RU2800793C2 - Machine with optical measuring device for three-dimensional determination of tool holder position relative to holder and corresponding method of three-dimensional optical measurement - Google Patents
Machine with optical measuring device for three-dimensional determination of tool holder position relative to holder and corresponding method of three-dimensional optical measurement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2800793C2 RU2800793C2 RU2020122231A RU2020122231A RU2800793C2 RU 2800793 C2 RU2800793 C2 RU 2800793C2 RU 2020122231 A RU2020122231 A RU 2020122231A RU 2020122231 A RU2020122231 A RU 2020122231A RU 2800793 C2 RU2800793 C2 RU 2800793C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- imaging system
- optical
- target
- face
- optical system
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к области обрабатывающих станков. Настоящее изобретение также относится к области оптических измерений взаимного расположения первого объекта и второго объекта, а в частности, расположения держателя инструмента относительно держателя детали в обрабатывающем станке.The present invention relates to the field of machine tools. The present invention also relates to the field of optical measurements of the relative position of the first object and the second object, and in particular the position of the tool holder relative to the workpiece holder in a machine tool.
В области обрабатывающих станков, выполняющих помимо прочего обработку посредством удаления материала, существует необходимость точного знания положения держателя инструмента относительного держателя детали, чтобы обеспечить диапазон обработки, соответствующий плану механической обработки, разработанному во время настройки станка.In the field of machine tools performing, among other things, machining by removing material, there is a need to know exactly the position of the tool holder relative to the workpiece holder in order to provide a machining range corresponding to the machining plan developed during machine setup.
Изготовление деталей посредством обрабатывающих модулей (обрабатывающих станков), в частности, прутковых автоматов, токарных автоматов, токарно-фрезерных центров, фрезерных станков, обрабатывающих центров и станков поточной линии обычно содержит три отдельных этапа.The manufacture of parts by means of machining modules (machining machines), in particular bar automatic machines, automatic lathes, turn-mill centres, milling machines, machining centers and production line machines, usually comprises three separate steps.
На первом этапе настройки (или предустановок) оператор (например, оператор пруткового автомата) определяет и проверяет на обрабатывающем модуле план обработки, то есть последовательность операций и перемещений осей, которые необходимы для получения требуемой обрабатываемой детали. Оператор действует внимательно, чтобы получить наиболее эффективный план обработки, т.е. план, который дает возможность обработать данную деталь посредством минимума операций, и при этом избежать конфликтов между инструментами или конфликтов с деталью. Оператор выбирает инструмент, который должен быть использован, и проверяет качество полученной детали, например, качество поверхностей, соответствие допускам и т.п.At the first stage of setting (or presets), the operator (for example, the operator of a bar machine) determines and checks on the processing module the processing plan, that is, the sequence of operations and axis movements that are necessary to obtain the required workpiece. The operator acts carefully to get the most efficient processing plan, i.e. a plan that makes it possible to process a given part with a minimum of operations, and at the same time avoid conflicts between tools or conflicts with the part. The operator selects the tool to be used and checks the quality of the resulting part, such as surface quality, tolerances, etc.
На втором этапе изготовления на предварительно настроенном обрабатывающем модуле изготовляют серию деталей с параметрами, которые были определены во время настройки. Данный этап является единственным этапом изготовления; его часто выполняют в течение 24 часов в сутки; при этом в обрабатывающий модуль подают необработанный материал посредством заряжающего устройства или посредством загрузчика заготовок (необработанных деталей).In the second manufacturing step, a series of parts are produced on a pre-configured machining module with the parameters that were determined during setup. This step is the only manufacturing step; it is often performed for 24 hours a day; while raw material is fed into the processing module by means of a charging device or by means of a workpiece (raw parts) loader.
Может быть так, что изготовление серии деталей прерывается, например, для замены изношенных инструментов, для изготовления деталей другого типа на том же самом обрабатывающем модуле, для технического обслуживания станка и т.п., а затем изготовление возобновляется. В этом случае необходим этап подготовки, чтобы применить параметры, которые были определены ранее во время настройки. Этот этап подготовки проходит быстрее, чем настройка.It may be that the production of a series of parts is interrupted, for example, to replace worn tools, to produce parts of a different type on the same machining module, for machine maintenance, etc., and then production is resumed. In this case, a preparation step is required to apply the settings that were previously defined during configuration. This stage of preparation is faster than setting up.
Во время данной подготовки часто бывает необходимо произвести замену установленных на станке инструментов другим набором инструментов, который пригоден для предстоящей обработки. Точность позиционирования этих инструментов определяет качество обработки, но это позиционирование трудно воспроизводить на очередных этапах подготовки.During this preparation, it is often necessary to replace the tools installed on the machine with another set of tools that is suitable for the upcoming processing. The positioning accuracy of these tools determines the quality of processing, but this positioning is difficult to reproduce at the next stages of preparation.
Кроме того, на этапе изготовления, в ходе обработки новых деталей, особенно на длительных промежутках времени вполне возможен уход положения держателя инструмента относительно держателя детали, в частности, вызванный тепловым расширением в станках.In addition, during the manufacturing phase, during the processing of new parts, especially over long periods of time, it is quite possible for the position of the tool holder relative to the workpiece holder to drift, in particular due to thermal expansion in machine tools.
Уровень техникиState of the art
Поэтому в станках существующего уровня техники предлагались и предлагаются различные технические решения с целью гарантировать правильное положение держателя инструмента относительно держателя детали на этапе изготовления и на этапе подготовки, то есть правильное взаимное положение, которое соответствует взаимному положению держателя инструмента и держателя детали, которое было на этапе настройки.Therefore, in the machines of the existing state of the art, various technical solutions have been proposed and are being proposed in order to guarantee the correct position of the tool holder relative to the workpiece holder at the manufacturing stage and at the preparation stage, that is, the correct relative position, which corresponds to the relative position of the tool holder and the workpiece holder, which was at the stage settings.
Множество методов измерений in situ, применяемых в станках, предназначены для измерения взаимного положения детали или держателя детали и самого инструмента. Однако в данном случае на измерение положения детали или держателя детали относительно инструмента оказывает влияние износ инструмента и тепловой дрейф в станке во время его работы.Many in situ measurement methods used in machine tools are designed to measure the relative position of a workpiece or workpiece holder and the tool itself. However, in this case, the measurement of the position of the workpiece or workpiece holder relative to the tool is affected by tool wear and thermal drift in the machine during its operation.
Кроме того, данный тип измерения взаимного положения как правило осуществляется в двух измерениях (по двум координатам), т.е. в двух направлениях, как в документе DE 202016004237 U.In addition, this type of relative position measurement is usually carried out in two dimensions (in two coordinates), i.e. in two directions, as in document DE 202016004237 U.
Поскольку такое определение взаимного положения детали или держателя детали и инструмента ограничено двумя измерениями (например, Y и X - соответственно, для бокового и вертикального направлений), оно не обладает достаточной полнотой, чтобы гарантировать правильное взаимное положение, так что приходится использовать другие средства для измерения третьей координаты (например, Z - в направлении подачи/обратного втягивания держателя детали, также называемом «направлением материала»). В данной ситуации увеличивается не только стоимость измерительного оборудования, но также затраты времени на реализацию, что также добавляет ошибку за счет использования двух серий измерения одновременно.Since this determination of the relative position of the workpiece or workpiece holder and the tool is limited to two dimensions (for example, Y and X, respectively, for the lateral and vertical directions), it does not have sufficient completeness to guarantee the correct relative position, so other means of measurement must be used. third coordinate (for example, Z - in the feed/retract direction of the workpiece holder, also called the "material direction"). In this situation, not only the cost of measuring equipment increases, but also the time spent on implementation, which also adds an error due to the use of two measurement series at the same time.
В документе US 2014362387 АА раскрыто оптическое измерительное устройство, помещенное на держатель инструмента, которое дает возможность проверять, что целевой объект не мешает держателю инструмента. В данном оптическом измерительном устройстве используется измерительный элемент с несколькими наклонными частями для определения геометрических параметров лазерного измерительного устройства, в частности, координаты между датчиком отраженного пучка и излучателем падающего пучка. Данный измерительный элемент не вовлечен в измерение положения держателя инструмента относительно целевого объекта, которым может служить деталь, подлежащая обработке.US 2014362387 AA discloses an optical measurement device placed on a tool holder which makes it possible to check that the target object does not interfere with the tool holder. This optical measuring device uses a measuring element with several inclined parts to determine the geometric parameters of the laser measuring device, in particular, the coordinate between the reflected beam sensor and the incident beam emitter. This measuring element is not involved in measuring the position of the tool holder relative to the target object, which may be the part to be machined.
В документе US 2010111630 АА раскрыта система изменения положения инструмента для обрабатывающего станка, содержащая мишени неправильной формы, расположенные на инструменте, которая позволяет выполнять прецизионное оптическое определение положения инструмента посредством оптических измерительных элементов, положение которых не задано.US 2010111630 AA discloses a tool repositioning system for a machine tool, comprising irregularly shaped targets located on the tool, which allows precise optical determination of the position of the tool by means of optical measuring elements whose position is not specified.
В документе US 5831734 описано техническое решение, в котором оптический датчик закреплен на держателе инструмента, и осуществляет определение положения данного держателя инструмента относительно детали, которая подлежит обработке и оснащена отличимой меткой (канавкой).US Pat. No. 5,831,734 describes a technical solution in which an optical sensor is attached to a tool holder and determines the position of this tool holder relative to the part to be machined and is provided with a distinct mark (groove).
В документе JP 07246547 предложен станок, который оснащен отражателем, установленным на валу, на котором установлен инструмент, и измерительным устройством с несколькими лазерными интерферометрами, которое может определять положение рефлектора.JP 07246547 proposes a machine tool that is equipped with a reflector mounted on a shaft on which a tool is mounted and a measuring device with multiple laser interferometers that can determine the position of the reflector.
Однако указанные технические решения не позволяют определять взаимное положение подлежащей обработке детали и инструмента за один этап съемки, чтобы этот один этап съемки давал информацию, которая дает возможность определить данное взаимное положение в трехмерном пространстве.However, these technical solutions do not allow to determine the relative position of the part to be processed and the tool in one shooting stage, so that this one shooting stage provides information that makes it possible to determine this relative position in three-dimensional space.
Также указанные технические решения не позволяют обеспечить независимость параметров, которые изменяются в реальном времени во время обработки, в частности, износ инструмента и температурные изменения инструмента и/или рабочее пространство станка, которое принимает обрабатываемую деталь.Also, these technical solutions do not allow for the independence of parameters that change in real time during processing, in particular, tool wear and temperature changes in the tool and/or the working space of the machine that receives the workpiece.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Одна задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить технологию, которая дает возможность выполнять измерение положения держателя инструмента относительно держателя детали, и которая свободна от ограничений известных методов измерения.One object of the present invention is to provide a technology that enables measurement of the position of a tool holder relative to a workpiece holder and that is free from the limitations of known measurement methods.
Другая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить технологию, которая дает возможность выполнять измерение положения держателя инструмента относительно держателя детали, и которая за один этап съемки обеспечивает трехмерное определение взаимного расположения первого объекта и второго объекта.Another object of the present invention is to provide a technology that enables measurement of the position of a tool holder relative to a workpiece holder, and which provides a three-dimensional determination of the relative position of the first object and the second object in one survey step.
Согласно изобретению, указанная задача решена, в частности, посредством обрабатывающего станка, содержащего обрабатывающий модуль, оснащенный держателем инструмента и держателем детали, а также оптическое измерительное устройство для трехмерного измерения положения держателя инструмента относительно держателя детали, причем указанное оптическое измерительное устройство содержит оптическую систему с системой получения изображений, установленную на держателе детали, и мишень, установленную на держателе инструмента и содержащую рабочую грань, образующую базу для позиционирования, которая может быть расположена на оптической оси оптической системы.According to the invention, this problem is solved, in particular, by means of a machining machine comprising a machining module equipped with a tool holder and a workpiece holder, as well as an optical measuring device for three-dimensional measurement of the position of the tool holder relative to the workpiece holder, said optical measuring device comprising an optical system with a system image acquisition mounted on the part holder, and a target mounted on the tool holder and containing a working face forming a positioning base, which can be located on the optical axis of the optical system.
В соответствии с изобретением оптическое измерительное устройство выполнено с возможностью трехмерного определения (за один этап съемки мишени посредством оптической системы) положения держателя обрабатываемой детали относительно держателя инструмента. Таким образом, есть возможность получать путем съемки мишени, выполняемой оптической системой, точные данные взаимного расположения держателя инструмента и держателя детали. Съемка соответствует получению изображения (изображений) мишени посредством оптической системы, а именно приему, захвату и записи одного или более изображений мишени. В частности, согласно одному возможному варианту, оптическая система может одновременно регистрировать первое изображение и второе изображение мишени. Указанные два изображения (пара изображений) содержат информацию о взаимном расположении мишени и оптической системы, причем данная информация позволяет получить данные взаимного расположения мишени и оптической системы в трех направлениях в пространстве (в частности, по X, Y и Z). Согласно одному варианту, оптическая система выполнена с возможностью регистрации последовательности пар изображений мишени.In accordance with the invention, the optical measuring device is configured to determine in three dimensions (in one stage of shooting the target by means of an optical system) the position of the workpiece holder relative to the tool holder. Thus, it is possible to obtain, by shooting the target performed by the optical system, accurate data on the relative position of the tool holder and the workpiece holder. Shooting corresponds to obtaining an image(s) of a target by means of an optical system, namely, receiving, capturing and recording one or more images of a target. In particular, according to one possible variant, the optical system can simultaneously register the first image and the second image of the target. These two images (a pair of images) contain information about the relative position of the target and the optical system, and this information allows you to obtain data on the relative position of the target and the optical system in three directions in space (in particular, X, Y and Z). According to one variant, the optical system is configured to register a sequence of target image pairs.
В частности, мишень расположена так, чтобы задняя фокальная плоскость оптической системы могла быть совмещена с рабочей гранью мишени.In particular, the target is positioned so that the rear focal plane of the optical system can be aligned with the working face of the target.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, указанная мишень является трехмерной, и содержит на своей рабочей грани:In accordance with one embodiment of the invention, the specified target is three-dimensional, and contains on its working face:
* первую структуру, образующую плоскую базовую грань, и* the first structure forming a flat base face, and
* вторую структуру, содержащую грань, наклоненную относительно указанной плоской базовой грани,* a second structure containing a face inclined relative to the specified flat base face,
при этом оптическая система содержит первую съемочную систему и вторую съемочную систему, причем разность между фокусным расстоянием второй съемочной системы и фокусным расстоянием первой съемочной системы лежит в интервале между минимальным расстоянием и максимальным расстоянием, отделяющим базовую грань от наклонной грани.wherein the optical system comprises the first imaging system and the second imaging system, wherein the difference between the focal length of the second imaging system and the focal length of the first imaging system lies in the interval between the minimum distance and the maximum distance separating the base face from the inclined face.
Таким образом, оптическая система может одновременно определять свое положение, с одной стороны, относительно базовой грани (или первой базовой грани) посредством изображения, сформированного первой съемочной системой, и, с другой стороны, относительно по меньшей мере одной зоны наклонной грани (или второй базовой грани), которая распознана посредством изображения, сформированного второй съемочной системой, и положение которой на мишени относительно базовой грани известно.Thus, the optical system can simultaneously determine its position, on the one hand, with respect to the reference face (or the first reference face) by means of the image formed by the first imaging system, and, on the other hand, with respect to at least one zone of the inclined face (or the second reference edge) that is recognized by the image generated by the second imaging system and whose position on the target relative to the base edge is known.
Указанная мишень также может соответствовать одному или другому или нескольким из следующих условий:Said target may also meet one or the other or more of the following conditions:
- плоская базовая грань разделена по меньшей мере на первый участок, поверхность которого является отражающей в соответствии с первыми параметрами отражения, и второй участок, поверхность которого является отражающей в соответствии со вторыми параметрами отражения, которые отличаются от первых параметров отражения;- the flat base face is divided into at least a first section, the surface of which is reflective in accordance with the first reflection parameters, and a second section, the surface of which is reflective in accordance with the second reflection parameters, which differ from the first reflection parameters;
- поверхность первого участка является отражающей в соответствии с диффузным отражением, а поверхность второго участка является отражающей в соответствии с зеркальным отражением;- the surface of the first area is reflective in accordance with diffuse reflection, and the surface of the second area is reflective in accordance with specular reflection;
- второй участок разделен в соответствии с наборами локальных зон, расположенных на первом участке;- the second section is divided in accordance with the sets of local zones located in the first section;
- поверхность указанной наклонной грани содержит элементы рельефа или зеркальные элементы, которые равномерно распределены;- the surface of the specified inclined face contains relief elements or mirror elements, which are evenly distributed;
- указанные локальные зоны вместе образуют геометрическую фигуру, которая является одной из следующих фигур: четырехугольник, параллелограмм, прямоугольник, квадрат, ромб, правильный многоугольник и окружность;- these local zones together form a geometric figure, which is one of the following figures: a quadrilateral, a parallelogram, a rectangle, a square, a rhombus, a regular polygon and a circle;
- указанные локальные зоны второго участка образованы островками или сегментами, распределенными на первом участке;- these local zones of the second section are formed by islands or segments distributed in the first section;
- указанные локальные зоны выполнены из хрома;- these local zones are made of chromium;
- первая структура и вторая структура расположены на рабочей грани концентрично друг другу, в частности, первая структура окружает вторую структуру;- the first structure and the second structure are located on the working face concentric to each other, in particular, the first structure surrounds the second structure;
- локальные зоны второго участка первой структуры образуют квадрат, который окружает вторую структуру;- local zones of the second section of the first structure form a square that surrounds the second structure;
- первая структура ограничивает окно для корпуса, вмещающего указанную вторую структуру;- the first structure defines the window for the housing containing the specified second structure;
- вторая структура расположена в указанном корпусе с наклонной гранью, отстоящей назад от базовой грани первой структуры, в частности, расположена позади плоскости, ограниченной базовой гранью;- the second structure is located in the specified body with an inclined edge spaced back from the base edge of the first structure, in particular, located behind the plane bounded by the base edge;
- поверхность наклонной грани второй структуры имеет полосчатую структуру, в частности, наклонная грань второй структуры покрыта одним из следующих элементов: сеткой травления, структурированной решеткой или сеткой зеркальных линий.- the surface of the inclined face of the second structure has a streaky structure, in particular, the inclined face of the second structure is covered with one of the following elements: an etched grid, a structured grating or a grid of mirror lines.
В соответствии с одним вариантом осуществления, поверхность наклонной грани содержит равномерно распределенные элементы рельефа. В соответствии с другим вариантом осуществления, поверхность указанной наклонной грани содержит равномерно распределенные зеркальные элементы. В обоих случаях идея в том, чтобы иметь возможность определять положение наклонной грани, которая в грубом приближении является плоской, в направлении Z, ортогональном базовой грани. Чтобы выполнить это, в одном случае элементы рельефа образуют неоднородности поверхности или небольшие шероховатости; при этом поверхность наклонной грани, будучи шероховатой, обеспечивает диффузное отражение, которое позволяет оптической системе, которая смотрит на мишень, четко видеть часть наклонной грани: в частности, указанные элементы рельефа имеют размер более 700 нм, в частности более 1 мкм, а именно, имеют размер, который больше длины волны падающего света, в данном случае, видимого света. В ином случае, зеркальные элементы наклонной плоскости, расположенные согласно геометрической схеме, например, взаимно параллельные линии, находящиеся в направлении Z в разных положениях, являются визуально отличимыми от остальной поверхности наклонной грани (которая предпочтительно демонстрирует диффузное отражение). Следовательно, оптическая система, которая смотрит на мишень, имеет возможность четко видеть участок наклонной грани с одним или более зеркальными элементами.In accordance with one embodiment, the surface of the inclined face contains evenly distributed elements of the relief. In accordance with another embodiment, the surface of the specified inclined face contains evenly distributed mirror elements. In both cases, the idea is to be able to position the sloped face, which is roughly flat, in the Z direction orthogonal to the base face. In order to accomplish this, in one case the elements of the relief form surface irregularities or small roughnesses; while the surface of the inclined face, being rough, provides diffuse reflection, which allows the optical system that looks at the target to clearly see part of the inclined face: in particular, these relief elements have a size of more than 700 nm, in particular more than 1 μm, namely, have a size that is larger than the wavelength of the incident light, in this case visible light. Otherwise, inclined plane mirror elements arranged according to the geometry, such as mutually parallel lines located in the Z direction at different positions, are visually distinct from the rest of the surface of the inclined face (which preferably exhibits diffuse reflection). Therefore, the optical system that looks at the target is able to clearly see the portion of the inclined edge with one or more mirror elements.
Данная трехмерная мишень содержит на своей рабочей грани двойную структуру, соответственно образующую первую плоскую базовую грань и вторую базовую грань, определяющую плоскость, наклоненную относительно первой базовой грани. Такая пространственная (трехмерная) геометрия мишени, наряду с особыми и различными оптическими характеристиками поверхностей, которые соответственно образуют первую базовую грань и вторую базовую грань, позволяет осуществлять оптическое определение положения данной мишени относительно используемой оптической системы в пространстве трех координат X, Y и Z. Согласно одному варианту осуществления, используемая оптическая система дает возможность осуществлять оптическое определение положения, которое фактически завершается измерением взаимного расположения посредством одного единственного этапа съемки как первой плоской базовой грани, так и второй наклонной базовой грани: таким образом, измерение заключается в одновременной съемке изображения первой плоской базовой грани и второй наклонной базовой грани. Такая одновременная съемка может быть произведена за две, три или более итераций, даже за n съемок (где n - целое число большее единицы, например, число в интервале от двух до пятнадцати). Таким образом, можно располагать несколькими изображениями (серией изображений), как первой плоской базовой грани, так и второй наклонной базовой грани, что дает возможность выполнять обработку посредством вычислительных алгоритмов не одного изображения первой плоской базовой грани и второй наклонной базовой грани, а серии таких изображений, и таким образом, уменьшать погрешность измерения.This three-dimensional target contains on its working face a double structure, respectively forming a first flat base face and a second base face defining a plane inclined relative to the first base face. Such a spatial (three-dimensional) geometry of the target, along with the special and different optical characteristics of the surfaces that respectively form the first reference face and the second reference face, allows for the optical determination of the position of a given target relative to the optical system used in the space of three coordinates X, Y and Z. According to In one embodiment, the optical system used makes it possible to carry out an optical position determination, which actually ends with the measurement of the relative position through a single acquisition step of both the first flat reference face and the second inclined reference face: thus, the measurement consists in simultaneously capturing an image of the first flat reference face. face and the second inclined base face. Such a simultaneous survey may be performed in two, three or more iterations, even n surveys (where n is an integer greater than one, such as a number between two and fifteen). Thus, it is possible to have several images (a series of images), both the first flat base face and the second inclined base face, which makes it possible to process by means of computational algorithms not one image of the first flat base face and the second inclined base face, but a series of such images. , and thus reduce the measurement error.
В частности, в соответствии с одним возможным вариантом осуществления, такое формирование изображения (изображений) первой плоской базовой грани и второй наклонной базовой грани выполняется посредством оптической системы, которая используется без необходимости ее регулировки, что будет объяснено ниже. В данном случае отсутствует какая-либо особая настройка, которую необходимо выполнять в оптической системе, что обеспечивает значительную экономию времени при выполнении измерения относительного положения трехмерной мишени. Данное техническое решение дает заметное преимущество по сравнению с существующими техническими решениями, состоящее в том, что не требуется ни выполнение нескольких этапов измерения, ни изменения настройки, в частности, фокусного расстояния оптической системы, которая смотрит на мишеньSpecifically, according to one possible embodiment, such imaging(s) of the first flat base facet and the second inclined base facet is performed by an optical system that is used without the need for adjustment, as will be explained below. In this case, there is no special setup that needs to be done in the optical system, which saves a lot of time when measuring the relative position of a 3D target. This technical solution provides a significant advantage compared to existing technical solutions, consisting in the fact that neither several measurement steps are required nor a change in settings, in particular, the focal length of the optical system that looks at the target.
Также, когда данная мишень используется для измерения положения держателя инструмента относительно держателя детали, становится возможным обеспечить независимость от износа инструмента и изменений температуры инструмента и/или рабочего пространства станка, в котором размещают деталь, подлежащую обработке, путем установки мишени на держателе инструмента.Also, when this target is used to measure the position of the tool holder relative to the workpiece holder, it becomes possible to ensure independence from tool wear and changes in the temperature of the tool and/or the working space of the machine in which the part to be processed is placed by mounting the target on the tool holder.
Согласно одному варианту осуществления, оптическая система содержит первую съемочную систему и вторую съемочную систему, при этом:According to one embodiment, the optical system comprises a first imaging system and a second imaging system, wherein:
- глубина резкости первой съемочной системы по меньшей мере в десять раз больше, чем глубина резкости второй съемочной системы, и- the depth of field of the first imaging system is at least ten times greater than the depth of field of the second imaging system, and
- оптическая система выполнена таким образом, что оптический тракт первой съемочной системы и оптический тракт второй съемочной системы имеют общий участок, расположенный на оптической оси оптической системы и содержащий заднюю фокальную плоскость первой съемочной системы и заднюю фокальную плоскость второй съемочной системы.- the optical system is designed in such a way that the optical path of the first imaging system and the optical path of the second imaging system have a common area located on the optical axis of the optical system and containing the rear focal plane of the first imaging system and the rear focal plane of the second imaging system.
Такая оптическая система может быть помещена на один из двух рассматриваемых объектов (второй объект, который образован держателем детали), и дает возможность посредством двух съемочных систем выполнять одновременную съемку двух резких изображений в двух близко расположенных местах на другом из указанных двух объектов (первом объекте, который образован держателем инструмента), при этом указанные два места на первом объекте расположены на слегка разных расстояниях от второго объекта. Такая оптическая система дает возможность, о чем подробнее будет сказано ниже, посредством двух изображений осуществлять трехмерное определение (т.е. по трем координатам) положения первого объекта относительно второго объекта, который несет на себе оптическую систему.Such an optical system can be placed on one of the two objects under consideration (the second object, which is formed by the workpiece holder), and makes it possible, by means of two imaging systems, to simultaneously shoot two sharp images at two closely spaced locations on the other of the two objects (the first object, which is formed by the tool holder), while said two places on the first object are located at slightly different distances from the second object. Such an optical system makes it possible, as will be discussed in more detail below, by means of two images to carry out a three-dimensional determination (ie, in three coordinates) of the position of the first object relative to the second object, which carries the optical system.
В соответствии с одним возможным вариантом осуществления, оптическая система выполнена таким образом, что оптический тракт от объекта (первого объекта) проходит по меньшей мере через часть одной из первой или второй съемочной системы прежде чем достигает другой из указанных съемочных систем. Таким образом, можно иметь участок оптического тракта в качестве входа/выхода оптической системы, который является общим или очень близким к первой и второй съемочным системам. Таким образом можно не только сочетать первую и вторую съемочные системы в одной и той же оптической системе, но также иметь возможность осуществлять регистрацию изображений двух близкорасположенных мест на первом объекте, которые находятся друг от друга на расстоянии нескольких десятков миллиметров, даже нескольких миллиметров, или на расстоянии меньше одного миллиметра.According to one possible embodiment, the optical system is configured such that the optical path from the object (the first object) passes through at least part of one of the first or second imaging systems before reaching the other of said imaging systems. Thus, it is possible to have a portion of the optical path as input/output of the optical system that is common to or very close to the first and second imaging systems. In this way, it is not only possible to combine the first and second imaging systems in the same optical system, but also to be able to capture images of two closely spaced locations on the first object, which are separated by a distance of several tens of millimeters, even several millimeters, or distance less than one millimeter.
Согласно одному варианту осуществления, первая и вторая съемочные системы расположены параллельно друг другу, причем оптическая система также содержит оптический модуль, расположенный между первой и второй съемочными системами, и выполненный с возможностью отклонения части световых лучей, проходящих по меньшей мере через часть одной из съемочных систем - первой или второй системы - к другой из указанных съемочных систем. Согласно возможному варианту, данный оптический модуль представляет собой или включает в себя катоптрическую (отражающую) оптическую систему, например, зеркало.According to one embodiment, the first and second imaging systems are arranged parallel to each other, and the optical system also includes an optical module located between the first and second imaging systems, and configured to deflect a portion of the light rays passing through at least part of one of the imaging systems. - of the first or second system - to another of the specified imaging systems. According to a possible variant, this optical module is or includes a catoptric (reflective) optical system, for example, a mirror.
Данная оптическая система также может соответствовать одному или другому или нескольким из следующих условий:This optical system may also meet one or the other or more of the following conditions:
- фокусное расстояние второй съемочной системы больше, чем фокусное расстояние первой съемочной системы;- the focal length of the second imaging system is greater than the focal length of the first imaging system;
- увеличение первой съемочной системы меньше или равно увеличению второй съемочной системы;- the increase in the first survey system is less than or equal to the increase in the second survey system;
- глубина резкости (DOF1) первой съемочной системы больше или равна 0,8 мм;- depth of field (DOF1) of the first imaging system is greater than or equal to 0.8 mm;
- глубина резкости (DOF2) второй съемочной системы меньше или равна 0,1 мм;- depth of field (DOF2) of the second imaging system is less than or equal to 0.1 mm;
- первая съемочная система является телецентрической, и вторая съемочная система является телецентрической;- the first survey system is telecentric and the second survey system is telecentric;
- первая съемочная система имеет такую конфигурацию, что ее задняя фокальная плоскость может совпадать с базовой гранью первой структуры;- the first imaging system is configured such that its rear focal plane may coincide with the base face of the first structure;
- вторая съемочная система имеет такую конфигурацию, что ее задняя фокальная плоскость может пересекать наклонную грань трехмерной мишени;- the second imaging system is configured such that its rear focal plane can intersect the inclined face of the three-dimensional target;
- оптическое устройство также содержит третью съемочную систему, расположенную на держателе инструмента, и выполненную с возможностью определения ориентации рабочей грани мишени и/или угловой ориентации держателя инструмента.- the optical device also contains a third imaging system located on the tool holder and configured to determine the orientation of the working face of the target and/or the angular orientation of the tool holder.
Настоящее изобретение также относится к способу трехмерного оптического измерения соответственно в трех ортогональных направлениях X, Y и Z в трехмерном пространстве обрабатывающего станка положения держателя инструмента относительно держателя детали, которые находятся на одной линии и удалены друг от друга в главном направлении Z, содержащему этапы, на которых:The present invention also relates to a method for three-dimensional optical measurement in three orthogonal directions X, Y and Z, respectively, in the three-dimensional space of a machine tool, the positions of the tool holder relative to the workpiece holder, which are in the same line and spaced from each other in the main direction Z, containing steps, by which:
- обеспечивают оптическую систему с системой получения изображений,- provide an optical system with an imaging system,
- указанную оптическую систему устанавливают на держатель детали,- the specified optical system is installed on the part holder,
- обеспечивают мишень, содержащую рабочую грань и образующую базу для позиционирования,- provide a target containing a working face and forming a base for positioning,
- указанную мишень устанавливают на держатель инструмента,- said target is placed on the tool holder,
- держатель инструмента и держатель детали располагают так, чтобы мишень можно было расположить на оптической оси оптической системы,- the tool holder and the workpiece holder are positioned so that the target can be positioned on the optical axis of the optical system,
- выполняют один этап съемки мишени, при этом оптическую систему располагают так, чтобы взаимодействовать с мишенью, посредством чего определяют в трехмерном пространстве положение держателя обрабатываемой детали относительно держателя инструмента.- performing one stage of shooting the target, while the optical system is positioned so as to interact with the target, whereby the position of the workpiece holder relative to the tool holder is determined in three-dimensional space.
Согласно варианту осуществления данного способа, во время этапа съемки оптическую систему и мишень располагают так, чтобы задняя фокальная плоскость оптической системы могла быть совмещена с рабочей гранью мишени.According to an embodiment of this method, during the shooting phase, the optical system and the target are positioned so that the rear focal plane of the optical system can be aligned with the working face of the target.
Согласно данному способу, может быть предусмотрено выполнение одного или другого или нескольких из следующих условий:According to this method, one or more or more of the following conditions may be provided:
- указанная мишень является трехмерной, и содержит на своей рабочей грани:- the specified target is three-dimensional, and contains on its working face:
* первую структуру, образующую плоскую базовую грань, разделенную по меньшей мере на:* the first structure forming a flat base face, divided into at least:
- первый участок, поверхность которого является отражающей в соответствии с диффузным отражением, и- the first area, the surface of which is reflective according to diffuse reflection, and
- второй участок, поверхность которого является отражающей в соответствии с зеркальным отражением, иa second portion whose surface is reflective according to specular reflection, and
* вторую структуру, содержащую грань, наклоненную относительно указанной плоской базовой грани,* a second structure containing a face inclined relative to the specified flat base face,
- указанная оптическая система содержит первую съемочную систему и вторую съемочную систему, в которой:- said optical system comprises a first imaging system and a second imaging system, in which:
- глубина резкости первой съемочной системы по меньшей мере в десять раз больше, чем глубина резкости второй съемочной системы, при этом- the depth of field of the first imaging system is at least ten times greater than the depth of field of the second imaging system, while
- указанная оптическая система, с одной стороны, выполнена таким образом, что оптический тракт первой съемочной системы и оптический тракт второй съемочной системы имеют общий участок, содержащий заднюю фокальную плоскость первой съемочной системы и заднюю фокальную плоскость второй съемочной системы, а, с другой стороны, таким образом, что разность между фокусным расстоянием второй съемочной системы и фокусным расстоянием первой съемочной системы лежит в интервале между минимальным расстоянием и максимальным расстоянием, отделяющим базовую грань от наклонной грани,- the specified optical system, on the one hand, is made in such a way that the optical path of the first imaging system and the optical path of the second imaging system have a common area containing the rear focal plane of the first imaging system and the rear focal plane of the second imaging system, and, on the other hand, so that the difference between the focal length of the second imaging system and the focal length of the first imaging system lies in the interval between the minimum distance and the maximum distance separating the base face from the inclined face,
- держатель инструмента и держатель детали расположены таким образом, что, с одной стороны, фокусное расстояние первой съемочной системы позволяет разместить задний фокус первой съемочной системы на первой структуре мишени, а, с другой стороны, фокусное расстояние второй съемочной системы позволяет разместить задний фокус второй съемочной системы на второй структуре мишени,- the tool holder and the workpiece holder are arranged in such a way that, on the one hand, the focal length of the first imaging system allows the back focus of the first imaging system to be placed on the first target structure, and, on the other hand, the focal length of the second imaging system allows the back focus of the second imaging system to be placed systems on the second target structure,
- на этапе съемки посредством оптической системы выполняют по меньшей мере один этап одновременной съемки посредством первой съемочной системы оптической системы и посредством второй съемочной системы оптической системы, тем самым для каждого этапа съемки посредством оптической системы, с одной стороны, первая съемочная система формирует первое изображение мишени, обеспечивая возможность определения на базовой грани положения второго участка относительно первого участка, что дает, во-первых, первую часть информации о взаимном расположении мишени и первой съемочной системы в направлении X, и, во-вторых, вторую часть информации о взаимном расположении мишени и первой съемочной системы в направлении Y, а также, с другой стороны, вторая съемочная система формирует второе изображение мишени, содержащее резкий участок, соответствующий расположению наклонной грани второй структуры, что дает третью часть информации о расстоянии между мишенью и второй съемочной системой в направлении Z.- at the stage of shooting by means of the optical system, at least one step of simultaneous shooting by means of the first shooting system of the optical system and by means of the second shooting system of the optical system is performed, thereby for each stage of shooting through the optical system, on the one hand, the first shooting system forms the first image of the target , providing the ability to determine on the base face the position of the second section relative to the first section, which gives, firstly, the first part of information about the relative position of the target and the first shooting system in the X direction, and, secondly, the second part of the information about the relative position of the target and the first imaging system in the Y direction, and, on the other hand, the second imaging system forms a second image of the target, containing a sharp section corresponding to the location of the inclined edge of the second structure, which gives the third part of the information about the distance between the target and the second imaging system in the Z direction.
Согласно еще одному возможному варианту осуществления, второй участок плоской базовой грани разделяют на ряд локальных зон, расположенных на первом участке, при этом, когда первая съемочная система формирует первое изображение мишени, определяют положение локальных зон второго участка на базовой грани, что дает часть информации о взаимном расположении указанных локальных зон и первой съемочной системы, что дает возможность получить результат измерения взаимного расположения в направлении Y и в направлении X.According to another possible embodiment, the second section of the flat base face is divided into a number of local zones located on the first section, while when the first imaging system forms the first image of the target, the position of the local zones of the second section on the base face is determined, which gives part of the information about the relative position of said local areas and the first imaging system, which makes it possible to obtain a measurement result of the relative position in the Y direction and in the X direction.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Примеры реализации изобретения указаны в нижеследующем описании, иллюстрированном прилагаемыми чертежами, на которых:Examples of the invention are indicated in the following description, illustrated by the accompanying drawings, in which:
фиг. 1 изображает устройство трехмерного измерения, которое содержит соответствующую изобретению трехмерную мишень и оптическую систему;fig. 1 shows a three-dimensional measurement device which comprises a three-dimensional target according to the invention and an optical system;
фиг. 2А иллюстрирует использование устройства трехмерного измерения с фиг. 1 в станке согласно изобретению для измерения в пространстве положения держателя инструмента относительно держателя детали (который также называют шпинделем для материала);fig. 2A illustrates the use of the 3D measurement device of FIG. 1 in a machine according to the invention for measuring in space the position of a tool holder relative to a workpiece holder (also referred to as a material spindle);
фиг. 2В изображает часть фиг. 2А, соответствующую держателю инструмента с трехмерной мишенью, если смотреть в направлении IIB фиг. 2А, т.е. в направлении Z так, как это «видит» оптическая система, когда мишень направлена в сторону оптической системы;fig. 2B shows part of FIG. 2A corresponding to a tool holder with a three-dimensional target as viewed in the direction IIB of FIG. 2A, i.e. in the Z direction as the optical system "sees" it when the target is directed towards the optical system;
фиг. 3А, 3В и 3С представляют собой три вида, иллюстрирующие конструкцию трехмерной мишени, соответствующей изобретению, соответственно, вид спереди, вид в аксонометрии и вид в разрезе; а фиг. 3D и 3Е в аксонометрии изображают вторую структуру мишени, соответствующей фиг. 3А, 3В и 3С согласно варианту осуществления;fig. 3A, 3B and 3C are three views illustrating the construction of a three-dimensional target according to the invention, respectively, front view, perspective view and sectional view; and fig. 3D and 3E show a perspective view of a second target structure corresponding to FIG. 3A, 3B and 3C according to the embodiment;
фиг. 4А и 4В иллюстрируют обработку изображения, сформированного второй съемочной системой оптической системы;fig. 4A and 4B illustrate the processing of an image formed by the second pickup system of the optical system;
фиг. 5 изображает в аксонометрии и с пространственным разделением деталей держатель инструмента, оснащенный трехмерной мишенью, соответствующей изобретению;fig. 5 is a perspective and exploded view of a tool holder equipped with a three-dimensional target according to the invention;
фиг. 6 иллюстрирует установку устройства трехмерного оптического измерения на держателе инструмента согласно изобретению.fig. 6 illustrates the mounting of a 3D optical measurement device on a tool holder according to the invention.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
На фиг. 1 изображено оптическое устройство 10, содержащее оптическую систему 100 и трехмерную мишень 200, которые могут взаимодействовать друг с другом в целях выполнения трехмерного измерения взаимного положения мишени 200 и оптической системы 100. Фактически, в данном положении измерения мишень 200 ориентирована в направлении оптической системы 100 параллельно основной оси, образующей главное горизонтальное направление Z. С этой целью на выходе оптической системы 100 оптический тракт О ортогонален рабочей грани 202 мишени 200.In FIG. 1 shows an
Мишень 200 будет далее описана согласно фиг. 1, 3А, 3В и 3С. Мишень 200 имеет вид таблетки цилиндрической формы с круглым поперечным сечением (мишень может иметь квадратное или иное сечение), у которой одна сторона образует рабочую грань 202 для выполнения измерений. Следовательно, для осуществления измерений данную рабочую грань 202 поворачивают в направлении оптической системы 100, в частности, в направлении входной грани 102 оптической системы 100, при этом ось Z, соответствующая главному направлению (на фигурах горизонтальному направлению), отделяет рабочую грань 202 от входной грани 102 оптической системы 100.The
Поверхность рабочей грани 202 мишени 200 разделена на первую структуру 210 и вторую структуру 220. Первая структура 210 содержит плоскую базовую грань 212, которая является гладкой и разделена на первый участок 214, который является отражающим в соответствии с диффузным отражением, и второй участок 216, который является отражающим в соответствии с зеркальным отражением. Согласно одному варианту осуществления, первый участок 214 покрыт диффузно отражающим слоем, например, сульфатом бария BaSO4, а второй участок 216 сформирован зеркально отражающим слоем, например, слоем хрома. Согласно изображенному варианту осуществления, второй участок 216 выполнен в виде нескольких локальных зон 217 в форме кругов, образующих «островки», расположенные внутри первого участка 214, который является сплошным. Указанные локальные зоны 217 могут быть другого вида, например, могут иметь вид сегментов или «островков» другой формы нежели круговой. Указанные локальные зоны 217 вместе образуют геометрическую фигуру - одну из следующего перечня: четырехугольник, параллелограмм, прямоугольник, квадрат, ромб, правильный многоугольник и окружность. Данная геометрическая фигура может быть фигурой с центральной симметрией. На фиг. 3А и 3В двадцать четыре круглые локальные зоны 217 расположены в виде квадрата. Назначение первой структуры 210 заключается в точном распознавании центра С3 с использованием стандартных видеоинструментов. В случае фигуры типа «квадрат» две диагонали С1 и С2 указанного квадрата пересекаются в его центре. Следует отметить, что при измерении положения, как представлено на фиг. 1-3 и 5, базовая грань 212 расположена параллельно направлениям X и Y, соответственно формируя вертикальное направление (ось) и поперечное горизонтальное направление (ось) в случае такого расположения, какое показано.The surface of the working
Вторая структура 220 содержит грань 222, наклоненную относительно базовой грани 212; при этом данная наклонная грань 222 является практически плоской, причем срединная плоскость данной наклонной грани образует относительно базовой грани 212 острый угол а, лежащий в диапазоне 10°-80°, например, угол 20°-30°, а предпочтительно угол порядка 25° (см. фиг. 3С).The
Согласно одному варианту осуществления, поверхность данной наклонной грани 222 не является гладкой, а содержит элементы 224 рельефа, которые создают неровности поверхности, которые являются либо случайными, либо обладают заданной геометрией, например, вместе образуют решетку или сетку линий, таким образом составляют структурированную решетку (не показана) или структурированную сетку линий (см. фиг. 3D).According to one embodiment, the surface of a given
Такие элементы 224 рельефа могут быть в виде выступов или в виде углублений, т.е. могут отстоять назад от срединной плоскости наклонной грани 222, в частности, в форме небольшой шероховатости или любой другой неоднородности поверхности. Такие элементы 224 рельефа могут присутствовать на всей поверхности наклонной грани 222. Такие элементы рельефа могут быть равномерно распределены по всей поверхности наклонной грани 222. Например, указанные элементы 224 рельефа могут образовывать линию, которая ограничивает рисунок решетки или сетки, или, в более общем случае, структурированную поверхность или шероховатую поверхность, которая делает возможным получение достаточного рассеяния света, отраженного от наклонной грани 222. Поверхность наклонной грани 222 второй структуры 220, к примеру, покрыта одним из следующих элементов: сеткой травления или структурированной решеткой, у которой расстояние (шаг) между элементами лежит в интервале 5-100 мкм, в частности в интервале 5-50 мкм, в том числе 8-15 мкм, например, имеет порядок 10 мкм.Such relief features 224 may be in the form of protrusions or recesses, i. e. may stand back from the median plane of the
Например, данная наклонная грань 222 выполнена из неполированного кремния или из керамики, или из неполированного металла или стекла, или из любого другого материала, который позволяет получать структуру, при этом элементы 224 рельефа получены посредством фотолитографии, путем обработки со снятием стружки, путем непосредственного формирования рисунка (надписания), или любым другим способом, который позволяет сформировать структуру. Указанные элементы 224 рельефа образуют, к примеру, углубления и/или выступы, которые соответственно отстоят назад от срединной плоскости и/или выступают за пределы срединной плоскости на несколько микрон или на несколько десятков микрон, в частности, на 0,5-50 мкм.For example, this
Согласно другому варианту осуществления, как показано на фиг. 3Е, поверхность данной наклонной грани 222 является гладкой и содержит сетку линий хрома или иного материала, обеспечивающего зеркальное отражение указанным линиям хрома, которые образуют зеркальные элементы 225. Указанные зеркальные элементы 225 в форме линий расположены параллельно друг другу. В измерительном положении указанные зеркальные элементы 225 в форме линий или полосок расположены параллельно плоскости Y, Z, так что вдоль наклонной грани в направлении Z указанные линии встречаются одна за другой (то же самое наблюдается, если двигаться в направлении X). Подложка, образующая пластину второй структуры 220, может быть выполнена из различных материалов, включая стекло или кремний, с диффузно отражающим слоем на наклонной грани 222, выполненным, например, из сульфата бария BaSO4, который чередуется с зеркальными элементами 225, или который покрывает всю поверхность наклонной грани, а зеркальные элементы 225 при этом расположены поверх данного диффузно отражающего слоя. Согласно примеру варианта осуществления, указанные зеркальные элементы 225 в форме линий образуют сетку с шагом 25 мкм. При этом данные линии (в частности, из хрома) имеют ширину 12,5 мкм равную ширине промежутков между линиями или участков диффузного отражения, которые также имеют форму линий или полос шириной 12,5 мкм. В соответствии с другим вариантом осуществления, используется шаг 10 мкм или, более обще, шаг в диапазоне 5-50 мкм. Следует отметить, что зеркальные элементы 225, которые чередуются с остальной поверхностью, обеспечивающей диффузное отражение, могут иметь форму иную, нежели сплошные линии или сегменты, образующие полосы; в частности это могут быть прерывистые линии, фигуры типа пунктирных границ, кругов, треугольников или любых других геометрических форм.According to another embodiment, as shown in FIG. 3E, the surface of this
Согласно варианту осуществления, который не представлен на чертежах, наклонная грань 222 второй структуры 220 несет на себе область, которая выпячивает вперед элементы 224 рельефа в форме небольших гребней или клиньев, распределенных в виде взаимно параллельных рядов, при этом элементы 224 рельефа взаимно смещены от одного ряда к другому, чтобы получилась ступенчатая фигура. Согласно другому варианту осуществления, который не представлен на чертежах, наклонная грань 222 второй структуры 220 несет на себе выступающие элементы 224 рельефа в форме сегментов, которые являются параллельными друг другу и равноудаленными и соответствуют двум сериям, пересекающимся под углом 90° друг к другу. Такой набор элементов 224 рельефа образует решетчатый рисунок. Следует отметить, что данная решетка может быть сформирована двумя сериями взаимно параллельных сегментов, которые пересекаются друг с другом под углом, отличающимся от 90°. На фиг. 3А, 3В, 3С и 3D наклонная грань 222 второй структуры 220 несет элементы 224 рельефа, которые утоплены в виде серии сегментов, которые параллельны друг другу и расположены друг от друга на равных расстояниях в направлении X: данные элементы 224 рельефа образуют в этом случае канавки. Следовательно, направление X ортогонально направлению сегментов, образующих элементы 224 рельефа.According to an embodiment that is not shown in the drawings, the sloping
Следовательно, в варианте осуществления, показанном на фиг. 3Е, поверхность наклонной грани 222 второй структуры 220 покрыта сеткой зеркальных линий 225, а именно, взаимно параллельных сплошных полос, поверхность которых обладает свойством зеркального отражения.Therefore, in the embodiment shown in FIG. 3E, the surface of the
Таким образом, в некоторых из вышеупомянутых случаев, и, в частности, представленных на фиг. 3D и 3Е, поверхность наклонной грани 222 второй структуры 220 имеет полосчатую структуру.Thus, in some of the cases mentioned above, and in particular those illustrated in FIG. 3D and 3E, the surface of the sloped
В соответствии с вариантами осуществления, представленными для мишени 200, таблетка, ограничивающая мишень 200, содержит на своей рабочей грани 202 первую структуру 210, которая занимает большую часть поверхности рабочей грани 202, а внутри первой структуры 210 - зону, занимаемую второй структурой 220. В этой ситуации первая структура 210 окружает вторую структуру 220. Точнее, локальные зоны 217 второго участка 216 первой структуры 210 образуют квадрат, который окружает вторую структуру 220. В соответствии с одним возможным условием, и в случае вариантов осуществления мишени 200, представленных на чертежах, первая структура 210 и вторая структура 220 расположены на рабочей грани 202 концентрично друг другу. Более того, как в представленных вариантах, первая структура 210 ограничивает окно 218 для корпуса 219, вмещающего в себя вторую структуру 220, которая, к примеру, размещена на пластине, у которой имеется наклонная грань 222. Когда пластина помещена в корпус 219 первой структуры 210, ее наклонная грань 222 повернута в направлении наружу из корпуса 219, в сторону окна 218. В данном конкретном случае вторая структура 220 расположена в корпусе 219 так, что наклонная грань 222 отстоит назад от базовой грани первой структуры 210: это означает, что наклонная грань 222, а, следовательно, и вторая структура 220 расположены сзади, позади плоскости, ограниченной базовой гранью 212 (относительно главного направления Z, см. фиг. 3В) в корпусе 219, и отстоят назад, например, на 0,05-2 мм или приблизительно на 0,15 мм. Согласно другому возможному варианту, который не представлен на чертежах, вторую структуру 220 располагают впереди - спереди от плоскости, ограниченной базовой гранью 212. Согласно еще одному возможному варианту, который также не представлен на чертежах, вторую структуру 220 располагают с каждой стороны плоскости, ограниченной базовой гранью 212, а именно, часть наклонной грани 222 располагают позади, а другую часть наклонной грани 222 располагают спереди относительно базовой грани 212.In accordance with the embodiments presented for the
В целях защиты первой структуры 210 и второй структуры 220 от окружающей среды (пыли, масла, ударов и т.п.), как можно видеть на фиг. 3С, мишень 200 содержит защитную пластину 230 из прозрачного материала, в частности стекла, покрывающую первую структуру 210 и вторую структуру 220 со стороны рабочей грани 202. В соответствии с одним возможным вариантом осуществления, как показано на фиг. 3С, мишень 200 содержит в виде пакета следующие элементы. Нижнюю стенку 231, поверх которой установлена верхняя пластина 232, в центре которой выполнен вырез, ограничивающий корпус 219, ограниченный со стороны рабочей грани 202 окном 218. Сверху верхняя пластина 232 покрыта защитной пластиной 230, которая закрывает корпус 219. Все указанные элементы вместе окружены цилиндрической стенкой 234, которая удерживает всю мишень 200. Вторая структура 220 представляет собой, например, заключенную в корпус 219 кремниевую пластину с наклонной гранью 222 (которая несет на себе элементы 224 рельефа или зеркальные элементы 225), повернутую в направлении рабочей грани 202. Сторона верхней пластины 232, обращенная в сторону рабочей грани 202, содержит отражающий слой 233 в виде двух зон, как это было рассмотрено выше в отношении первого участка 214 (отражающая поверхность в соответствии с диффузным отражением) и второго участка 216 (отражающая поверхность в соответствии с зеркальным отражением), в частности в виде локальных элементов 217).In order to protect the
Кроме того, мишень 200 может быть оснащена средствами радиочастотной идентификации РЧИД (RFID, Radio Frequency identification) (не показаны), чтобы обеспечить возможность сохранения и считывания уникального идентификатора, и данных, касающихся мишени 200, и относящихся к первому объекту, на котором предположительно должна быть установлена мишень 200, в частности, держателя 310 инструмента (см. фиг. 5 и 6): например, справочной информации по держателю 310 инструмента и другой информации, связанной с использованием данного держателя инструмента (к примеру, его серийного номера, типа, его установки относительно центра материала держателя обрабатываемой детали, числа раз использования держателя инструмента и т.п.).In addition, the
Далее, согласно фиг. 1, будет рассмотрена оптическая система 100, связанная с только что описанной мишенью 200, которые вместе образуют оптическое измерительное устройство 10, которое позволяет проводить измерение взаимного положения двух объектов в трех пространственных направлениях. В частности, ортогональное пространство рассматривается в декартовой системе координат X, Y и Z, которая указана на чертежах. Данная оптическая система 100 предназначена для одновременной регистрации, за одну и ту же последовательность съемок как изображения первой структуры 210 мишени 200, так и изображения второй структуры 220 мишени 200. Согласно настоящему описанию, данная одновременная съемка двух изображений осуществляется без настройки, что дает высокую скорость выполнения такой съемки. Другие свойства, связанные, в частности, с особой конструкцией мишени 200, которая была рассмотрена выше, также позволяют добиться максимальной точности. Устройство 10 трехмерного оптического измерения, соответствующее настоящему изобретению, за % секунды или быстрее способно выполнять воспроизводимое измерение взаимного положения объектов с погрешностью 1 мкм или менее.Further, according to FIG. 1, an
Эта оптическая система 100 содержит первую съемочную систему 110 и вторую съемочную систему 120. Согласно одному варианту осуществления, указанная оптическая система 100 выполнена таким образом, что разность между фокусным расстоянием второй съемочной системы 120 и фокусным расстоянием первой съемочной системы 110 лежит в интервале между минимальным расстоянием и максимальным расстоянием, отделяющим базовую грань 212 от наклонной грани 222. Согласно другому варианту осуществления, глубина резкости (DOF1) первой съемочной системы 110 гораздо больше, в частности, по меньшей мере в десять раз больше глубины резкости (DOF2) второй съемочной системы 120. Например, превышение глубины резкости DOF1 первой съемочной системы 110 над глубиной резкости DOF2 второй съемочной системы 120 составляет 10-10000 раз, или 100-5000 раз. Среди разных возможных характеристик: глубина резкости DOF1 первой съемочной системы 110 больше или равна 0,8 мм, или находится в интервале 0,5-5 мм, или в интервале 0,8-3 мм, или в интервале 1-2 мм. Также среди других возможных характеристик: глубина резкости DOF2 второй съемочной системы 120 меньше или равна 0,1 мм, или находится в интервале 5-50 мкм, или в интервале 8-30 мкм, или в интервале 10-20 мкм.This
Это позволяет первой съемочной системе 110 естественным образом и без иных настроек фокусироваться на всей базовой грани 212 первой структуры 210 в интервале расстояний между мишенью 200 и первой съемочной системой 110, которое может варьироваться в пределах нескольких миллиметров. Параллельно этому вторая съемочная система 120 может естественным образом и без иных настроек фокусироваться на участке наклонной грани 222 второй структуры 210, который находится на расстоянии от второй съемочной системы 120, которое соответствует фокусному расстоянию второй съемочной системы 120. Согласно одному возможному варианту, увеличение первой съемочной системы 210 меньше увеличения второй съемочной системы 220.This allows the
Каждая съемочная система, соответствующая настоящему описанию (первая съемочная система 210 и вторая съемочная система 220) соответствует оптической системе, в частности, центрированной оптической системе, содержащей набор оптических элементов, и систему получения изображений. Такая система получения изображений делает возможным получение фотографий и/или видео, и представляет собой, например, камеру или фотографический аппарат, в частности, цифровой фотоаппарат. Согласно одному возможному варианту осуществления, первая система 112 получения изображений первой съемочной системы 110 и вторая система 122 получения изображений второй съемочной системы 120 синхронизированы с целью одновременной регистрации первого изображения посредством первой съемочной системы 110, и второго изображения посредством второй съемочной системы 120.Each imaging system according to the present description (the
Чтобы первая съемочная система 210 и вторая съемочная система 220 могли одновременно видеть мишень 200, у указанных систем имеется общий участок оптического тракта, который направлен вперед и берет начало от объекта, за которым ведет наблюдение оптическая система 100; в данном случае мишень 200 (см. фиг. 1 и 2) установлена на первом объекте, а оптическая система 100 установлена на втором объекте. С этой целью в положении выполнения измерений первая съемочная система 210 повернута в направлении рабочей грани 202 мишени 200, и образует съемочную систему, выровненную с мишенью 200, при этом вторая съемочная система 120 имеет оптический тракт 126, который встречается с оптическим трактом 116 первой съемочной системы 110, выровненной с мишенью 200, и образует съемочную систему, которая смещена относительно мишени 200 относительно оптической оси О оптической системы 100, и относительно общего участка оптических трактов 116 и 126 (выровненного с мишенью). Другими словами, оптический тракт съемочной системы, выровненный с мишенью 200, по существу перпендикулярен к базовой грани 212. Оптическая ось О совмещена со срединным лучом общего участка первого оптического тракта 116 и второго оптического тракта 126. На данном общем участке сегменты первого оптического тракта 116 и второго оптического тракта 126 взаимно параллельны, но не обязательно совмещены друг с другом.In order for the
В частности, как показано на фиг. 1 и 2, первая съемочная система 210 повернута в направлении рабочей грани 202 мишени 200, другими словами, ориентирована перпендикулярно к рабочей грани 202 мишени 200. Это означает, что оптическая ось О и общий участок оптических трактов 116 и 126 выровнены с мишенью 200 и расположены под прямыми углами к рабочей грани 202 (а, следовательно, к базовой грани 212) мишени 200. При такой конфигурации, как можно видеть на фиг. 1 и 2, оптическая ось О и общий участок оптических трактов 116 и 126 параллельны главному направлению Z и ортогональны к поперечным направлениям X и Y и плоскости X, Y.In particular, as shown in FIG. 1 and 2, the
На общем участке оптических трактов 116 и 126 оптические лучи по меньшей мере частично сливаются друг с другом, или просто параллельны друг другу. У второй съемочной системы 120, которая является смещенной, имеется участок оптического тракта 126 (внутри второй съемочной системы 120), который в предпочтительном случае параллелен оптической оси О. Данный внутренний участок оптического тракта 126 связан, или, точнее, встречается с оптическим трактом 116 первой съемочной системы 110, выровненным посредством специализированного оптического модуля 128, содержащего катоптрическую (отражательную) оптическую систему, такую как зеркало 129. Таким образом, вход смещенной съемочной системы (в данном случае второй съемочной системы 120) связан с траекторией оптического тракта выровненной оптической съемочной системы (в данном случае первой съемочной системы 110).In the common area of the
Более обобщенно можно сказать, что одна из первой съемочной системы 110 и второй съемочной системы 120 повернута в направлении рабочей грани 202 мишени 200, и образует съемочную систему, выровненную с мишенью 200, а у другой съемочной системы из первой съемочной системы 110 и второй съемочной системы 120 имеется оптический тракт 126, который встречается с оптическим трактом 116 съемочной системы 110, выровненной с мишенью 200, и образует смещенную съемочную систему. Это означает, что указанная другая съемочная система имеет оптическую ось, которая проходит через наклонную грань 222, т.е. через вторую структуру 220 мишени 200. Также, первая съемочная система 110 и вторая съемочная система 120 расположены параллельно друг другу. Кроме того оптическая система также содержит оптический модуль 128 (например, с катоптрической оптической системой, такой как зеркало), расположенный между первой съемочной системой 110 и второй съемочной системой 120, и выполненный с возможностью отклонения части световых лучей, проходящих по меньшей мере через часть одной из первой и второй съемочных систем в направлении другой из первой или второй съемочных систем. И наоборот, оптическая система 100 выполнена таким образом, что оптический путь от наблюдаемого объекта (мишени 200 на фиг. 1 и 2) за счет оптической системы 100 проходит по меньшей мере через часть одной из первой съемочной системы 110 и второй съемочной системы 120 (первой съемочной системы 110 на фиг. 1 и 2), прежде чем достичь другой из первой съемочной системы 110 и второй съемочной системы 120 (второй съемочной системы 120 на фиг. 1 и 2).More generally, one of the
Согласно одному варианту осуществления, фокусное расстояние второй съемочной системы 120 больше фокусного расстояния первой съемочной системы 110. Например, разность фокусных расстояний второй съемочной системы 120 и первой съемочной системы 110 находится в интервале от 0.5 мм до 5 мм.According to one embodiment, the focal length of the
Согласно одному варианту осуществления, увеличение первой съемочной системы 110 меньше или равно увеличению второй съемочной системы 120. Например, увеличение первой съемочной системы 110 составляет 0,2-1 увеличения второй съемочной системы 120. К примеру, увеличение первой съемочной системы 110 лежит в интервале 0,3-0,8 или 0,4-0,6 увеличения второй съемочной системы 120, а предпочтительно составляет около 0,5 увеличения второй съемочной системы 120.According to one embodiment, the magnification of the
В варианте осуществления, изображенном на фиг. 1 и 2, оптическая система 100 также содержит источник 140 света, ориентированный в направлении трехмерной мишени 200. Источник 140 света расположен так, чтобы обеспечить боковую подсветку мишени 200. С этой целью данный источник 140 света расположен со смещением от центра, и наклонен относительно оптического тракта 116+126 оптической системы 100. В частности, световые лучи от источника 140 света образуют с базовой гранью 212 мишени угол, так что их зеркальное отражение от отражающих поверхностей мишени, и в частности, локальных зон 217, формирует отраженные световые лучи, которые не попадают в оптическую систему 100. Аналогично, когда наклонная грань 222 содержит зеркальные элементы 225, отражение световых лучей, приходящих от источника 140 света, от указанных зеркальных элементов 225 не попадает в оптическую систему 100.In the embodiment depicted in FIG. 1 and 2, the
Согласно одному варианту осуществления, первая используемая съемочная система 210 и вторая используемая съемочная система 220 являются телецентрическими. В качестве напоминания, телецентричность это характеристика оптической системы, согласно которой все основные лучи (центральный луч каждого пучка), которые проходят через систему, являются практически коллимированными и параллельными оптической оси. В случае телецентрической оптики понятие глубины резкости заменяется понятием рабочего расстояния. Согласно другому варианту осуществления, первая используемая съемочная система 210 и вторая используемая съемочная система 220 не являются телецентрическими или обе не являются телецентрическими. В случае, когда обе системы являются телецентрическими, они также могут быть использованы для измерения геометрических характеристик инструментов, расположенных на держателе 310 инструмента.According to one embodiment, the first
Далее, согласно фиг. 2А-6, будет рассмотрен способ трехмерного оптического измерения расстояний между мишенью 200 и оптической системой 100 в случае обрабатывающего станка, у которого обрабатывающий модуль 300 содержит оптическое устройство 10. Базовыми направлениями X, Y и Z являются базовые направления обрабатывающего модуля, в частности система координат обрабатывающего модуля, которая дает вертикальное направление X (или первую поперечную ось), главное горизонтальное направление Z (или главную ось) и поперечное горизонтальное направление Y (или вторую поперечную ось). Мишень 200 помещена на держатель 310 инструмента, который служит в качестве первого объекта (см. фиг. 5): держатель 310 инструмента проходит в главном горизонтальном направлении, которое соответствует оси X, с возможностью вращения вокруг оси X. С этой целью часть держателя 310 инструмента, например, зажим, содержит углубления на своей периферической поверхности, обычно предназначенные для установки приспособления, обеспечивающего захват/освобождение зажима, и в которые может быть помещена мишень 200, возможно связанная с микросхемой RFID, о чем говорилось ранее. Кроме того, оптическая система 100 установлена на держателе 320 детали, который служит в качестве второго объекта (см. фиг. 6) и принимает в себя деталь 322, подлежащую обработке. Держатель 320 детали проходит вдоль своего главного горизонтального направления, соответствующего оси Z, и имеет возможность вращения вокруг оси Z. Затем, перед этапом обработки, держатель 320 детали и держатель 310 инструмента ставят в близкое друг к другу положение, так чтобы инструмент 312 и подлежащая обработке деталь находились в близи друг к другу, в позиции измерения взаимного расположения. Расположение мишени 200 на держателе 310 инструмента и расположение оптической системы 100 на держателе 320 детали позволяет в данной позиции измерения взаимного расположения расположить мишень 200, а точнее базовую грань 202, на продолжении оптической оси О оптической системы 100 (следует отметить, что указанная оптическая ось О параллельна направлению Z). Таким образом, базовая грань 202 мишени 200 повернута в направлении входной грани 102 оптической системы 100.Further, according to FIG. 2A-6, a method for three-dimensional optical measurement of distances between the
Как представлено на фиг. 6, оптическое устройство 10 также содержит третью съемочную систему 130, расположенную на держателе 310 инструмента, и выполненную с возможностью определения ориентации рабочей грани 202 мишени 200 или угловой ориентации вращающейся части держателя 310 инструмента, в частности, относительно оси X. Предварительный дополнительный этап позиционирования мишени 200 выполняют перед этапом одновременной съемки при помощи оптической системы 100, согласно которому:As shown in FIG. 6, the
- держатель 310 инструмента и держатель 320 детали располагают так, чтобы рабочая грань 202 пространственной мишени 200 оказалась на оптической оси О оптической системы 100. В частности, третья съемочная система 130 может быть использована для определения угловой ориентации мишени 200 относительно вращающейся части держателя 310 инструмента, а следовательно относительно оси X, что делает возможным производить изменение (если необходимо) угловой ориентации вращающейся части держателя 310 инструмента (см. стрелку R на фиг. 6), и таким образом расположения мишени 200 так, чтобы рабочая грань 202 была повернута в направлении оптической системы 100. Позиция измерения взаимного расположения получается, когда мишень 200 ориентирована в направлении оптической системы 100, как было рассмотрено выше в отношении фиг 1 и 2А: в этом случае направление Z проходит между мишенью 200 и оптической системой 100.- the
При первом использовании оптического устройства 10 (а именно, оптической системы 100 и связанной с ней мишени 200), соответственно установленной на держателе 320 детали (или в более общем смысле - на втором объекте), и на держателе 310 инструмента (или в более общем смысле - на первом объекте), должен быть выполнен предварительный дополнительный этап пространственной привязки положения мишени 200 относительно держателя 310 инструмента (в более общем смысле - первого объекта), которая увязывает мишень 200 с тремя направлениями X, Y и Z. Следует отметить, что, очевидно, параметры оптической системы 100, а именно, первой съемочной системы 110 и второй съемочной системы 120 известны, включая их фокусные расстояния. На этой стадии можно отметить, что, когда рабочее пространство обрабатывающего модуля 300 ограниченно и поддерживается при постоянной температуре, его тепловая стабильность обуславливает стабильность размеров оптического устройства 10 и, следовательно, его параметров.When first using the optical device 10 (namely, the
Стоит напомнить, что трехмерное измерение взаимного расположения мишени 200 и оптической системы 100 используется в случае обрабатывающего станка, чтобы конечном итоге знать в форме координат X, Y и Z пространственное взаимное расположение держателя 310 инструмента (или в более общем смысле - первого объекта) и держателя 320 детали (или в более общем смысле - второго объекта).It is worth recalling that the three-dimensional measurement of the relative position of the
В данном описании три направления X, Y и Z представляют собой, например, оси обрабатывающего модуля 300 станка. Таким образом, направление Z может быть определено в качестве главной оси, а именно главного горизонтального направления, отделяющего первый объект (держатель 310 инструмента) от второго объекта (держателя 320 детали). Направление X может быть определено в качестве вертикального направления (или в более общем смысле - первой поперечной оси), а направление Y может быть определено в качестве поперечного горизонтального направления (или в более общем смысле - второй поперечной оси. Согласно одному варианту осуществления, держатель 310 инструмента вращается вокруг оси параллельной направлению X.In this description, the three directions X, Y, and Z are, for example, the axes of the machine
На данном этапе пространственной привязки положения мишени 200 в трех направлениях X, Y и Z (калибровки оптического устройства 10), например, при схеме, соответствующей фиг. 2А и 2В, приводится в действие съемка посредством оптической системы 100, которая приводит, с одной стороны, к формированию первой системой 112 получения изображений, принадлежащей первой съемочной системе 110, первого изображения всей рабочей грани 202 мишени 200 со всей базовой гранью 212, которая изображается резко, а с другой стороны - к формированию второй системой 122 получения изображений, принадлежащей второй съемочной системе 120, второго изображения всей наклонной грани 222 мишени 200 с единственной резко изображаемой зоной в форме горизонтальной полосы. Указанное первое изображение содержит изображение локальных зон 217, которые в данном случае ограничивают собой квадрат (см. фиг. 3А), так что обработка первого изображения дает диагонали С1 и С2 квадрата, и делает возможным определение центра С3 квадрата. Таким образом, поскольку положение оптической оси О на первом изображении известно, определение положения центра С3 квадрата дает возможность узнать в координатах X и координатах Y положение мишени 200 относительно оптической оси О, но также, с одной стороны, относительно точки 314 привязки в направлении X на держателе 310 инструмента, и, с другой стороны, относительно точки 316 привязки в направлении Y на держателе 310 инструмента. Фактически, как можно видеть на фиг. 2А и 2В, в качестве привязки в направлении X используется поверхность держателя 310 инструмента, которая ортогональна оси X, например, образована заплечиком на корпусе держателя 310 инструмента, который на первом изображении смотрится в виде линии, и поверхность которого образует точку 314 привязки в направлении X. Кроме того, как можно видеть на фиг. 2А и 2В, в качестве привязки в направлении Y используется габаритный размер держателя 310 инструмента вблизи мишени 200, который ортогонален оси X, и который в изображенном случае представляет собой ширину (параллельно направлению Y) держателя 310 инструмента вблизи мишени 200, например, диаметр, когда данная часть держателя 310 инструмента является цилиндрической с круговым сечением; данный размер (габарит) образует точку 316 привязки в направлении Y.At this stage of spatial reference of the position of the
Параллельно производится обработка второго изображения, пример которого виден на фиг. 4А. Путем анализа локального контраста данного второго изображения (см. фиг. 4В, на которой представлены кривые контраста в зависимости от положения в координатах X) определяется положение Х0 резко изображаемой зоны второго изображения в вертикальном направлении X. Данный анализ выполняется посредством алгоритма, который дает возможность определить самые резко изображаемые пиксели изображения. Поскольку наклон наклонной грани 222 известен, то получают кривую соответствия между X и Z данной наклонной грани 222 конкретной для мишени 200. Благодаря данной кривой соответствия, знание положения Х0 (см. фиг. 4А и 4В) дает возможность отсюда получить положение Z0 наклонной грани 222 на оптической оси О, а, следовательно, положение по координате Z мишени 200 относительно оптической системы 100. Кроме того, положение по координате Z оптической системы 100 относительно держателя 320 детали известно из данных измерительной линейки (не показана), которая расположена вдоль оси X на держателе 320 детали, и которая поддерживает оптическую систему 100. Аналогично, положение по координате Z мишени 200 относительно точки 314 привязки держателя 310 инструмента известно.In parallel, a second image is processed, an example of which is seen in FIG. 4A. By analyzing the local contrast of this second image (see Fig. 4B, which shows contrast curves depending on the position in X coordinates), the position X0 of the sharpened zone of the second image in the vertical X direction is determined. This analysis is performed by an algorithm that makes it possible to determine the sharpest image pixels. Since the slope of the sloped
Путем многократного выполнения данной операции, с каждым разом изменяя расстояние по координате Z держателя 320 детали относительно держателя 310 инструмента (например, путем втягивания или подачи держателя 310 инструмента) можно таким образом реконструировать трехмерное изображение наклонной грани 222 мишени 200, и получить отсчетную базу, которая в декартовых координатах отображает наклонную грань 222 мишени 200 относительно держателя 310 инструмента. В конечном счете это все касается рабочей грани 202 мишени 200 (базовой грани 212 и наклонной грани 222), которая в пространстве привязана в трех направлениях X, Y и Z относительно держателя 310 инструмента.By repeatedly performing this operation, each time changing the distance along the Z coordinate of the
Затем, всякий раз, когда это необходимо при операциях использования обрабатывающего модуля 300, оснащенного мишенью 200 и оптической системой 100, может быть выполнено фактическое измерение без разборки системы между моментами измерения, чтобы сохранить точность измерения пространственной привязки, которая была объяснена выше. С этой целью, к примеру, используют схему фиг. 2А. Если необходимо, то выполняют поворот держателя 310 инструмента вокруг его оси вращения, которая параллельна оси X (см. стрелку R на фиг. 6), чтобы выровнять мишень 200 с оптической системой 100. Затем запускают съемку посредством оптической системы 100, что приводит, с одной стороны, к формированию посредством первой системы 112 получения изображений первой съемочной системы 110 первого изображения всей рабочей грани 202 мишени 200 со всей базовой гранью 212, которая находится в поле резкости, а, с другой стороны, к формированию посредством второй системы 122 получения изображений второй съемочной системы 120 второго изображения всей наклонной грани 222 мишени 200 только с одной резко изображаемой зоной в форме горизонтальной полосы, соответствующей фокусному расстоянию второй съемочной системы 120. Анализ первого изображения дает возможность, как говорилось выше, определить центр С3 квадрата, образованного локальными элементами 217, и таким образом в координатах X и в координатах Y определить положение мишени 200 относительно оптической оси О, а также относительно держателя 310 инструмента. Анализ второго изображения, и, в частности, положения резко изображаемой зоны второго изображения (как на фиг. 2А) в направлении X дает возможность определить это положение в координатах Z, а следовательно расстояние мишени 200 относительно оптической системы 100. Фактически, что касается второго изображения, поскольку положение Z каждого пикселя изображения наклонной грани 222 относительно точек 314 и 316 привязки держателя 310 инструмента известно, есть возможность очень быстро измерять положение Z мишени 200 и, следовательно, держателя 310 инструмента.Then, whenever it is necessary in the operations of using the
Из вышеизложенного следует понимать, что указанным способом, исключительно путем анализа двух изображений, сформированных оптической системой 100, без потери времени на настройку или регулировку оптической системы 100 может быть очень быстро измерено положение мишени 200 относительно оптической системы 100 в координатах X, Y и Z, начиная от положения держателя 310 инструмента относительно держателя 320 детали. Это возможно благодаря тому, что известно положение оптической системы 100 относительно держателя 320 детали в координатах X, Y и Z.From the foregoing, it should be understood that in this way, solely by analyzing the two images formed by the
Настоящее описание относится также к оптической системе для трехмерного измерения взаимного расположения первого объекта и второго объекта, на котором предположительно должна быть установлена указанная оптическая система, содержащая первую съемочную систему и вторую съемочную систему, у которых:The present description also relates to an optical system for three-dimensional measurement of the relative position of the first object and the second object, on which the specified optical system is supposed to be installed, containing the first imaging system and the second imaging system, in which:
- глубина резкости первой съемочной системы по меньшей мере в 10 раз больше, чем глубина резкости второй съемочной системы, и- the depth of field of the first imaging system is at least 10 times greater than the depth of field of the second imaging system, and
- оптическая система выполнена таким образом, что оптический тракт первой съемочной системы и оптический тракт второй съемочной системы имеют общий участок, содержащий заднюю фокальную плоскость первой съемочной системы и заднюю фокальную плоскость второй съемочной системы.- the optical system is designed in such a way that the optical path of the first imaging system and the optical path of the second imaging system have a common area containing the rear focal plane of the first imaging system and the rear focal plane of the second imaging system.
Настоящее описание относится также к способу трехмерного оптического измерения соответственно в трех ортогональных направлениях X, Y и Z взаимного расположения первого объекта и второго объекта, которые выровнены в одну линию и удалены друг от друга в главном направлении Z, при котором:The present description also relates to a method for three-dimensional optical measurement, respectively, in the three orthogonal directions X, Y and Z of the relative position of the first object and the second object, which are aligned in one line and spaced from each other in the main Z direction, in which:
- обеспечивают трехмерную мишень, образующую базу для позиционирования и содержащую на рабочей грани:- provide a three-dimensional target that forms the base for positioning and contains on the working face:
* первую структуру, образующую плоскую базовую грань, разделенную по меньшей мере на:* the first structure forming a flat base face, divided into at least:
- первый участок, поверхность которого является отражающей в соответствии с первыми параметрами отражения, и- the first area, the surface of which is reflective in accordance with the first reflection parameters, and
- второй участок, поверхность которого является отражающей в соответствии со вторыми параметрами отражения, которые отличаются от первых параметров отражения, и- a second section, the surface of which is reflective in accordance with the second reflection parameters, which differ from the first reflection parameters, and
* вторую структуру, содержащую грань, наклоненную относительно указанной плоской базовой грани;* the second structure containing the face inclined relative to the specified flat base faces;
- обеспечивают оптическую систему, содержащую первую съемочную систему и вторую съемочную систему, в которой:- provide an optical system containing the first imaging system and the second imaging system, in which:
- глубина резкости первой съемочной системы по меньшей мере в 10 раз больше, чем глубина резкости второй съемочной системы, и- the depth of field of the first imaging system is at least 10 times greater than the depth of field of the second imaging system, and
- оптическую систему выполняют, с одной стороны, таким образом, чтобы оптический тракт первой съемочной системы и оптический тракт второй съемочной системы имели общий участок, содержащий заднюю фокальную плоскость первой съемочной системы и заднюю фокальную плоскость второй съемочной системы, а, с другой стороны, таким образом, чтобы разность фокусных расстояний второй съемочной системы и первой съемочной системы лежала в интервале между минимальным расстоянием и максимальным расстоянием, отделяющим базовую грань от наклонной грани,- the optical system is made, on the one hand, in such a way that the optical path of the first imaging system and the optical path of the second imaging system have a common area containing the rear focal plane of the first imaging system and the rear focal plane of the second imaging system, and, on the other hand, such so that the difference between the focal lengths of the second imaging system and the first imaging system lies in the interval between the minimum distance and the maximum distance separating the base face from the inclined face,
- указанную трехмерную мишень размещают на первом объекте так, чтобы, с одной стороны, фокусное расстояние первой съемочной системы позволяло разместить фокус изображения первой съемочной системы на первой структуре мишени, а, с другой стороны, фокусное расстояние второй съемочной системы позволяло разместить фокус изображения второй съемочной системы на второй структуре мишени,- the specified three-dimensional target is placed on the first object so that, on the one hand, the focal length of the first imaging system allows you to place the image focus of the first imaging system on the first target structure, and, on the other hand, the focal length of the second imaging system allows you to place the image focus of the second imaging system systems on the second target structure,
- указанную оптическую систему размещают на втором объекте,- the specified optical system is placed on the second object,
- производят по меньшей мере одну одновременную съемку посредством первой съемочной системы, принадлежащей оптической системе, и посредством второй съемочной системы, принадлежащей оптической системе, и тем самым при каждой съемке, выполняемой посредством оптической системы, с одной стороны, первая съемочная система формирует первое изображение мишени, которое дает возможность определить на базовой грани положение второго участка относительно первого участка, что дает, во-первых, первую часть информации о положении мишени относительно первой съемочной системы в направлении X, а, во-вторых, вторую часть информации о положении мишени относительно первой съемочной системы в направлении Y, а, с другой стороны, вторая съемочная система формирует второе изображение мишени, содержащее резко изображаемый участок, соответствующий местоположению наклонной грани второй структуры, что дает третью часть информации о расстоянии между мишенью и второй съемочной системой в направлении Z.- at least one simultaneous shooting is carried out by means of the first shooting system belonging to the optical system and by means of the second shooting system belonging to the optical system, and thus for each shooting performed by means of the optical system, on the one hand, the first shooting system forms the first image of the target , which makes it possible to determine the position of the second section relative to the first section on the base face, which gives, firstly, the first part of information about the position of the target relative to the first shooting system in the X direction, and, secondly, the second part of information about the position of the target relative to the first of the shooting system in the Y direction, and, on the other hand, the second shooting system forms a second image of the target, containing a sharply imaged area corresponding to the location of the inclined edge of the second structure, which gives the third part of the information about the distance between the target and the second shooting system in the Z direction.
Как уже объяснялось ранее, тем самым оптическая система синхронно формирует первое изображение и второе изображение. Кроме того, оптическая система 100 формирует первое изображение и второе изображение без выполнения регулировки, что дает возможность выполнять съемку незамедлительно и без потери времени.As previously explained, the optical system thereby synchronously forms the first image and the second image. In addition, the
Настоящее описание также относится к обрабатывающему станку, содержащему вышеописанную оптическую мишень, при этом обрабатывающий станок содержит описанную выше оптическую систему. Настоящее описание также относится к обрабатывающему станку, содержащему обрабатывающий модуль, оснащенный держателем инструмента и держателем детали, а также оптическое измерительное устройство для трехмерного измерения положения держателя инструмента относительно держателя детали; при этом оптическое измерительное устройство содержит указанную оптическую систему, установленную на держателе детали, и мишень, которая установлена на держателе инструмента и содержит рабочую грань, образующую базу для позиционирования, которая может быть расположена на оптической оси оптической системы. К примеру, указанное оптическое измерительное устройство выполнено с возможностью за один этап съемки мишени посредством оптической системы определять в трехмерном пространстве взаимное расположение держателя обрабатываемой детали и держателя инструмента. Также, согласно возможному варианту осуществления, мишень располагают так, чтобы задняя фокальная плоскость оптической системы совпадала с рабочей гранью мишени.The present description also relates to a processing machine containing the above-described optical target, while the processing machine contains the above-described optical system. The present description also relates to a machining machine, comprising a machining module equipped with a tool holder and a workpiece holder, as well as an optical measuring device for three-dimensional measurement of the position of the tool holder relative to the workpiece holder; wherein the optical measuring device contains the specified optical system mounted on the part holder, and the target, which is mounted on the tool holder and contains a working face that forms the base for positioning, which can be located on the optical axis of the optical system. For example, the specified optical measuring device is made with the ability to determine in three-dimensional space the relative position of the workpiece holder and the tool holder in one stage of shooting the target by means of an optical system. Also, according to a possible embodiment, the target is positioned so that the rear focal plane of the optical system coincides with the working face of the target.
Настоящее описание также относится к системе для трехмерного оптического измерения расположения первого объекта относительно второго объекта, содержащей:The present description also relates to a system for three-dimensional optical measurement of the location of the first object relative to the second object, containing:
- агрегат, содержащий первый объект и второй объект,- an aggregate containing the first object and the second object,
- оптическое измерительное устройство, рассмотренное в настоящем описании, в котором:- an optical measuring device, discussed in the present description, in which:
- первая съемочная система выполнена таким образом, что ее задняя фокальная плоскость может совпадать с базовой гранью первой структуры, а- the first imaging system is designed in such a way that its rear focal plane can coincide with the base face of the first structure, and
- вторая съемочная система выполнена таким образом, что ее задняя фокальная плоскость может пересекать наклонную грань трехмерной мишени. В соответствии со вторым возможным вариантом, совместимым с рассмотренным выше первым возможным вариантом или взятым отдельно, оптическое измерительное устройство таково, что:- the second imaging system is designed in such a way that its rear focal plane can intersect the inclined face of the three-dimensional target. In accordance with the second option, compatible with the first option discussed above or taken separately, the optical measuring device is such that:
- фокусное расстояние первой съемочной системы позволяет разместить фокус изображения на первой структуре мишени,- the focal length of the first imaging system allows you to place the focus of the image on the first structure of the target,
- фокусное расстояние второй съемочной системы позволяет разместить фокус изображения на второй структуре мишени.- the focal length of the second imaging system allows you to place the focus of the image on the second target structure.
Указанным агрегатом является, к примеру, часть оборудования, станок, модуль, в частности научный или технический модуль, содержащий первый объект и второй объект, которые можно перемещать один относительно другого, и для которых необходимо осуществлять привязку их взаимного расположения в трехмерном пространстве. К примеру, агрегатом является обрабатывающий станок или обрабатывающий модуль с держателем инструмента или одним из держателей инструмента в качестве первого объекта, и с держателем детали, который несет на себе подлежащую обработке деталь (пруток, болванку и т.п.) в качестве второго объекта. В соответствии с другим примером, агрегатом является блок для монтажа электронных компонентов на печатной плате, при этом первым объектом является держатель печатной платы, а вторым объектом - зажим или иной инструмент для установки электронного компонента. В соответствии с еще одним примером, агрегатом является модуль для культивирования клеток для засеивания ряда лунок на микропланшетах, при этом первым объектом является держатель микропланшета, а вторым объектом - держатель устройства для инжекции клеток, подлежащих культивированию.The specified unit is, for example, a piece of equipment, a machine tool, a module, in particular a scientific or technical module containing a first object and a second object that can be moved relative to each other, and for which it is necessary to bind their relative position in three-dimensional space. For example, the assembly is a machining machine or a machining module with a tool holder or one of the tool holders as the first object, and with a workpiece holder that carries the workpiece to be processed (bar, blank, etc.) as the second object. According to another example, the assembly is a block for mounting electronic components on a printed circuit board, while the first object is the holder of the printed circuit board, and the second object is a clamp or other tool for installing the electronic component. According to yet another example, the assembly is a cell culture module for seeding a series of wells on microplates, wherein the first object is a microplate holder and the second object is a device holder for injecting cells to be cultured.
Настоящее изобретение относится также к способу трехмерного оптического измерения соответственно в трех ортогональных направлениях X, Y и Z положения первого объекта относительно второго объекта, которые выровнены в одну линию и удалены друг от друга в главном направлении Z, содержащему этапы, на которых:The present invention also relates to a method for three-dimensional optical measurement, respectively, in three orthogonal directions X, Y and Z of the position of the first object relative to the second object, which are aligned in one line and spaced from each other in the main Z direction, comprising the steps of:
- обеспечивают трехмерную мишень, образующую базу для позиционирования и содержащую на рабочей грани:- provide a three-dimensional target that forms the base for positioning and contains on the working face:
* первую структуру, образующую плоскую базовую грань, разделенную по меньшей мере на:* the first structure forming a flat base face, divided into at least:
- первый участок, поверхность которого является отражающей в соответствии с первыми параметрами отражения, и- the first area, the surface of which is reflective in accordance with the first reflection parameters, and
- второй участок, поверхность которого является отражающей в соответствии со вторыми параметрами отражения, которые отличны от первых параметров отражения, и- a second section, the surface of which is reflective in accordance with the second reflection parameters, which are different from the first reflection parameters, and
* вторую структуру, содержащую грань, наклоненную относительно указанной плоской базовой грани,* a second structure containing a face inclined relative to the specified flat base face,
- обеспечивают оптическую систему, содержащую первую съемочную систему и вторую съемочную систему, причем- providing an optical system comprising a first imaging system and a second imaging system, wherein
- указанную трехмерную мишень размещают на первом объекте таким образом, чтобы с одной стороны, фокусное расстояние первой съемочной системы позволяло разместить фокус изображения первой съемочной системы на первой структуре мишени, а, с другой стороны, фокусное расстояние второй съемочной системы позволяло разместить фокус изображения второй съемочной системы на второй структуре мишени,- the specified three-dimensional target is placed on the first object in such a way that, on the one hand, the focal length of the first imaging system allows you to place the focus of the image of the first imaging system on the first target structure, and, on the other hand, the focal length of the second imaging system allows you to place the focus of the image of the second shooting system systems on the second target structure,
- указанную оптическую систему размещают на втором объекте,- the specified optical system is placed on the second object,
- производят по меньшей мере одну одновременную съемку посредством первой съемочной системы, принадлежащей оптической системе, и посредством второй съемочной системы, принадлежащей оптической системе, и тем самым при каждой съемке, выполняемой посредством оптической системы, с одной стороны, первая съемочная система формирует первое изображение мишени, которое дает возможность определить положение второго участка относительно первого участка (в частности положение локальных зон на базовой грани), что дает, во-первых, первую часть информации о положении мишени относительно первой съемочной системы в направлении X, а, во-вторых, вторую часть информации о положении мишени относительно первой съемочной системы в направлении Y, а, с другой стороны, вторая съемочная система формирует второе изображение мишени, содержащее резко изображаемый участок, соответствующий местоположению наклонной грани второй структуры, что дает третью часть информации о расстоянии между мишенью и второй съемочной системой в направлении Z.- at least one simultaneous shooting is carried out by means of the first shooting system belonging to the optical system and by means of the second shooting system belonging to the optical system, and thus for each shooting performed by means of the optical system, on the one hand, the first shooting system forms the first image of the target , which makes it possible to determine the position of the second section relative to the first section (in particular, the position of local zones on the base face), which gives, firstly, the first part of the information about the position of the target relative to the first imaging system in the X direction, and, secondly, the second part of the information about the position of the target relative to the first imaging system in the Y direction, and, on the other hand, the second imaging system forms a second image of the target, containing a sharply imaged area corresponding to the location of the inclined face of the second structure, which gives the third part of the information about the distance between the target and the second camera system in the Z direction.
Для этого, в соответствии с одним возможным вариантом осуществления, глубина резкости (DOF1) первой съемочной системы по меньшей мере в десять раз больше, чем глубина резкости (DOF2) второй съемочной системы. Кроме того, в соответствии с другим возможным вариантом осуществления, взятым отдельно или в сочетании с предшествующим возможным вариантом, указанную оптическую систему выполняют таким образом, чтобы оптический тракт первой съемочной системы и оптический тракт второй съемочной системы имели общий участок, включающий в себя заднюю фокальную плоскость первой съемочной системы и заднюю фокальную плоскость второй съемочной системы. Кроме того, в соответствии с еще одним возможным вариантом осуществления, взятым отдельно или в сочетании с одним или обоими предшествующими возможными вариантами, указанную оптическую систему выполняют таким образом, чтобы разность между фокусным расстоянием второй съемочной системы и фокусным расстоянием первой съемочной системы находилась в интервале между минимальным расстоянием и максимальным расстоянием, отделяющим базовую грань от наклонной грани.For this, according to one possible embodiment, the depth of field (DOF1) of the first imaging system is at least ten times greater than the depth of field (DOF2) of the second imaging system. In addition, in accordance with another possible embodiment, taken alone or in combination with the previous possible embodiment, the specified optical system is performed in such a way that the optical path of the first imaging system and the optical path of the second imaging system have a common area, including the rear focal plane the first imaging system and the rear focal plane of the second imaging system. In addition, in accordance with another possible embodiment, taken alone or in combination with one or both of the previous possible options, the specified optical system is performed in such a way that the difference between the focal length of the second imaging system and the focal length of the first imaging system is in the interval between the minimum distance and the maximum distance separating the base face from the sloped face.
Посредством данного способа можно получать пространственную геометрическую информацию, связанную с (первой) базовой гранью и с наклонной гранью (или второй базовой гранью) трехмерной мишени, что дает возможность на основе указанной информации сделать вывод о положении в трех пространственных направлениях X, Y и Z первого объекта относительно второго объекта. До этого будет выполнена трехмерная привязка положения мишени по отношению к первому объекту, и трехмерная привязка положения оптической системы по отношению ко второму объекту.By means of this method, it is possible to obtain spatial geometric information associated with the (first) base face and with the inclined face (or second base face) of a three-dimensional target, which makes it possible, on the basis of said information, to infer the position in the three spatial directions X, Y and Z of the first object relative to the second object. Prior to this, a three-dimensional binding of the target position with respect to the first object will be performed, and a three-dimensional binding of the position of the optical system with respect to the second object.
Важно отметить, что, согласно одному варианту осуществления, съемка или формирование изображения каждой съемочной системой оптической системы выполняется без регулировки соответствующей съемочной системы. Действительно, именно положение (в трех направлениях X, Y, Z) съемочной системы относительно объекта, на который съемочная система смотрит (а, следовательно, как положение первой съемочной системы относительно базовой грани, так и положение второй съемочной системы относительно наклонной грани мишени) и оптические свойства, а, в частности, сильно различающаяся глубина резкости съемочных систем, принадлежащих оптической системе, делает возможным одновременное формирование двух изображений: соответственно, базовой грани и наклонной грани. Анализ этих двух изображений (даже двух серий изображений) дает возможность получить информацию о положении мишени относительно оптической системы по координате X (данное направление X соответствует, например, высоте), по координате Y (данное направление Y соответствует, например, горизонтальному боковому смещению) и по координате Z (данное направление Z соответствует, например, главному горизонтальному расстоянию), а следовательно информацию о взаимном расположении в трехмерном пространстве первого объекта, который несет на себе трехмерную мишень, и второго объекта, который несет на себе оптическую систему.It is important to note that, according to one embodiment, capturing or imaging by each capturing system of the optical system is performed without adjusting the corresponding capturing system. Indeed, it is precisely the position (in the three directions X, Y, Z) of the survey system relative to the object that the survey system is looking at (and, consequently, both the position of the first survey system relative to the base face and the position of the second survey system relative to the inclined target face) and optical properties, and, in particular, a very different depth of field of the imaging systems belonging to the optical system, makes it possible to simultaneously form two images: respectively, the base face and the inclined face. The analysis of these two images (even two series of images) makes it possible to obtain information about the position of the target relative to the optical system along the X coordinate (this X direction corresponds, for example, to height), along the Y coordinate (this Y direction corresponds, for example, to the horizontal lateral displacement) and along the Z coordinate (this Z direction corresponds, for example, to the main horizontal distance), and hence information about the relative position in three-dimensional space of the first object that carries the three-dimensional target and the second object that carries the optical system.
Согласно одному варианту осуществления способа, после размещения трехмерной мишени на первом объекте и размещения оптической системы на втором объекте выполняют дополнительный этап определения пространственного положения мишени в координатах X, Y и Z относительно первого объекта посредством оптической системы.According to one embodiment of the method, after placing a three-dimensional target on the first object and placing the optical system on the second object, an additional step is performed to determine the spatial position of the target in X, Y and Z coordinates relative to the first object by means of the optical system.
Согласно одному возможному варианту осуществления способа, второй участок плоской базовой грани разделяют на ряд локальных зон, размещенных на первом участке, при этом первое изображение, сформированное первой съемочной системой, дает возможность определять положение локальных зон второго участка на базовой грани, что дает информацию об относительном расположении указанных локальных зон и первой съемочной системы, обеспечивая возможность выполнения относительного измерения в направлении Y и направлении X.According to one possible embodiment of the method, the second section of the flat base face is divided into a number of local zones located on the first section, while the first image formed by the first imaging system makes it possible to determine the position of the local zones of the second section on the base face, which provides information about the relative the location of said local areas and the first imaging system, allowing relative measurement in the Y direction and X direction.
Перечень ссылочных обозначенийList of reference symbols
X - Вертикальное направление (первая поперечная ось)X - Vertical direction (first transverse axis)
Y - Боковое горизонтальное направление (вторая поперечная ось)Y - Lateral horizontal direction (second transverse axis)
Z - Главное горизонтальное направление, отделяющее первый объект от второго объекта (главная ось)Z - Main horizontal direction separating the first object from the second object (major axis)
С1 - ДиагональC1 - Diagonal
С2 - ДиагональC2 - Diagonal
С3 - ЦентрC3 - Center
α - Угол ориентации наклонной граниα - Inclined face orientation angle
R - Стрелка, показывающая вращение держателя инструмента и мишениR - Arrow showing rotation of tool holder and target
10 - Оптическая система10 - Optical system
200 - Трехмерная мишень200 - 3D target
202 - Рабочая грань202 - Working face
210 - Первая структура210 - First structure
212 - Базовая грань212 - Base face
214 - Первый участок (с поверхностью диффузного отражения)214 - First section (with diffuse reflection surface)
216 - Второй участок (с поверхностью зеркального отражения)216 - Second section (with mirror reflection surface)
217 - Локальные зоны217 - Local zones
218 - Окно218 - Window
219 - Корпус219 - Body
220 - Вторая структура220 - Second structure
222 - Наклонная грань222 - Inclined edge
224 - Элементы рельефа224 - Relief elements
225 - Зеркальные элементы225 - Mirror elements
230 - Прозрачная защитная пластина230 - Transparent protective plate
231 - Нижняя стенка231 - Bottom wall
232 - Верхняя пластина232 - Top plate
233 - Отражающий слой233 - Reflective layer
234 - Цилиндрическая стенка 100 Оптическая система234 -
О - Оптическая осьO - Optical axis
102 - Входная грань оптической системы102 - Entrance face of the optical system
110 - Первая съемочная система110 - First filming system
DOF1 - Глубина резкости первой съемочной системыDOF1 - Depth of field of the first imaging system
F1 - Задняя фокальная плоскость первой съемочной системыF1 - Rear focal plane of the first imaging system
112 - Первая система получения изображения112 - First imaging system
120 - Вторая съемочная система120 - Second filming system
F2 - Задняя фокальная плоскость второй съемочной системыF2 - Rear focal plane of the second imaging system
DOF2 - Глубина резкости второй съемочной системыDOF2 - Depth of field of the second imaging system
122 - Вторая система получения изображения122 - Second imaging system
126 - Оптический тракт второй съемочной системы126 - Optical path of the second filming system
128 - Оптический модуль с катоптрической оптической системой128 - Optical module with catoptric optical system
129 - Зеркало129 - Mirror
130 - Третья съемочная система130 - Third filming system
140 - Источник света (боковой подсветки)140 - Light source (side illumination)
300 - Обрабатывающий модуль300 - Processing module
310 - Держатель инструмента (первый объект)310 - Tool holder (first object)
312 - Инструмент312 - Tool
314 - Точка привязки держателя инструмента по координате X314 - Anchor point of the tool holder along the X coordinate
316 - Точка привязки держателя инструмента по координате Y316 - Anchor point of the tool holder along the Y coordinate
320 - Держатель детали или шпиндель для материала (второй объект)320 - Part holder or material spindle (second object)
322 - Обрабатываемая деталь (материал).322 - Workpiece (material).
Claims (47)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH01603/17 | 2017-12-22 | ||
CH01602/17 | 2017-12-22 | ||
CH01602/17A CH714502A1 (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Optical system for three-dimensional measurement, device and measurement method with such an optical system. |
CH01603/17A CH714503A1 (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Machine tool with an optical measuring device for three-dimensional registration between the tool holder and the workpiece support. |
PCT/IB2018/059463 WO2019123058A1 (en) | 2017-12-22 | 2018-11-29 | Machine tool with optical measurement device for three-dimensional referencing between the tool holder and the workpiece support and corresponding three-dimensional optical measurement method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020122231A RU2020122231A (en) | 2022-01-24 |
RU2800793C2 true RU2800793C2 (en) | 2023-07-28 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07246547A (en) * | 1994-03-14 | 1995-09-26 | Agency Of Ind Science & Technol | Automatic machine tool |
US5825666A (en) * | 1995-06-07 | 1998-10-20 | Freifeld; Daniel | Optical coordinate measuring machines and optical touch probes |
CN104384936A (en) * | 2014-09-18 | 2015-03-04 | 大连理工大学 | Combined additive and subtractive manufacturing machine tool |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07246547A (en) * | 1994-03-14 | 1995-09-26 | Agency Of Ind Science & Technol | Automatic machine tool |
US5825666A (en) * | 1995-06-07 | 1998-10-20 | Freifeld; Daniel | Optical coordinate measuring machines and optical touch probes |
CN104384936A (en) * | 2014-09-18 | 2015-03-04 | 大连理工大学 | Combined additive and subtractive manufacturing machine tool |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7414848B2 (en) | Machining module and machine tool equipped with tool outline detection unit, and tool outline detection method | |
CN112119280B (en) | Three-dimensional object having dual structure, optical measuring device and method having the three-dimensional object | |
CN107850555B (en) | Interferometric roll-off measurement using static fringe patterns | |
RU2800793C2 (en) | Machine with optical measuring device for three-dimensional determination of tool holder position relative to holder and corresponding method of three-dimensional optical measurement | |
RU2796277C2 (en) | Three-coordinate target with double structure, optical measuring device and method using such target | |
JP7368662B2 (en) | A machine tool with an optical measurement device for three-dimensional positioning between the tool holder and workpiece holder | |
JP5328025B2 (en) | Edge detection apparatus, machine tool using the same, and edge detection method | |
CH714503A1 (en) | Machine tool with an optical measuring device for three-dimensional registration between the tool holder and the workpiece support. | |
RU2783417C1 (en) | Machining module and a machine system with a device for determining the profile of the tool, and a method for determining the profile of the tool | |
EP1033553A2 (en) | Method and apparatus for measuring aspherical shape and method for manufacturing optical element using them | |
CH714501B1 (en) | Three-dimensional target with double structure, device and method for optical measurement with such a target. | |
Horijon et al. | Optical system of an industrial 3D laser scanner for solder paste inspection | |
CH714502A1 (en) | Optical system for three-dimensional measurement, device and measurement method with such an optical system. | |
CN117934602A (en) | Point-feature-based machining-SLM composite manufacturing joint surface pose measurement method | |
JPWO2019123058A5 (en) |