CN118224998A - 双向扫描方法及双向扫描系统 - Google Patents

Abstract

本公开描述一种双向扫描方法及双向扫描系统，双向扫描方法包括令测杆和测针从工件一侧移动以穿过夹持机构，响应于测针位于预设位置，获取测杆在第一方向的坐标设定第一位置，并获取测针在第二方向的坐标设定测量起点；设定工件的测量区域；令测杆和测针从工件另一侧移动以穿过夹持机构，响应于测针位于预设位置，获取测杆在第一方向的坐标设定第二位置；基于第一位置、测量起点以及测量区域获取第一移动路径；基于第二位置、测量起点以及测量区域获取第二移动路径，令测针分别沿第一移动路径和第二移动路径移动并以测量区域扫描工件以获取轮廓信息。由此，提供一种能够降低测针在测量过程中发生碰撞的风险的双向扫描方法及双向扫描系统。

Description

双向扫描方法及双向扫描系统

技术领域

本公开大体涉及智能制造装备产业领域，具体涉及一种双向扫描方法及双向扫描系统。

背景技术

随着工业化发展水平不断提升，对产品的复杂形状和微小尺寸进行高精度测量的需求与日俱增，传统的人工测量方法已经难以满足人们对高精度测量的追求。

轮廓测量仪(也称为表面粗糙度测量仪)是一种用于对工件的表面轮廓形貌(例如粗糙度或形状)进行高精度测量的工业测量仪器。按照工作原理的不同，轮廓测量仪可分为接触式轮廓测量仪和光学3D轮廓测量仪。其中，接触式轮廓测量仪是通过扫描机构接触工件表面并在工件表面移动以获取工件表面的轮廓数据。扫描机构通常包括测针和测杆，在测量过程中，测针在测杆的带动下在工件表面横向移动并随着工件的表面轮廓形状而发生竖直方向的位置变化，测杆随测针在竖直方向的位置变化往复摆动。轮廓测量仪基于测杆摆动的角度可以获取工件的轮廓数据。

在实际测量中，由于不同工件的形貌各异，在夹持机构固定工件后，在扫描机构测量工件之前如果不对测针的移动路径进行规划，则测量过程中可能出现测针碰撞夹持机构或工件等不期望的情况。另外，普通的轮廓测量仪只能实现单向扫描，对于需要扫描上下两侧的内孔、螺纹、圆柱体等工件时无法满足测量需求，为使测针能够扫描工件上不同区域的轮廓，可能需要在测量过程中改变工件的位置和姿态。在这种情况下，由于工件的位置和姿态发生变动，可能会引入测量误差，降低测量结果的精度。

发明内容

本公开是有鉴于上述的状况而提出，目的在于提供一种能够降低测针在测量过程中发生碰撞的风险并且能够提高测量结果的精度的双向扫描方法及双向扫描系统。

为此，本公开的第一方面提供一种双向扫描方法，是用于双向扫描系统中测量工件的轮廓信息的方法，所述双向扫描系统包括夹持机构和扫描机构，所述扫描机构包括测杆以及设置于所述测杆一端的测针，所述扫描机构配置为在第一方向和第二方向移动，所述第一方向和所述第二方向正交，所述夹持机构沿所述第二方向设置，所述双向扫描方法包括：令工件夹持于所述夹持机构；令所述测杆和所述测针在手动控制下从工件的一侧沿所述第二方向移动以穿过所述夹持机构，响应于所述测针移动至预设位置，获取所述测杆在所述第一方向上的坐标以设定第一位置，并且获取所述测针在所述第二方向上的坐标以设定测量起点；根据所述测量起点和扫描长度设定工件的测量区域；令所述测杆和所述测针在手动控制下从工件的另一侧沿所述第二方向移动以穿过所述夹持机构，获取所述测杆在所述第一方向上的坐标以设定第二位置；基于所述第一位置、所述测量起点以及所述测量区域获取所述测针的第一移动路径；基于所述第二位置、所述测量起点以及所述测量区域获取所述测针的第二移动路径，并且令所述测针分别沿所述第一移动路径和所述第二移动路径移动并以所述测量区域扫描工件的两侧以获取所述轮廓信息。

在本公开中，在测量开始前，通过手动控制测杆和测针移动以穿过夹持机构到达预设位置，能够降低测针在移动过程中碰撞夹持机构的风险。另外，通过记录并设定第一位置和第二位置作为测杆和测针的安全位置，能够确保测杆和测针在第一位置和第二位置沿第二方向移动不会碰撞夹持机构。另外，通过手动控制测杆和测针移动至预设位置来设定测量起点和测量区域，能够灵活且方便地确定测量的起始点和合适的测量范围。另外，由于第一移动路径和第二移动路径经过工件上不同区域(也即工件的两侧)，从而能够在不改变工件的位置和姿态的情况下，使得测针能够扫描工件的两侧以获取工件上不同区域的轮廓信息，由此能够提高测量结果的精度和测量效率。

另外，在本公开的第一方面所涉及的双向扫描方法中，可选地，令所述测针扫描工件的速度与测量工件的精度相匹配。由此，能够根据轮廓信息的精度要求适应性地调节扫描速度，从而能够提高测量效率。

另外，在本公开的第一方面所涉及的双向扫描方法中，可选地，在所述测针扫描工件时，响应于所述测杆与所述第二方向的夹角超过第一预设值，令所述测杆在所述第一方向移动以使所述测杆平行于所述第二方向，基于所述夹角以及所述测杆在所述第一方向上的坐标获取所述轮廓信息。在这种情况下，能够确保测量过程中测量力的恒定，由此能够提高测量结果的精度。

另外，在本公开的第一方面所涉及的双向扫描方法中，可选地，所述轮廓信息包括与工件的一侧对应的第一轮廓信息、以及与工件的另一侧对应的第二轮廓信息，令所述测针沿所述第一移动路径移动并以所述测量区域扫描工件以获取所述第一轮廓信息，令所述测针沿所述第二移动路径移动并以所述测量区域扫描工件以获取所述第二轮廓信息。在这种情况下，能够使得第一移动路径与第一轮廓信息具有对应关系并且第二移动路径与第二轮廓信息具有对应关系，由于第一轮廓信息和第二轮廓信息分别对应工件的两侧，当需要获取工件上任一侧的轮廓信息时，能够快速确定测针的移动路径。

另外，在本公开的第一方面所涉及的双向扫描方法中，可选地，所述夹持机构包括沿所述第一方向布置的第一通孔和第二通孔，设定所述第一位置包括：令所述测杆和所述测针从工件的一侧沿所述第二方向移动以穿过所述第一通孔，设定所述第二位置包括：令所述测杆和所述测针从工件的另一侧沿所述第二方向移动以穿过所述第二通孔。在这种情况下，在设定第一位置和第二位置时，充分考虑夹持机构本身的结构，通过手动控制测杆和测针移动穿过第一通孔和第二通孔，相比于通过直接输入运动参数控制测杆和测针移动，由于测杆和测针的移动过程是手动控制，能够有效降低测针碰撞夹持机构或工件的风险。

另外，在本公开的第一方面所涉及的双向扫描方法中，可选地，令所述测针在所述第二方向上远离所述夹持机构的一侧的位置为第三位置，所述第三位置配置为所述扫描机构的运动安全位置，所述测针经所述第三位置从所述第一位置切换至所述第二位置、或者经所述第三位置从所述第二位置切换至所述第一位置。在这种情况下，第三位置作为扫描机构的运动安全位置能够在第二方向上为扫描机构提供运动复位功能，从而有利于消除扫描机构在前一次运动的过程中积累的运动误差，由此能够提高测针沿第一移动路径和第二移动路径移动的精度。

另外，在本公开的第一方面所涉及的双向扫描方法中，可选地，获取多个所述预设位置，基于多个所述预设位置设定多个对应的测量起点，根据多个所述测量起点以及所述扫描长度设定多个对应的测量区域且相邻的所述测量区域不重叠，基于所述第一位置、多个所述测量起点以及多个所述测量区域获取多个所述第一移动路径；基于所述第二位置、多个所述测量起点以及多个所述测量区域获取多个所述第二移动路径。在这种情况下，能够在多个区域执行分段扫描并设置不同的扫描速度，由于扫描速度与测量区域具有对应关系，通过设定多个测量区域，便于设置多个与测量区域对应的扫描速度，从而满足工件上不同测量区域对测量精度的不同要求，由此能够提高测量工件的灵活性。进一步地，由于相邻的测量区域不重叠，能够根据实际测量需要跳过工件上不需要测量的区域，从而能够提高测量效率。

另外，在本公开的第一方面所涉及的双向扫描方法中，可选地，所述测针以多个所述测量区域分别扫描工件的速度不同。在这种情况下，能够根据工件上不同测量区域对测量精度的不同要求，针对性地设置匹配测量精度的扫描速度，由此能够提高测量效率。

另外，在本公开的第一方面所涉及的双向扫描方法中，可选地，响应于所述测针在扫描方向上受到的作用力或在与所述扫描方向相反的方向上受到的作用力超过第二预设值，令所述测针停止扫描工件或者所述测针从所述测杆松脱。由此，能够对测针形成保护，降低测针损坏的风险。

本公开的第二方面提供一种双向扫描系统，所述双向扫描系统执行本公开第一方面所涉及的双向扫描方法以测量工件的轮廓信息。

根据本公开，能够提供一种降低测针在测量过程中发生碰撞的风险并且能够提高测量结果的精度的双向扫描方法及双向扫描系统。

附图说明

现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本公开。

图1是示出了本公开示例所涉及的双向扫描系统的应用场景示意图。

图2是示出了本公开示例所涉及的夹持机构和扫描机构的示意图。

图3是示出了本公开示例所涉及的双向扫描方法的流程图。

图4是示出了本公开示例所涉及的规划第一移动路径的流程图。

图5是示出了本公开示例所涉及的规划第二移动路径的流程图。

图6是示出了本公开示例所涉及的第一位置和测量起点的示意图。

图7是示出了本公开示例所涉及的第一位置、第二位置和测量起点的示意图。

图8是示出了本公开示例所涉及的第一移动路径和第二移动路径的示意图。

图9是示出了本公开示例所涉及的夹持机构夹持工件的截面图。

图10是示出了本公开示例所涉及的双向扫描方法的另一个实施例的流程图。

图11是示出了本公开示例所涉及的多个测量起点和测量区域的示意图。

图12是示出了本公开示例所涉及的多个第一移动路径和第二移动路径的示意图。

附图标记说明：

D1…第一方向，D2…第二方向，D3…扫描方向，P1…第一位置，P2…第二位置，P3…第三位置，M…测量起点，M1…第一测量起点，M2…第二测量起点，L…预设距离，A…测量区域，A1…第一测量区域，A2…第二测量区域，Ra…第一移动路径，Rb…第二移动路径，R1…第一子路径，R2…第二子路径，R3…第三子路径，R4…第四子路径，

1…双向扫描系统，2…工件，12…夹持机构，12a…第一夹持部，12b…第二夹持部，122…第一通孔，124…第二通孔，14…扫描机构，142…测针，144…测杆，16…第一驱动机构，18…第二驱动机构。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

本公开涉及一种双向扫描方法，该双向扫描方法可以用于双向扫描系统中测量工件的轮廓信息。在双向扫描系统中使用本公开的双向扫描方法测量工件的轮廓信息，能够降低测针在测量过程中发生碰撞的风险并且能够灵活且方便地确定测量的起始点和合适的测量范围。另外，能够在不改变工件的姿态和位置的情况下获取工件上不同区域的轮廓信息，从而能够提高测量效率和测量结果的精度。

在一些示例中，工件可以表示待测量轮廓信息的物体。另外，工件也可以称为样品、样本、待测物或者待测对象等。另外，轮廓信息可以表示工件表面形貌的轮廓数据，例如轮廓信息可以包括工件表面的轮廓形貌、粗糙度、尺寸等数据。

在一些示例中，工件可以为长轴类或筒类零件，例如丝杠、螺纹等精密部件。

在一些示例中，双向扫描系统可以为轮廓测量仪或表面粗糙度测量仪。优选地，双向扫描系统可以为接触式轮廓测量仪。在一些示例中，双向扫描方法可以称为双向测量方法、扫描方法、或者测量方法等。

以下，结合附图，对本公开所涉及的双向扫描方法及双向扫描系统进行描述说明。

图1是示出了本公开示例所涉及的双向扫描系统1的应用场景示意图。图2是示出了本公开示例所涉及的夹持机构12和扫描机构14的示意图。

在一些示例中，参见图1，双向扫描系统1可以包括夹持机构12和扫描机构14。夹持机构12可以用于夹持工件2以固定工件2，扫描机构14可以用于扫描工件2以获取工件2的轮廓信息。具体而言，扫描机构14可以对固定于夹持机构12的工件2进行扫描以获取工件2的轮廓信息。

在一些示例中，扫描机构14扫描工件2可以表示扫描机构14测量工件2。

在一些示例中，参见图1，夹持机构12可以包括相对设置的第一夹持部12a和第二夹持部12b，第一夹持部12a和第二夹持部12b可以分别夹持工件2的两端。由此，能够提高固定工件2的稳定性。

在一些示例中，参见图1，扫描机构14可以配置为在第一方向D1和第二方向D2移动。在一些示例中，第一方向D1和第二方向D2可以相交。在一些示例中，第一方向D1和第二方向D2可以正交。

在一些示例中，参见图2，第一方向D1可以包括Z轴正方向和Z轴负方向。另外，第二方向D2可以包括X轴正方向和X轴负方向。需要说明的是，此处的Z轴和X轴只是示例性说明，不应当理解为限定性的。

在一些示例中，参见图2，扫描机构14的扫描方向D3可以平行于第二方向D2。也即，扫描机构14可以在第二方向D2上对工件2进行扫描。

在一些示例中，参见图2，扫描机构14的扫描方向D3可以为X轴正方向。

在一些示例中，参见图2，扫描机构14可以包括测杆144和测针142，测杆144可以绕旋转中心摆动，测针142可以设置于测杆144的一端。

在一些示例中，测针142可以用于接触工件2。具体而言，测针142可以配置为在扫描工件2的过程中以恒定的测量力接触工件2。

在一些示例中，在测针142接触工件2的表面后，测杆144可以带动测针142沿扫描方向D3移动。另外，测针142可以随工件2的表面形貌在第一方向D1发生位移。测杆144可以随测针142在第一方向D1的位置变化往复摆动。在一些示例中，可以基于测杆144摆动的角度获取工件2的轮廓信息。

在一些示例中，扫描机构14扫描工件2可以表示测针142接触工件2并在工件2的表面沿扫描方向D3移动。

在一些示例中，参见图2，测针142可以为双测针。由此，能够便于测针142在不改变姿态的情况下分别扫描工件2的两侧。

在一些示例中，参见图1，夹持机构12可以沿第二方向D2设置。也即，夹持机构12可以设置在测针142沿第二方向D2移动的路径上。在这种情况下，当夹持机构12夹持工件2时，能够便于测针142对工件2进行扫描。

在一些示例中，参见图1，双向扫描系统1可以包括第一驱动机构16和第二驱动机构18。其中，第二驱动机构18可以设置于第一驱动机构16。

在一些示例中，参见图1，第二驱动机构18可以配置为驱动扫描机构14在第一方向D1移动。

在一些示例中，第一驱动机构16可以配置为驱动扫描机构14在第二方向D2移动。具体而言，参见图1，第一驱动机构16可以通过驱动第二驱动机构18在第二方向D2移动以驱动扫描机构14在第二方向D2移动。在这种情况下，通过第一驱动机构16和第二驱动机构18配合以驱动扫描机构14在第二方向D2移动，能够提高扫描机构14在第二方向D2的运动范围，从而能够增大测针142对扫描工件2的范围，也即能够扩大扫描机构14的测量范围。

图3是示出了本公开示例所涉及的双向扫描方法的流程图。图4是示出了本公开示例所涉及的规划第一移动路径Ra的流程图。图5是示出了本公开示例所涉及的规划第二移动路径Rb的流程图。图6是示出了本公开示例所涉及的第一位置P1和测量起点M的示意图。图7是示出了本公开示例所涉及的第一位置P1、第二位置P2和测量起点M的示意图。图8是示出了本公开示例所涉及的第一移动路径Ra和第二移动路径Rb的示意图。图9是示出了本公开示例所涉及的夹持机构12夹持工件2的截面图。

在一些示例中，本公开涉及的双向扫描方法可以包括规划路径阶段和自动测量阶段。在规划路径阶段，可以手动控制测针142和测杆144移动至预设位置以设定测针移动的安全位置、测量起点和测量范围，根据安全位置、测量起点和测量范围能够规划测针142在测量工件2过程不会碰撞夹持机构12的移动路径。在自动测量阶段，可以基于移动路径驱动测针142自动扫描工件2以获取工件2的轮廓信息。

在一些示例中，本公开涉及的双向扫描方法可以用于双向扫描系统1对同一批次相同规格的工件2的轮廓信息进行测量。具体而言，对于同一批次相同规格的工件2，可以在规划路径阶段使用任一工件2规划测针142和测杆144的移动路径，在自动测量阶段可以基于该移动路径驱动测针142依次对剩余的工件2进行自动测量。

但本公开并不局限于此，在另一些示例中，本公开的双向扫描方法也可以用于对同一批次不同规格的工件2或不同批次不同规格的工件2进行测量。另外，本公开的双向扫描方法也可以对单一的工件2进行测量。

在一些示例中，参见图3，双向扫描方法可以包括：规划测针142的第一移动路径Ra(步骤S100)；规划测针142的第二移动路径Rb(步骤S200)；并且令测针142分别沿第一移动路径Ra和第二移动路径Rb移动并以测量区域A扫描工件2(步骤S300)。

在一些示例中，在步骤S100中，可以令工件2夹持于夹持机构12。具体而言，参见图1或图2，夹持机构12可以以夹持工件2的方式对工件2进行固定。在这种情况下，通过将工件2固定于夹持机构12，能够减小测量过程中因工件2的姿态和位置变化产生的测量误差，从而能够提高测量结果的精度。

在一些示例中，参见图4，规划测针142的第一移动路径Ra可以包括：手动控制测杆144和测针142相对于夹持机构12和工件2的一侧移动以设定第一位置P1和测量起点M(步骤S110)；设定工件2的测量区域A(步骤S120)；并且基于第一位置P1、测量起点M以及测量区域A获取测针142的第一移动路径Ra(步骤S130)。

在一些示例中，在步骤S110中，可以令测杆144和测针142在手动控制下从工件2的一侧沿第二方向D2移动以穿过夹持机构12。也即，参见图6，在工件2固定于夹持机构12后，可以通过手动控制第一驱动机构16和第二驱动机构18驱动扫描机构14移动以使测杆144和测针142从工件2的一侧沿第二方向D2移动并穿过夹持机构12。在这种情况下，在测量开始前，通过手动控制测杆144和测针142移动以穿过夹持机构12，能够降低测针142在移动过程中碰撞夹持机构12的风险。

在一些示例中，测杆144和测针142穿过夹持机构12可以表示测杆144和测针142以不接触夹持机构12的方式通过夹持机构12。

在一些示例中，响应于测针142移动至预设位置，可以获取测杆144在第一方向D1上的坐标以设定第一位置P1。在一些示例中，参见图6，在测针142沿第二方向D2相对于工件2的一侧移动并到达预设位置后，可以通过第二驱动机构18内部的光栅尺的读数获取扫描机构14位于第二驱动机构18的坐标，从而可以获取测杆144在第一方向D1上的坐标，进而可以设定第一位置P1。在这种情况下，能够使得第一位置P1作为测杆144和测针142的安全位置，确保测杆144和测针142在第一位置P1沿第二方向D2移动不会碰撞夹持机构12或工件2。

在一些示例中，响应于测针142移动至预设位置，可以获取测针在第二方向D2上的坐标以设定测量起点M。在一些示例中，参见图6，在测针142沿第二方向D2相对于工件2的一侧移动并到达预设位置后，可以通过第一驱动机构16内部的光栅尺的读数获取第二驱动机构18位于第一驱动机构16的坐标，从而可以获取测针142在第二方向D2上的坐标，进而可以设定测量起点M。在这种情况下，通过手动控制测杆144和测针142移动至预设位置来设定测量起点M，能够灵活且方便地确定测量的起始点。

在一些示例中，测量起点M可以表示测针142扫描工件2的起始点。

在一些示例中，当测针142位于预设位置时，可以同时获取第一位置P1和测量起点M。在一些示例中，可以根据不同工件2实际测量的需求设定预设位置。

在一些示例中，在步骤S120中，可以根据测量起点M和扫描长度设定工件2的测量区域A。在一些示例中，参见图6，可以根据测量起点M和工件2上的扫描长度手动设定对工件2进行扫描的测量区域A。在这种情况下，在手动控制测杆144和测针142移动至预设位置后，通过手动方式设定测量区域A，能够灵活且方便地确定工件2合适的测量范围。

在一些示例中，参见图6，工件2的测量区域A可以包括工件2两侧的区域。在一些示例中，测量区域A可以表示扫描距离或者扫描路径等。

在一些示例中，可以基于一个测量区域A令测针142分别扫描工件2两侧的区域。

在一些示例中，可以令测量区域A与工件2的轮廓信息相匹配。也即，可以根据欲获取的轮廓信息设定测量区域A。例如，可以根据工件2上欲获取的预设长度的轮廓数据设定测量区域A。

在一些示例中，测量区域A可以根据欲获取的轮廓信息由操作人员手动输入参数设置。例如，可以根据测量的需要手动输入扫描距离的数值。

在一些示例中，测量区域A与测量起点M可以具有对应关系。也即，可以根据一个测量起点M设定一个与之对应的测量区域A。

在一些示例中，在步骤S130中，可以基于第一位置P1、测量起点M以及测量区域A获取测针142的第一移动路径Ra(参见图8)。

具体而言，双向扫描系统1可以记录并存储步骤S110中第一位置P1和测量起点M。另外，双向扫描系统1可以存储步骤S120中测量区域A的数值。进一步地，双向扫描系统1可以利用第一位置P1、测量起点M以及测量区域A设定测针142扫描工件2的一侧的移动路径(也即第一移动路径Ra)。在这种情况下，根据第一位置P1、测量起点M以及测量区域A能够设定测针142在扫描工件2的一侧过程中不会碰撞夹持机构12的移动路径，当测针142沿第一移动路径Ra扫描工件2时，能够降低测针142碰撞夹持机构12的风险。

返回参见图3和图5，在步骤S200中，规划测针142的第二移动路径Rb可以包括：手动控制测杆144和测针142相对于夹持机构12和工件2的另一侧移动以设定第二位置P2(步骤S210)；并且基于第二位置P2、测量起点M以及测量区域A获取测针142的第二移动路径Rb(步骤S220)。

在一些示例中，在步骤S210中，在规划第一移动路径Ra后，可以手动控制测杆144和测针142移动至工件2的另一侧。进一步地，参见图7，可以令测杆144和测针142在手动控制下从工件2的另一侧沿第二方向D2移动以穿过夹持机构12。在这种情况下，在测量开始前，通过手动控制测杆144和测针142移动以穿过夹持机构12，能够降低测针142在移动过程中碰撞夹持机构12的风险。

在一些示例中，在测杆144在手动控制下从工件2的另一侧沿第二方向D2穿过夹持机构12后，可以获取测杆144在第一方向D1上的坐标以设定第二位置P2。在一些示例中，参见图7，在测针142沿第二方向D2相对于工件2的另一侧移动并到达预设位置后，可以通过第二驱动机构18内部的光栅尺的读数获取扫描机构14位于第二驱动机构18的坐标，从而可以获取测杆144在第一方向D1上的坐标，进而可以设定第二位置P2。在这种情况下，能够使得第二位置P2作为测杆144和测针142的安全位置，确保测杆144和测针142在第二位置P2沿第二方向D2移动不会碰撞夹持机构12或工件2。

在一些示例中，参见图7，第二位置P2和第一位置P1可以分别位于工件2的两侧。

在一些示例中，在步骤S220中，可以基于第二位置P2、步骤S110设定的测量起点M以及步骤S120设定的测量区域A获取测针142的第二移动路径Rb(参见图8)。

具体而言，双向扫描系统1可以记录并存储步骤S110中的测量起点M以及步骤S210中的第二位置P2。另外，双向扫描系统1可以存储步骤S120中测量区域A的数值。进一步地，双向扫描系统1可以利用第二位置P2、测量起点M以及测量区域A设定测针142扫描工件2的另一侧的移动路径(也即第二移动路径Rb)。在这种情况下，根据第二位置P2、测量起点M以及测量区域A能够设定测针142在扫描工件2的另一侧过程中不会碰撞夹持机构12的移动路径，当测针142沿第二移动路径Rb扫描工件2时，能够降低测针142碰撞夹持机构12的风险。

返回参见图3，在步骤S300中，可以令测针142分别沿第一移动路径Ra和第二移动路径Rb移动并以测量区域A扫描工件2的两侧以获取轮廓信息。在这种情况下，由于第一移动路径Ra和第二移动路径Rb经过工件2上不同区域(也即工件2的两侧)，从而能够在不改变工件2的位置和姿态的情况下，使得测针142能够扫描工件2的两侧以获取工件2上不同区域的轮廓信息，由此能够提高测量结果的精度和测量效率。

如上所述，在测量过程中，测杆144可以随测针142在第一方向D1的位置变化往复摆动。基于测杆144的摆动角度可以获取工件2的轮廓信息。

在一些示例中，扫描机构14可以包括恒测量力装置，恒测量力装置可以配置为在测量过程中对测针142施加恒定的作用力以使测针142以恒定的测量力接触工件2。具体而言，恒测量力装置可以在测量过程中对测杆144施加恒定的作用力，从而通过测杆144对测针142施加恒定的作用力，进而使得测针142以恒定的测量力接触工件2。

在一些示例中，令测杆144与第二方向D2的夹角为测杆144的摆动角度，测杆144的摆动角度可以通过光栅数值表示。

在一些示例中，可以通过运动控制将光栅数值控制在预设范围内。其中，光栅数值的预设范围可以由恒测量力装置决定。在一些示例中，若光栅数值超过预设范围则可能影响恒测量力装置的正常工作，使得测针142无法以恒定的测量力接触工件2，从而降低测量结果的精度。

在一些示例中，在测针142扫描工件2时，响应于光栅数值大于预设值(也即第一预设值)，可以令测杆144在第一方向D1移动以使测杆144平行于第二方向D2。在这种情况下，能够实时调整测杆144的位置，使得光栅数值保持在预设范围内，从而确保测量过程中测量力的恒定，由此能够提高测量结果的精度。

在一些示例中，可以基于光栅数值以及测杆144在第一方向D1上的坐标获取工件2的轮廓信息。

在一些示例中，第一预设值可以由恒测量力装置决定。在一些示例中，第一预设值可以为4度至6度。例如，第一预设值可以为4度、5度或6度。

在一些示例中，工件2的轮廓信息可以包括工件2上不同区域的轮廓信息。在一些示例中，轮廓信息可以包括第一轮廓信息以及第二轮廓信息。

在一些示例中，第一轮廓信息可以与工件2的一侧对应。也即，令测针142沿第一移动路径Ra移动并以测量区域A扫描工件2可以获取第一轮廓信息。在一些示例中，第二轮廓信息可以与工件2的另一侧对应。也即，令测针142沿第二移动路径Rb移动并以测量区域A扫描工件2可以获取第二轮廓信息。在这种情况下，能够使得第一移动路径Ra与第一轮廓信息具有对应关系并且第二移动路径Rb与第二轮廓信息具有对应关系，由于第一轮廓信息和第二轮廓信息分别对应工件2的两侧，当需要获取工件2上任一侧的轮廓信息时，能够快速确定测针142的移动路径。

在一些示例中，扫描机构14扫描工件2的速度(也即扫描速度)与测量工件2的精度可以呈负相关。也即，扫描速度越慢，获取的轮廓信息的精度越高，反之同理。另外，扫描速度可以表示测针142在工件2表面移动的速度。

在一些示例中，可以令测针142扫描工件2的速度与测量工件2的精度相匹配。在一些示例中，可以令测针142扫描工件2的速度匹配轮廓信息的精度要求。换言之，可以根据工件2的轮廓信息的精度要求设定测针142扫描工件2的速度。由此，能够根据轮廓信息的精度要求适应性地调节扫描速度，从而能够提高测量效率。

在一些示例中，扫描速度与测量区域A可以具有对应关系。具体而言，对于同一个测量区域A，可以设定一个对应的扫描速度，测针142可以以一个扫描速度分别扫描工件2的两侧的区域。

在一些示例中，测针142沿第一移动路径Ra扫描工件2的速度与沿第二移动路径Rb扫描工件2的速度可以相同。

在一些示例中，响应于测针142在扫描方向D3上受到的作用力超过预设值(也即第二预设值)，可以令扫描机构14停止扫描工件2。另外，响应于测针142在扫描方向D3上受到的作用力超过第二预设值，测针142可以从测杆144松脱。由此，能够对测针142形成保护，降低测针142损坏的风险。

在一些示例中，响应于测针142在与扫描方向D3相反的方向上受到的作用力超过第二预设值，可以令扫描机构14停止扫描工件2。另外，响应于测针142在与扫描方向D3相反的方向上受到的作用力超过第二预设值，测针142可以从测杆144松脱。由此，能够对测针142形成保护，降低测针142损坏的风险。

在一些示例中，第二预设值可以基于测针142的材质或测针142与测杆144的连接强度设定。

在一些示例中，参见图2或图9，夹持机构12可以包括第一通孔122和第二通孔124。第一通孔122和第二通孔124可以沿第一方向D1布置。

在一些示例中，参见图2，第一通孔122和第二通孔124可以为椭圆孔。第一通孔122和第二通孔124可以配置为可供测杆144和测针142自由通过。

在一些示例中，参见图9，当夹持机构12夹持工件2时，第一通孔122和第二通孔124可以分别位于工件2的两侧。

在一些示例中，在步骤S110中，设定第一位置P1可以包括令测杆144和测针142从工件2的一侧沿第二方向D移动以穿过第一通孔122。

具体而言，参见图9，在夹持机构12固定工件2后，可以手动控制测杆144和测针142从工件2的一侧沿第二方向D2移动穿过第一通孔122到达预设位置。在这种情况下，在设定第一位置P1时，充分考虑夹持机构12本身的结构，通过手动控制测杆144和测针142移动穿过第一通孔122，相比于通过直接输入运动参数控制测杆144和测针142移动，由于测杆144和测针142的移动过程是手动控制，能够有效降低测针142碰撞夹持机构12或工件2的风险。

同理，在步骤S210中，设定第二位置P2可以包括令测杆144和测针142从工件2的另一侧沿第二方向D2移动以穿过第二通孔124。

具体而言，可以手动控制测杆144和测针142移动到工件2的另一侧，并且手动控制测杆144和测针142从工件2的另一侧沿第二方向D2移动穿过第二通孔124到达预设位置。

在一些示例中，可以手动控制测杆144和测针142沿第二方向D2移动穿过第一通孔122或第二通孔124到达预设位置，当测针142位于预设位置时，可以获取测针142在第二方向D2上的坐标从而设定测量起点M。

在一些示例中，参见图8，可以令测针142在第二方向D2上远离夹持机构12的一侧的位置为第三位置P3。另外，第三位置P3可以配置为扫描机构14的运动安全位置。

在一些示例中，参见图8，第三位置P3与夹持机构12可以具有预设距离L。

在一些示例中，测针142可以经第三位置P3从第一位置P1切换至第二位置P2。在一些示例中，测针142可以经第三位置P3从第二位置P2切换至第一位置P1。在这种情况下，第三位置P3作为扫描机构14的运动安全位置能够在第二方向D2上为扫描机构14提供运动复位功能，从而有利于消除扫描机构14在前一次运动的过程中积累的运动误差，由此能够提高测针142沿第一移动路径Ra和第二移动路径Rb移动的精度。

在一些示例中，上述规划路径阶段可以包括步骤S100和步骤S200。另外，自动测量阶段可以包括步骤S300。

图10是示出了本公开示例所涉及的双向扫描方法的另一个实施例的流程图。图11是示出了本公开示例所涉及的多个测量起点M和测量区域A的示意图。图12是示出了本公开示例所涉及的多个第一移动路径Ra和第二移动路径Rb的示意图。

在实际测量中，某些工件对于轮廓信息可能有预设要求。预设要求可以为对工件2上指定的区域不测量轮廓信息或者测量较低精度的轮廓信息。例如，若工件2上有较深的凹坑或较高的高台，则可能需要跳过此部分区域不扫描(也即不测量此部分区域的轮廓信息)。又例如，若工件2上某个区域的轮廓信息的精度要求不高，则可以令扫描机构14以较快的速度扫描该区域。

基于此，参见图10，本公开涉及的双向扫描方法还可以包括：获取多个预设位置(步骤S410)；设定多个对应的测量起点M和测量区域A(步骤S420)；并且规划多个第一移动路径Ra和第二移动路径Rb(步骤S430)。

在一些示例中，在步骤S410中，可以根据测量工件2的需求设定多个预设位置。多个预设位置可以表示在第二方向D2上的不同位置(参见图11)。另外，预设位置的设定可以参考步骤S110中的相关描述。

在一些示例中，参见图10，在步骤S420中，可以基于多个预设位置设定多个对应的测量起点M，并且可以根据多个测量起点M以及扫描长度设定多个对应的测量区域A。另外，测量起点M的设定可以参考步骤S110中的相关描述。测量区域A的设定可以参考步骤S120中的相关描述。

如上所述，测量起点M与测量区域A具有对应关系，基于测量起点M的数量可以确定对应的测量区域A的数量(图11示意性示出了第一测量起点M1对应第一测量区域A1、第二测量起点M2对应第二测量区域A2)。

在一些示例中，在多个测量区域A中，相邻的测量区域A可以不重叠。在一些示例中，相邻的测量区域A可以相接。在一些示例中，相邻的测量区域A之间可以具有非测量区域B(图11示意性示出了第一测量区域A1与第二测量区域A2之间具有非测量区域B)。另外，非测量区域B可以表示工件2上不需要测量的区域。在这种情况下，由于相邻的测量区域A不重叠，能够根据实际测量需要跳过工件2上不需要测量的区域，从而能够提高测量效率。

在一些示例中，测针142以多个测量区域A分别扫描工件2的速度可以不同。具体而言，由于扫描速度与测量区域A具有对应关系，不同的测量区域A可以对应不同的扫描速度，因此可以令测针142以不同的测量区域A扫描工件2的速度不同。在这种情况下，能够根据工件2上不同测量区域A对测量精度的不同要求，针对性地设置匹配测量精度的扫描速度，由此能够提高测量效率。

在一些示例中，参见图10，在步骤S430中，可以基于第一位置P1、多个测量起点M以及多个测量区域A获取多个第一移动路径Ra。另外，获取多个第一移动路径Ra的过程可以参考步骤S130中的相关描述。

在一些示例中，在步骤S430中，可以基于第二位置P2、多个测量起点M以及多个测量区域A获取多个第二移动路径Rb。另外，获取多个第二移动路径Rb的过程可以参考步骤S220中的相关描述。

以下，以两个第一移动路径Ra(例如图12中的第一子路径R1和第二子路径R2)和两个第二移动路径Rb(例如图12中的第三子路径R3和第四子路径R4)为例进行示例性说明。以此类推，对于两个以上的第一移动路径Ra和第二移动路径Rb的情形同样适用。

在一些示例中，参见图12，可以根据第一位置P1、第一测量起点M1以及第一测量区域A1获取第一子路径R1。另外，可以根据第一位置P1、第二测量起点M2以及第二测量区域A2获取第二子路径R2。

在一些示例中，参见图12，可以根据第二位置P2、第一测量起点M1以及第一测量区域A1获取第三子路径R3。另外，可以根据第二位置P2、第二测量起点M2以及第二测量区域A2获取第四子路径R4。

在一些示例中，在获取多个第一移动路径Ra后，可以令测针142沿多个第一移动路径Ra移动并分别以多个测量区域A和与测量区域A对应的扫描速度扫描工件2的一侧以获取第一轮廓信息。

另外，在获取多个第二移动路径Rb后，可以令测针142沿多个第二移动路径Rb移动并分别以多个测量区域A和与测量区域A对应的扫描速度扫描工件2的另一侧以获取第二轮廓信息。

在图12所示的示例中，第一测量区域A1可以与第一扫描速度对应，第二测量区域A2可以与第二扫描速度对应。在一些示例中，可以令测针142沿第一子路径R1移动并以第一测量区域A1和第一扫描速度扫描工件2的一侧，并且可以令测针142沿第二子路径R2移动并以第二测量区域A2和第二扫描速度扫描工件2的一侧，从而获取工件2的第一轮廓信息。

另外，在图12所示的示例中，可以令测针142沿第三子路径R3移动并以第一测量区域A1和第一扫描速度扫描工件2的另一侧，并且可以令测针142沿第四子路径R4移动并以第二测量区域A2和第二扫描速度扫描工件2的另一侧，从而获取工件2的第二轮廓信息。

在本公开涉及的双向扫描方法中，由于扫描速度与测量区域A具有对应关系，通过设定多个测量区域A，便于设置多个与测量区域A对应的扫描速度，从而满足工件2上不同测量区域A对测量精度的不同要求，由此能够提高测量工件2的灵活性。进一步地，由于相邻的测量区域A不重叠，能够根据实际测量需要跳过工件2上不需要测量的区域，从而能够提高测量效率。

另外，本公开还涉及一种双向扫描系统1，该双向扫描系统1可以执行上述双向扫描方法以测量工件2的轮廓信息。当双向扫描系统1执行上述双向扫描方法测量工件2的轮廓信息时，能够降低测针142在测量过程中发生碰撞的风险并且能够提高测量结果的精度。

虽然以上结合附图和示例对本公开进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本公开。本领域技术人员在不偏离本公开的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本公开进行变形和变化，这些变形和变化均落入本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种双向扫描方法，是用于双向扫描系统中测量工件的轮廓信息的方法，所述双向扫描系统包括夹持机构和扫描机构，所述扫描机构包括测杆以及设置于所述测杆一端的测针，所述扫描机构配置为在第一方向和第二方向移动，所述第一方向和所述第二方向正交，所述夹持机构沿所述第二方向设置，其特征在于，

所述双向扫描方法包括：

令工件夹持于所述夹持机构；

令所述测杆和所述测针在手动控制下从工件的一侧沿所述第二方向移动以穿过所述夹持机构，响应于所述测针移动至预设位置，获取所述测杆在所述第一方向上的坐标以设定第一位置，并且获取所述测针在所述第二方向上的坐标以设定测量起点；

根据所述测量起点和扫描长度设定工件的测量区域；

令所述测杆和所述测针在手动控制下从工件的另一侧沿所述第二方向移动以穿过所述夹持机构，获取所述测杆在所述第一方向上的坐标以设定第二位置；

基于所述第一位置、所述测量起点以及所述测量区域获取所述测针的第一移动路径；基于所述第二位置、所述测量起点以及所述测量区域获取所述测针的第二移动路径，并且

令所述测针分别沿所述第一移动路径和所述第二移动路径移动并以所述测量区域扫描工件的两侧以获取所述轮廓信息。

2.根据权利要求1所述的双向扫描方法，其特征在于，

令所述测针扫描工件的速度与测量工件的精度相匹配。

3.根据权利要求1所述的双向扫描方法，其特征在于，

在所述测针扫描工件时，响应于所述测杆与所述第二方向的夹角超过第一预设值，令所述测杆在所述第一方向移动以使所述测杆平行于所述第二方向，

基于所述夹角以及所述测杆在所述第一方向上的坐标获取所述轮廓信息。

4.根据权利要求1所述的双向扫描方法，其特征在于，

所述轮廓信息包括与工件的一侧对应的第一轮廓信息、以及与工件的另一侧对应的第二轮廓信息，

令所述测针沿所述第一移动路径移动并以所述测量区域扫描工件以获取所述第一轮廓信息，

令所述测针沿所述第二移动路径移动并以所述测量区域扫描工件以获取所述第二轮廓信息。

5.根据权利要求1所述的双向扫描方法，其特征在于，

所述夹持机构包括沿所述第一方向布置的第一通孔和第二通孔，

设定所述第一位置包括：令所述测杆和所述测针从工件的一侧沿所述第二方向移动以穿过所述第一通孔，

设定所述第二位置包括：令所述测杆和所述测针从工件的另一侧沿所述第二方向移动以穿过所述第二通孔。

6.根据权利要求1所述的双向扫描方法，其特征在于，

令所述测针在所述第二方向上远离所述夹持机构的一侧的位置为第三位置，所述第三位置配置为所述扫描机构的运动安全位置，

所述测针经所述第三位置从所述第一位置切换至所述第二位置、或者经所述第三位置从所述第二位置切换至所述第一位置。

7.根据权利要求1所述的双向扫描方法，其特征在于，

获取多个所述预设位置，

基于多个所述预设位置设定多个对应的测量起点，根据多个所述测量起点以及所述扫描长度设定多个对应的测量区域且相邻的所述测量区域不重叠，

基于所述第一位置、多个所述测量起点以及多个所述测量区域获取多个所述第一移动路径；

基于所述第二位置、多个所述测量起点以及多个所述测量区域获取多个所述第二移动路径。

8.根据权利要求7所述的双向扫描方法，其特征在于，

所述测针以多个所述测量区域分别扫描工件的速度不同。

9.根据权利要求1所述的双向扫描方法，其特征在于，

响应于所述测针在扫描方向上受到的作用力或在与所述扫描方向相反的方向上受到的作用力超过第二预设值，令所述测针停止扫描工件或者所述测针从所述测杆松脱。

10.一种双向扫描系统，其特征在于，

所述双向扫描系统执行如权利要求1至权利要求9中任一项所述的双向扫描方法以测量工件的轮廓信息。