个，且更精确而言每个电路分支都包括由径向组件11以及与径向组件11相配合的两个球体12中的一个限定的触点13。以这样的方式，处理电路30可独立地检测六个触点13中每一个的状态，即各个触点13是被闭合还是被断开。处理电路30也包括模拟/数字转换器35和微控制器36。除了别的以外，微控制器36适于处理由检测系统15所传送的用于正确发出指示总力变化的信号的控制信号，以及与球体12的状态有关的信号，例如，指示闭合的触点13的数量的每一个球体12的电位，即臂组3与框体2的停留与定位区域7之间的相互位置。
为了较佳地示出根据本发明的接触式探针的处理电路以及相应的处理方法，图4显示一个调节单元29的示意性电路方块图的一些主要组件，该图对于其他的调节单元29是一样的。与球体12有关的电位(在图4中没有示出球体12)由分压器给出，分压器位于偏压电阻32和接触电阻之间，偏压电阻32连接到供应电压VA，而接触电阻与球体12和与球体12相配合的径向组件11之间的触点13相关联。
分压器根据已知的操作原理产生电位，该电位被传送到比较器33，其阈值被固定在参考值VT(优选地为可编程的)，其产生可代表相应触点13的状态的信号。当触点13被闭合时，理论上跨越触点13的电阻为零、比较器33的输入电位为零且其输出电位为高(通常等于比较器33的供应电压)。当触点13随着径向组件11移离其停留在的球体上而被大体断开时，理论上电阻为无限大的(实际上为大于确定值)、比较器33的输入电位对应于电压产生器VA的输入电位且其输出电位是低的(例如，等于零)。调节单元29也包括信号调整电路34，其连接到比较器33且被指定用于，例如，过滤和放大信号。
信号调整电路34的输出电位(各经由模拟/数字转换器35被方便地转换为数字号码)被微控制器36处理，以得到与闭合的触点13的数量有关的指示，并基于这样的指示提供指示探针100的停留位置的信号。
以下将描述根据本发明的用于信号处理的方法。
当探针100在弹簧8的作用下处于初始停留位置时(即触头5与待检查的工件20之间没有接触时)，三个径向组件11被放置在由球体12所实现的V形座，且参考机械止挡10(并因此臂组3相对于框体2的位置)被明确地限定。如图2所示(其示意性地示出在该初始停留位置的其中一个参考机械止挡10的横剖面)，每个径向组件11都接触限定其位于当中的V形座的两个球体12，将相应的六个触点13闭合。六个比较器33中的每一个均具有零输入电位，且将等于其供应电压的电位传送到相应的信号调整电路34。信号调整电路34的每一个输出信号都被模拟/数字转换器35转换为数字，且被模拟/数字转换器35适当地组合，然后被传送到微控制器36，微控制器36处理它们并提供指示该初始停留位置的信号。
随着探针100和待检查的工件20之间的相互移动(例如，沿在图1中以双箭头X所指示的横向方向)，触头5接触工件20，且工件20对臂组3施加力，该力被传送到限制与定位系统。停留与定位区域7接着经受压缩或解压缩事件，该压缩或解压缩事件由检测系统15的压电式传感器检测，压电式传感器将它们转换为待传送到微控制器36的指示力变化的控制信号，以处理并发出该相互移动的停止控制和指示总力变化的信号。对应于三个参考机械止挡10中的至少一个，径向组件11在相应的两个球体12上的推进动作，以及在其他两个参考机械止挡10(或其他一个参考机械止挡10)释放由弹簧8所施加的推力的动作会同时发生，这导致一个或多个触点13断开。因此，当对应于一个或多个断开的触点13的比较器33的输入电位被改变时，该比较器33独立地具有零输出电位(其由信号调整电路34适当地调整、由模拟/数字转换器35适当地组合及数字化)，向微控制器36发出在该一个或多个断开的触点13处失去配合(或者，换言之，该一个或多个触点13被断开)的信号。微控制器36处理该信号并检测在触头5和工件20之间发生的接触，即探针100的运作状态。
相同的结果可在从以下获得：沿着除了X方向以外的方向(例如，沿着Z方向)的相互移动，继而触头5和待检查的工件20之间的接触，以及随后相应的(至少在理论上)在三个参考机械止挡10都发生的释放动作，伴随着六个触点13的随之断开和在层状压电式传感器中的解压缩。
在检查结束时以及探针100与工件20之间的相互移动(例如，沿横向方向X的彼此相对的方向)后，触头5和工件20之间的接触被释放，且探针100回到由参考机械止挡10限定的停留位置。该位置由处理电路30基于从触点13接收到的信号来检测，其中，至少理论上，在该位置可由压电式传感器检测的压缩及解压缩事件不会在停留与定位区域7发生，且于触点13处存在配合，即六个触点13全部被闭合。由本申请的申请人所执行的实验测试证明了，即使从机械的角度来看停留位置被正确地恢复，但是从电子的角度来看在所有触点13的配合存在时并未发出信号的情况并非罕见，换言之，在六个触点13全部被闭合不会发出信号。在该实验测试的基础上，特别是，从机械的角度来看停留位置不仅是在检测到六个触点13全部都闭合时才可被视为完全地恢复，而且在检测到六个触点13中的仅一个未被证实其闭合时(即当其检测到六个触点13中的五个为闭合时)，停留位置也可被视为完全地恢复。例如，由于相关的参考机械止挡10的局部磨损、或者由于氧化或由于定限定第六个触点13的球体12与径向组件11之间的油(通常存在于探针内)的薄层沉积而造成的电气故障，与第六个触点13的闭合有关的信号可能不会被发出。
根据图1及图3所示的优选实施方式，探针100的停留位置和运作状态是由处理电子设备基于从触点13所接收到的信号检测的。特别地，在根据本发明的用于信号处理的方法中，随着探针100和待检查的工件20之间的接触和臂组3相对于框体2的相对运动，当配合不存在于对应的六个触点13中的至少两个时(或换言之，当六个触点13中的至少两个被证实为是断开时，亦即当六个比较器33中的至少两个输出的电位为零时)，微控制器36处理指示探针100的运作状态的信号。当接触停止时(确实地，在当至少五个触点13再次闭合的时候)，相应的至少五个比较器33具有零的输入电位以及等于其供应电压的输出电位，该输出电位由信号调整电路34适当地调整、被模拟/数字转换器35数字化及组合、且被传送到微控制器36。微控制器36接收对应于至少五个触点13的配合所发出的信号作为输入信号(即微控制器36接收至少五个触点13被闭合的指示)，并基于该指示提供指示探针100的停留位置的信号。
在不偏离本发明范围的情况下，可对在此说明的方法和用于信号调节的电路的做出不同的变化。
例如，V形座和径向组件11可分别为臂组3的一部分及支承框体2的一部分。或者，限制与定位系统可以不同的方式来实现，例如，以不同的等压平衡系统，例如是已知的凯尔文耦接(Kelvincoupling)系统。
作为层状压电式传感器的替代方案，探针100可包括具有不同性质及配置的检测装置，包括不同类型的压阻式传感器(piezo-resistivetransducer)或压力传感器。
应该注意的是，当触点13被闭合且跨越触点的电阻至少理论上等于零时，比较器33的输入电位等于已知的电压(该电压不等于零)。
可替代地，调节单元29和模拟/数字转换器35可在微控制器36中实现。
在处理电子设备的另一实施方式中，模拟/数字转换器35可被移除，且调节单元29可被修改，例如，通过将适当大小的电阻加入信号调整电路34中以使得电阻的值相等或相互成比例，并将修改过的调节单元29相互连接，以使得它们作为整体被视为单一的分压器，该单一的分压器取得与所有球体12有关的输入电位并提供代表闭合的触点13的数量的信号。特别地，该分压器(其操作原理是已知的)的特征在于其电压比，该电压比根据存在于臂组3的机械组件和框体2的机械组件之间的配合的数量(即断开或闭合的触点13的数量)而变化，并产生断开的或闭合的触点13的数量的指示。
在本发明的另一实施方式中，处理比较器33的输出电位以发出指示总力变化的信号的微控制器36可利用逻辑门或可程序化的逻辑单元(例如，现场可程序门阵列)来替代。
有利地，在此描述的电路和方法能够补偿检测系统15有关于探针100的位置的信息的固有限制，例如，在发出指示总力变化的信号之后，当检测系统15如所述的可能不能够传送与臂组3相对于框体2的位移有关的信息。在此描述的电路亦可被有利地使用，特別是当探针100与工件20之间的相互移动相对缓慢时(即使它们有效地造成工件20与触头5之间接触)，层状压电式传感器发出的信号的幅度小于可让微控制器36检测接触已发生，接着处理并发出相互移动的停止控制以及指示总力变化的信号。因此，由于相互移动的不当的持续(其应在已发生的接触和触头5所谓的超行程(overstroke)之后便停止)，探针100不仅将无法检测工件20，而且将处于经受过大的机械应力和/或断裂的风险之下。根据本发明，通过具有上述的独立电路的接触式探针，可克服所描述的问题，其中该独立电路包括触点13，且适于传送指示臂组3与框体2在停留与定位区域7中的相互位置的信号。
此外，本发明的接触式探针物体的方法和电路允许以简单、坚固和紧凑的组件来获得优异的结果。
根据本发明的用于信号处理的其他可能的方法可通过使用处理电子设备来实施有限状态机(finitestatemachine)来得到，例如，如图6所示的米利机(Mealymachine)，其独立地且不对称地评估在触点13处的配合的存在(即触点13的断开与闭合)，以用于处理指示探针100的停留位置的信号。如本领域普通技术人员所熟知的，米利机具有以输出值为特征的有限状态，该输出值例如为闭合的触点13的数量，其由目前状态和目前输入值(例如，触点13的断开-1或闭合1)来决定。对于每一对状态和输入值，单一的转变是可能的，其一般由从目前状态到未来状态的箭头表示。以下将描述根据本发明的米利机的状态与转变。
初始状态为，例如，以六个闭合的触点13为特征的状态S0，其中探针100位于已提及的初始停留位置。在探针100和待检查的工件20之间的相互移动(其决定臂组3相对于框体2的位移)后，已提及的压缩和解压缩事件在停留与定位区域7处发生、并产生电阻的变化和因此在所涉及的触点13处电位的变化。在此情况下，一旦微控制器36接收指示在其中一个触点13中失去配合的信号(即在仅一个触点13的断开-1时)，微控制器36能够检测在触头5与工件20之间发生的接触，提供指示探针100移离停留位置的事实的信号，并发出对该相互移动的停止控制。因此，探针100的目前状态为状态S1，其以五个闭合的触点13和仅一个断开的触点13为特征(其对应于除了停留位置以外的位置)，并指示探针100的运作状态。从该状态S1开始，探针100可交替地采用两种不同的未来状态，其分别由该仅一个断开的触点13的闭合1、或由该五个闭合的触点13中的至少一个的断开-1来决定。
在第一种情况下，例如，当与待检查的工件20的初始接触停止时，该仅一个断开的触点13再次闭合，而微控制器36接收指示探针100在停留位置移动且目前状态S0由六个触点13全部闭合为特征的信号。因此，对于此特征，探针100示出的行为类似于已知的探针(例如，在前面已经提到的公开号为WO2012055866的国际专利申请案中所提及的探针)的行为。
在第二种情况下，例如，由于探针100和工件20之间的相互移动的进展，因此该五个闭合的触点13中的至少一个断开。微控制器36接收指示至少一个进一步断开-1的信号，其表明了探针100在以不多于四个闭合的触点13(即至少两个断开的触点13)为特征的目前状态S2或S3或S4或S5或S6中保持在操作状态。更详细地，该五个闭合的触点13中的进一步断开-1(每次一个)将决定到未来状态的转变的次数，该转变以S2、S3、S4、S5及S6为顺序，其特征在于闭合的触点13的数量每次逐渐地减少一个，且最后状态S6的特征在于没有闭合的触点13(即，六个触点13全部断开)。从状态S6开始，如果，例如，探针100和工件20之间的相互移动逆转，六个断开的触点13想必每次一个地闭合。六个断开的触点13中的四个的闭合1(每次一个地)将确定从目前状态S6(以没有闭合的触点13为特征)的转变的次数，该转变以S5、S4、S3及S2为顺序，其特征在于闭合的触点13的数量每次逐渐地增加一个，如上所述，状态S2的特征在于四个闭合的触点13(即两个断开的触点13)。当两个断开的触点13中的一个闭合时，即五个触点13被证实为闭合时，微控制器36接收指示该闭合1的信号，且根据本发明基于该信号提供指示探针100回到停留位置的事实的信号(尽管六个触点13中的一个为断开的)，即探针100在以五个闭合的触点13为特征的状态S7的信号。从该指示停留位置的状态S7开始，有两种可能性：在至少第二个触点13断开时，探针100回到先前的操作状态，即以至少两个断开的触点13为特征的目前状态。此外，在唯一一个断开的触点13也闭合时，探针100保持在停留位置，即以六个闭合的触点13为特征的目前状态S0。
为了提供进一步的信息，图6亦显示触点13的不变性(invariance)0，即无论目前状态如何，触点13未断开亦未闭合总是确定对应于目前状态的未来状态的永久性。
鉴于处理电子设备30的更大的计算复杂度，除了已经提到的优选方法的优点外，根据本发明的用于信号处理的这种替代方法展现出新的优点，例如，这是因为它具有绝对减少的预定行程。也正因为这个原因，指示触点13的断开和闭合的信号不仅可被使用来获得关于探针100的停留位置或操作状态的信息，亦可用作由检测系统15所传送的控制信号的替代，以指示在触头5和工件20之间发生的接触。在这方面需注意的是，虽然考虑到使用压电式传感器可获得较佳的效能，探针100无论如何都会使用由检测系统15所传送的控制信号来检测在触头5和工件20之间发生的接触，但是就更快的反应时间和等向性行为(isotropicbehavior)而言，可提供另一个探针，该种探针使用上述根据本发明的用于处理信号的替代方法，其不需要压电式传感器，且一般为独立的检测系统。
如图5所示，根据本发明的另一个不同的实施方式包括不同的处理电路30'，其也能够独立地检测每一个触点13的状态。处理电路30'仅包括一个分压器，其在前面已经提到(参照图5中的标号40)且具有已知的操作原理。分压器40串联连接到脉波产生器或触发器42和阈值比较器41。触发器42适于从所有触点13都被闭合的状态开始检测触点13中的一个的断开，并产生相应的脉波信号。阈值比较器41适于产生两级输出信号(two-leveloutputsignal)，其中一级指示对应于至少两个触点13失去配合，即其中至少两个触点13断开的状态，另一级指示在不多于一个触点13处失去配合，即其中不多于一个触点13断开的状态(在所示的示例中，至少五个触点13闭合)。特别地，当六个闭合的触点13中仅一个触点断开时，触发器42产生指示该断开的相应的脉波信号，而当在仅一个触点13已经断开的情况下其余五个闭合的触点13中的一个断开时，或者，当在另外四个触点13闭合的情况下其余两个断开的触点13中仅一个闭合时，阈值比较器41的输出信号从一级转变到另一级。阈值比较器41和触发器42的输出信号被传送到微控制器36。此另一不同的实施方式考虑到微控制器36使用从阈值比较器41(两级输出信号)和触发器42(脉波信号)接收的信号，以根据类似于由前述的有限状态机所实施的用于信号处理的方法来处理指示探针100的停留位置的信号，其不对称地考虑在触点13处的配合的存在(即触点13的断开与闭合)。特别地，当在第一触点13的断开时微控制器36从触发器42接收到指示该断开的脉波信号时，微控制器36检测探针100移离停留位置。
例如，当触头5与待检查的工件20之间的初始接触停止时，一旦唯一一个断开的触点13再次闭合，触发器42不会传送任何信号到微控制器36。然而，失去此传送不会影响由微控制器36从检测系统15接收以用于精确地发出指示总力变化的信号的控制信号的正确处理。
相反地，一旦该五个闭合的触点13中的一个断开(例如，由于探针100和工件20之间的相互移动的进展而断开)，阈值比较器41的输出信号适时地转到指示对应于至少两个触点13失去配合(即至少两个触点13断开的事实)的级别，且微控制器36保持检测探针100为处于操作状态。当闭合的触点13从四个变为五个时(例如，作为探针100和工件20之间的相互移动的逆转的结果)，阈值比较器41的输出信号适时地转到指示在不多于一个触点13失去配合(即至少五个触点13闭合的事实)的级别，且微控制器36处理所接收到的信号，以使得其检测并发出探针100位于停留位置的信号。从该停留位置开始，如果该五个闭合的触点13中的一个断开，且阈值比较器41的输出电位再次转到指示对应于至少两个触点13失去配合(即其中至少两个触点13断开的状态)的级别时，微控制器36检测并指示新的操作状态。即使当在该单一触点13被闭合后该六个闭合的触点13中的一个断开时，新的操作状态被微控制器36检测及指示，且触发器42产生指示该新的操作状态的相应的脉波信号。
除了在优选实施方式中的已提及的优点外，根据本发明的具有此电路的探针和用于信号处理的相关的替代方法有新的优点。如同先前所描述的有限状态机，本实施方式亦以减少的预定行程为特征，但是，不同于该有限状态机的是，本实施方式示出具有较低的制造成本的进一步优势。此外，电路在探针100中占用较少的空间。除此之外，此替代的实施方式可使用基于触点13的断开和闭合所得到的指示，以同样地指示在探针中(其没有独立的检测系统15)触头5和工件20之间发生的接触。

Claims (14)

1.一种接触式探针(100)，用于检查工件(20)的位置和/或尺寸，所述接触式探针包括：
支承与保护框体(2)，具有停留与定位区域(7)；
臂组(3)，可相对于所述支承与保护框体(2)移动，且部分地容纳于所述支承与保护框体(2)中，所述臂组包括承载触头(5)的臂(4)，所述触头(5)适于接触待检查的工件(20)；
推进装置，适于将所述臂组(3)压靠所述停留与定位区域(7)；
限制与定位系统(17)，在所述停留与定位区域(7)被布置在所述臂组(3)和所述支承与保护框体(2)之间，所述限制与定位系统(17)包括停留系统，其具有多个参考机械止挡(10)和多个触点(13)，所述触点(13)在所述臂组(3)的机械组件与所述支承与保护框体(2)的机械组件相配合时为闭合的，所述参考机械止挡(10)适于限定所述接触式探针(100)的停留位置；以及
处理电路(30；30')，适于检测所述触点(13)的状态，并在所述触点(13)中的每一个都闭合时提供指示所述停留位置的信号；其特征在于，
所述处理电路(30；30')能够独立地检测所述触点(13)中的每一个的状态；
即使当所述处理电路(30；30')检测到所述触点(13)中的一个未闭合时，所述处理电路(30；30')也适于提供指示所述停留位置的信号。
2.如权利要求1所述的接触式探针(100)，其中，所述触点(13)为电触点。
3.如权利要求1或权利要求2所述的接触式探针(100)，其中，所述触点(13)中的每一个都被包含在所述处理电路(30；30')的电路分支中，且所述电路分支以并联连接。
4.如前述权利要求中任一项所述的接触式探针(100)，其中，所述处理电路(30')包括分压器(40)，所述分压器(40)适于提供代表闭合的所述触点(13)的数量的信号。
5.如权利要求4所述的接触式探针(100)，其中，所述处理电路(30')包括脉波产生器(42)和阈值比较器(41)，所述脉波产生器(42)和所述阈值比较器(41)均连接于所述分压器(40)；所述脉波产生器(42)适于从所有所述触点(13)均闭合的状态开始检测其中一个触点(13)的断开，并产生脉波信号；所述比较器(41)适于产生两级输出信号，其中一级指示所述触点(13)中的至少两个为断开的状态，而另一级则指示不多于一个所述触点(13)为断开的状态；所述脉波信号和所述两级输出信号被用于处理指示所述停留位置的信号。
6.如前述权利要求中任一项所述的接触式探针(100)，包括在所述停留与定位区域(7)的检测系统(15)，所述检测系统(15)适于提供控制信号。
7.如权利要求6所述的接触式探针(100)，其中，所述检测系统(15)包括至少一个压电式传感器。
8.一种用于处理信号的方法，所述信号由接触式探针(100)输出以用于检查工件(20)的位置和/或尺寸，所述接触式探针(100)包括支承与保护框体(2)、可相对于所述支承与保护框体(2)移动且部分地容纳于所述支承与保护框体(2)中的臂组(3)、具有多个参考机械止挡(10)和多个触点(13)的停留系统，所述触点(13)在所述臂组(3)的机械组件与所述支承与保护框体(2)的机械组件相配合时为闭合的，所述等参考机械止挡(10)适于限定所述接触式探针(100)的停留位置、以及处理电路(30；30')，所述处理电路(30；30')用于检测所述触点(13)的状态并在所述触点(13)中的每一个都闭合时提供指示所述停留位置的信号，所述方法的特征在于以下的步骤：
利用所述处理电路(30；30')独立地检测所述触点(13)中的每一个的状态；以及
即使当所述处理电路(30；30')检测到所述触点(13)中的一个未闭合时，也利用所述处理电路(30；30')提供指示所述停留位置的信号。
9.如权利要求8所述的用于处理信号的方法，包括检测闭合的所述触点(13)的数量的步骤。
10.如权利要求9所述的用于处理信号的方法，其中，所述接触式探针(100)的所述等触点(13)为六个；以及当检测到五个闭合的触点(13)时，提供指示所述停留位置的信号。
11.如权利要求8至权利要求10中任一项所述的用于处理信号的方法，其中，
从所有所述触点(13)均闭合的状态开始，当检测到其中一个触点(13)断开时，产生脉波信号；以及
产生两级输出信号，其中一级指示所述触点(13)中的至少两个为断开的状态，而另一级则指示不多于一个所述触点(13)为断开的状态，
所述脉波信号和所述两级输出信号被用于处理指示所述停留位置的信号。
12.如权利要求8至权利要求11中任一项所述的用于处理信号的方法，包括以下进一步的步骤：提供控制信号给所述处理电路(30；30')，以及处理用于检查工件(20)的位置和/或尺寸的所述控制信号。
13.如权利要求12所述的用于处理信号的方法，其中，所述控制信号由检测系统(15)提供，所述检测系统(15)独立于所述触点(13)。
14.如权利要求8所述的用于处理信号的方法，其中，从一个或两个触点(13)为断开的状态开始，且根据所述臂组(3)和所述支承与保护框体(2)之间的相互移动，当检测到所述一个或两个触点(13)中的一个被闭合时，提供指示所述停留位置的信号。
CN201480042192.0A 2013-08-01 2014-07-30 接触式探针和相关电路，以及用于信号处理的方法 Active CN105408724B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITBO2013A000426 2013-08-01
IT000426A ITBO20130426A1 (it) 2013-08-01 2013-08-01 Sonda di tastaggio e relativi circuiti e metodi di elaborazione dei segnali
PCT/EP2014/066407 WO2015014901A1 (en) 2013-08-01 2014-07-30 Touch probe and relative circuits and methods for signal processing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105408724A true CN105408724A (zh) 2016-03-16
CN105408724B CN105408724B (zh) 2018-04-06

Family

ID=49304061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480042192.0A Active CN105408724B (zh) 2013-08-01 2014-07-30 接触式探针和相关电路，以及用于信号处理的方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9874430B2 (zh)
EP (1) EP3028005B1 (zh)
JP (1) JP6333978B2 (zh)
KR (1) KR102141506B1 (zh)
CN (1) CN105408724B (zh)
ES (1) ES2618296T3 (zh)
IT (1) ITBO20130426A1 (zh)
TW (1) TWI638979B (zh)
WO (1) WO2015014901A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106247959A (zh) * 2016-09-30 2016-12-21 国网山东省电力公司商河县供电公司 一种线缆架设高度的自动检测系统与自动检测方法
CN108534651A (zh) * 2018-04-09 2018-09-14 浙江大学 一种多点触发的直线度误差检测装置
CN111051808A (zh) * 2017-09-29 2020-04-21 株式会社三丰 用于集成复杂电路的紧凑测量装置结构
CN111238433A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 株式会社三丰 探针单元以及测定系统

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITBO20130426A1 (it) * 2013-08-01 2015-02-02 Marposs Spa Sonda di tastaggio e relativi circuiti e metodi di elaborazione dei segnali
WO2015026580A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 Illinois Tool Works Inc. Off-axis loadcell force sensing to automatically determine location of specimen features
GB201417771D0 (en) 2014-10-08 2014-11-19 Delcam Ltd Measuring device and related methods
US9528824B2 (en) * 2015-03-31 2016-12-27 Mitutoyo Corporation Tactile probing system
DE102015207108A1 (de) * 2015-04-20 2016-10-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Messeinrichtung für eine Werkzeugmaschine und entsprechende Werkzeugmaschine
CN109313004B (zh) * 2016-04-21 2021-10-08 株式会社三丰 坐标测量探针主体
US10145666B2 (en) * 2016-12-19 2018-12-04 Mitutoyo Corporation Touch probe for CMM including digital signal communication
KR20180090936A (ko) 2017-02-03 2018-08-14 삼성디스플레이 주식회사 터치 센서 및 이를 구비한 디스플레이 장치
KR20210016991A (ko) 2019-08-06 2021-02-17 이민열 터치 프로브
US11644294B2 (en) 2021-01-29 2023-05-09 Autodesk, Inc. Automatic generation of probe path for surface inspection and part alignment

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4815214A (en) * 1986-07-12 1989-03-28 Carl-Zeiss-Stiftung Probe head with self-contained electrical switch operated means for a coordinate-measuring machine
US4972594A (en) * 1988-04-12 1990-11-27 Wegu-Messtechnik Gmbh Dynamic feeler head
US5319858A (en) * 1990-11-24 1994-06-14 Renishaw Plc Touch probe
US20080083128A1 (en) * 2006-10-10 2008-04-10 Aerotech, Inc. High precision gantry machine with expansion joint
CN101687298A (zh) * 2007-07-13 2010-03-31 日新产业株式会社 接触检测器
US20100269362A1 (en) * 2009-04-24 2010-10-28 Bos Edwin J C Precision stage
WO2012055868A2 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 Marposs Societa' Per Azioni Touch probe and related checking method
CN103189710A (zh) * 2010-10-29 2013-07-03 马波斯S.P.A.公司 具有压电传感器和热绝缘的接触探测器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1445977A (en) * 1972-09-21 1976-08-11 Rolls Royce Probes
US4153998A (en) 1972-09-21 1979-05-15 Rolls-Royce (1971) Limited Probes
GB8909357D0 (en) * 1989-04-25 1989-06-14 Renishaw Plc Position determining apparatus
FR2673467A1 (fr) * 1991-02-28 1992-09-04 Renishaw Plc Circuit de conditionnement de signaux pour sonde a declenchement.
DE4123081C2 (de) 1991-07-12 2001-05-17 Zeiss Carl Tastkopf vom schaltenden Typ
JP3763124B2 (ja) * 2001-05-31 2006-04-05 株式会社ミツトヨ タッチ信号プローブの信号処理装置および信号処理方法
DE60235848D1 (de) * 2001-09-05 2010-05-12 Renishaw Plc Sondenansteuerung
EP1555676A3 (en) 2004-01-14 2006-09-13 FEI Company Method of operating a probe microscope
KR20050081575A (ko) * 2004-02-16 2005-08-19 이응석 터치프루브장치
ITBO20120289A1 (it) * 2012-05-25 2013-11-26 Marposs Spa Metodo per stimare la velocita' di rotazione di un utensile montato su un mandrino rotante di una macchina utensile
ITBO20130426A1 (it) * 2013-08-01 2015-02-02 Marposs Spa Sonda di tastaggio e relativi circuiti e metodi di elaborazione dei segnali

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4815214A (en) * 1986-07-12 1989-03-28 Carl-Zeiss-Stiftung Probe head with self-contained electrical switch operated means for a coordinate-measuring machine
US4972594A (en) * 1988-04-12 1990-11-27 Wegu-Messtechnik Gmbh Dynamic feeler head
US5319858A (en) * 1990-11-24 1994-06-14 Renishaw Plc Touch probe
US20080083128A1 (en) * 2006-10-10 2008-04-10 Aerotech, Inc. High precision gantry machine with expansion joint
CN101687298A (zh) * 2007-07-13 2010-03-31 日新产业株式会社 接触检测器
US20100269362A1 (en) * 2009-04-24 2010-10-28 Bos Edwin J C Precision stage
WO2012055868A2 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 Marposs Societa' Per Azioni Touch probe and related checking method
CN103189710A (zh) * 2010-10-29 2013-07-03 马波斯S.P.A.公司 具有压电传感器和热绝缘的接触探测器

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106247959A (zh) * 2016-09-30 2016-12-21 国网山东省电力公司商河县供电公司 一种线缆架设高度的自动检测系统与自动检测方法
CN106247959B (zh) * 2016-09-30 2018-08-07 国网山东省电力公司商河县供电公司 一种线缆架设高度的自动检测系统与自动检测方法
CN111051808A (zh) * 2017-09-29 2020-04-21 株式会社三丰 用于集成复杂电路的紧凑测量装置结构
CN111051808B (zh) * 2017-09-29 2021-08-31 株式会社三丰 用于集成复杂电路的紧凑测量装置结构
CN108534651A (zh) * 2018-04-09 2018-09-14 浙江大学 一种多点触发的直线度误差检测装置
CN111238433A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 株式会社三丰 探针单元以及测定系统
CN111238433B (zh) * 2018-11-28 2023-09-19 株式会社三丰 探针单元以及测定系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016528493A (ja) 2016-09-15
EP3028005A1 (en) 2016-06-08
JP6333978B2 (ja) 2018-05-30
KR20160038045A (ko) 2016-04-06
ES2618296T3 (es) 2017-06-21
CN105408724B (zh) 2018-04-06
US20160169656A1 (en) 2016-06-16
TW201518682A (zh) 2015-05-16
ITBO20130426A1 (it) 2015-02-02
US9874430B2 (en) 2018-01-23
TWI638979B (zh) 2018-10-21
WO2015014901A1 (en) 2015-02-05
EP3028005B1 (en) 2016-12-28
KR102141506B1 (ko) 2020-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105408724A (zh) 接触式探针和相关电路，以及用于信号处理的方法
US20050156591A1 (en) Magnetoresistive smart switch
CN103403491B (zh) 接触探测器及相关检查方法
CN103453947A (zh) 具有冗余传感器的压差变送器
JP4921304B2 (ja) プローブカード及びこれを用いた半導体ウエハの検査装置
US20170254852A1 (en) Apparatus and methods for monitoring auxiliary contact status
EP2633265B1 (en) Touch probe with piezoelectric sensor and thermal insulation
CN101650786A (zh) 搓牙机的计数检测装置
CN110582375B (zh) 研磨和/或腐蚀机，以及测定和/或核对机器的方法
CN105067943B (zh) 带uvw磁极信号的增量式编码器断线检测方法及其电路
CN112912805A (zh) 压电换能器状态监测
US10373776B2 (en) Switch device including dual on/off signal generation units, and numerical control system
CN111113487B (zh) 一种机器人及其碰撞检测装置
JP5363862B2 (ja) センサコントローラ、光電センサシステムおよび光電センサ
CN110687856A (zh) 双冗余离散型感应位置传感器信号智能采集与处理装置
CN220178454U (zh) 一种三维五轴防撞激光头
JP6628537B2 (ja) 通信異常検出システム及び通信異常検出方法
JP3124196B2 (ja) 故障検出機能付きスイッチ回路
CN216925600U (zh) 定位与角度检测器及物体定位与角度检测装置
CN117572051A (zh) 兼顾检测准确性和可靠性的电流检测方法
CN104440924A (zh) 一种机械手碰撞保护装置
CN116106425A (zh) 一种基于超声相控阵技术的磁性无损检测系统
JPS59184904A (ja) 多重化制御装置
CN103926503A (zh) 可扩展精确报位连点检测系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant