CN118209044A - 用于坐标测量机的开环距离调节 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于坐标测量机的开环距离调节。本发明涉及在测量期间控制CMM的非接触式测量探头与工件之间的距离的方法。该方法包括以下步骤：1.)提供操纵命令以操纵工件和/或探头通过包括测量位置的测量路径，2.)在测量位置执行测量步骤，该测量步骤包括：a.)提供距离调节操纵命令以设置探头与工件之间的距离，b.)将初级测量射束图案投影到工件上，c.)获取源自初级测量射束与工件的相互作用的次级测量射束图案，d.)基于次级测量射束图案来推导表面信息，e.)推导关于探头与工件之间的距离的信息，f.)基于距离目标、所推导的距离信息来推导距离偏差，g.)提供距离偏差，以用于在后续测量位置执行的距离调节。

Description

用于坐标测量机的开环距离调节

技术领域

本发明涉及一种辅助操纵坐标测量机(CMM)的非接触式探头并且特别是光学探头的方法。该方法包括提供距离调节操纵命令，以保持探头与工件之间的距离。本发明还涉及开环距离调节控制器和包括所述控制器的CMM。此外，本发明涉及一种用于实现CMM控制方法的计算机程序产品。

背景技术

CMM是被配置为对工件的某些点并且特别是整个表面形貌的3D坐标进行测量的机器。本发明意义上的表面可以指工件的2D外部，但同样可以指表面区域，即，有限厚度的区域。出于简洁和清晰的原因，从这里开始，将表面用作2D表面，因此可以应用测量表面区域的特定特征。

CMM在各种产业中是重要的，例如，在生产测量、质量控制或逆向工程中。它们用于例如确定制造产品的几何形状与设计模型的偏差，特别是确定偏差是否在制造公差内。这种测量通常基于计算机生成的或操作者选择的测量路径自动或半自动地进行，其中，这种测量路径是关于设计模型提供的。

获得更多关注的CMM的另一应用是对象的逆向工程。在这种情况下，不存在设计模型，但是操作者利用例如操纵盒/操纵杆通过手动操纵命令来命令探头的3D移动。另选地，操作者可以直接操纵手持式传感器。

通常，CMM具有主结构、探测系统、数据收集和数据处理系统。

主结构通常包括负责定位探测系统的一组致动器。一个普遍的示例是3轴系统。例如，DE4325347公开了这种CMM系统。通过示例的方式，主结构包括具有测量台和可移动框架的基座。工件可以定位或安装在测量台上。可移动框架按照使得其可以沿着第一轴线移动的方式安装在基座上。框架包括臂，该臂被安装成能够沿着垂直于第一轴线的第二轴线移动。探测系统包括探头，其安装在臂上，使得其可以沿着垂直于第一轴线和第二轴线的第三轴线移动。这种构造使得能够在所有三个维度上操纵探头，从而允许测量物体的相关3D坐标。当前的3轴系统通常包括另外的部件，例如，堆叠的转台，以提供关于探头和工件的相对姿势的5个自由度。

CMM的另一典型实施方式是铰接臂坐标测量机(AACMM)。AACMM包括固定基座和具有通过关节连接的多个臂区段的臂。所述关节为臂的与基座相反的可移动端提供可动性。探头可以附接至可移动端。由于其设计原理，所以AACMM不如上述3轴或5轴系统准确，然而它提供了更高的灵活性。例如，EP2916099B1公开了这种AACMM仪器。

CMM的探测系统可以基于接触技术或非接触技术。在第一种情况下，通常实现为触针的机械探头实现与工件的直接机械接触。然后引导探头通过给定测量路径，同时从关于CMM状态的传感器读数推导探头的端点坐标。非接触技术基于将初级测量射束投影到工件上并记录从表面区域发出的次级射束。非接触技术的一个优点是由于缺乏机械接触而不大可能损坏工件。此外，非接触方法允许平行获取扩展区域，这与基于触针的方法不同，在基于触针的方法中，仅记录单个点的坐标。

为了获得高质量数据，应该在稳态测量条件下执行CMM测量。针对接触探头，这可以例如通过将触针与工件之间的接触和/或摩擦力保持在一定范围内来提供。这种简单的反馈方法不能用于自动引导非接触式探头。在手动测量未知工件的情况下，这个问题特别严重，因为在这种情况下，甚至不可能基于数字模型或先前的测量数据来提供足够好的近似路径。

为了实现稳态测量条件，需要操作者控制探头的平移和旋转维度。经由手动控制提供3D测量路径需要不自然的用户手势，例如，使用第一操纵杆进行侧向移动，使用第二操纵杆进行垂直移动。因此，它是冗长且易于出错的。

通过自动调节距离将手动测量路径生成减少到2D在现有技术中是已知的。例如通过透镜激光器或超声传感器附接至探头的专用距离调节传感器可以提供另外的距离数据。然而，这些方法基于单个并且可能非代表性的点的评估。

基于来自距离成像摄像头的粗略模型的距离跟踪在现有技术中也是已知的，例如，EP2899501B1公开了这种系统。然而，特别是针对具有复杂几何形状的工件，由摄像头观察到的距离可能不对应于实际的探头-工件距离。此外，针对现有系统，安装外部组件并将其集成到控制回路中并不简单。基于粗略预模型的测量方法不仅缓慢且麻烦，而且对工件上的意外特征(即，在粗略预模型中未观察到的关注区域)无响应。

发明目的

考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种用于坐标测量机的非接触探头的测量方法，其具有改进的准确度、鲁棒性和时间效率，特别是在未知工件的测量期间。

这些目的通过实现本发明的实施方式的特征来实现。在另外的实施方式中描述了以另选或有利的方式进一步开发本发明的特征。

发明内容

实时利用探头本身具有优点，因为CMM被配置为提供来自工件的几何信息。因此，将由探头提供的数据与关于CMM的部件的状态的传感器读数相结合自动地递送探头距工件的距离。然而，到现在为止，全规模的数据处理太慢，以致于不能为距离保持环路提供高效的反馈。基于沿着测量路径的连续扫描并且特别是基于三角测量的快速扫描方法特别受益于这种控制过程。

本发明涉及一种在测量过程期间对CMM的非接触式测量探头与工件之间的距离进行自动控制的方法。

该方法包括以下步骤：1.)提供关于探头相对于工件的侧向移动的标称操纵命令，该标称操纵命令被配置为操纵工件和/或探头通过包括多个测量位置的测量路径，2.)提供关于探头与工件之间的目标距离的探测距离目标数据，3.)在第一测量位置执行第一测量步骤，其中，该第一测量步骤包括：a.)提供第一距离调节操纵命令，该第一距离调节操纵命令被配置为提供探头与工件之间的距离的设置，b.)将初级测量射束图案投影到该工件，其中，初级测量射束图案提供多个测量点，c.)获取次级测量射束图案，其中，次级测量射束图案源自初级测量射束与工件的相互作用，d.)基于所获取的次级测量射束图案来推导表面信息，e.)基于所获取的次级测量射束图案来推导关于探头与工件之间的距离的第一探测距离信息，f.)基于探测距离目标数据和第一探测距离信息来推导第一探测距离偏差，g.)提供第一探测距离偏差，以在提供用于在第二测量位置执行第二测量步骤的第二距离调节操纵命令的步骤加以处理。对于本领域技术人员来说，不言而喻的是，数字和字母的使用并不表示执行所述步骤的顺序，而是以合理顺序执行的步骤的列表。执行该方法的各个实施方式的步骤的变化在本发明的意义内。

标称操纵命令可以是关于相对于工件表面的预定路径的计算机生成命令。标称操纵命令还可以是关于相对于工件的实际侧向移动的操作者操纵命令。标称操纵命令还可以包括取决于测量任务的距离调节或旋转命令。本发明不限于预先生成的测量路径，而是可以同等地应用于测量路径是作为操作员命令的结果生成的或作为计算机命令并且特别是碰撞避免命令的结果更新的情况。

本发明意义上的测量位置是测量路径所包括的位置，在该测量位置，执行测量步骤。测量位置可以是离散的或基本连续的。本发明不限于测量路径中测量位置的特定分布。

第一测量步骤是正常测量步骤，而不是预测量或校准步骤，在这种意义上，类似于任何后续测量步骤提供全规模表面信息。提供探测距离偏差以在提供第一距离调节操纵命令的步骤加以处理的预测量或调整步骤可以在第一测量步骤之前。然而，本发明可以在没有这种预测量或调整步骤的情况下应用。可以丢弃在第一测量步骤获得的表面信息。

第一距离调节操纵命令可以基于距离初始化值和/或由操作者或通过手动操纵提供的估计结果来提供。可以基于预测量或调整步骤来提供第一距离调节操纵命令。可以基于自动例程来提供第一距离调节操纵命令。本发明可以与第一距离调节操纵命令的任何合理实现方式相结合地应用，即，其中，探头与工件之间的设置距离使得能够执行测量步骤。

初级测量射束图案可以作为整个图案在单个步骤投影到工件上。可以通过以单个点、多个单个点、连续图案或图案序列在工件表面上进行扫描来投影初级测量射束图案。初级测量射束可以是光束，特别是激光束。然而，初级测量射束也可以是电子射束、离子射束、声波射束、X射线射束或微波射束。初级测量射束可以是这里给出的列表的任何合适的组合或另选项。

初级测量射束与工件的相互作用可以是反射，特别是镜面反射。相互作用可以是散射、非弹性散射，相互作用可以是次级射束的生成，特别是通过荧光。相互作用可以提供关于次级测量射束在工件内的原点的深度信息。

在本发明的意义上，表面信息可以是关于某些特征的坐标信息，表面信息可以是表面形貌。表面信息可以包含颜色信息，或者特别是与基于荧光的方法相结合的物体密度或化学信息。本领域技术人员可以将上面列出的表面信息的类型彼此组合或与类似的另选项组合。

探测距离目标数据可以表示探头距目标的最佳距离。最佳距离可以基于CMM的侧向和/或深度分辨率。最佳距离可以提供最佳视场或次级测量射束强度。代替精确的最佳距离，探测距离目标数据可以是范围，其中，该范围为CMM提供足够的测量条件。本领域技术人员可以以上面列出的或合适的另选方式中的任一者实现本发明。

第一探测距离信息可以基于来自所获取的次级测量射束图案的缩减数据集。特别地，缩减数据集可以是所获取的次级测量射束图案的剪切部分。缩减数据集可以具有较低的分辨率或简化的强度信息。第一探测距离信息可以是表示所获取的次级测量射束图案的质心的加权像素值。第一探测距离信息可以表示所获取的次级测量射束图案的包络，即，最小-最大值。利用缩减数据集是有益的，因为它允许更快的数据处理，即，操纵环路的更快操作。然而，本发明不限于处理缩减数据集，并且可以基于完整的所获取的次级测量射束图案来执行。

第一探测距离信息可以是从所获取的次级测量射束图案的至少一部分推导的距离值，并且探测距离目标数据可以是精确的目标距离或目标距离范围。第一探测距离偏差可以是目标距离与所推导的距离值之差。针对目标距离范围，如果所推导的距离值落在该范围内，则第一探测距离偏差可以为零。

第一探测距离信息可以是表示所获取的次级测量射束图案的至少一部分的像素信息，特别是所获取的次级测量射束图案的均值或中值像素，并且探测距离目标数据是目标像素值或目标像素范围。第一探测距离偏差可以是目标像素范围与平均像素值之差。可以不同地计算第一探测距离偏差，特别是当像素值到探头-工件距离的转换遵循非线性函数时。针对像素范围，如果平均值落在该范围内，则第一探测距离偏差可以为零。本发明不限于第一探测距离信息、探测距离目标或第一探测距离偏差的任何特定表示。

为了改进评估，可以使用查找表来推导第一探测距离信息和/或第一探测距离偏差。即，利用离线提供的表来推导对应距离值和/或距离偏差。当像素值到探头-工件距离的转换遵循非线性函数时，这是特别有益的。这种查找表虽然是有益的，但不是利用本发明的强制先决条件。

在一些实施方式中，该方法还包括在第二测量位置执行的第二测量步骤。第二测量步骤包括：1.)处理第一探测距离偏差，2.)提供第二距离调节操纵命令，该第二距离调节操纵命令被配置为提供探头与工件之间的距离的设置，其中，第二距离调节操纵命令基于第一探测距离偏差，3.)基于第二距离调节操纵命令来调节探头与工件之间的距离，4.)将初级测量射束图案投影到工件上，5.)获取次级测量射束图案，6.)基于所获取的次级测量射束图案来推导表面信息。

第二测量位置可以紧跟在第一测量位置之后。类似于第一测量位置的测量位置可以在第一测量位置之后。不推导探测距离信息和/或探测距离偏差的测量位置可以在第一测量位置之后。还不言而喻的是，提供第二距离调节操纵命令的步骤可以接收除了第一探测距离偏差之外的多个输入，这些输入类似于另外的输入的所描述的第一探测距离偏差。

本领域技术人员清楚，第二测量步骤基本类似于第一测量步骤。然而，第二测量步骤可以包括基于例如工件状态的适当适配。通过示例的方式，针对强反射表面，可以减小初级测量射束图案的强度。这种测量方法的调节在本发明的主旨内。

在一些实施方式中，第二测量步骤还包括：1.)基于所获取的次级测量射束图案来推导第二探测距离信息，2.)基于探测距离目标数据和第二探测距离信息来推导第二探测距离偏差，3.)提供第二探测距离偏差，以在提供用于在第三测量位置执行第三测量步骤的第三距离调节操纵命令的步骤加以处理。本领域技术人员清楚，第二探测距离偏差用于在后续位置提供距离调节命令。这种设置是特别有益的，因为它允许时间高效的、连续的测量过程，其中，探头在工件上连续地并且特别是以恒定的速度被引导。与包括两级测量步骤(例如，用于距离确定的预测量，随后是精确测量)的逐步方法相比，这种连续的单步方法提供了明显的时间效率益处，其代价是最终轻微地损害测量准确度。类似地，“运行中(on theflight)”类型的调节至多表示测量速度的轻微降低(如果有的话)，同时通过提供预期值附近的探头-工件距离来改进测量质量。

第二探测距离信息和第二探测距离偏差基本类似于第一探测距离信息和第一探测距离偏差，并且可以相应地应用第一探测距离信息和第一探测距离偏差的特征。

在一些实施方式中，该方法还包括在第三测量位置执行第三测量步骤的步骤。第三测量步骤包括：1.)处理第二探测距离偏差和/或第一探测距离偏差和/或在附加的先前测量位置推导的一个或更多个附加的先前探测距离偏差，2.)提供第三距离调节操纵命令，该第三距离调节操纵命令被配置为提供探头与工件之间的距离的设置，其中，第三距离调节操纵命令基于a.)第二探测距离偏差，和/或b.)第一探测距离偏差，和/或c.)一个或更多个附加的先前探测距离偏差，4.)基于第三距离调节操纵命令来调节探头与工件之间的距离，5.)将初级测量射束图案投影到工件上，6.)获取次级测量射束图案，7.)基于所获取的次级测量射束图案来推导表面信息，8.)基于所获取的次级测量射束图案来推导第三探测距离信息，9.)基于探测距离目标数据和第三探测距离信息来推导第三探测距离偏差，10.)提供第三探测距离偏差，以在提供用于在另外的测量位置执行另外的测量步骤的另外的距离调节操纵命令的步骤加以处理。

另外的测量位置的另外的测量步骤基本类似于上述第三测量步骤。附加的先前探测距离偏差基本类似于第三探测距离偏差。上述第三测量步骤表示一般步骤，即，接收来自先前测量步骤的探测距离偏差以提供距离调节操纵命令，并为后续测量步骤提供探测距离偏差。尽管连续距离调节具有优点，但是根据本发明，不调节探头与工件之间的距离和/或不为后续测量步骤提供探测距离偏差的另外的类型的通用测量步骤是可能的。

在一些实施方式中，第三距离调节操纵命令基于一个附加的先前探测距离偏差，特别是基于在紧接的先前附加测量位置推导的附加的先前探测距离偏差。在另选实施方式中，第三距离调节操纵命令基于多个先前探测距离偏差，特别是它们的加权平均值。通过减少控制环路的最终摆动，这些另选实施方式是有利的。此外，本领域技术人员清楚，在提供第三距离调节操纵命令时利用紧接的在前探测距离偏差不是强制的。相反地，应用滤波器，特别是减少离群值的滤波器，并且延迟可能是有利的，特别是在减少上述摆动方面。

在一些实施方式中，标称操纵命令至少部分地基于来自操作者的实际手动操纵命令，特别是通过利用操纵杆或操纵盒提供的命令。这是特别有益的，因为手动操纵命令能够在没有近似设计数据的情况下引导探头。这一般存在于零件的逆向工程期间。本发明的实施方式可以预见为使得操作者通过操纵盒向探头提供引导命令。来自操作者的距离调节命令(如果有的话)被忽略，而是由被配置为执行该方法的步骤的CMM的控制器提供。特别地，操纵盒可以包括用于手动距离调节命令的单独的输入字段。操纵盒可以被配置为打开和关闭自动控制距离和/或其选项的功能。

可以根据以下工作流来执行没有数字模型的工件的手动扫描：1.)可选地，例如通过安装在框架中的范围成像摄像头来创建样本的粗略预模型；2.)根据本发明执行概观测量，其中，标称操纵命令由操作者手动提供，并且距离调节命令由CMM的控制器自动提供；3.)可选地，基于概观测量来推导低细节度和高细节度的区域(例如，低细节度：普通平面；高细节度：钻孔、边缘)，4.)可选地，对高细节度的区域进行详细的精细测量，以及5.)可选地，切换到触觉传感器，例如，用于识别钻孔直径。另选地，可以在概观测量期间自动识别高细节度的区域，并且控制器自动切换到高分辨率模式，例如，通过降低探头的侧向移动速度和/或增加测量路径的分辨率/采样。

高准确度的未知工件的快速采样是制造现有机械零件的复制项的关键步骤，针对该现有机械零件，技术(CAD)图纸可能不可用。通过使备件有效地可用，本发明可以有助于延长机械机器的产品寿命、减少存储通常未使用的备件的扩展库存的必要性，并因此有助于建立循环经济。

在一些实施方式中，基于预定测量路径来自动生成标称操纵命令。预定测量路径可以是自动生成的，特别是基于先前测量任务，可以从一组预定测量路径选择，或者可以由操作者利用以通信方式联接至CMM的计算单元来生成。

在一些实施方式中，提供了关于工件的设计数据。设计数据可以是标称CAD或等效另选数据。设计数据可以基于工件的在标称公差内的测量结果。在这样的实施方式中，关于设计数据生成测量路径。距离调节操纵命令还基于测量路径和设计数据。

在一些特定实施方式中，设计数据是来自先前测量过程的坐标信息，特别是利用诸如高架摄像头的另选传感器获得的坐标信息。可以对同一工件执行先前的测量过程。另选地，可以对等效工件执行先前的测量过程。

本发明还涉及CMM的控制器。CMM包括具有发射器单元和接收器单元的探头，发射器单元被配置为将初级测量射束图案投影到工件上，其中，初级测量射束图案提供多个测量点，接收器单元被配置为获取次级测量射束图案。次级测量射束图案源自初级测量射束与工件的相互作用。这里描述的探头是功能单元。发射器单元和接收器单元可以物理地集成到紧凑的探头。发射器单元和接收器单元可以是物理上分离的。发射器单元可以包括具有分布式元件的投影和/或射束偏转系统。本发明不限于探头的特定实现方式，而是可以以各种适当的探头应用。

CMM包括第一组致动器，该第一组致动器被配置为执行关于工件相对于探头的侧向移动的标称操纵命令。标称操纵命令被配置为操纵工件和/或探头通过包括多个测量位置的测量路径。第一组致动器可以为探头提供平移和/或旋转和/或倾斜移动。第一组致动器可以为工件提供平移和/或旋转和/或倾斜移动。包括工件和探头的协调移动的移动动作也在本发明的意义内。第一组致动器是功能定义，并且起第一组致动器作用的特定部件可以提供另外的功能。本发明不限于第一组致动器的特定实现方式。

CMM包括第二组致动器，该第二组致动器被配置为执行距离调节操纵命令，以设置探头与工件之间的距离。第二组致动器可以是特定致动器，其用于设置探头到工件的距离，例如，3轴CMM的z轴。第二组致动器也可以是以协调的方式用于设置探头到工件的距离的一组致动器。第一组致动器和第二组致动器可以包括以不同方式使用的一个或更多个公共物理部件。针对复杂工件，仅在测量路径的给定部分，物理部件可以用作第二组致动器中的致动器。

控制器包括评估功能，该评估功能被配置为基于所获取的次级测量射束图案来推导表面信息。表面信息可以是坐标信息(特别是表面形貌)或表面质量(特别是粗糙度)。表面信息可以是特定物体的密度或颜色信息。本发明不限于获得特定类型的表面信息。该评估可以由物理上与CMM分离的计算单元并且特别是远程计算单元来执行。在本发明的意义上，控制器包括这样的计算单元。

控制器还被配置为1.)提供关于探头与工件之间的目标距离的探测距离目标数据，2.)基于所获取的次级测量射束图案来推导关于探头与工件之间的距离的第一探测距离信息，3.)基于探测距离目标数据和第一探测距离信息来推导第一探测距离偏差，以及4)提供第一探测距离偏差，以在提供用于在第二测量位置执行第二测量步骤的第二距离调节操纵命令的步骤加以处理。出于实际目的，当上述功能由CMM的内部控制环路提供时是有利的，因为这将导致控制环路的更快反应。然而，即使当外部计算单元提供上述功能时，也可以实现本发明。后一种方法是特别有利的，它允许在不进行大量修改的情况下对现有CMM进行改型。

本发明的一个设想实施方式是，其中，所获取的次级测量射束图案由提供表面信息的第一算法和提供探测距离偏差的第二算法来评估。该实施方式是有利的，因为第二算法可以快得多，特别是通过利用缩减数据集。然而，本发明不限于该实施方式，并且可以通过基于所推导的表面信息来推导探测距离偏差信息来实现。推导探测距离偏差信息的另选实施方式也在本发明的意义内。

在一些实施方式中，第一致动器还被配置为提供旋转自由度。控制器还被配置为基于多个先前探测距离信息来推导工件局部表面法线。控制器还被配置为基于工件局部表面法线来为第一组致动器提供射束旋转操纵命令。射束旋转操纵命令被配置为在后续测量位置提供初级测量射束与工件局部表面法线的对准。这些实施方式尤其有利，因为不仅探头-工件距离，而且探头-工件角度至少保持在给定值附近，从而为具有复杂形状的工件提供稳态测量条件。

在一些实施方式中，控制器还包括异常检测功能。异常检测功能包括以下步骤：1)基于一个或更多个连续探测距离偏差来检测工件上的异常，特别地其中，所述一个或更多个连续探测距离偏差超过阈值水平，2)基于检测到的异常来更新标称操纵命令，以降低探头的侧向移动速度。所述异常检测功能一方面可以被视为碰撞避免系统，特别是在探头的手动操纵的情况下。异常检测功能还可以向操作者提供反馈，该反馈可以具有不同的警告级别。另一方面，异常还可以提供关注区域，即，应当更详细地研究的区域。例如，工件可以具有附加部件、钻孔或大划痕。在一些特定实施方式中，控制器还被配置为通过沿着测量路径生成另外的测量位置来自动更新测量路径，以基于检测到的异常来推导更多的表面信息。

本发明还涉及配备有根据本发明的控制器的实施方式的CMM。CMM还包括探头、第一组致动器和第二组致动器。探头具有发射器单元和接收器单元，发射器单元被配置为将初级测量射束图案投影到工件上以提供多个测量点，接收器单元被配置为获取源自初级测量射束与工件的相互作用的次级测量射束图案。第一组致动器被配置为执行关于工件相对于探头的侧向移动的标称操纵命令。标称操纵命令被配置为操纵工件和/或探头通过包括多个测量位置的测量路径。第二组致动器被配置为执行距离调节操纵命令，以设置探头与工件之间的距离。

在CMM的一些实施方式中，初级测量射束是激光束，特别地其中，初级测量射束图案包括一个连续激光截面。初级测量射束与工件的相互作用是激光束的反射，特别是漫反射，并且次级测量射束图案是经反射的激光束图案。评估功能利用激光三角测量来推导坐标信息，即，从偏移位置观察经反射的激光并基于激光部分的形状来推导坐标信息。截面的激光三角测量是用于CMM测量的公知技术，并且本发明特别适合与激光三角测量结合使用。然而，本发明不限于激光三角测量的情况，并且可以应用于任何合适的初级测量射束。例如，本发明可以与共焦显微术结合使用。

在CMM的一些实施方式中，发射器单元以关于接收器单元具有固定的或能够调节的相对姿势布置到探头。探头安装在第二组致动器中的一个致动器上。第一组致动器被配置为提供工件沿着两个不平行的侧向方向关于探头的相对侧向平移移动。本发明尤其适用于与3轴CMM组合使用，其中，第二组致动器包括z轴，而第一组致动器包括x轴和y轴。本发明同样可以应用于3轴CMM的扩展版本，特别是5轴CMM。

在一些实施方式中，第一组致动器由铰接臂构成。本领域技术人员清楚，本发明不限于CMM的任何特定设计。相反，本发明可以通过3轴或5轴CMM、AACMM或任何其它合适的设计来实现。此外，本发明可以实现为用于现有CMM的软件和/或硬件更新。

控制器和CMM的一些实施方式被配置为执行方法的所选实施方式的步骤。

本发明还涉及用于CMM的计算机程序产品，当由计算单元和/或控制器执行时，该计算机程序产品使得自动执行距离调节方法的所选实施方式的步骤。

附图说明

仅通过示例的方式，在下文中将参考附图更全面地描述本发明的具体实施方式，其中，

图1a示出了三轴CMM的示意性实施方式。

图1b描绘了用于三轴CMM的两轴转台的实施方式。

图1c示出了作为铰接臂检查单元的CMM的示意性实施方式。

图1d示出了初级测量射束图案的一些示例。

图2描绘了第一测量点与第二测量点之间的距离调节的示意图。

图3描绘了距离调节方法的流程图。

图4描绘了包括多个测量位置的测量路径。

图5a描绘了自由形式表面的一些示例。

图5b示出了测量路径的调节和异常检测的流程图。

图6描绘了从激光三角测量获取的次级测量射束图案。

图7a描绘了初级测量射束与工件局部表面法线的对准。

图7b描绘了初级测量射束对准工件局部表面法线的流程图。

具体实施方式

图1a示出了作为三轴CMM的CMM 1的实施方式的示意图。CMM 1包括支承工件20的测量台2。尽管未示出，但测量台2可以包括帮助工件20定位的元件。测量台2还可以包括夹紧或以其它方式固定(特别是通过真空卡盘)工件20的另外的元件。这些另外的元件可以临时安装在测量台2上。第一组致动器3实施为可移动框架，其安装在测量台2上，使得其可以通过第一组马达32沿着第一轴线(在所描绘的实施方式中为x轴)移动。框架包括臂31。探测系统33的安装件安装在臂31上，使得其可以通过第二组马达34沿着垂直于第一轴线的第二轴线(在所示实施方式中为y轴)移动。在本发明的意义上，第一组致动器3包括相应马达32、34和探测系统31、33的安装件。本领域技术人员还清楚，图1a中描绘的基本三轴设置可以扩展有提供另外的自由度并且特别是旋转自由度的另外的部件。此外，三轴设置仅用于例示性目的，并且第一组致动器3不一定实现为所描绘的可移动框架，而是可以是任何合适的另选形式。本领域技术人员还清楚，第一组致动器3可以包括物理上彼此不连接的部件。可以相应地应用CMM 1的另选形式的具体特征，特别是第一组致动器3。

在图1a所描绘的设置中，探头5安装在第二臂41上，使得它可以通过第三组马达42沿着垂直于第一轴线和第二轴线的第三轴线(在所描绘的实施方式中为z轴)移动。第二臂41和第三组马达42表示第二组致动器的实施方式，其被构造为执行距离调节操纵命令以设置探头5与工件20之间的距离。另选实施方式也是可能的，其中，另外的部件安装在臂41与探头5之间，并且探头5安装在这些另外的部件上。根据这些另外的部件的目的，它们可以由第一组致动器3、第二组致动器4、两组致动器包括或不被这些项包括。这些实施方式中的每个实施方式都在本发明的意义内。

探头5包括发射器单元51，该发射器单元被配置为朝向工件20发射初级测量射束52，例如，激光束。初级测量射束52在工件20上提供初级测量射束图案。工件20与初级测量射束52的相互作用生成次级测量射束55，使得次级测量射束图案提供表示工件20的表面的信息。探头5包括接收器单元54，例如，像素检测器，该接收器单元被配置为获取次级测量射束图案。相互作用可以是初级测量射束52的反射，特别是漫反射。本领域技术人员清楚，图1a中所描绘的探头5的实施方式是例示性实施方式，其中，发射器单元51和接收器单元54集成到单个部件中。本发明还可以通过CMM 1来实现，其中，探头5可以包括物理上彼此不连接的部件，特别地其中，发射器单元51和接收器单元54物理上分开。

图1b描绘了示例性两轴旋转台6，其例如与三轴CMM结合使用，以为第一组致动器提供旋转自由度。所描绘的旋转台6包括第一支承元件60。所描绘的第一支承元件60被配置为尤其通过紧固装置安装在测量台上。提供围绕第一旋转轴线62的第一旋转自由度的第一机动旋转台61安装在第一支承元件60上。第一旋转台61可以被配置为提供360°旋转或有限的摇摆运动。第二支承元件63安装在第一旋转台61上，并且第二机动旋转台64安装在第二支承元件63上。第二旋转台64提供围绕第二旋转轴线65的第二旋转自由度。第二旋转台64可以被配置为提供360°旋转或有限的摇摆运动。第二旋转轴线65可以垂直于第一旋转轴线62。样本台201可以安装在第二旋转台64上，以帮助工件20的定位。样本台201还可以包括夹紧或以其它方式固定(特别是通过真空卡盘)工件20的另外的元件。还可以应用旋转台6的另选实施方式，以有利地利用本发明。特别地，旋转台6可以用于定位探头而不是工件20。

图1c描绘了作为铰接臂坐标测量/检查单元的CMM 1的另一典型实施方式。所描绘的CMM 1放置在输送机系统200的旁边，其中，工件20朝向下一工位行进。CMM 1包括臂区段35和接合部36并且特别是机动接合部，以提供探头5相对于工件20的侧向移动。接合部36可以提供另外的旋转自由度。臂区段35的接合部36基本等同于图1a所示实施方式的第一组致动器。在图1c所示的实施方式中，探头5与工件20之间的距离由单独的臂区段41设置，该臂区段被配置为设置距离，即，基本起图1a所示实施方式的第二组致动器的作用。本发明不限于所描述的AACMM的实施方式。相反，本发明可以应用于多个设计，其中，臂区段35和接合部36的协调移动设置探头5与工件20之间的距离。可以相应地应用这些实施方式的具体特征。

所描绘的实施方式中的探头5安装在距离调节臂区段41上。发射器单元和接收器单元未在图1c中示出，但基本等同于图1a所示的实施方式。初级测量射束52与工件20的表面相互作用，结果生成次级测量射束。

图1d在上面的行中示出了初级测量射束图案53的一些示例。下面的行描绘了投影到复杂形状的工件20上的相同的初级测量射束图案53。第一列表示其中在工件20的表面上扫描点状射束的类。该实施方式例示了一种情况，其中，初级测量射束图案53未投影在单个台阶上，而是作为初级测量射束52的光栅化移动的结果。第二列示出了其中初级测量射束图案53包括多个非连接点的实施方式。第三列示出了其中初级测量射束图案53是由扩展初级测量射束52平行投影的扩展截面的示例。第四列示出了其中初级测量射束图案53是扩展的2D平面图的实施方式。图1d所描绘的实施方式仅用于例示性目的。在合理的情况下，所描绘的实施方式的特征可以彼此组合。本发明还可以以初级测量射束图案53的任何类似或另选实施方式应用。

图2示出了示意性测量过程。基于标称操纵命令25，探头5在样本20上被引导通过测量路径21。出于清晰的原因，这里仅示出了1D表面和测量路径。可以相应地应用扩展表面和复杂测量路径21的特征。在所描绘的示例中，标称操纵命令25基于由例如操纵盒26提供的操作者输入。测量路径21包括第一测量位置22和第二测量位置23。在第一测量位置22，探头5被设置为距工件20距离102，该距离可能是事先未知的。发射器单元51将初级测量射束52投影到工件20上，并且接收器单元54获取次级测量射束55。基于所获取的次级测量射束图案，推导关于探头5与工件20之间的距离102的信息。基于表示探头5与工件20之间的目标距离101的探测距离目标数据以及第一探测距离信息来推导第一探测距离偏差303。第一探测距离偏差303可以表示目标距离101和探头5与工件20之间的距离102的实际偏差103。

被描绘为微控制器的控制器28处理探测距离偏差303并提供距离调节操纵命令27，以在第二测量位置23设置探头5与工件20之间的第二距离112。描绘了基于标称操纵命令25和距离调节操纵命令27的探头5的移动的两个可能路径。当已经到达212第二测量位置时，可以调节距离，或者可以在测量位置之间连续调节211距离。类似于第一测量位置22，在第二测量位置23执行第二测量步骤。还可以推导第二测量位置23探头5与工件20之间的第二距离112。可以以类似的方式执行另外的测量步骤。

这里描绘的实施方式存在另选方案。例如，控制器28可以是外部计算机，标称操纵命令25和测量路径21可以基于模型数据自动生成，目标距离101可以是范围。所有这些修改例都在本发明的意义内。

图3描绘了测量过程期间根据本发明的开环扫描方法的示意图。流水线/命令用粗线描绘，而数据线用虚线描绘。出于清晰的原因，在示意流程图中可能没有示出一些流水线和/或数据线。通过应用251标称操纵命令25来沿着测量路径引导探头。标称操纵命令25可以基于来自操作者的手动命令，或者可以是部分或全部计算机生成的，例如基于工件的数字数据。在所描述的实施方式中，探头在离散的测量位置执行测量，因此可以应用连续测量的特定特征。通过应用271距离调节操纵命令来设置探头距工件的距离。距离调节操纵命令27例如基于来自先前测量步骤的探测距离偏差。测量步骤还包括投影521初级测量射束并获取551次级测量射束(仅描绘了数据传送)。所获取的次级测量射束图案56被传送至推导表面信息561的算法。从当前信息的意义上推导还意味着利用在测量步骤推导的信息来扩展现有表面信息。所推导的表面信息562可以包括坐标信息、颜色信息、表面质量信息、表面成分信息或任何类似的或另选的信息。

次级测量射束图案56也用于距离调节环路。在图3所描绘的实施方式中，在推导312探测距离信息302时直接利用次级测量射束图案56。本领域技术人员清楚，表面信息562也可以用于推导探测距离信息302。在推导313探测距离偏差的步骤，将所推导的探测距离信息302与探测距离目标301进行比较。探测距离目标301和探测距离信息302可以是实际距离。探测距离目标301和探测距离信息302可以是关于次级测量射束图案56的一部分的数据。如果探测距离偏差超过阈值，则更新272距离调节操纵命令。如果要保持精确的距离，则可以将所述阈值设置为零。所述阈值可以表示期望表面信息562的足够质量的范围。在后续步骤利用经更新的距离调节操纵命令27。距离调节操纵命令27可以基于来自多个测量步骤的探测距离偏差。

图4描绘了测量路径21，其包括第一测量位置22、第二测量位置23、第三测量位置24和两个附加的先前测量位置241。为了简单起见，假设探头5与工件20之间的目标距离101在整个测量过程中是恒定的。虽然在许多情况下保持探头5与工件20之间的目标距离101恒定是有利的，但是本发明与自动地或由操作者调节目标距离101的情况兼容。距离调节操纵命令可以基于来自单个先前测量点的单个探测距离偏差103、143，特别是在紧接的先前测量位置评估的探测距离偏差143。然而，本发明不限于这种情况。距离调节操纵命令可以基于在第一测量位置22和/或第二测量位置23和/或一个或更多个先前测量位置241推导的探测距离偏差。在一些实施方式中，至少针对一些测量位置，不设置探头5与工件20之间的距离和/或可能不推导探测距离偏差。

如图4所示的平坦表面表示要遵循的最简单的工件20。图5a描绘了工件20的更复杂形状的一些非排他性示例，诸如自由形式表面、具有突出障碍物248的表面或具有作为异常的孔249的表面。这里描绘的结构存在许多另选方案。同样不言而喻的是，表面可以在其它维度上具有复杂的结构。目标距离101和探头5与工件20之间的实际距离可以理解为如图5a所描绘的，即，沿着CMM的第三轴线的距离。目标距离101和探头5与工件20之间的实际距离也可以关于表面法线来理解。本发明可应用于探头5与工件20之间的距离的任何合理解释。

图5b描绘了异常检测过程的流程图。可以基于探测距离偏差来限定异常，特别地其中，探测距离偏差变化快于阈值。异常可能导致探头碰撞，因此可能需要自动动作来防止损坏。还可以限定另外类型的异常，特别是如下异常，其中，表面颜色或表面反射率示出表面上的差异、划痕或另外的结构，或与设计数据的显著差异。图5b描绘了其中基于探测距离偏差检测异常的过程。可以相应地应用类似或另选异常检测过程的具体特征。

图5b的异常检测过程在如图3所示的测量步骤实现。图5b未示出用于推导表面信息的数据的传送。如果探测距离偏差超出可接受水平的范围，则进一步调查探测距离偏差。基于一个或更多个连续探测距离偏差来检测工件上的异常，特别是其中，所述一个或更多个连续探测距离偏差超过阈值水平。在检测到异常之后，更新252标称操纵命令25，以降低探头速度。该步骤背后的主要原因是避免或至少减轻探头碰撞的后果。作为第二效果，较低的速度可以允许更详细地分析关注区域。为了实现这一点，沿着测量路径生成253新的测量位置。

图6描绘了用于激光三角测量的像素检测器541的示意图。在所描绘的示例中，以二进制方式评估像素542，即，它们是否检测到高于阈值水平的激光。这种简化的解释对于快速推导探测距离偏差是有益的。次级测量射束图案56与表面信息相关，尽管表面高度与像素位置之间的关系不一定是线性的。为了提供关于探头与工件之间的距离102的信息，以简化的方式评估次级测量射束图案56。评估可能性的非排他性列表是a.)中心像素543表示探测距离目标，而次级测量射束56的平均像素561表示探测距离信息，另选地，可以利用中间像素而不是平均值，b.)最大和/或最小可允许像素值被限定为探测距离目标，而次级测量射束图案56的最大像素563和/或最小像素562表示探测距离信息，c.)最大像素563和最小像素562值的平均值也可以被限定为探测距离目标。

由于像素坐标可能与实际表面高度不具有线性关系这一事实，因此像素坐标的差异不一定转化为实际空间差异。因此，从像素坐标推导实际距离是有利的。通过利用例如中心像素543或任何其它预定目标像素作为探测距离目标，仅需要关于该像素的距离校准。该距离校准可以存储在查找表中。

图7a描绘了其中表面不平坦的工件20。探头5安装成使得第一组致动器(未示出)包括元件69以提供旋转自由度。代替探头5，也可以安装工件以提供旋转自由度。这种设置允许更准确的测量，同时不仅探头5与工件20之间的距离102可以保持在可接受的范围内，而且初级测量射束52还可以在实际测量位置(描绘为第三测量位置24)与工件20的局部表面法线292或切面293对准。出于清楚和清晰的原因，表面法线292的轴线和表示距离102的箭头被描绘为从第三测量位置24偏移。对于本领域的技术人员来说，显然，它仅是为了上述目的而执行的。与之相反，将初级测量射束52描绘为与局部表面法线292稍微不对准例示了本发明的核心方面。即，基于在先前测量位置241获得的探头5与工件20之间的距离122来推导距离调节操纵命令和射束旋转操纵命令。实际表面可能示出关于基于先前测量位置241预测的表面的一些变化。

图7b示出了调节射束旋转过程的流程图。测量步骤还包括应用291射束旋转操纵命令29。基于探测距离信息302和第一致动器的状态371，在另外的控制环路中推导和/或更新296射束旋转操纵命令29(来自标称操纵命令的应用251和射束旋转操纵命令的应用291的数据线未示出)。射束旋转控制环路还可以处理关于第二致动器的状态的信息。首先基于第一致动器的状态371和探测距离信息302来更新294局部表面法线信息。然后基于局部表面法线信息295来更新296射束旋转操纵命令。

本领域技术人员清楚，这里给出的流程图仅仅是示例性实施方式。本发明可以通过另选装置来实现。特别地，在单独的流程图中呈现的不同方面可以彼此组合。本领域技术人员还清楚，另外的控制环路并且特别是关于致动器的期望和实际位置的闭环可以与这里提出的环路并行或顺序地处理。

虽然上面部分地参考一些特定实施方式例示了本发明，但是必须理解，可以对实施方式的不同特征进行多种修改和组合。所有这些修改例都在所附权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种在测量过程期间对坐标测量机CMM(1)的非接触式测量探头(5)与工件(20)之间的距离(102)进行自动控制的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供关于所述探头(5)相对于所述工件(20)的侧向移动的标称操纵命令(25)，所述标称操纵命令(25)被配置为操纵所述工件(20)和/或所述探头(5)通过包括多个测量位置(22、23、24、241)的测量路径(21)，

-在第一测量位置(22)执行第一测量步骤，所述第一测量步骤包括：

o提供第一距离调节操纵命令，所述第一距离调节操纵命令被配置为提供所述探头(5)与所述工件(20)之间的所述距离(102)的设置，

o将初级测量射束图案(53)投影(521)到所述工件(20)上，其中，所述初级测量射束图案(53)提供多个测量点，

o获取(551)次级测量射束图案(56)，其中，所述次级测量射束图案(56)源自所述初级测量射束(52)与所述工件(20)的相互作用，

o基于所获取的次级测量射束图案(56)来推导(561)表面信息(562)，

其特征在于，

-提供关于所述探头(5)与所述工件(20)之间的目标距离(101)的探测距离目标数据(301)，

-所述第一测量步骤还包括：

o基于所获取的次级测量射束图案(56)来推导(312)关于所述探头(5)与所述工件(20)之间的所述距离(102)的第一探测距离信息，

o基于所述探测距离目标数据(301)和所述第一探测距离信息来推导(313)第一探测距离偏差，

o提供所述第一探测距离偏差，以在提供用于在第二测量位置(23)执行第二测量步骤的第二距离调节操纵命令的步骤加以处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：

-在所述第二测量位置(23)执行所述第二测量步骤，所述第二测量步骤包括：

o处理所述第一探测距离偏差，

o提供所述第二距离调节操纵命令，所述第二距离调节操纵命令被配置为提供所述探头(5)与所述工件(20)之间的所述距离(102)的设置，其中，所述第二距离调节操纵命令基于所述第一探测距离偏差，

o基于所述第二距离调节操纵命令来调节(271)所述探头(5)与所述工件(20)之间的所述距离(102)，

o将所述初级测量射束图案(53)投影(521)到所述工件(20)上，

o获取(551)所述次级测量射束图案(56)，

o基于所获取的次级测量射束图案(56)来推导(561)表面信息(562)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二测量步骤还包括：

o基于所获取的次级测量射束图案(56)来推导(312)第二探测距离信息，

o基于所述探测距离目标数据(301)和所述第二探测距离信息来推导(313)第二探测距离偏差，

o提供所述第二探测距离偏差，以在提供用于在第三测量位置(24)执行第三测量步骤的第三距离调节操纵命令的步骤加以处理。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述标称操纵命令(25)至少部分地基于来自操作者的实际手动操纵命令，特别是通过利用操纵杆或操纵盒(26)提供的命令。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述标称操纵命令(25)是基于预定测量路径(21)自动生成的，

特别地其中，

-提供关于所述工件(20)的设计数据，

-关于所述设计数据生成所述测量路径(21)，以及

-所述距离调节操纵命令(27)进一步基于所述测量路径(21)和所述设计数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，设计数据是来自先前测量过程的坐标信息，特别地利用诸如高架摄像头的另选传感器的坐标信息。

7.一种用于CMM(1)的控制器(28)，所述CMM(1)包括：

-探头(5)，所述探头包括：

o发射器单元(51)，所述发射器单元被配置为将初级测量射束图案(53)

投影(521)到工件(20)上，其中，所述初级测量射束图案(53)提供多个测量点，

o接收器单元(54)，所述接收器单元被配置为获取(551)次级测量射束图案(56)，其中，所述次级测量射束图案(56)源自所述初级测量射束(52)与所述工件(20)的相互作用，

-第一组致动器(3)，所述第一组致动器被配置为执行(251)关于所述工件(20)相对于所述探头(5)的侧向移动的标称操纵命令(25)，所述标称操纵命令(25)被配置为操纵所述工件(20)和/或所述探头(5)通过包括多个测量位置(22、23、24、241)的测量路径(21)，

-第二组致动器(4)，所述第二组致动器被配置为执行(271)距离调节操纵命令(27)，以设置所述探头(5)与所述工件(20)之间的距离(102)，

所述控制器(28)包括评估功能，所述评估功能被配置为基于所获取的次级测量射束图案(56)来推导(561)表面信息(562)，

其特征在于，

所述控制器(28)还被配置为：

-提供关于所述探头(5)与所述工件(20)之间的目标距离(101)的探测距离目标数据(301)，

-基于所获取的次级测量射束图案(56)来推导(312)关于所述探头(5)与所述工件(20)之间的所述距离(102)的第一探测距离信息，

-基于所述探测距离目标数据(301)和所述第一探测距离信息来推导(313)第一探测距离偏差，以及

-提供(313)所述第一探测距离偏差，以在提供(272)用于在第二测量位置(23)执行第二测量步骤的第二距离调节操纵命令的步骤加以处理。

8.根据权利要求7所述的用于CMM(1)的控制器(28)，其中，

-所述第一组致动器(3)还被配置为提供旋转自由度，

-所述控制器(28)还被配置为基于多个先前探测距离信息(302)来推导(294)工件局部表面法线(292)，

-所述控制器(28)还被配置为基于所述工件局部表面法线(292)来向所述第一致动器(3)提供(296)射束旋转操纵命令(29)，其中，所述射束旋转操纵命令(29)被配置为在后续测量位置(24、241)提供所述初级测量射束(52)与所述工件局部表面法线(292)的对准(291)。

9.根据权利要求7或8所述的用于CMM(1)的控制器(28)，其中，所述控制器(28)还包括异常检测功能，所述异常检测功能被配置为：

-基于一个或更多个连续探测距离偏差(103)来检测所述工件(20)上的异常(248、249)，特别地其中，所述一个或更多个连续探测距离偏差(103)超过阈值水平，

-基于检测到的异常(248、249)来更新(252)所述标称操纵命令(25)，以降低所述探头的侧向移动速度。

10.根据权利要求9所述的用于CMM(1)的控制器(28)，其中，所述控制器还被配置为通过沿着所述测量路径(21)生成(253)另外的测量位置(24、241)来自动更新所述测量路径(21)，以基于检测到的异常(28、29)来推导更多的表面信息(562)。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的用于CMM(1)的控制器(28)，所述控制器被配置为执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。

12.一种CMM(1)，所述CMM包括根据权利要求7至11中任一项所述的控制器(28)，所述CMM(1)还包括：

-探头(5)，所述探头具有：

o发射器单元(51)，所述发射器单元被配置为将初级测量射束图案(53)

投影(521)到工件(20)上，其中，所述初级测量射束图案(53)提供多个测量点，

o接收器单元(54)，所述接收器单元被配置为获取(551)次级测量射束图案(56)，其中，所述次级测量射束图案(56)源自所述初级测量射束(52)与所述工件(20)的相互作用，

-第一组致动器(3)，所述第一组致动器被配置为执行(251)关于所述工件(20)相对于所述探头(5)的侧向移动的标称操纵命令(25)，所述标称操纵命令(25)被配置为操纵所述工件(20)和/或所述探头(5)通过包括多个测量位置(22、23、24、241)的测量路径(21)，

-第二组致动器(4)，所述第二组致动器被配置为执行(271)距离调节操纵命令(27)，以设置所述探头(5)与所述工件(20)之间的距离(102)。

13.根据权利要求12所述的CMM(1)，其中，

-所述初级测量射束(52)是激光束，特别地其中，所述初级测量射束图案(53)包括连续激光截面，

-所述初级测量射束(52)与所述工件(20)的相互作用是所述激光束的反射，特别是漫反射，并且所述次级测量射束图案(56)是经反射的激光束图案，

-所述评估功能利用激光三角测量方法来推导坐标信息。

14.根据权利要求12或13所述的CMM(1)，其中，

-所述发射器单元(51)以关于所述接收器单元(54)具有固定的或能够调节的相对姿势布置到所述探头(5)，

-所述探头(5)安装在所述第二组致动器(4)中的一个致动器上，

-所述第一组致动器(3)被配置为提供所述工件(20)沿着两个不平行的侧向方向关于所述探头(5)的相对侧向平移移动。

15.一种计算机程序产品，当由计算单元和/或控制器(28)执行时，所述计算机程序产品使得能够自动执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。