KR20210131993A - 작업편의 프로파일을 측정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부품의 프로파일을 측정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 측정 시스템(100)은:
- 적어도 하나의 자유도를 갖는 프로브(120) 및 상기 프로브(120)에 고정된 제 1 기준 요소(130)를 갖는 센서(110)로서, 상기 프로브(120)가 부품(50)의 내부 또는 외부 윤곽을 추종할 수 있는 반면, 상기 제 1 기준 요소(130)가 상기 부품(50)의 외부에 있도록 배열되는, 상기 센서(110), 및
- 상기 부품(50)의 외부의 일부와 상기 제 1 기준 요소(130)를 나타내는 이미지를 캡처하도록 구성된 이미징 장치(160)를 포함한다.
따라서, 상기 제 1 기준 요소(130)는 상기 부품(50)인 기준 시스템에 대한 상기 프로브(120)의 위치에 대한 기준 요소로서 작용한다.
- 적어도 하나의 자유도를 갖는 프로브(120) 및 상기 프로브(120)에 고정된 제 1 기준 요소(130)를 갖는 센서(110)로서, 상기 프로브(120)가 부품(50)의 내부 또는 외부 윤곽을 추종할 수 있는 반면, 상기 제 1 기준 요소(130)가 상기 부품(50)의 외부에 있도록 배열되는, 상기 센서(110), 및
- 상기 부품(50)의 외부의 일부와 상기 제 1 기준 요소(130)를 나타내는 이미지를 캡처하도록 구성된 이미징 장치(160)를 포함한다.
따라서, 상기 제 1 기준 요소(130)는 상기 부품(50)인 기준 시스템에 대한 상기 프로브(120)의 위치에 대한 기준 요소로서 작용한다.
Description
본 발명은 물체 또는 부품의 치수를 측정하는 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 센서(터치 검출 여부)를 사용하여 물체 또는 부품의 치수를 결정하는 분야에 관한 것이다.
이러한 유형의 측정은 치수 계측을 적용하는 수많은 분야에서 사용되고, 이는 특히 배타적이지는 않지만 특히 공작 기계를 사용하는 부품 가공 분야 또는 재료를 제거하여 가공하지만, 재료를 추가하여 제조하는 다른 형태를 포함한다. 이러한 측정은 특히 마모를 모니터링하는 경우 또는 유지 보수 작업 중에 유용하다.
공작 기계 분야에서는 개발 중에 개발된 가공 도면에 부합하는 절차 계획을 제공하기 위해 부품의 치수 및/또는 프로파일을 정확하게 알아야 할 필요가 있다.
광학 터치 검출 방식으로 물체의 좌표를 측정하는 것을 목표로 하는 다양한 시스템, 특히 가요성 프로브를 포함하는 시스템이 제안되었다.
문서 US2005259271A는 가요성 프로브 연장부에 장착된 필러 헤드(feeler head) 형태의 스캐너를 사용한다. 스캐너와 일체로 유닛을 형성하는 제 1 광학 시스템은 평면(x, y)에서 필러 헤드의 위치를 검출하는 반면, 자율적인 제 2 광학 시스템은 방향(Z)으로 필러 헤드의 위치를 검출한다.
문서 US2016370172A 및 US2005000102A는 프로브와 동축방향으로 장착된 광학 센서에 의해 위치가 추종되는 필러 헤드를 포함하는 좌표 측정 시스템을 설명한다. 문서 US2016370172A에서 프로브에는 부품과 접촉하는 접촉 요소가 있고 프로브의 터치 검출 부품과 수직으로 정렬된 기준 마크가 있는 가요성 연장부가 제공된다. 문서 US2005000102A에서 좌표 측정 기구는 연장부에 장착된 필러 헤드를 포함하며 그 위치는 광축이 필러 헤드와 정렬되는 광학 시스템에 의해 식별된다.
이러한 해결책에서, 특히 필러 헤드가 특히 부품의 리세스 또는 보어에 숨겨져 있는 경우, 공간에서 세 방향으로 필러 헤드의 이동을 측정하는 것이 가능하지 않거나 항상 가능한 것은 아니다.
문서 US2009144999A는 중공 부품의 내부 윤곽을 측정하기 위한 프로브를 설명한다. 이 프로브는 바(bar)를 포함하고, 상기 바의 하단부는 측정할 표면과 접촉하는 필러 헤드를 지탱하고 상기 바의 상단부는 부품에서 나와 광학 센서 특히 레이저 센서에 의해 식별되는 타겟을 지탱한다. 바는 병진에서 이동의 자유도를 제공하는 구형 관절에 장착하여 이동 가능하게 만든다. 이 배열은 측정할 부품에 장착된 구형 관절에 대한 지지부를 필요로 하며, 이는 추가 조작을 생성한다. 또한 프로브를 보정하는 것은 측정할 부품에 프로브/지지 부분을 정확하고 재현 가능한 장착하는 것을 필요로 한다.
종래 기술의 해결책은 부품 및 측정 시스템 외부의 마커에 대한 측정에 의존하며, 즉 측정 절차에서 정확한 축에 대한 중간 측정을 포함한다. 이것은 측정을 수행하는 단계를 추가하고 필요한 만큼 정확하지 않은 측정과 관련된 최종 결과를 제공할 때 누적 불확실성 또는 측정 오류로 이어진다.
따라서 이러한 해결책은 셋업 및 사용이 빠르고 무엇보다도 물체 또는 부품 및 특히 중공 부품의 프로파일, 특히 내부 프로파일을 쉽게 측정할 수 있는 장치를 사용할 수 없게 한다.
더욱이, 상기 해결책은 일부 적용에 대해 항상 충분한 정확도를 갖는 것은 아니다.
본 발명의 목적은 물체 또는 부품의 프로파일, 특히 내부 프로파일을 측정할 수 있는 공지된 측정 기술의 한계가 없는 측정 기술을 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 부품의 일부의 매우 정확한 측정을 제공하는 물체 또는 부품의 프로파일, 특히 내부 프로파일의 측정을 가능하게 하는 기술을 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 최소한의 측정 단계로 물체 또는 부품의 프로파일, 특히 내부 프로파일의 측정을 가능하게 하는 기술을 제안하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 특히 부품의 외부 프로파일 또는 중공 부품의 내부 프로파일을 측정하기 위한 시스템에 의해 달성되고, 상기 측정 시스템은:
- 상기 내부 또는 외부 프로파일이 측정되어야 하는 부품(50),
- 프로브, 상기 프로브에 고정된 제 1 기준 요소, 베이스 및 상기 프로브를 상기 베이스와 연결하여, 측정 방향을 한정하는 하나의 자유도에 따라 적어도 그들 사이의 상대적 이동을 허용하는 안내 시스템을 포함하는, 센서로서,
- 상기 측정 방향과 다른 방향으로 상기 부품에 대한 상기 센서의 이동 중에, 상기 프로브가 상기 부품의 내부 또는 외부 윤곽을 추종할 수 있는 반면, 상기 제 1 기준 요소가 상기 부품의 외부에 있고 상기 부품의 내부 또는 외부 윤곽을 따라 상기 프로브의 경로를 재생하는 경로를 수행하도록 배열되는 상기 상기 센서, 및
- 적어도 상기 부품의 외부의 일부와 상기 제 1 기준 요소를 나타내는 이미지들을 캡처하도록 구성된 이미징 장치로서, 상기 이미징 장치에 의해 촬영된 상기 이미지들 사이의 비교에 의해, 상기 측정 방향으로 상기 제 1 기준 요소와 상기 부품의 외부의 일부 사이의 상대적 이동이 검출되고, 이로부터 상기 프로브와 상기 베이스 사이의 상대적 이동이 추정되고, 상기 상대적 이동은 상기 부품의 측정된 프로파일을 따라 상기 측정 방향으로의 오프셋에 대응하는 상기 이미징 장치를 포함한다.
이 해결책은 부품의 프로파일과 접촉할 프로브 또는 필러 헤드 또는 프로브의 위치를 직접 식별할 필요가 없는 선행 기술에 비해 특히 이점이 있는데, 이는 측정 중 부품 외부의 모든 경우에 잔류하는 제 1 기준 요소가 있으며, 이는 프로브의 이동을 재현하도록 구성되고 부품 면과 프로브 사이의 접촉점 위치를 결정하기 위한 기준 요소 역할을 하기 때문이다. 따라서 제 1 기준 요소는 부품 자체인 기준 시스템에 대한 프로브의 위치에 대한 기준 요소로서 역할을 한다.
이것은 첫째 중공 부품이 개구(개방 개구 또는 막힌 개구)를 갖거나 갖지 않는 지 여부에 관계없이, 부품의 외부 프로파일을 결정하거나 중공 부품의 내부 프로파일을 결정하는 경우에 발생한다. 또한 둘째 부품의 내부 프로파일을 결정하는 경우에, 프로브와 제 1 기준 요소 사이의 공간 오프셋으로 인해 프로브가 부품 내부에 중공 부분에 잔류할 수 있고 제 1 기준 요소는 부품의 외부에 잔류할 수 있으며, 이는 제 1 기준 요소에 대한 접근(예: 광학적으로 또는 접촉에 의해)을 유지하는 것을 가능하게 하고 따라서 부품에 대한 제 1 기준 요소의 위치 결정을 통해 프로브의 위치 결정을 크게 용이하게 한다.
따라서 프로브는 측정 시스템이 부품의 프로파일을 측정하기 위한 위치에 고정되어 있을 때와 측정 시스템에 대한 부품의 이동 중에 부품에 대해 적어도 하나의 자유도를 갖는다. 측정 시스템의 나머지 부분과 관련하여 프로브(또는 센서의 이동 부품)의 이동 가능성으로 인해, 검사할 부품의 윤곽(내부 프로파일 또는 외부 프로파일)을 추종할 수 있다. 이미징 장치가 볼 수 있게 하여 부품 외부의 일부와 제 1 기준 요소를 모두 포함하는 이미지를 캡처할 수 있는 광학 필드(또는 시야)를 가지고 있는 것이 명확하다. 이러한 방식으로, 부품이 측정 시스템에 대해 이동하는 동안 연속 이미지를 캡처하면, 이미징 장치가 제 1 기준 요소의 이 이동에 대응하는 프로파일이 시야에서 제 1 기준 요소의 이동을 통해 볼 수 있다.
배치에 따라, 부품의 내부 윤곽 또는 외부 윤곽 또는 내부 윤곽과 외부 윤곽이 모두 축을 중심으로 선회면을 형성한다. 예컨대, 이 축은 센서의 주축에 평행한 축이다.
하나의 배열에 따르면, 센서는 베이스 및 베이스와 프로브를 연결하는 안내 시스템을 추가로 포함한다. 이것은 후자가 부품에 대한 측정 위치에 있을 때 측정 시스템의 나머지 부분에 대해 비교적 프로브의 제어된 이동을 생성한다.
하나의 가능한 배열에 따르면, 상기 안내 시스템은 프로브와 베이스 사이에 단지 하나의 자유도만을 허용한다. 따라서 설계가 간단하고 프로브가 많은 경우에 필요하고 충분한 자유도에 의해 허용되는 방향으로 부품 윤곽의 변화를 추종할 수 있도록 하는 측정 시스템을 사용할 수 있다.
다른 배열에 따르면, 상기 측정 시스템은 베이스에 고정되고 부품 외부에 배치된 제 2 기준 요소를 추가로 포함하고, 상기 제 2 기준 요소는 이미징 장치가 상기 제 1 기준 요소, 상기 제 2 기준 요소 및 부품 외부의 상기 부분을 동시에 볼 수 있도록 배치된다. 실제로 제 2 기준 요소는 모든 경우에 내부 또는 외부 프로파일이 측정되어야 하는 부품 외부에 잔류한다. 이러한 배열은 (이미징 장치를 통해) 제 1 기준 요소의 이동을 볼 수 있고 결과적으로 특히 안내 시스템에 의해 허용되는 적어도 한 방향으로의 프로브의 이동을 볼 수 있는 또 다른 고정 마커 역할을 하는 측정 시스템의 고정된 요소의 제 2 기준 요소와 함께 사용할 수 있게 한다.
본 발명의 가능한 제 1 실시예에 따르면, 프로브는 접촉에 의해 부품의 내부 또는 외부 윤곽을 추종하고 검출할 수 있는 필러 헤드를 포함한다. 이러한 종류의 필러 헤드는 물리적으로 측정할 부품의 윤곽을 추종하며 특히 내부 윤곽을 측정할 때 내부 윤곽을 따라 숨겨진다.
본 발명의 가능한 제 2 실시예에 따르면, 프로브는 접촉없이 부품의 내부 또는 외부 윤곽을 추종하고 검출하도록 구성된 검출 헤드를 포함한다. 예컨대, 비 제한적인 방식으로 이것은 광학적으로 기능하는 프로브(광학 검출 헤드) 또는 예컨대 근위 센서(거리 또는 근위 검출 헤드) 또는 다시 전자기 또는 음향 센서(전자기 또는 음향 검출 헤드)이다.
하나의 배열에 따르면, 이미징 장치는 비디오 카메라 및 부품 외부의 상기 부분과 제 1 기준 요소를 동시에 조명하도록 구성된 광원을 포함한다. 이러한 배열은 특히 프로브가 중공 부품에 배치되고 제 1 기준 요소가 부품 외부에 배치되는 경우 비디오 카메라가 충분히 대비된 이미지를 제공할 수 있게 한다.
하나의 배열에 따르면, 비디오 카메라는 부품 외부의 상기 부분 및 제 1 기준 요소를 볼 수 있는 시야를 갖는다. 이러한 배열은 특히 프로브가 중공 부품에 배치되고 제 1 기준 요소가 외부에 배치될 때, 비디오 카메라가 부품 외부의 상기 부분 또는 제 1 기준 요소의 이미지를 생성할 수 있게 한다.
하나의 배열에 따르면, 안내 시스템은 프로브가 더 이상 부품의 내부 또는 외부의 윤곽과 상호 작용하지 않을 때 센서의 이동 부품 및 이에 따른 프로브의 이동 부품을 베이스에 대한 휴지 위치(rest position)로 복귀시킬 수 있는 복귀 수단을 포함한다. 프로브와 부품 윤곽 사이의 상호 작용 동안, 즉 프로브가 필러 헤드일 때 베어링과 함께 접촉하거나 느끼는 동안, 효과적인 상호 작용이 보장되며(특히 효과적인 접촉), 프로브의 위치를 보장하고, 따라서 부품의 윤곽에 대응하는 제 1 기준 요소의 위치를 보장한다. 비접촉식 상호 작용의 경우, 측정을 가능하게 하는 프로브와 제 1 기준 요소 사이의 효과적인 검출이 보장된다. 더욱이, 측정이 이루어졌을 때, 이러한 복귀 수단은 센서의 이동 부품 및 그에 따른 프로브가 측정 시스템, 특히 (특히 시네마틱 보조 시스템) 제 1 기준 요소와 프로브 사이의 전달 보조 시스템에 스트레스(기계적 또는 기타)가 없는 휴지 위치로 복귀할 수 있게 한다. 이러한 복귀 수단은 변형 가능한 탄성 요소, 판 스프링(평면, 만곡, 나선형 또는 기타), 코일 스프링 등의 요소 중 적어도 하나 이상을 포함하고 비 제한적으로 여러 형태를 취할 수 있다. 이러한 복귀 수단은 또한 안내 시스템의 구조에서 파생될 수 있으며, 이는 단순히 중력으로 인해 이 휴식 위치로 자연스럽게 복귀하도록 한다.
하나의 배열에 따르면, 안내 시스템은 프로브(센서의 이동 부품)와 베이스 사이에 기계 요소, 자기 요소, 유압 요소 등이 있는 피봇과 같은 활주 연결부 또는 선회 연결부를 포함한다.
본 발명은 또한 특히 본 명세서에 기술된 바와 같이 부품의 프로파일을 측정하거나 결정하기 위한 시스템을 사용하여 부품의 프로파일을 측정하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 본 명세서에 기재된 측정 시스템을 사용하여 부품의 내부 프로파일을 측정하는 방법에 관한 것이다. 하나의 가능성에 따라 중공 부품의 프로파일을 측정하는 방법은:
i) 프로브, 상기 프로브에 고정된 제 1 기준 요소, 베이스 및 상기 프로브를 상기 베이스와 연결하여, 측정 방향을 한정하는 하나의 자유도에 따라 적어도 그들 사이의 상대적 이동을 허용하는 안내 시스템을 포함하는, 센서를 제공하고, 및 이미징 장치를 제공하는 단계,
ii) 내부 프로파일이 결정되어야 하는 중공 부품을 제공하는 단계,
iii) 상기 제 1 기준 요소가 상기 부품 외부에 있고 상기 이미징 장치의 시야에 있는 동안 상기 프로브가 상기 부품의 프로파일에서 한 지점을 검출하도록 상기 센서를 배치하는 단계,
iv) 상기 이미징 시스템을 트리거하고 상기 부품의 외부의 적어도 일부와 상기 기준 요소를 나타내는 이미지를 형성하는 단계,
v) 상기 측정 방향과 다른 방향으로 이동할 때 상기 부품에 대해 상기 센서를 이동시키고, 상기 제 1 기준 요소가 상기 부품 외부에 잔류하고 상기 프로브와 동일한 이동을 수행하는 동안, 상기 프로브가 상기 부품 내부에 잔류하고 상기 부품의 윤곽을 추종할 수 있게 하는 단계, 및
vi) 상기 부품의 윤곽에 있는 다른 지점들에 대해서 단계 iv) 및 v)를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 특히 본 명세서에 기술된 측정 시스템을 사용하여 부품의 외부 프로파일을 측정하는 방법에 관한 것이다. 한 가지 가능성에 따라 부품의 외부 프로파일을 측정하는 방법은:
i) 프로브, 상기 프로브에 고정된 제 1 기준 요소, 베이스 및 상기 프로브를 상기 베이스와 연결하여, 측정 방향을 한정하는 하나의 자유도에 따라 적어도 그들 사이의 상대적 이동을 허용하는 안내 시스템을 포함하는, 센서를 제공하고, 및 이미징 장치를 제공하는 단계,
ii) 외부 프로파일이 결정되어야 하는 중공 부품을 제공하는 단계,
iii) 상기 프로브가 상기 부품 외부에 있고 상기 부품의 외부 프로파일에서 한 지점을 검출하는 반면, 상기 제 1 기준 요소는 또한 상기 부품 외부에 있고 상기 이미징 장치의 시야에 있도록 상기 센서를 배치하는 단계,
iv) 상기 이미징 시스템을 트리거하고 상기 부품의 외부의 적어도 일부와 상기 기준 요소를 나타내는 이미지를 형성하는 단계,
v) 상기 측정 방향과 다른 방향으로 이동할 때 상기 부품에 대해 상기 센서를 이동시키고 상기 제 1 기준 요소가 상기 부품 외부에 잔류하고 상기 프로브와 동일한 이동을 수행하는 동안 상기 프로브가 상기 부품의 외부 윤곽을 추종할 수 있게 하는 단계, 및
vi) 상기 부품의 외부 윤곽에 있는 다른 지점들에 대해서 단계 iv) 및 v)를 수행하는 단계를 포함한다.
일반적으로 말해서, 본 발명은 또한 부품의 프로파일, 특히 내부 또는 외부 프로파일을 측정하는 방법에 관한 것이다. 한 가지 가능성에 따라 부품의 프로파일을 측정하는 이러한 종류의 방법은:
i) 프로브, 상기 프로브에 고정된 제 1 기준 요소, 베이스 및 상기 프로브를 상기 베이스와 연결하여, 측정 방향을 한정하는 하나의 자유도에 따라 적어도 그들 사이의 상대적 이동을 허용하는 안내 시스템을 포함하는, 센서를 제공하고, 및 이미징 장치를 제공하는 단계,
ii) 프로파일이 결정되어야 하는 중공 부품을 제공하는 단계,
iii) 상기 제 1 기준 요소가 상기 부품 외부에 있고 상기 이미징 장치의 시야에 있는 동안 상기 프로브가 상기 부품의 윤곽 상의 한 지점을 검출하도록 상기 센서를 배치하는 단계,
iv) 상기 이미징 시스템을 트리거하고 상기 부품의 외부의 적어도 일부와 상기 기준 요소를 나타내는 이미지를 형성하는 단계,
v) 상기 측정 방향과 다른 방향으로 이동할 때 상기 부품에 대해 상기 센서를 이동시키고 상기 제 1 기준 요소가 상기 부품 외부에 잔류하고 상기 프로브와 동일한 이동을 수행하는 동안 상기 프로브가 상기 부품의 윤곽을 추종할 수 있게 하는 단계, 및
vi) 상기 부품의 윤곽에 있는 다른 지점들에 대해서 단계 iv) 및 v)를 수행하는 단계를 포함한다.
상기 측정 방법 중 하나 또는 다른 방법의 하나의 배열에 따라, 다음 단계들 즉, a) 상기 이미징 장치에 의해 형성된 각각의 이미지에 대해, 제 1 기준 요소와 상기 부품의 외부의 부분 사이의 상대 위치를 계산하는 단계, 및
b) 연속적으로 계산된 제 1 기준 요소의 상기 상대적 위치들에 기초하여 부품의 측정된(내부 또는 외부) 프로파일을 연속적으로 재구성하는 단계가 추가로 수행된다.
본 발명의 실시예는 다음과 같은 첨부된 도면에 의해 예시된 설명에 표시된다:
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 측정 시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 측정 시스템의 도 1에서 화살표 II 방향의 부분 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 측정 시스템을 사용한 다양한 측정 단계의 정면도이다.
도 6은 부품의 내부 프로파일을 측정하기 위해 도 1의 측정 시스템을 사용하는 원리를 보여주는 단면 정면도이다.
도 7은 부품의 내부 프로파일을 측정하는 경우에 도 1로부터 본 발명의 제 1 실시예에 따른 측정 시스템을 사용한 측정 방법의 원리를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 측정 시스템의 변형의 정면도이다.
도 9는 부품의 내부 프로파일의 경우에 영향을 받는 측정 원리를 보여주는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 측정 시스템의 변형의 보다 개략적인 정면도.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 측정 시스템의 도 9의 변형을 사용한 측정 방법의 단계를 도시한다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 측정 시스템의 일반적인 원리를 도식적으로 도시한 것이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 측정 시스템을 사용한 측정 단계를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 측정 시스템을 사용한 측정 단계를 도시한다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 측정 시스템을 사용한 측정 단계를 도시한다.
도 16 및 도 17a 내지 도 17f는 각각 본 발명에 따른 측정 시스템에서 사용될 수 있는 이미징 장치 및 본 발명에 따른 측정 방법을 사용할 때 이미징 장치에 의해 캡처된 이미지를 처리 또는 분석하는 가능한 단계를 도시한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 측정 시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 측정 시스템의 도 1에서 화살표 II 방향의 부분 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 측정 시스템을 사용한 다양한 측정 단계의 정면도이다.
도 6은 부품의 내부 프로파일을 측정하기 위해 도 1의 측정 시스템을 사용하는 원리를 보여주는 단면 정면도이다.
도 7은 부품의 내부 프로파일을 측정하는 경우에 도 1로부터 본 발명의 제 1 실시예에 따른 측정 시스템을 사용한 측정 방법의 원리를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 측정 시스템의 변형의 정면도이다.
도 9는 부품의 내부 프로파일의 경우에 영향을 받는 측정 원리를 보여주는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 측정 시스템의 변형의 보다 개략적인 정면도.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 측정 시스템의 도 9의 변형을 사용한 측정 방법의 단계를 도시한다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 측정 시스템의 일반적인 원리를 도식적으로 도시한 것이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 측정 시스템을 사용한 측정 단계를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 측정 시스템을 사용한 측정 단계를 도시한다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 측정 시스템을 사용한 측정 단계를 도시한다.
도 16 및 도 17a 내지 도 17f는 각각 본 발명에 따른 측정 시스템에서 사용될 수 있는 이미징 장치 및 본 발명에 따른 측정 방법을 사용할 때 이미징 장치에 의해 캡처된 이미지를 처리 또는 분석하는 가능한 단계를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 센서(110)를 포함하는 측정 시스템(100)은 측정될 부품과 접촉하지 않고 휴지 위치에 표시된다. 센서(110)는 여기서 단단하고 사실상 변형 불가능한 직사각형 평행 육면체 프리즘의 형태인 베이스(112)를 포함한다. 이 베이스(112)의 가장 큰 치수는 축(Y) 또는 측정 축을 한정한다. 이 베이스(112)에서, 이 축(Y)을 따라, 제 1 단부(112a)(도 1 내지 도 7에서 우측) 및 제 2 단부(112b)(도 1 내지 도 7에서 좌측)가 보인다.
베이스(112)와 수직으로 나란한 센서(110)는 베이스(112)와 유사한 형상 및 치수를 갖는 지지 부분(114)을 포함한다. 지지 부분(114)은 또한 단단하고 사실상 변형될 수 없다. 이 지지 부분(114)에서 이 축(Y)을 따라 제 1 단부(114a)(도 1 내지 도 7에서 우측) 및 제 2 단부(114b)(도 1 내지 도 7에서 좌측)가 보인다.
변형 가능한 탄성 안내 시스템(140)은 센서(110)의 축(Z) 또는 주축을 따라 베이스(112)와 센서(110)의 지지 부분(114)을 연결하고, 이 축(Z)은 측정을 수행할 때 도면에서 수직이다. 베이스(112)와 지지 부분(114)은 센서(110)의 휴지 위치에서 축(Z)을 따라 서로 정렬된다.
센서(110)의 주축(Z)과 나란하게, 지지 부분(114)은 베이스(112)로부터 멀어지는 측면으로부터 제 1 기준 요소의 필러 로드(122) 및 로드(131), 또한 센서(110)의 일부에 의해 연장된다. 제 1 기준 요소의 이 필러 로드(122) 및 이 로드(131)는 지지 부분(114) 상의 자유 단부들 중 하나에 의해 장착된다. 휴지 위치에서 제 1 기준 요소의 필러 로드(122) 및 로드(131)는 서로에 대해 그리고 주축(Z)에 대해 평행하다. 제 1 기준 요소의 필러 로드(122) 및 로드(131)는 거리(Y0)만큼 측정 축(Y)을 따라 서로로부터 거리(및 등거리)에 있다(도 6 참조). 따라서 제 1 기준 요소의 필러 로드(122) 및 로드(131)는 평면(Y, Z)을 한정한다.
센서(110)의 휴지 위치에서, 제 1 기준 요소의 필러 로드(122) 및 로드(131)에 직교하고 이들 두 로드(122 및 131)를 통과하는 방향이 측정 축(Y)이다. 평면(Z, Y)에 직교하고 제 1 기준 요소의 필러 로드(122) 및 로드(131)에 직교하는 가로 축(X)이 한정된다. 축(X, Y 및 Z)은 직교하고, 바람직하게는 직교 축 시스템을 한정한다. 이러한 로드(122 및 131)는 예컨대 금속, 특히 강철 로드이다.
필러 로드(122)의 자유 단부(도 1 및 도 2 내지 도 8의 하단부)는 측정 시스템(100)의 센서(110)를 위한 프로브 헤드(120)를 형성하는 필러 헤드(123)에서 종료된다. 이 필러 헤드(123)는 예컨대, 금속, 특히 필러 로드(122)와 동일한 금속 또는 금속 합금으로 제조된다. 필러 헤드(123)는 예컨대(도 6 참조) 필러 로드(21)의 축이 구형체의 중심을 통과하는 구형체로서 형성된다. 도 1, 도 3 내지 도 5 및 도 7에서 볼 수 있는 대안적인 실시예에서, 필러 헤드(123)는 제 1 기준 요소의 로드(131)를 향하는 필러 로드(122)의 자유 단부의 측면에 장착된 구형 부분, 이 예에서는 반구형체의 형태이다: 다시 말해서, 반구형체[필러 헤드(123)]의 축은 축(Y)을 따라 배향된다. 모든 경우에 필러 헤드(123)는 방향(Y)으로 및 제 1 기준 요소의 로드(131)를 향하는 방향으로 필러 로드(122)로부터 돌출하는 부분을 포함한다. 즉, 축(Y)을 따라 필러 로드(122)를 넘어 연장되는 필러 헤드(123)의 일부가 존재하고, 필러 헤드(123)의 이 돌출 부분은 기준 로드(24)[기준 헤드(25)]를 향한다. 이러한 방식으로, 후술하는 바와 같이, 필러 헤드(123)가 부품의 표면과 접촉하는 필러 로드(122)없이 부품의 표면과 접촉할 수 있다.
제 1 기준 요소의 로드(131)의 자유 단부(도 1 및 도 3 내지 도 8의 하단부)는 제 1 기준 요소(130)에서 종료된다. 이 제 1 기준 요소(130)는 예컨대 금속, 특히 제 1 기준 요소의 로드(131)와 동일한 금속 또는 금속 합금으로 제조된다. 제 1 기준 요소(130)는 예컨대(도 1 내지 도 7 참조) 제 1 기준 요소의 로드(131)의 축이 구형체의 중심을 통과하는 구형체의 형태이다.
따라서, 도 1 내지 도 8에 도시된 실시예에서, 필러 헤드(123)는 필러 로드(122)의 자유 단부에 장착되고 제 1 기준 요소(130)는 제 1 기준 요소의 로드(131)의 자유 단부에 장착된다. 또한, 도 1 내지 도 8에 도시된 실시예에서, 제 1 기준 요소의 필러 로드(122)와 로드(131)는 동일한 길이이거나 보다 정확하게는 축(Z)을 따라 동일한 거리만큼 지지 부분(114)을 넘어 연장된다. 따라서, 필러 헤드(123) 및 제 1 기준 요소(130)는 지지 부분(114)으로부터 동일한 거리(Z0)(도 6 참조)에 있다. 다시 말해서, 필러 헤드(123) 및 제 1 기준 요소(130)는 아래에 있고 지지 부분(114)으로부터 동일한 거리에 있다.
필러 헤드(123)의 축(Y)을 따른 이동이 제 1 기준 요소(130)에 전달될 수 있도록, 지지 부분(114)을 베이스(112)에 연결하는 안내 시스템(140)은 적어도 축(Y)을 따라 변형 가능하고 탄성적이다. 지지 부분(114)과 베이스(112) 사이에 장착된 하나 이상의 탄성 요소를 포함하는 다양한 실시예가 가능하다. 도 1 내지 도 8에 도시된 실시예의 경우, 2 개의 판 스프링(141, 142)이 안내 시스템(140)으로 사용된다. 스프링(141, 142)은 동일하며 센서(110)의 휴지 위치에서 서로 평행하고, 주축(Z) 및 가로축(X)에 대해 평행하다. 다시 말해서, 휴지 상태의 판 스프링(141, 142)의 평면은 평면(X, Z)에 평행하고 휴지 상태의 판 스프링(141, 142)의 평면은 축(Y)에 직교한다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 판 스프링(141)은 베이스(112)의 제 1 단부(112a)와 지지 부분(114)의 제 1 단부(114a) 사이에 장착된다. 제 2 판 스프링(142)은 베이스(112)의 제 2 단부(112b)와 지지 부분(114)의 제 2 단부(114b) 사이에 장착된다. 대안적으로, 4 개의 판 스프링이 서로 평행하게 사용될 수 있고, 베이스(112)의 제 1 단부(112a)와 지지 부분(114)의 제 1 단부(114a) 사이에 장착된 한 쌍의 판 스프링 및 베이스(112)의 제 2 단부(112b)와 지지 부분(114)의 제 2 단부(114b) 사이에 장착된 다른 한 쌍의 판 스프링이 축(Z 및 X)에 대해 2개씩 2개로 장착될 수 있다.
이러한 배열에 의해, 센서(110)의 휴지 위치[측정 시스템(100)의 휴지 위치]에서, 베이스(112), 지지 부분(114) 및 2 개의 판 스프링(141 및 142)으로 프레임이 형성된다. 이 프레임은 센서(110)의 휴지 위치에서 축(Z)에 평행한 직사각형의 길이와 축(Y)에 평행한 직사각형의 폭으로 평면(Y, Z)에 직사각형을 형성한다. 이 배열에 의해, 센서(110)의 측정 위치에서 이 직사각형은 도 5에 도시된 바와 같이 변형될 수 있다. 이 상황에서 베이스(112)와 지지 부분(114)은 서로 평행하게 유지되고 지지 부분(114)의 축(Y)을 따라 오프셋(dY1)을 갖는 축(Y)에 대해 그리고 제 1 기준 요소[131(130)] 및 제 2 기준 요소(151(150))의 로드(헤드)에 대해 유지되고 판 스프링(141, 142)은 변형된다. 이 측정 위치에서 판 스프링(141 및 142)의 변형된 프로파일은 평면(X, Z)에 2 개의 실질적으로 직선형 단부 부분과 변곡점을 갖는 만곡을 형성하는 중심 부분을 포함한다.
따라서, 센서(110)의 이동 부분은 지지 부분(114) 및 이에 부착된 요소를 포함하는 프로브(120)를 형성한다: 필러 로드(122), 필러 헤드(123), 제 1 기준 요소[로드(130) 및 헤드(131)] 및 안내 시스템(140)[판 스프링(141 및 142)]. 측정 위치에서 휴지 위치로 통과할 때, 즉 필러 헤드(123)가 부품의 면과 더 이상 접촉하지 않을 때, 판 스프링(141 및 142)은 초기 직선 형태를 다시 취하고 지지 부분(114)은 베이스(112)의 수직으로 복귀한다.
도 1 내지 도 5 및 도 8에 나타낸 실시예에 따르면, 안내 시스템(140)은 바(143)를 추가로 포함하고, 바의 제 1 단부(143a)(도면의 상단부)가 베이스(112)에 단단히 고정되고 제 2 단부(143b)(도면의 하단부)가 적어도 방향(Y)으로의 활주 연결부에 의해 지지 부분(114)에 장착된다. 이 실시예에서 바(140c)의 제 2 단부(143b)와 지지 부분(114) 사이의 연결은 또한 방향(Z)으로의 활주 연결이고, 이는 판 스프링(141, 142)의 또는 보다 일반적으로 안내 시스템(140)의 방향(Z)으로의 변형을 흡수할 수 있게 한다.
실제로, 도 1 내지 도 5 및 도 8에 도시된 배열에서 지지 부분(114)은 지지 부분(114)의 상부면으로 개방되는 베이스(112)를 향하는 홈(114c)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 홈(114c)은 바(143)의 자유 단부 또는 제 2 단부(143a)를 유극없이 수용하기에 충분한 축(X)을 따라 폭(l0)을 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 홈(114c)은 허용된 최대 오프셋(dY1)(dY1max)에 대응하는 사전 결정된 최대 거리에 걸쳐 지지 부분(114)의 제 1 단부(114a) 또는 제 2 단부(114b)를 향하는 바(143)의 자유 단부 또는 제 2 단부(143b)의 이동을 수용하고 허용하도록 하는 축(Y)을 따라 길이(L0)를 갖는다. 바(143)가 직경(D)의 원형 단면을 갖는 원통형 형상을 갖는 경우, 홈(114c)은 따라서 폭(10)이 D와 같거나 실질적으로 더 크고(10은 D와 1.05D 사이에 있음) 길이(L0)가 D + 2(dY1max)와 동일하다. 따라서, 이 홈(114c)은 축(Y)을 따라 세장형의 일반적인 형상을 갖는다. 예로서, 이 홈(114c)은 직사각형, 타원형 또는 장방형(단추 개구 형상)일 수 있다. 이 홈(114c)은 지지 부분(114)의 하부면 상에서 개방되거나 개방되지 않는다(막힌 홈). 예로서, 최대 오프셋(dY1)(dY1max)은 도 2 내지 도 5에서 우측과 좌측으로 수 밀리미터, 예컨대 2, 5, 7 또는 10 밀리미터이다.
부품의 외부 프로파일을 측정하는 경우 센서(110)를 도시하며, 따라서 외면(51)을 형성하는 부품의 면(51)을 도시하는 도 3 내지 도 5를 참조한다. 바람직하게는, 이 부품(50)은 측정될 면, 즉 외면(51)에 대해(및 선택적으로 내면(54)에 대해서도) 축(Z)을 중심으로 한 회전의 일부이다.
보다 일반적으로, 부품의 외부 프로파일을 측정하기 위한 상기 종류의 방법은 다음 단계를 포함한다:
a) 본 명세서에서 설명된 바와 같이 센서(110)를 조달하고,
b) 외부 프로파일이 결정되는, 즉 면(51)(외면)의 프로파일이 측정되어야 하는 부품(50)을 조달하고,
c) 제 1 기준 요소(130)의 위치를 결정하도록 구성된 이미징 장치(160)(도 7에서와 같은 외부 센서)가 조달되고[여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 센서(110)는 축(Z)을 따라 서로 위에 정렬된 초기 위치에 있는 지지 부분(114) 및 베이스(112)와 함께 휴지 위치에 있음],
d) 필러 헤드(123)는 외면(51)에 대해 배치되는 반면, 제 1 기준 요소(130)는 상기 부품(50)으로부터 거리(즉, 외부)[안내 시스템(140)이 변형되지 않은 도 4로부터의 중간 위치에서 마무리하기 위해, 축(Y)을 따라 서로를 향해 부품(50)의 외면(51) 및 센서(110) 사이의 이동에 의해 도 3의 화살표 F1을 따른 이동]에 유지되고,
e) 필러 헤드(123)가 부품의 외면(51)과 접촉을 유지하도록 센서(110)가 이동되고, 베이스(112)가 축(Y)을 따라 지지 부분(114)에 대해 및 부품(50)에 대해 이동하고[프로브(120)와 베이스(112) 사이의 상대적 이동], [도 4에서 화살표 F1의 방향으로 이동하고, 센서(110)의 측정 위치에서 마무리되기 위해 센서(110)의 베이스(112)가 축(Y)을 따라 부품(50)에 대해 거리(dY1)를 이동하고],
f) 제 1 기준 요소(130)의 위치는 부품(50)의 면(51) 상의 필러 헤드(123)의 위치를 결정할 수 있게 하는 상기 이미징 장치(160)에 의해 식별되고, 및
g) 프로브(120)의 필러 헤드(123)가 부품(50)의 외면(51)에 있는 다른 위치로 이동하도록 센서(110)가 이동하는 반면, 필러 헤드(123)와 부품(50)의 외면(51) 사이의 접촉은 유지되고[도 5에서 축(Z)을 따라 화살표 F2 방향으로 수직 이동하지만, 이는 부품(50)의 기하학적 형상에 따라 방향(X) 및/또는 방향(Y)으로의 이동일 수 있고, 그 후에 부품(50)의 외부 프로파일(또는 외부 프로파일의 일부)의 결정이 완료될 때까지 f) 및 g) 단계가 반복된다.
절차는 중공 부재(50)[보어, 리세스, 구멍, 개구, 하우징(52)]의 경우와 유사하며, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이 프로브(120)의 필러 헤드(123)를 부품(50) 내부[하우징(52) 내]에 부품(50)의 내면(54)을 향해 배치하는 반면, 제 1 기준 요소(130)가 부품(50) 외부에 잔류한다. 도 6에서 부품(50)은 하우징을 통한 개방 구멍(52)을 포함하고 도 7에서 부품은 하우징을 통해 막힌 구멍(52)을 포함한다. 바람직하게는, 이 부품(50)은 측정될 면, 즉 내면(54)[및 선택적으로는 또한 외면(51)]에 대한 축(Z)을 중심으로 한 회전 부품이다.
이 경우, 부품(50)의 내부 프로파일을 측정하는 이러한 종류의 방법은 다음 단계를 포함한다(도 6 및 도 7 참조):
a) 센서(110)를 조달하고,
b) 내부 프로파일[하우징(52)의 내면(54)]이 결정되는 중공 부품(50)을 조달하고,
c) 제 1 기준 요소(130)의 위치를 결정할 수 있는 이미징 장치(160)(도 7에서와 같은 외부 센서)가 조달되고,
d) 필러 헤드(123)는 내면(54)에 대해 필러 헤드(123)와 함께 상기 중공 부품(50) 내부에 배치되는 반면, 제 1 기준 요소(130)는 상기 중공 부품(50) 외부에 유지되고[여기서, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 센서(110)는 휴지 위치에서 프로브(120), 특히 초기 위치에서 지지 부분(114) 및 베이스(112)를 가지며, 지지 부분(114) 및 베이스(112)는 축(Z)에서 서로 위에 정렬되고],
e) 센서(110)는 필러 헤드(123)가 부품(50)의 내면(54)과 접촉하도록(또는 유지되도록) 이동되고,
f) 제 1 기준 요소(130)의 새로운 위치가 상기 이미징 장치(160)에 의해 식별되고, 이는 부품(50)에서 필러 헤드(123)의 새로운 위치를 결정할 수 있게 하고, 및 g) 필러 헤드(123)와 부품(50)의 내면(54) 사이의 접촉이 유지되는 동안 센서(110)가 부품(50)의 내면(54) 상의 다른 위치로 이동하고, 그 후 단계 f) 및 g)가 부품(50)의 내부 프로파일의 결정이 완료될 때까지 반복된다.
이미징 장치(외부 센서)(160)는 센서(110)가 측정될 부품(50)의 면(51 또는 54)에 대해 이동할 때마다 및 따라서 필러 헤드(123)가 측정될 면(51 또는 54) 위로 이동할 때마다 제 1 기준 요소(130)의 위치 및 그 위치의 변화를 찾고 결정하는데 사용된다. 사실, 도 7의 경우, 제 1 기준 요소(130)의 새로운 위치가 센서(110)의 위치에 따라 Z를 따라 이동하는 것과 엄격하게 대응한다면, 필러 헤드(123)의 새로운 위치, 따라서 부품(50)의 내부 프로파일의 새로운 측정 지점은 Y에서 이전과 동일한 위치에 유지된다(dY = 0). 도시되지 않은 다른 경우에, 측정될 면(54)이 수직 방향(Z)에 평행하지 않지만, 예컨대, 축(Z)의 원뿔의 절두체에 대응하고 그 다음, 센서(110)의 수직 축(Z)에서 이동한 후, 제 1 기준 요소(130)의 새로운 위치는 센서(110)의 위치에 따른 Z를 따른 이동뿐만 아니라 Y를 따른 이동에 대응하므로, 필러 헤드(123)의 새로운 위치, 그에 따른 부품(50)의 내부 프로파일의 새로운 측정 지점은 센서의 이전 위치에 비해 Y에서 새로운 위치에 도달한다(dY가 0이 아님). 이를 위해 이미징 장치(160)는 광학 센서를 포함한다. 이 경우, 이미징 장치(160)는 축(Y)을 따라 제 1 기준 요소(130)의 이동[ 및 따라서 간접적으로, 필러 헤드(123)의 이동]을 검출할 수 있도록 광축(O)이 평면(Y, Z)(도 7 참조)에 직교하게 배치된 상태에서 사용될 수 있다.
하나의 이러한 이미징 장치(160)는 예컨대 광학 시스템, 특히 광학 구성요소 세트 및 이미지 획득 시스템을 포함하는 중심 광학 시스템으로 형성된다. 이러한 종류의 이미지 획득 시스템은 사진 및/또는 비디오를 캡처할 수 있으며, 예컨대 비디오 카메라 또는 스틸 카메라, 특히 디지털 스틸 카메라이다.
이미징 장치(160)는 부품(50) 외부에 배치된 제 1 기준 요소(130)를 덮는 시야(162)를 사용할 수 있는 고유한 특성을 갖는다. 도 6에서 이미징 장치(160)가 전자기 복사(광)에 민감하게 되는 시야(162) 또는 입체각(solid angle)의 평면(Y, Z)으로의 투영을 볼 수 있다. 도 6에 나타낸 상황에서, 이미징 장치(160)의 시야(162)는 제 1 기준 요소(130)를 포함하고 또한 측정될 면(54)(내면;54), 특히 시야(162)의 평면(Y, Z)에 위치하고 측정될 면[외면(51)인 경우]에 대응하거나 측정될 면(54)[내면(54)인 경우]의 반대편에 있는 외면의 일부를 포함하는 부품(50) 또는 부품(50)의 적어도 일부(내면;54)을 덮거나 둘러싼다.
도 8에 도시된 제 1 실시예의 변형에 따르면, 센서(110')는 베이스(112) 상에 장착되어 베이스(112)에 고정되고 제 1 기준 요소(130)의 부근 및 모든 경우에 부품(50) 외부[도 8 배열에서 제 1 기준 요소(130)의 전면 및 위]에 위치하는 제 2 기준 요소(150)를 추가로 포함한다. 보다 정확하게는, 제 2 기준 요소(151)의 로드는 베이스의 제 1 단부(112a)를 형성하는 베이스(112)의 측면에 고정되고 지지 부분(114)의 제 1 단부 및 제 1 기준 요소(130)와 수직으로 위치한다. 더욱이, 베이스(112)를 제 2 기준 부재(150)에 견고하게 연결하는 제 2 기준 부재의 로드(151)의 형상 및 길이는 제 1 기준 부재(130)와 제 2 기준 부재(150) 사이의 임의의 접촉 및 충돌을 피하도록 배열된다. 이 실시예에서, 제 2 기준 요소(150)는 제 1 기준 요소(130)를 구성하는 구형체와 유사한 크기의 구형체이다. 본 명세서에서, 참조 부호(110')를 포함하는 센서는 따라서 측정이 이루어질 수 있도록 제 1 기준 요소(130)와 상호 작용하는 제 2 기준 요소(150)의 존재의 경우에 대응한다. 사실, 제 2 기준 요소(150)는 베이스(112)에 고정되고(및 일체로 되고), 이 베이스(112)에 대해 고정되는 반면, 프로브(120) 및 특히 제 1 기준 요소(130)는 베이스(112)에 대해 이동성이 있음을 이해할 것이다.
이 제 2 기준 요소(150)로 인해, 필러 헤드(123)의 축(Y)을 따라 오프셋을 검출할 수 있으며, 상기 오프셋(미도시)은 필러 헤드(123)가 측정될 면(51 또는 54)에 대해 지탱할 때 필러 로드(122)의 굴곡의 결과이다. 이 경우, 위에서 설명된 측정 방법에서, 베이스(112)에 장착되고 고정되고 제 1 기준 요소(130) 부근에 위치하는 제 2 기준 요소(150)가 추가로 조달되며, 여기서 측정 단계 f) 동안, 제 1 기준 요소(130)와 제 2 기준 요소(150) 사이의 상대적인 이동[특히 축(Y)을 따라]이 추가로 검출되고, 이 상대적인 이동은 필러 헤드(123)의 위치를 결정할 때 고려된다. 따라서 이미징 장치(160)의 시야(162)가 또한 제 2 기준 요소(150)를 포함한다는 것은 명확하다.
이러한 종류의 제 2 기준 요소(150)는 또한 제 1 기준 요소의 로드(131)의 어떠한 굴곡도 없이 필러 로드(122)의 축(Y)에 대해 동일한 굴곡 현상이 발생하기 쉽기 때문에 외부 프로파일을 측정하는데 유용한데, 이는 제 1 기준 요소(130)가 어떤 표면과도 접촉하지 않고 따라서 표면의 일부에 복귀력을 생성할 수 있는 어떠한 지지력도 받지 않고 제 1 기준 요소의 로드(131)가 굴곡으로써 변형되지 않기 때문이다.
제 1 실시예의 이러한 변형의 경우, 부품(50)의 내부 프로파일을 측정하는 방법은 다음 단계를 포함한다(도 9, 도 10a 및 도 10b 참조):
a) 전술한 센서(110')가 조달되고,
b) 내부 프로파일[하우징(52)의 내면(54)]이 결정될 중공 부품(50)이 조달되고,
c) 제 1 기준 요소(130)와 제 2 기준 요소(150) 사이의 상대적 위치를 결정할 수 있는 이미징 장치(160)(도 9에서와 같은 외부 센서)가 조달되고,
d) 필러 헤드(123)는 내면(54)에 대해 필러 헤드(123)와 함께 상기 중공 부품(50) 내부에 배치되는 반면, 제 1 기준 요소(130) 및 제 2 기준 요소(150)는 상기 중공 부품(50) 외부에 유지되고[여기서, 도 10a에 도시된 바와 같이, 센서(110')는 휴지 위치에서 지지 부분(114) 및 베이스(112)이 축(Z)에서 다른 하나 위에 정렬되는 초기 위치에 있고 그리고 제 1 기준 요소(130)와 제 2 기준 요소(150)는 기준선(R)에서 축(Z)에서 다른 하나 위에 정렬되고],
e) 센서(110')는 축(Y)(화살표 F1, 도 10b)를 따라 부품(50)에 대해 이동되어, 필러 헤드(123)가 부품(50)의 내면(54)과 접촉하게(또는 접촉 상태로 유지)되고: 이것은 내면(54)에 대한 제 1 기준 요소(130)의 지지력(화살표 A) 및 베이스(112)에 대한 지지 부분(114)의 동일한 이동 및 반대 이동(화살표 F3)에 의한 판 스프링(141 및 142)의 변형을 생성하고, 이는 제 2 기준 요소(150)에 대한 제 1 기준 요소(130)의 방향(Y)으로 오프셋(dY1)을 생성하고[도 10b에서, 방향(Y)으로, 전체 프로브(120)의 화살표 F3 방향으로의 오프셋을 갖고], 및
f) 제 2 기준 요소(150)에 대한 제 1 기준 요소(130)의 위치는 상기 이미징 장치(160)에 의해 식별되며, 이는 부품(50)에서 필러 헤드(123)의 위치의 결정을 가능하게 하고, g) 센서(110')는 필러 헤드(123)와 부품(50)의 내면(54) 사이의 접촉이 유지되는 동안 방향(Z)(수직 방향)으로 부품(50)의 내면(54) 상의 다른 위치로 이동하고, 그 후에 단계 f) 및 g)가 부품(50)의 내부 프로파일의 결정이 완료될 때까지 반복된다. 이러한 방식으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 제 1 기준 요소(130)에 의해 연속적인 위치가 채택될 때 내면(54)의 내부 윤곽을 나타내는 측정선(M)이 점 단위로 구성된다. (예: 그 중심 또는 다른 지점을 통해) 제 2 기준 요소(150)를 통과하는 수직 기준선(R)을 기준으로 사용하고 측정선(M)은 측정될 내부 윤곽(내부 프로파일)의 선(C)(도 9)의 부품(50) 외부로의 전위라는 것은 명확하다.
이 제 1 실시예에서, 센서(110 또는 110')는 센서에서 고정된 기준을 형성하는 베이스(112)와 함께, 각각 변형 불가능한 베이스(112) 및 지지 부분(114)과 수평 방향(Y)으로 변형 가능한 2 개의 판 스프링(141 및 142)을 다른 하나 위에 평행하게 포함하는 평행 변형 구조를 형성한다. 이것은 측정 축[여기서는 축(Y)]을 한정하고 부품(50)에 필러 헤드(123)의 지지력을 적용할 수 있게 한다. 이 지지력은 판 스프링(141, 142)의 특성(길이, 폭, 두께) 및 변형에 따라 달라진다.
이 제 1 실시예에서, 그러나 일반적으로 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명은 부품(50)과 접촉을 유지하는 프로브(120)의 필러 헤드(123)에 의해 내면(54)[외면(51)]을 따라 부품(50)의 내부(또는 외부) 윤곽을 매우 정확하게 추종할 수 있게 한다. 설명된 실시예에서, 윤곽의 재구성 및 추종은 수직 방향(Z)[재구성될 측정선(M) 및 윤곽선(C)의 배향]으로 수행되지만, 다른 방향으로의 윤곽의 이러한 재구성 및 이러한 추종을 수행하는 것은 윤곽 부분을 변경하고 전술한 방향들 중 제 1 방향으로 돌아가서 이 새로운 윤곽 부분을 보기 위해 다시 윤곽 부분에 대한 전술한 방향들 중 제 1 방향으로 및 그 다음 전술한 방향들 중 제 2 방향으로 조망한다. 이 필러 헤드(123)가 하우징(52) 내부의 위치로 인해 부품(50) 외부에서 보이지 않는다는 사실에도 불구하고, 본 발명은 측정될 면(54)에서의 이동이 제 1 기준 요소(130)를 통해 시각화될 수 있게 한다. 안내 시스템(140)은 하나 이상의 방향으로 베이스(112)에 대한 필러 헤드(123)의 이동을 가능하게 한다.
제 1 기준 요소(130) 및 부품의 외부 윤곽 및/또는 제 2 기준 요소(150)를 포함하는 시야(162)를 갖는 이미징 장치(160)를 통해, 본 발명은 제 1 기준 요소(130)의 이동 동안 연속적인 이미지의 캡처 및 기준 요소(130) 및 [가능하면 제 2 기준 요소(150)에 대한] 부품(50)의 외부 윤곽에 대한 위치 측정을 가능하게 한다. 이러한 이미지는 측정될 내부 윤곽선(C)을 재구성하는 측정선(M)의 지점 생성을 가능하게 한다. 이는 측정 시스템이 부품(50)의 내부(또는 외부) 윤곽을 추종하고 따라서 부품(50)의 내부(또는 외부) 프로파일을 추종할 때 필러 헤드(123)의 이동을 부품 외부에 있는 제 1 기준 요소(130)로 전달하기 때문에 가능해진다. 도 9의 측정선(M)은 평면(X, Y)에 평행한 수평면에서 부품[하우징(52)] 상의 위치(점)에서 수직 방향(Z)으로 부품(50)의 내부 프로파일에 대응한다. 부품(50)의 모든 내부(외부) 프로파일, 즉 내면(54)(외면;51)의 모든 면을 재구성하기 위해서는, 측정 단계를 반복하여 평면(X, Y)에 평행한 수평면에서 및 필요한 지점의 수 등에 대해 부품[하우징(52)]의 또 다른 위치(점)통과하는 다른 측정선(M')을 재구성해야 한다. 측정선(M)을 재구성하는 것은 수직축(Z)에 평행하고 평면(X, Y)에 직교하는 평면에서 부품(50)의 "슬라이스"의 윤곽을 부품(50) 외부에서 재생하는 것과 같다. 또한 다른 슬라이스들을 재구성함으로써, 부품(20) 윤곽의 각각의 슬라이스는 수직 축(Z)에 평행하고 평면(X, Y)에 직교하는 다른 평면에 위치하며 이전에 재구성된 슬라이스의 평면의 각도 세타만큼 오프셋되고, 3 차원 공간에서 측정선(M, M') 등의 병치 이미지 추가에 의해 획득된다. 이것은 몇 개의 슬라이스로 재구성될 수 있는 부품(50)의 선회(회전 대칭)의 경우 훨씬 더 빠르다.
제 1 기준 요소(130)와 필러 헤드(123)의 위치 사이의 상대 위치를 정확히 결정하기 위해 예비 보정의 예비 단계가 수행되며, 이는 측정선(M)이 이후에 전달되어 부품의 외부로부터 보이지 않고 측정되어야 하는 내부 윤곽선(C)을 획득할 수 있게 한다. 측정할 내부 윤곽선은 부품 외부에서 보이지 않는다. 이를 위해, 하나의 가능성에 따라, 이미징 장치(160)는 센서(110 또는 110')의 휴지 위치에서 제 1 기준 요소(130) 및 필러 헤드(123)의 상대 위치를 한정하기 위해 부품(50)없이 센서(110 또는 110')의 이미지를 캡처하는데 사용된다.
센서(110 또는 110')는 센서(110 또는 110')와 부품(50) 사이의 상대적인 이동을 가능하게 하기 위해 유지 부재 또는 지지 부재(도 12에 도식적으로 표시됨)에 의해 베이스(112)에 의해 유지될 수 있고 제어 시스템 및 전동 샤프트(170)에 의해 제어되는 관절식 암과 같은 임의의 이동 시스템에 의해
- 도 12의 화살표 F1 방향으로 축(Y)을 따라 수평으로 및/또는
- 도 12의 화살표 F2의 방향으로 축(Z)을 따라 수직으로 이동될 수 있다:
이제 본 발명의 제 2 실시예에 따른 측정 시스템(200)을 나타내는 도 13a 및 도 13b를 참조한다. 이 경우, 전술한 제 1 실시예(측정 시스템(100))의 것과 유사한 측정 시스템(200)의 요소는 100만큼 증가된 제 1 실시예의 기준 기호를 갖는다. 센서(210)는:
- 자유 단부에서 필러 헤드(223)를 지탱하는 필러 로드(222)의 바닥 및 자유 단부에서 제 1 기준 요소(230)를 지탱하는 제 1 기준 요소(231)의 평행 로드를 향해 수직으로 연장된 지지 부분(214), 및
- 자유 단부에서 제 2 기준 요소(250)를 지탱하는 제 2 기준 요소의 로드(251)의 바닥을 향하여 수직으로 연장된 베이스(232)를 포함한다. 도시되지 않은 변형은 이 제 2 기준 요소(250)를 포함할 수 없고 베이스(232)만을 포함할 수 있다.
지지 부분(214) 및 베이스(212)는 수평 방향(X)에 평행한 축(P)을 중심으로 그들 사이의 회전 이동을 허용하는 안내 시스템(240)에 의해 [수평 방향(X)으로] 서로 앞에 배치된다. 이 방향(X)은 필러 헤드(223)와 제 1 기준 요소(230)를 분리하는 수평 측정 방향(Y)에 직교한다. 이를 위해, 지지 부분(214)과 베이스(212)를 연결하는 안내 시스템(240)은 다양한 방식으로 설계될 수 있으며, 특히 축(P)에 평행하고 필러 헤드(223)와 나란하게[도 13a 및 도 13b에서 수직으로, 즉 방향(Z)으로] 배치된 샤프트(미도시)를 포함한다. 이 샤프트는 지지 부분(214) 및 베이스(212)를 통과하고 지지 부분(214) 또는 베이스(212) 중 하나에 대해 고정식 장착되고 지지 부분(214) 또는 베이스(212) 중 다른 하나에 대해 이동식 장착되며, 이는 베어링을 구성한다. 안내 시스템(240)은 선택적으로 그 축이 축(P)에 평행한 [그리고 가능하게는 축(P)와 동축방향인] 나선형 스프링(미도시)을 포함하고, 상기 나선형 스프링은 샤프트에 고정된 그 내부 단부와 지지 부분(214) 또는 베이스(212) 중 다른 하나에 고정된 그 외부 단부에 의해 샤프트를 둘러싼다. 축(P)(도 13a 및 도 13b의 화살표 F3 참조)을 중심으로 한 안내 시스템(240)의 회전에서의 이러한 이동은 지지 부분(214)의 외부에 연결된 웨이트(weight;241)의 존재에 의해 지지 부분(214)과 웨이트(241) 사이의 방향(Y)으로 오프셋으로 촉진된다. 따라서, 이 웨이트(241)는 필러 헤드(223)와 제 1 기준 요소(230)로 형성된 조립체에 대한 균형추로서 역할을 한다. 이 웨이트(241)의 질량은 수정될 수 있고 조정 가능한 레버 암을 형성하기 위해 샤프트(축(P)) 및 따라서 필러 헤드(223)로부터 분리하는 거리(L1)도 수정될 수 있다.
이 경우 프로브(220)[필러 로드(222)의 자유 단부에 있는 필러 헤드(223)]는 안내 시스템(240)에 의해 측정 시스템의 고정 부품에 연결되어, 측정 방향(Y)에 직교하는 축(P)에 대한 회전만을 허용된다. 따라서 여기서는 선회 안내 시스템(240)에 해당한다. 이 안내 시스템이 프로브(220)와 센서(210)의 고정 부품[예: 베이스(212)] 사이에서 선회하여, 수평 방향(X)에 평행한 축(P)을 중심으로 그들 사이의 회전 이동을 허용하는 안내 시스템(240)을 형성하는, 다른 디자인도 당연히 가능하다.
따라서, 제 1 실시예의 변형에 따른 센서(110')와 동일한 방식으로 기능하고 방향(Y)으로 측정 축을 정의할 수 있는 펜듈럼 타입 구조(pendulum type structure)가 형성된다. 이 구조는 일정하고 극도로 나선형 스프링의 변형에 관계없이 부품의 내면(54)[또는 외면(51)]에 대한 필러 헤드(223)의 약한 지지력(A)의 제공을 가능하게 한다. 이 경우, 안내 시스템(240)은 축(X)에 평행한 축(P)을 중심으로 회전하는 이동인 프로브(220)의 자유도를 허용한다. 프로브(220)[특히 지지 부분(214) 및 이에 부착된 요소]는 필러 헤드(223)가 더 이상 부품(50)의 면과 접촉하지 않으면 단순한 중력에 의해 그 휴지 위치로 되돌아간다. 이 센서(210)를 이미징 장치(160)와 함께 사용하면, 부품 프로파일 측정 시스템이 제 1 실시예를 참조하여 이미 설명된 것과 동일한 측정 방법을 사용하여 형성될 수 있게 한다.
이러한 배열은 다음과 같은 측정 시스템(200)을 형성하고, 여기서:
- 부품(50)은 중공이고 부품(50)의 내부 윤곽이 선회축 주위에 선회 면(54)을 형성하고[이 선회축은 예컨대, 예컨대 축(Z)을 따라 센서(110)의 주축에 평행하다],
- 프로브(220)는 접촉에 의해 부품(50)의 내부 윤곽을 검출하고 상기 선회축에 직각인 측정 방향[방향(Y)]으로 자유도를 갖고 부품(50)의 내부 윤곽을 추종할 수 있는 필러 헤드(223)를 포함하고, 이 측정 방향[방향(Y)]은 필러 헤드(223)와 제 1 기준 요소(230)를 서로 분리하고,
- 안내 시스템(240)은 상기 선회축에 직각이고 측정 방향[방향(Y)]으로 직교하는 축(P)을 중심으로 프로브(220)와 베이스(212) 사이의 선회 연결부를 포함한다.
이 측정 시스템(200)은 베이스(212)에 고정되고(및 일체형) 부품 외부에 위치하는 제 2 기준 요소(250)를 추가로 포함하고, 이미징 장치(160)는 제 2 기준 요소(250)를 추가로 포함하는 이미지를 촬영할 수 있으며, 이에 따라 제 1 기준 요소(230)와 제 2 기준 요소(250) 사이의 상대적 위치 변화로 인해, 부품(50)의 내부 윤곽의 프로파일의 측정할 수 있는 것이 이해될 것이다.
도 13a 및 도 13b에 따른 것과 같은 배열은 위에서 설명된 측정 방법의 구현을 허용하고, 여기서 다음 단계가 추가로 수행된다:
- 상기 측정 방향으로 제 1 기준 요소(130)와 부품(50)의 외부 부분 사이의 상대적 이동을 검출하기 위해 이미징 장치(160)에 의해 촬영된 이미지들이 비교되고, 및
- 이로부터 프로브(120)와 베이스(112) 사이의 상대적 이동이 추정되며, 상기 상대적 이동은 부품(50)의 측정된 프로파일을 따른 측정 방향으로의 오프셋에 대응한다.
특히, 부품(50)이 중공이고 부품(50)의 내부 윤곽이 선회축[특히 센서(110)의 상기 주축(Z)에 평행한 선회축]을 중심으로 선회면(54)을 형성할 때,
- 프로브(220)는 접촉에 의해 부품(50)의 내부 윤곽을 검출하고 상기 선회축에 직각인 측정 방향[특히 센서(110)의 주축(Z)에 직각인 측정 방향(Y)]으로 자유도를 갖고 부품(50)의 내부 윤곽을 추종할 수 있는 필러 헤드(223)를 포함하고, 상기 측정 방향[방향(Y)]은 필러 헤드(223)와 제 1 기준 요소(230)를 서로 분리하고,
- 안내 시스템(240)은 상기 선회축에 직각이고 측정 방향[방향(Y)]으로 직교하는 축(P)을 중심으로 프로브(220)와 베이스(212) 사이의 선회 연결부를 포함한다.
도 13a 및 도 13b에 예시된 실시예에서, 센서(210)는 베이스(212)에 고정되고 부품(50) 외부에 위치하는 제 2 기준 요소(250)를 추가로 포함하며, 이미징 장치(160)는 제 2 기준 요소(250)를 추가로 포함하는 이미지를 촬영할 수 있으며, 이에 따라 제 1 기준 요소(230)와 제 2 기준 요소(250) 사이의 상대적 위치의 변화로 인해 부품(50)의 내부 윤곽의 프로파일을 측정할 수 있다.
이제 본 발명의 제 3 실시예에 따른 측정 시스템(300)을 나타내는 도 14a 및 도 14b를 참조한다. 이 경우, 위에서 설명된 제 1 실시예의 것과 유사한 측정 시스템(300)의 요소들은 200만큼 증가된 제 1 실시예의 것과 유사한 도면 부호를 갖는다. 센서(310)는:
- 자유 단부에서 필러 헤드(323)를 지탱하는 필러 로드(322)의 바닥 및 자유 단부에서 제 1 기준 요소(330)를 지탱하는 제 1 기준 요소(331)의 평행 로드를 향해 수직으로 연장된 지지 부분(314)으로서, L의 스템이 수직 방향(Z)로 배향되고 L의 베이스가 방향(Y)에 평행하고 필러 헤드(323) 및 제 1 기준 요소(330)를 지탱하는 일반적인 L 자형을 갖는, 상기 지지 부분(314), 및
- 자유 단부에서 제 2 기준 요소(350)를 지탱하는 제 2 기준 요소 로드(351)의 바닥을 향해 수직으로 연장된 베이스(312)를 포함한다. 도시되지 않은 변형예는 이 제 2 기준 요소(350)가 아니라 베이스(312)만을 포함할 수 있다.
지지 부분(314) 및 베이스(312)는 수평 측정 축(Y)의 방향으로 서로에 대해 병진 이동이 가능하다. 여기서 베이스(312)는 특히 거꾸로된 U 자 형상의 등자형(stirrup-shape)이며, 방향(Y)에 평행한 U의 베이스와 방향(Z)에 평행한 U의 두 브랜치를 갖는다. 베이스(312)의 U의 두 브랜치 중 하나는 제 2 기준 요소 로드(351) 및 제 2 기준 요소(350)에 의해 연장된다. 서로 평행하고 방향(Y)으로 평행한 2 개의 안내 부품은 U의 두 브랜치를 서로 연결하여 지지 부분(314)의 병진 이동을 가능하게 한다. 보다 정확하게는 레일(344)은 바람직하게는 원형 단면을 갖고 지지 부분(314)이 L의 로드의 부분을 통해 개구 높이에 장착되는 로드의 형태의 제 1 안내 부품을 형성한다. 또한, 슬라이드(345)는 레일(344)에 평행한 로드 형태의 제 2 안내 부품을 형성한다. 슬라이드(345)와 병진 협력하기 위해, L의 로드의 다른 부분은 예컨대 슬라이드(345)를 부분적으로 둘러싸기 위한 노치 또는 슬라이드(345)를 위한 통로를 형성하는 관통 개구를 포함한다.
필러 헤드(323)가 예컨대 수직 방향으로 배향된 부품의 내면(또는 외면)[54(51)]에 지지력(화살표 A)을 가하고 축(Y)을 따라 베이스에 대한 지지 부분(314)의 휴지 위치(도 14a)로 복귀할 수 있도록 하기 위해, 지지 부분(314)을 위한 복귀 수단을 형성하는 2 개의 압축 스프링(346 및 347)이 사용된다. 이러한 스프링(346 및 347)은 지지 부분(314)의 각각 반대 측면 상의 레일에 장착된다. 이러한 스프링(346 및 347)은 지지 부분(314)과 접촉하고 지지하는 단부(각면에 대해 하나의 스프링) 및 베이스(312)와 접촉하고 지지하는 [각각의 스프링이 베이스(312)의 U의 다른 브랜치를 지지하게 되는] 단부를 가진다. 도 14a 및 도 14b에 표시된 예에서와 같이, 이들은 예컨대 2 개의 코일 스프링(346 및 347)이다. 도 14a 및 도 14b에 표시된 예에서, 이들은 동일한 길이와 단위 길이당 동일한 압축 저항을 갖는 2 개의 스프링(346 및 347)이고, 이는 베이스(312)의 두 암들[측정 방향(Y)의 단부들] 사이에 지지 부분(314)의 휴지 위치(도 14a 참조)를 배치한다. 그러나, 각 스프링(346 및 347)의 기하학적 및/또는 물리적 특성은 특정 요구 사항에 따라 조정될 수 있다. 이러한 배열에서 부품(50)에 대한 필러 헤드(323)의 지지력(A)은 스프링(346 및 347)의 변형에 의존하고; 따라서, 도 14b의 경우에 필러 헤드(323)는 부품(50)의 내면(54)을 지탱한다는 것은 명확하다. 필러 헤드(323)는 이미징 장치에 의해 보이는 수직 내면(54)의 일부에 있는 도면의 우측 영역에 있는 부품(50)의 내면(54)에서 지탱되고; 이 경우, 센서(310)는 베이스(312)에 대한 지지 부분(314)을 거리(dY1)만큼 좌측으로 이동시킨 부품(50)에 대해 우측을 향해 병진이동 시에 오프셋되고, 이는 거리(dY1) 만큼(도 14b 참조) 좌측을 향해 베이스(312)에 대해 지지 부분(314)을 이동시키고 지지 부분(314)의 좌측에 위치한 제 1 스프링(346)을 (더욱) 압축시키는 것이 명확하다. 이 거리(dY1)는 지지 부분(314)에 고정된 제 1 기준 요소(330)와 베이스(312)에 고정된 제 2 기준 요소(350) 사이의 거리이다.
이제 본 발명의 제 4 실시예에 따른 측정 시스템(400)을 나타내는 도 15a 및 도 15b를 참조한다. 이 경우, 위에서 설명된 제 3 실시예에 따른 측정 시스템(300)의 것과 유사한 측정 시스템(400)의 요소들은 100만큼 증가된 제 3 실시예의 기준 부호를 갖는다. 센서(410)는:
- 자유 단부에서 필러 헤드(423)를 지탱하는 필러 로드(422)의 바닥 및 자유 단부에서 제 1 기준 요소(430)를 지탱하는 제 1 기준 요소(431)에 의해 평행하게 로드를 향해 수직으로 연장된 지지 부분(414)으로서, U의 베이스가 수직 방향(Z)로 배향되고 U의 상부 브랜치가 방향(Y)으로 배향되고 [필러 헤드(423) 및 제 1 기준 요소(430)를 지탱하는] U의 하부 브랜치가 또한 방향(Y)으로 평행하게 배향되는 상태에서, 일반적인 형상의 Y를 그 측면에서 갖는, 상기 지지 부분(414); 및
- 자유 단부에서 제 2 기준 요소(450)를 지탱하는 제 2 기준 요소 로드(451)의 바닥을 향해 수직으로 연장된 베이스(312)를 포함한다. 도시되지 않은 변형예는 이 제 2 기준 요소(450)가 아니라 베이스(412)만을 포함할 수 있다.
지지 부분(414) 및 베이스(412)는 이번에는 수직 축(Z)인 측정 축을 향해 서로에 대해 병진 이동이 가능하다. 여기서 베이스(412)는 또한 그 측면에 놓여 있는 등자형, 특히 U 자형이고, U의 베이스는 수직 축(Z)에 평행하고 U의 두 브랜치가 축(Y)의 방향에 평행하고; 지지 부분(414)의 U의 개구는 베이스(412)를 향하고; 베이스(412)의 U의 개구는 지지 부분(414)을 향한다. 베이스(412)의 U의 두 브랜치 중 하나(하부 브랜치)는 제 2 기준 요소 로드(451) 및 제 2 기준 요소(450)에 의해 연장되고 적어도 도 15a 또는 도 15b의 평면으로 돌출된 바와 같이, 즉 이미징 장치(160)(미도시)에 의해 방향(x)으로 보이는 바와 같이 지지 부분(414)에 의해 구획된 하우징에 부분적으로 배치된다. 서로 평행하고 방향(Z)에 평행한 2 개의 안내 부품들은 베이스(412)의 U의 두 브랜치를 서로 연결하여 지지 부분(414)의 병진 이동을 가능하게 한다. 보다 정확하게는 레일(444)은 바람직하게는 원형 단면을 갖고 지지 부분(414)이 베이스(412)의 U의 두 브랜치 중 다른 브랜치(상부 브랜치)의 부분을 통해 개구 레벨에 장착되는 로드의 형태로 제 1 안내 부품을 형성한다. 또한, 슬라이드(445)는 레일(444)에 평행한 로드의 형태로 제 2 안내 부품을 형성한다. 슬라이드(445)와 병진을 이루기 위해, 베이스(412)의 U의 두 브랜치 중 다른 브랜치(상부 브랜치)의 이 다른 부분은 예컨대 슬라이드(445)를 부분적으로 둘러싸기 위한 노치 또는 슬라이드(445)를 위한 통로를 형성하는 관통 개구를 포함한다.
필러 헤드(423)가 예컨대 수평 방향으로 배향된 부품의 내면(또는 외면)[54(51)]의 부분에 지지력(화살표 A)을 가하고 수직축(Z)을 따라 베이스(412)에 대한 지지 부분(414)의 휴지 위치(도 15a)로의 복귀를 가능하게 하기 위해, 2 개의 압축 스프링(446 및 447)은 지지 부분(412)을 위한 복귀 수단을 형성하는데 사용된다. 이러한 스프링(446 및 447)은 지지 부분(414)의 상부 브랜치의 각각의 반대 측면들 상의 레일(444)에 장착된다. 이 스프링(446 및 447)은 지지 부분(414)과 접촉하고 지지하는 단부 및 베이스(412)와 접촉하고 지지하는 단부를 갖는다[각 링은 베이스(412)의 다른 브랜치를 지탱하게 된다]. 도 15a 및 도 15b에 표시된 예에서와 같이, 이들은 예컨대 2 개의 코일 스프링(446 및 447)이다. 도 15a 및 도 15b에 표시된 예에서, 이들은 동일한 길이와 단위당 동일한 압축 저항을 갖는 2 개의 스프링(446 및 447)이고, 이는 베이스(412)의 두 암들[측정 방향(Z)의 끝] 사이에 지지 부분(414)의 휴지 위치(도 15a 참조)를 배치한다. 그러나, 각 스프링(446 및 447)의 기하학적 및/또는 물리적 특성은 특정 요구 사항에 따라 조정될 수 있다. 이러한 배열에서 부품(50)에 대한 필러 헤드(423)의 지지력(A)은 스프링의 변형에 의존하고; 따라서 도 15b의 경우에 필러 헤드(423)는 여기서 이미징 장치에 의해 보이는 수평 표면 부분의 재진입 숄더를 포함하는 도면의 우측 영역에서 부품(50)의 내면(54)을 지탱하고; 이 경우, 베이스(412)에 대해 지지 부분(414)을 거리(dZ1)만큼 아래로 이동시키고(도 15b 참조) 지지 부분(414)의 상부 브랜치 아래에 위치한 제 2 스프링(447)을 압축한 부품(50)에 대해 센서(410)의 방향(Z)으로 위쪽으로 병진이동시에 오프셋되어 있다. 이 거리(dZ1)는 지지 부분(414)에 고정된 제 1 기준 요소(430)와 베이스(412)에 고정된 제 2 기준 요소(450) 사이의 거리이다.
도 16에 도식적으로 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 측정 시스템에서 사용되는 이미징 장치(160)는, 예컨대 도면에 도시되고 위에서 설명된 실시예들 중 하나에 따라,
- 이미징 장치(160)의 초점면이 부품(50) 및 제 1 기준 요소(130(230, 330, 430))에 배치될 수 있도록 하지만, 물론 적용 가능한 경우 제 2 기준 요소[150(250, 350, 450)]에도 배치될 수 있도록 하는 비디오 카메라 및 렌즈 세트를 포함한다. 시야(162)에서 이미징 장치(160)에 의해 캡처된 이미지의 콘트라스트를 개선하기 위해, 도 16에 나타낸 바와 같은 실시예에서 광원(164)이 배치되어 이미징 장치(160)에 의해 관측된 물체(또는 물체들)에 대한 백라이트를 제공한다. 이러한 방식으로, 이미징 장치(160)(비디오 카메라)의 시야(162)에 존재하는 물체 또는 물체들은 이미징 장치(160)와 광원(164) 사이에 배치된다. 이 백라이트는 (예: 필러 헤드인 구형 부분의 경우에 대해) 도 17a의 것과 같은 이미지를 생성하고, 부품과 부품의 외부 사이에 회색 또는 어둡거나 밝은 단계적 변화(gradation)가 있다. 이 이미지(도 17b 내지 도 17f)를 처리하면, I 처리 후에 이미지가 획득될 수 있으며, 이는 이미징 장치(160)에 의해 보이는 그 물체 또는 물체들의 윤곽의 위치를 매우 정확하게 구분할 수 있게 한다(도 17f).
제 1 기준 요소(130)의 위치[및 적용 가능한 경우 제 2 기준 요소(150)의 위치]의 결정이 이미징 장치(160)에 의해 광학 방식으로 수행되는 기술이 위에서 설명되었다. 본 발명은 일부 다른 방식으로, 특히 일부 다른 유형의 센서와 제 1 기준 요소(130) 사이의 접촉에 의해 제 1 기준 요소(130)[및 적용 가능한 경우 제 2 기준 요소(150)의 위치]의 위치 및 적용 가능한 경우 제 2 기준 요소(150)의 위치를 결정하는데 동일하게 적용될 수 있다. 제 1 기준 요소(130)의 위치 및 적용 가능한 경우 제 2 기준 요소(150)의 위치가 광학적 방식으로 결정되는 경우, 이는 제 1(제 2 기준 요소[130(150)]의 로드[131(151)]의 추가 변형 및 그에 따른 측정을 변경시키는 제 1(제 2 기준 요소)[130(150)]의 오프셋없이도 가능하다는 것을 주의해야 한다.
이러한 실시예의 일부 또는 전부, 특히 제 1 실시예의 측정 시스템(100)[센서(110) 또는 제 2 기준 요소(150)과 결합된 센서(110')을 갖는 변형예], 제 2 실시예의 측정 시스템(200) 및 제 3 실시예의 측정 시스템(300) 사이의 공통점이 주목될 수 있으며, 상기 안내 시스템(140, 240, 340)은 적어도 방향(Y)으로 가요성 시스템이다. 제 4 실시예의 측정 시스템(400)의 경우, 상기 안내 시스템(440)은 적어도 방향(Z)으로 가요성 시스템이다.
또한, 특히 제 1 실시예의 측정 시스템(100), 제 2 실시예의 측정 시스템(200), 제 3 실시예의 측정 시스템(300) 및 제 4 실시예의 측정 시스템(400) 사이에서, 다음의 배치 A 내지 J 중 어느 하나 이상이 본 발명의 주제를 구성하는 센서 또는 본 발명의 주제를 구성하고 그러한 종류의 센서를 포함하는 측정 시스템에 적용된다:
* 배치 A: 센서는 부품(50)의 내부 프로파일을 결정하는데 사용되는 기계식 필러 장치를 형성하며,
- 베이스,
- 안내 시스템에 의해 베이스에 탄성적으로 연결된 지지 부분,
- 지지 부분에 필러 로드를 통해 장착된 필러 헤드,
- 지지 부분에 기준 로드를 통해 장착된 기준 헤드를 포함하고, 여기서:
- 기준 헤드와 필러 헤드는 상기 베이스 반대편의 상기 지지 부분의 반대측 상에 위치되고,
- 기준 로드 및 필러 로드는 평면(Y, Z)에 배치되고, 장치의 휴지 위치에서 서로 평행하고 방향(Z)에 대해 평행하다.
* 배치 B: 상기 안내 시스템은 필러 헤드가 부품의 표면과 접촉하고 접촉 상태를 유지할 때, 필러 헤드와 베이스 사이의 상대적인 이동이 적어도 부분적으로 안내 시스템을 통해 기준 헤드로 전달되도록 한다.
* 배치 C: 상기 안내 시스템은 필러 헤드가 평면(Y, Z)에 평행하지 않은 표면과 접촉하고 접촉 상태를 유지할 때, 방향(Y)으로의 필러 헤드와 베이스 사이의 상대적인 이동은 안내 시스템을 통해 기준 헤드에 적어도 부분적으로 전달된다.
* 배치 D: 상기 안내 시스템은 스프링을 형성하는 적어도 하나의 요소를 포함한다. 특히, 안내 시스템은 상기 지지 부분을 상기 베이스에 연결하는 2 개의 평행한 판 스프링을 포함하고, 각 판 스프링의 평면은 장치의 휴지 위치에서 방향(Y)에 직교한다.
* 배치 E: 필러 헤드는 필러 로드의 자유 단부에 장착되고 기준 헤드(제 1 기준 요소)는 기준 로드의 자유 단부에 장착된다.
* 배치 F: 필러 로드와 기준 로드가 동일한 길이이다.
* 배치 G: 장치는 베이스에 장착되고 고정되며 기준 헤드 근처에 위치한 보정 표시기(제 2 기준 요소)를 추가로 포함한다. 이 보정 표시기(제 2 기준 요소)는 방향(Y)[또는 방향(Z) 또는 방향(X)]으로 필러 헤드의 오프셋의 검출을 가능하게 한다.
* 배치 H: 측정 시스템은 상기 종류의 기계식 필러 장치와 기준 헤드(제 1 기준 요소)의 위치를 결정하도록 구성된 외부 센서(예: 이미징 장치)를 갖는 외부 장치를 포함한다.
* 배치 I: 외부 센서가 광축이 평면(Y, Z)에 직교하는 방식으로 배치된 광 센서를 갖는 광학 장치인 상기 종류의 측정 시스템.
* 배치 J: 측정 방향은 예컨대 수평 방향(Y)으로 센서(110)의 상기 주축(Z)과 직교한다.
전술한 측정 시스템의 제 1 실시예(100), 제 2 실시예(200), 제 3 실시예(300) 및 제 4 실시예(400)는 기계식 센서를 포함하므로 접촉 프로파일 결정 기술의 예이다. 그러나, 본 발명에 따른 측정 시스템은 비접촉 시스템의 형태를 똑같이 취할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 측정 시스템은 기계 가공 중 부품 검사를 위한 측정 벤치 또는 스테이션을 구비할 수 있으며, 공작 기계의 통합 모듈일 수도 있다.
X 가로 축
Y 측정 축
Z 주(수직) 축
Y0 제 1 기준 요소 로드에서 필러 로드를 분리하는 거리
Z0 지지 부분으로부터 필러 헤드와 제 1 기준 요소를 분리하는 거리
dY1 측정 위치에서 베이스와 지지 부분 사이의 오프셋
l0 홈 114c 폭
L0 홈 114c 길이
F1 화살표[센서(110)의 이동]
F2 화살표[센서(110)의 이동]
F3 화살표[베이스(112)에 대한 지지 부분의 이동]
A 화살표[부품(50)에서 제 1 기준 요소(130)의 지지력]
R 기준선[제 2 기준 요소(150)를 통과하는 수직선]
M 내면(54)의 내부 프로파일 측정선
C 측정할 내부 프로파일을 따르는 선
50 부품
51 측정될 면(외면)
52 하우징(구멍, 보어 등)
54 측정될 면(내면)
100 측정 시스템(제 1 실시예)
110 센서
110’센서
112 베이스
112a 제 1 단부
112b 제 2 단부
114 지지 부분
114a 지지 부분의 제 1 단부
114b 지지 부분의 제 2 단부
114c 홈
120 프로브
122 필러 로드
123 필러 헤드
130 제 1 기준 요소
131 제 1 기준 요소 로드
140 안내 시스템
141 제 1 판 스프링
142 제 2 판 스프링
143 바
143a 바의 제 1 단부
143b 바의 제 2 단부
150 제 2 기준 요소
151 제 2 기준 요소 로드
160 이미징 장치
162 이미징 장치의 시야
164 광원
I 처리 후 이미지
200 측정 시스템(제 2 실시예)
210 센서
212 베이스
214 지지 부분
220 프로브
222 필러 로드
223 필러 헤드
230 제 1 기준 요소
231 제 1 기준 요소 로드
240 안내 시스템
241 웨이트
250 제 2 기준 요소
251 제 2 기준 요소 로드
P 214와 212 사이의 회전 축
L1 레버 암의 길이
300 측정 시스템(제 3 실시예)
310 센서
312 베이스(등자형)
314 지지 부분(L자형 활주 이동 캐리지)
320 프로브
322 필러 로드
323 필러 헤드
330 제 1 기준 요소
331 제 1 기준 요소 로드
340 안내 시스템
344 레일
345 슬라이드
346 제 1 코일 스프링
347 제 2 코일 스프링
350 제 2 기준 요소
351 제 2 기준 요소 로드
400 측정 시스템(제 3 실시예)
410 센서
412 베이스(등자형)
414 지지 부분(U 자형 활주 이동 캐리지)
420 프로브
422 필러 로드
423 필러 헤드
430 제 1 기준 요소
431 제 1 기준 요소 로드
440 안내 시스템
444 레일
445 슬라이드
446 제 1 코일 스프링
447 제 2 코일 스프링
450 제 2 기준 요소
451 제 2 기준 요소 로드
Y 측정 축
Z 주(수직) 축
Y0 제 1 기준 요소 로드에서 필러 로드를 분리하는 거리
Z0 지지 부분으로부터 필러 헤드와 제 1 기준 요소를 분리하는 거리
dY1 측정 위치에서 베이스와 지지 부분 사이의 오프셋
l0 홈 114c 폭
L0 홈 114c 길이
F1 화살표[센서(110)의 이동]
F2 화살표[센서(110)의 이동]
F3 화살표[베이스(112)에 대한 지지 부분의 이동]
A 화살표[부품(50)에서 제 1 기준 요소(130)의 지지력]
R 기준선[제 2 기준 요소(150)를 통과하는 수직선]
M 내면(54)의 내부 프로파일 측정선
C 측정할 내부 프로파일을 따르는 선
50 부품
51 측정될 면(외면)
52 하우징(구멍, 보어 등)
54 측정될 면(내면)
100 측정 시스템(제 1 실시예)
110 센서
110’센서
112 베이스
112a 제 1 단부
112b 제 2 단부
114 지지 부분
114a 지지 부분의 제 1 단부
114b 지지 부분의 제 2 단부
114c 홈
120 프로브
122 필러 로드
123 필러 헤드
130 제 1 기준 요소
131 제 1 기준 요소 로드
140 안내 시스템
141 제 1 판 스프링
142 제 2 판 스프링
143 바
143a 바의 제 1 단부
143b 바의 제 2 단부
150 제 2 기준 요소
151 제 2 기준 요소 로드
160 이미징 장치
162 이미징 장치의 시야
164 광원
I 처리 후 이미지
200 측정 시스템(제 2 실시예)
210 센서
212 베이스
214 지지 부분
220 프로브
222 필러 로드
223 필러 헤드
230 제 1 기준 요소
231 제 1 기준 요소 로드
240 안내 시스템
241 웨이트
250 제 2 기준 요소
251 제 2 기준 요소 로드
P 214와 212 사이의 회전 축
L1 레버 암의 길이
300 측정 시스템(제 3 실시예)
310 센서
312 베이스(등자형)
314 지지 부분(L자형 활주 이동 캐리지)
320 프로브
322 필러 로드
323 필러 헤드
330 제 1 기준 요소
331 제 1 기준 요소 로드
340 안내 시스템
344 레일
345 슬라이드
346 제 1 코일 스프링
347 제 2 코일 스프링
350 제 2 기준 요소
351 제 2 기준 요소 로드
400 측정 시스템(제 3 실시예)
410 센서
412 베이스(등자형)
414 지지 부분(U 자형 활주 이동 캐리지)
420 프로브
422 필러 로드
423 필러 헤드
430 제 1 기준 요소
431 제 1 기준 요소 로드
440 안내 시스템
444 레일
445 슬라이드
446 제 1 코일 스프링
447 제 2 코일 스프링
450 제 2 기준 요소
451 제 2 기준 요소 로드
Claims (19)
- 부품(50)의 외부 프로파일 또는 중공 부품(50)의 내부 프로파일을 측정하기 위한 측정 시스템(100; 200; 300; 400)으로서,
- 상기 내부 또는 외부 프로파일이 측정되어야 하는 부품(50),
- 프로브(120; 220; 320; 420), 상기 프로브(120; 220; 320; 420)에 고정된 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430), 베이스(112; 212; 312; 412) 및 상기 프로브(120; 220; 320; 420)를 상기 베이스(112; 212; 312; 412)와 연결하여, 측정 방향을 한정하는 하나의 자유도에 따라 적어도 그들 사이의 상대적 이동을 허용하는 안내 시스템(140; 240; 340; 440)을 포함하는, 센서(110, 110'; 210; 310; 410)로서,
- 상기 측정 방향과 다른 방향으로 상기 부품에 대한 상기 센서의 이동 중에, 상기 프로브(120; 220; 320; 420)가 상기 부품(50)의 내부 또는 외부 윤곽을 추종할 수 있는 반면, 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430)가 상기 부품(50)의 외부에 있고 상기 부품(50)의 내부 또는 외부 윤곽을 따라 상기 프로브(120; 220; 320; 420)의 경로를 재생하는 경로를 수행하도록 배열되는 상기 상기 센서(110, 110'; 210; 310; 410), 및
- 적어도 상기 부품(50)의 외부의 일부와 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430)를 나타내는 이미지들을 캡처하도록 구성된 이미징 장치(160)로서, 상기 이미징 장치(160)에 의해 촬영된 상기 이미지들 사이의 비교에 의해, 상기 측정 방향으로 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430)와 상기 부품(50)의 외부의 일부 사이의 상대적 이동이 검출되고, 이로부터 상기 프로브(120; 220; 320; 420)와 상기 베이스(112; 212; 312; 412) 사이의 상대적 이동이 추정되고, 상기 상대적 이동은 상기 부품(50)의 측정된 프로파일을 따라 상기 측정 방향으로의 오프셋에 대응하는, 상기 이미징 장치(160)를 포함하는, 측정 시스템(100; 200; 300; 400). - 제 1 항에 있어서,
상기 부품(50)의 내부 윤곽 또는 외부 윤곽이 축 주위에 선회면을 형성하는, 측정 시스템(100; 200; 300; 400). - 제 2 항에 있어서,
상기 안내 시스템(140; 240; 340; 440)은 상기 프로브(120; 220; 320; 420) 및 상기 베이스(112; 212; 312; 412) 사이의 하나의 자유도만을 허용하는, 측정 시스템(100; 200; 300; 400). - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 베이스(112; 212; 312; 412)에 고정되고 상기 부품(50) 외부에 배치된 제 2 기준 요소(150; 250; 350; 450)를 추가로 포함하고, 상기 제 2 기준 요소(150; 250; 350; 450)는 상기 이미징 장치(160)가 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430), 상기 제 2 기준 요소(150; 250; 350; 450) 및 상기 부품(50) 외부의 상기 부분을 동시에 볼 수 있도록 배치되는, 측정 시스템(100; 200; 300; 400). - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로브(120; 220; 320; 420)는 접촉에 의해 상기 부품(50)의 내부 또는 외부 윤곽을 추종하고 검출할 수 있는 필러 헤드(123)를 포함하는, 측정 시스템(100; 200; 300; 400). - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로브(120; 220; 320; 420)는 접촉없이 상기 부품(50)의 내부 또는 외부 윤곽을 추종하고 검출하도록 구성되는 검출 헤드를 포함하는, 측정 시스템(100; 200; 300; 400). - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미징 장치(160)는 상기 부품(50)의 외부의 상기 부분과 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430)를 동시에 조명하도록 구성된 광원(164) 및 비디오 카메라를 포함하는, 측정 시스템(100; 200; 300; 400). - 제 7 항에 있어서,
상기 비디오 카메라는 상기 부품(50)의 외부의 상기 부분 및 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430)를 볼 수 있도록 하는 시야(162)를 갖는, 측정 시스템(100; 200; 300; 400). - 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안내 시스템(140; 240; 340; 440)은 상기 프로브(120; 220; 320; 420)가 상기 부품(50)의 내부 또는 외부 윤곽과 더 이상 상호 작용하지 않을 때 상기 베이스(112; 212; 312; 412)에 대한 휴지 위치로의 상기 프로브(120; 220; 320; 420)의 복귀를 가능하게 하는 복귀 수단을 포함하는, 측정 시스템(100; 200; 300; 400). - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안내 시스템(140; 240; 340; 440)은 상기 프로브(120; 220; 320; 420) 및 상기 베이스(112; 212; 312; 412) 사이의 활주 연결부 또는 선회 연결부를 포함하는, 측정 시스템(100; 200; 300; 400). - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 부품(50)은 중공이고 상기 부품(50)의 내부 윤곽은 선회축 주위에 선회면(54)을 형성하고,
- 상기 프로브(220)는 접촉에 의해 상기 부품(50)의 내부 윤곽을 검출할 수 있고 상기 부품(50)의 내부 윤곽을 상기 선회축에 직각인 측정 방향(Y)으로 자유도를 갖고 추종할 수 있는 필러 헤드(223)를 포함하고, 상기 측정 방향(Y)은 상기 필러 헤드(223)와 상기 제 1 기준 요소(230)를 서로 분리하며,
- 상기 안내 시스템(240)은 상기 선회축에 직각이고 상기 측정 방향(Y)에 직교하는 축(P)을 중심으로 하는 상기 프로브(120; 220; 320; 420)와 상기 베이스(112; 212; 312; 412) 사이의 선회 연결부를 포함하는, 측정 시스템(200). - 제 11 항에 있어서,
상기 베이스(212)에 고정되고 상기 부품의 외부에 위치하는 제 2 기준 요소(250)를 추가로 포함하고, 이미지를 촬영할 수 있는 상기 이미징 장치(160)는 상기 제 2 기준 요소(250)를 추가로 포함하고, 상기 제 1 기준 요소(230)와 상기 제 2 기준 요소(250) 사이의 상대적 위치의 변화로 인하여 상기 부품(50)의 내부 윤곽의 프로파일을 측정할 수 있는, 측정 시스템(200). - 중공 부품(50)의 내부 프로파일을 측정하는 방법으로서,
i) 프로브(120; 220; 320; 420), 상기 프로브(120; 220; 320; 420)에 고정된 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430), 베이스(112; 212; 312; 412) 및 상기 프로브(120; 220; 320; 420)를 상기 베이스(112; 212; 312; 412)와 연결하여, 측정 방향을 한정하는 하나의 자유도에 따라 적어도 그들 사이의 상대적 이동을 허용하는 안내 시스템(140; 240; 340; 440)을 포함하는 센서(110, 110'; 210; 310; 410)를 제공하고, 및 이미징 장치(160)를 제공하는 단계,
ii) 내부 프로파일이 결정되어야 하는 중공 부품(50)을 제공하는 단계,
iii) 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430)가 상기 부품(50) 외부에 있고 상기 이미징 장치(160)의 시야에 있는 동안, 상기 프로브(120; 220; 320; 420)가 상기 부품(50) 내부에 있고 상기 부품(50)의 내부 프로파일에서 한 지점을 검출하도록 상기 센서(110, 110'; 210; 310; 410)를 배치하는 단계,
iv) 상기 이미징 시스템을 트리거하고 상기 부품(50)의 외부의 적어도 일부와 상기 기준 요소를 나타내는 이미지를 형성하는 단계,
v) 상기 측정 방향과 다른 방향으로 이동할 때 상기 부품(50)에 대해 상기 센서(110, 110'; 210; 310; 410)를 이동시키고 상기 프로브(120; 220; 320; 420)가 상기 부품 내부에 잔류하고 상기 부품(50)의 내부 윤곽을 추종할 수 있게 하는 반면, 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430)는 상기 부품(50) 외부에 잔류하고 상기 프로브(120; 220; 320; 420)와 동일한 이동을 수행하는 단계, 및
vi) 상기 부품(50)의 내부 윤곽에 있는 다른 지점들에 대해서 단계 iv) 및 v)를 수행하는 단계를 포함하는, 측정 방법. - 부품(50)의 외부 프로파일을 측정하는 방법으로서,
i) 프로브(120; 220; 320; 420), 상기 프로브(120; 220; 320; 420)에 고정된 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430), 베이스(112; 212; 312; 412) 및 상기 프로브(120; 220; 320; 420)를 상기 베이스(112; 212; 312; 412)와 연결하여, 측정 방향을 한정하는 하나의 자유도에 따라 적어도 그들 사이의 상대적 이동을 허용하는 안내 시스템(140; 240; 340; 440)을 포함하는, 센서(110, 110'; 210; 310; 410)를 제공하고, 및 이미징 장치(160)를 제공하는 단계,
ii) 외부 프로파일이 결정되어야 하는 부품(50)을 제공하는 단계,
iii) 상기 프로브(120; 220; 320; 420)가 상기 부품(50) 외부에 있고 상기 부품(50)의 외부 프로파일에서 한 지점을 검출하는 반면, 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430)는 또한 상기 부품(50) 외부에 있고 상기 이미징 장치(160)의 시야에 있도록 상기 센서(110, 110'; 210; 310; 410)를 배치하는 단계,
iv) 상기 이미징 시스템을 트리거하고 상기 부품(50)의 외부의 적어도 일부와 상기 기준 요소를 나타내는 이미지를 형성하는 단계,
v) 상기 측정 방향과 다른 방향으로 이동할 때 상기 부품(50)에 대해 상기 센서(110, 110'; 210; 310; 410)를 이동시키고 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430)가 상기 부품(50) 외부에 잔류하고 상기 프로브(120; 220; 320; 420)와 동일한 이동을 수행하는 동안 상기 프로브(120; 220; 320; 420)가 상기 부품(50)의 외부 윤곽을 추종할 수 있게 하는 단계, 및
vi) 상기 부품(50)의 외부 윤곽에 있는 다른 지점들에 대해서 단계 iv) 및 v)를 수행하는 단계를 포함하는, 측정 방법. - 부품(50)의 프로파일을 측정하는 방법으로서,
i) 프로브(120; 220; 320; 420), 상기 프로브(120; 220; 320; 420)에 고정된 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430), 베이스(112; 212; 312; 412) 및 상기 프로브(120; 220; 320; 420)를 상기 베이스(112; 212; 312; 412)와 연결하여, 측정 방향을 한정하는 하나의 자유도에 따라 적어도 그들 사이의 상대적 이동을 허용하는 안내 시스템(140; 240; 340; 440)을 포함하는 센서(110, 110'; 210; 310; 410)를 제공하고, 및 이미징 장치(160)를 제공하는 단계,
ii) 프로파일이 결정되어야 하는 부품(50)을 제공하는 단계,
iii) 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430)가 상기 부품(50) 외부에 있고 상기 이미징 장치(160)의 시야에 있는 동안, 상기 프로브(120; 220; 320; 420)가 상기 부품(50)의 윤곽 상의 한 지점을 검출하도록 상기 센서(110, 110'; 210; 310; 410)를 배치하는 단계,
iv) 상기 이미징 시스템을 트리거하고 상기 부품(50)의 외부의 적어도 일부와 상기 기준 요소를 나타내는 이미지를 형성하는 단계,
v) 상기 측정 방향과 다른 방향으로 이동할 때 상기 부품(50)에 대해 상기 센서(110, 110'; 210; 310; 410)를 이동시키고 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430)가 상기 부품(50) 외부에 잔류하고 상기 프로브(120; 220; 320; 420)와 동일한 이동을 수행하는 동안, 상기 프로브(120; 220; 320; 420)가 상기 부품(50)의 윤곽을 추종할 수 있게 하는 단계, 및
vi) 상기 부품(50)의 윤곽에 있는 다른 지점들에 대해서 단계 iv) 및 v)를 수행하는 단계를 포함하는, 측정 방법. - 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
a) 상기 이미징 장치(160)에 의해 형성된 각각의 이미지에 대해 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430) 및 상기 부품(50)의 외부의 일부 사이의 상대 위치를 계산하는 단계, 및
b) 연속적으로 계산된 상기 제 1 기준 요소(130, 230, 330; 430)의 상기 상대 위치들에 기초하여 상기 부품(50)의 측정된 프로파일을 재구성하는 단계를 추가로 수행하는, 측정 방법. - 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 이미징 장치(160)에 의해 형성된 상기 이미지들이 상기 측정 방향으로 상기 제 1 기준 요소(130; 230; 330; 430) 및 상기 부품(50)의 외부의 일부 사이의 상대적 이동을 검출하기 위해 비교되는 단계, 및
- 상기 비교 단계로부터 상기 프로브(120; 220; 320; 420)와 상기 베이스(112; 212; 312; 412) 사이의 상대적 이동이 추정되고, 상기 상대적 이동은 상기 부품(50)의 측정된 프로파일을 따른 상기 측정 방향으로의 오프셋에 대응하는 단계를 추가로 수행하는, 측정 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 부품(50)은 중공이고 상기 부품(50)의 내부 윤곽은 선회축 주위에 선회면(54)을 형성하고,
- 상기 프로브(220)는 접촉에 의해 상기 부품(50)의 내부 윤곽을 검출하고 상기 선회축에 직각인 측정 방향(Y)으로 자유도를 갖고 상기 부품(50)의 내부 윤곽을 추종할 수 있는 필러 헤드(223)를 포함하고, 상기 측정 방향(Y)은 상기 필러 헤드(223)와 상기 제 1 기준 요소(230)를 서로 분리하며,
- 상기 안내 시스템(240)은 상기 선회축에 직각이고 상기 측정 방향(Y)에 직교하는 축(P)을 중심으로 하는 상기 프로브(120; 220; 320; 420)와 상기 베이스(112; 212; 312; 412) 사이의 선회 연결부를 포함하는, 측정 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 센서(110, 110'; 210; 310; 410)는 상기 베이스(212)에 고정되고 상기 부품(50)의 외부에 위치하는 제 2 기준 요소(250)를 추가로 포함하고, 이미지를 촬영할 수 있는 상기 이미징 장치(160)는 상기 제 2 기준 요소(250)를 추가로 포함하고, 상기 제 1 기준 요소(230)와 상기 제 2 기준 요소(250) 사이의 상대적 위치의 변화로 인해 상기 부품(50)의 내부 윤곽의 프로파일을 측정할 수 있는, 측정 방법.
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|---|---|---|---|
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| PCT/IB2019/060289 WO2020115621A1 (fr) | 2018-12-04 | 2019-11-28 | Système et procédé de mesure du profil d'une pièce |
Publications (2)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023059075A1 (ko) | 2021-10-05 | 2023-04-13 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전극 조립체, 원통형 전지 및 이를 포함하는 시스템 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2023059075A1 (ko) | 2021-10-05 | 2023-04-13 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전극 조립체, 원통형 전지 및 이를 포함하는 시스템 |
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| CH715610A1 (fr) | 2020-06-15 |
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