測量裝置及方法
2023-12-05 06:38:16 4
專利名稱：測量裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種測量裝置的操作，該裝置採用間斷或恢復輻射光束來檢測物體，本發明特別但不局限於涉及一種用作切削工具檢測器的測量裝置，該檢測器具有用於傳送輻射光束的發射機和與該發射機隔開的用於檢測發射光束的發射檢測機。
背景技術：
所述類型的測量裝置是已知的。在美國專利6,496,273中公開了一種這樣的裝置。所述的光學設備主要用於工具機上的切削刀具，並且能夠進行非常精確的測量。
為了提高所述專利中的裝置的多功能性，需要光線傳送機和光線檢測機放置的距離可變化。大型工具需要傳送機和檢測機之間的距離比小型工具需要的距離更大，以便大型工具可以安裝在傳送機與檢測機之間。大型工具機可需要傳送機與檢測機之間的較大距離，以便可以在光束內的任何位置測量工具，在該位置光束無需貫穿工具縱向長度至特定測量位置。小型工具機不具有包括長度測量裝置的距離，所述測量裝置在傳送機與檢測機之間的距離很大。
當傳送機與檢測機之間的距離變化時，需要對檢測機的放大器的增益進行後續調節。實踐中，通過移動蓋子來接近檢測機殼體內的開關從而調節增益，這些開關用於根據檢測機與傳送機之間的距離選擇需要的增益。
當使用者不能準確移動蓋子或者使殼體中受到汙染時就會產生問題。並且使用者會引起殼體內線路的損壞，或者不正確設置開關。其他已知的商用系統不採用開關而使用分壓計來調節增益，但是這種系統也有同樣的問題。
因此，永久密封的系統是有利的，但是不能用於檢測機放大器增益的傳統調節。
發明內容
本發明提供一種在機器中使用的測量裝置，用於檢測中斷輻射光束的物體，該裝置包括發射器，具有用於發射輻射光束的輻射發射器；檢測器，具有用於檢測輻射光束的輻射檢測器；和發射器或檢測器中的至少一個具有輻射限止器，該限止器限制到達檢測器的輻射量，輻射限止器包括改變到達檢測器的輻射量的調節件。
優選地，輻射限止器包括孔隙形式的輻射傳送區，孔隙的尺寸可以改變以便形成該調節件。
優選地，輻射限止器包括多個蓋子，每個蓋子都可安裝在發射器和/或檢測器上，並且每個均允許不同的輻射量穿過其相應的輻射傳送區。
優選地，輻射量取決於所述輻射線的傳播距離。
具有這些特徵的本發明實施例的優點在於，可以任何實際距離設置發射器和檢測器，並且蓋子可以安裝在其中一個上或兩個都安上，蓋子使輻射(例如光束)量穿過，所述輻射量相對發射器和檢測器之間的距離是適當的。
優選輻射線是可見光線。
有利的是，傳送器和檢測器具有帶蓋子的殼體，每個蓋子可以換成另一個，這使得當兩個殼體間距離增加時允許更多光線穿過，或者兩個殼體間距離減小時減少通過的光線。
優選地，至少其中一個殼體具有內腔，在使用時向內腔加壓至大於殼體外部的壓力，並且孔隙與內腔流體相通，因此通過孔隙將流體從內腔引到殼體外部。
因此在本發明實施例中，使用時孔隙具有從中產生的例如空氣的流體流，該流體使孔隙不被弄髒。
本發明涉及一種調節接收在測量裝置中的輻射量的方法，所述裝置具有輻射光束髮射器和輻射光束檢測器，發射器和輻射光束檢測器中的至少一個具有輻射限止器，該限止器包括用於使輻射光束穿過的輻射傳送區，其被非傳送區包圍，所述方法包括調節可穿過所述傳送區的光線量的特徵步驟。
優選地，該方法包括將輻射光束髮射器相對於輻射光束檢測器隔開定位的步驟。
優選地，該方法包括從多個蓋子中選擇合適的蓋子形式的輻射限止器的步驟，以使不同量的輻射光束穿過其中，所選擇的蓋子使要穿過其中的適當光線量由輻射光束的傳播距離確定。
現在參照附圖，以示例方式說明本發明的不同實施例。其中圖1示出安裝在工具機上的根據本發明的測量裝置；圖2示出穿過圖1所示類型測量裝置中心的簡化截面圖；圖3a、b和c示出與圖2中測量裝置一同使用的光線限止器；和圖4詳細示出穿過圖3a、b和c的光線限止器的孔隙。
具體實施例方式
圖1示出適於用在工具機如具有加工工具、控制器56和自動工具改換器54的計算機控制工具機上的工具測量裝置5。操作中，裝置5發射出一束光線20。光線發射器單元12發出光束，光線檢測器單元32檢測光束。兩個單元分別設置在殼體10和30內，並且都安裝在底部40上。
在使用中，例如工具50的一個工具被其夾持器52向光束20移動(或遠離光束20移動)，直至使光束不明顯(或恢復光束)。在光束中斷或被恢復後立即測量工具。通常，從該裝置向機器控制器56發出觸發信號，以指示光束被中斷或恢復。觸發信號在超過檢測器的電壓時才產生。
圖2示出穿過圖1所示類型測量裝置中心的截面圖。在該裝置中，光線發射單元被密封在殼體10內。該單元具有雷射二極體16，其發射光束20。光束20的寬度可以由多個光線限止器蓋子14中的一個限制。該蓋子14在圖3a、b和c中詳細示出，但是實質上它們都具有用於限制穿過其中的光線量的孔隙11。孔隙11向殼體10內的內腔18打開，該內腔被加壓空氣提供器42施加壓力。因此空氣連續動孔隙11向殼體外側流出，因此孔隙不會被汙染物堵住。
光束可傳播到安裝在殼體30內容納的光線檢測單元32上的另一個蓋子34處。出現光束時光電二極體36檢測光束。在實施例中，利用蓋子14的孔隙尺寸可控制光線量及光電二極體的電壓。設置自動增益電路，以考慮光線水平的變化，使得使用較少的蓋子14。
空氣也通過蓋子34的孔隙31中從加壓內腔38中流出。通過分別在底部40內的供應器42和線纜44來提供加壓空氣、電力和信號。每個殼體10、30在此例中可以直接固定在機器表面，例如圖1中的工具機表面58上。
現在，為實現多種功能，可以改變殼體10和30之間的距離。例如，通過將殼體重新定位在底部上的不同位置或通過使用不同長度的底部40，而實現這一點。數毫米到5米或更大的間距都是可能的。
改變發射單元12和檢測單元32間的距離，改變了檢測單元處入射的光線量，可能會引起檢測器處的光線過多或不足。通過提供如圖3a、b和c所示的一組光線限止蓋子可以克服這個問題，這些蓋子改變檢測光線的寬度。另外，對於檢測較小的工具，較窄的光線更有用。一組蓋子可以使僅製造一種類型的發射器和檢測器並且適配適當的蓋子。在製造後，無需調節發射器和檢測器的電路。
圖3a、b和c示出限止器蓋子14和34的例子。在圖3a中，蓋子之間具有較小的距離「a」，由於光束路徑內的光線損耗，例如由光束的散度較小引起的，可以使用較窄的光束20a。
圖3b示出蓋子14b和34b之間具有較大的距離「b」。由於較大距離「b」導致光損耗，因此需要較寬的光束20b。在此實施例中通過設置較大孔隙11b和31b來實現的。
類似，圖3c示出更大的距離「c」和更大的孔隙11c和31c。
在圖3a、3b和3c的一側，沿相應光束20a、20b和20c的軸線方向示出各個蓋子的視圖。從這些圖中孔隙的不同尺寸很明顯。
應當注意到，每個孔隙的軸線都相對於光束20的軸線偏移(如圖4所示的角度θ)。已知與光線穿過相同軸線的空氣引起檢測器信號噪音，而傾斜穿過孔隙的空氣具有很小的作用。
圖4中示出使用的典型孔隙。迄今使用的圓形孔隙，從光束方向看其已導致眼瞼形光束產生。本發明提供了一種孔隙或其他光線傳送區，其具有主軸和副軸(例如，x軸、y軸)，主軸比副軸長，使用中，孔隙或其他輻射傳送區斜著(如，成角度θ)延伸到穿過孔隙的輻射傳播軸線，並且主軸也斜著(如，90度角)延伸到輻射軸線。
優選地，角度θ大約5-45度，更優選的為15-30度，再優選為30度。
儘管本發明已經參照優選實施例和附圖進行說明，但是對本領域技術人員本發明的他變形也是明顯的。
雖然說明示例了用在工具機上的工具檢測器，本發明可以擴及到用於任何目的的檢測器。儘管示出使用可見光光線檢測光束，應當明白，可以使用任何電子輻射束，例如紅外線輻射束。除了在一系列蓋子上的孔隙外，也可使用不同尺寸的孔隙。或者，可以使用光線傳送窗，如玻璃。在一系列蓋子中傳送窗可以具有不同尺寸和/或傳送窗具有不同程度的透光率，使不同量的光線通過每個窗可以使用不同尺寸的窗，例如為不同尺寸的光閥形式，例如，部件可以操作來提高或降低光線通過量的液晶顯示器。
實施例示出兩個殼體具有蓋子14和34。但是，所述的孔隙或窗可以僅設在其中一個殼體上，以便實現檢測器想要的光線量。圖3a、3b和3c示出的蓋子可以被其中具有孔隙或窗的可更換平板替代。
殼體10和30之間的距離調節可以利用任何合適的裝置實現，例如，通過將這些殼體固定在底部40的不同位置上，通過直接固定在工具機58的適當間隔處，或提供具有理想間隔的底部。
殼體之間的大範圍間距(從幾毫米到5米或更大)可以通過所示出的三個不同蓋子孔隙來實現。在利用同一個蓋子使用不同間距時，使用自動增益電路，糾正操作電壓。該電路有助於提高可以被一個蓋子容納的間距範圍。可以使用或多或少的蓋子。也可採用多於或少於三個的光線限止器。可以使用不同尺寸的光線傳送區，其中，利用兩個區域。光線發射單元10和光線檢測單元30可以並排設置，可以在一個殼體內。在這種情況下，當其經過光線發射單元10發射的光束時，光線檢測單元會尋找光線或其他從物體反射回來的線束。因此，會需要改變取決於物體與發射器/檢測器10/30之間大致距離的光束輻射量。
因此，是輻射光束傳播距離，而不是單單發射器和檢測器單元的兩殼體之間的距離限定需要的光束輻射量。
權利要求
1.一種在機器中使用並用於檢測中斷輻射光束(20)的物體(50)的測量裝置(5)，該裝置包括發射器(12)，具有用於發射輻射光束(20)的輻射發射器；檢測器(32)，具有用於檢測輻射光束(20)的輻射檢測器；並且發射器或檢測器中的至少一個具有輻射限止器(14)，該限止器限制到達檢測器的輻射量，輻射限止器包括用於改變到達檢測器的輻射量的調節件(11)。
2.如權利要求1所述的裝置，其中，輻射限止器包括孔隙(11)形式的輻射傳送區，孔隙的尺寸可以改變以便形成該調節件。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其中，輻射限止器包括多個蓋子(14)，每個蓋子都可安裝在發射器和/或檢測器上，並且每個均允許不同的輻射量穿過併到達檢測器。
4.如權利要求3所述的裝置，其中，根據發射器和檢測器之間的輻射傳播距離，來確定可穿過每個蓋子的不同輻射量。
5.如前述任一權利要求所述的裝置，其中，發射器和檢測器容納在至少一個殼體(10/30)中，並且這些或每一個殼體具有內腔(38)，在使用時向內腔加壓至大於殼體外部的壓力，並且孔隙與內腔流體相通，因此通過孔隙將流體從內腔引到殼體外部。
6.如前述2-5中任一權利要求所述的裝置，其中，孔隙具有兩個軸線，其中一個軸線的量級大於另一個的量級，並且孔隙沿不同方向延伸至光束的輻射傳播路徑。
7.一種調節接收在測量裝置(5)中的輻射量的方法，用於檢測中斷輻射光束(20)的物體(50)，所述裝置具有輻射光束髮射器(12)和輻射光束檢測器，發射器(12)和檢測器(32)中的至少一個具有輻射限止器(14)，該限止器限制到達檢測器的輻射量，所述方法包括的特徵在於，包括調節可穿過所述限止器的輻射量的步驟，所述輻射量取決於從發射器到檢測器的光束傳播距離。
8.如權利要求7所述的方法，其中，該方法包括將輻射光束髮射器相對於輻射光束檢測器隔開定位的步驟。
9.如權利要求7或8所述的方法，其中，該方法還包括從多個蓋子中選擇合適的蓋子(14)形式的輻射限止器的步驟，以使不同量的輻射光束穿過其中，所選擇的蓋子使適當光線量穿過其中。
10.如權利要求7、8或9所述的方法，其中，輻射光束為可見光線。
11.如權利要求9所述的方法，其中，每個蓋子具有不同尺寸的孔隙，以使適當的輻射量穿過其中。
12.多個蓋子(14)，其中在使用時每個蓋子允許不同的輻射量穿過所述蓋子，每個蓋子可以安裝到裝置(5)上，用於檢測可穿過蓋子的輻射光束(20)中的物體。
13.如權利要求12所述的多個蓋子，其中，每個蓋子包括用於使不同輻射量的光束穿過其中的孔隙。
全文摘要
本發明涉及檢測被光束內的物體(50，圖1)中斷的輻射光束(20，圖2)類型的測量裝置(5)。該裝置包括被包圍在殼體(10)和(30)中的光線發射器(12)和光線檢測器(32)。為了適應殼體間的不同距離，具有不同尺寸孔隙(11)的蓋子(14)可安裝在殼體上。這使不同的光線量能被發出和/或檢測。本發明還公開了其他方式的調節穿過蓋子的光線量的方法。
文檔編號G01B11/03GK1590955SQ20041005568
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月2日 優先權日2003年8月1日
發明者維克託·戈登·斯廷普森, 班傑明·賈森·梅裡菲爾德 申請人:瑞尼斯豪公司