專利名稱：工具檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如機(jī)床上所用切削工具的物體的檢測(cè)。具體來(lái)說(shuō)，本 發(fā)明涉及確定切削工具的直徑及其末端的位置。
背景技術(shù)：
機(jī)床使用多種工具，這些工具在不工作的時(shí)候存放在回轉(zhuǎn)車上。當(dāng) 選擇一個(gè)工具時(shí)，其具體特征，例如直徑和末端位置，必須在使用前得
到確定。希望快速準(zhǔn)確地確定這些工具特征。通過(guò)減少設(shè)置工具所用的 時(shí)間并提高設(shè)置工具的精度，可以提高機(jī)床的生產(chǎn)力，并減少?gòu)U品。
確定工具末端相對(duì)于安裝該工具的機(jī)床主軸的位置的一種已有技
術(shù)包括步驟移動(dòng)主軸，直到工具接觸安裝在機(jī)床床體上的工件的表面。 記錄此位置時(shí)的機(jī)床坐標(biāo)，并因此確定工具末端的位置。這種方法耗費(fèi) 時(shí)間，不易控制，而且可能破壞工件表面。 一種替代的方案是通過(guò)在所 述表面和工具末端之間使用尺寸已知的滑規(guī)，從而避免破壞該表面，但 是這樣做仍然耗費(fèi)時(shí)間并且是一種笨拙的過(guò)程。
一種已知的用在機(jī)床上的工具設(shè)置設(shè)備包括光源，該光源產(chǎn)生的細(xì) 光束入射到檢測(cè)器上。在工具設(shè)置操作中，操作機(jī)床以移動(dòng)工具沿著一 定的方向橫穿光束傳播方向，直到工具的一部分中斷光束的貫通。檢測(cè) 這種中斷導(dǎo)致在檢測(cè)單元中產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，該觸發(fā)信號(hào)被機(jī)床用來(lái)建立 其移動(dòng)部分的相對(duì)位置，以便確定該工具的尺寸。這種設(shè)備是已知的， 例如參照德國(guó)專利DE4238504和DE4244869、法國(guó)專利No.2，343，555、 歐洲專利No. 98,930和美國(guó)專利No.4,518,257。該設(shè)備可以額外用來(lái)測(cè) 量工具的長(zhǎng)度或直徑，以用于監(jiān)控?cái)嗔鸦蚰p。
還已知一種例如電荷耦合設(shè)備(CCD)形式的光檢測(cè)陣列。這種方 案在國(guó)際專利申請(qǐng)WO2005/085753中進(jìn)行了描述。
一種工具設(shè)置設(shè)備，該設(shè)備檢測(cè)工具的寬度和/或末端位置，通常永
久安裝在機(jī)床的床體上，占據(jù)可觀的工作空間。這種方案的缺陷在于，
需要為每個(gè)機(jī)床提供一個(gè)工具設(shè)置設(shè)備。因此，如果使用許多機(jī)床，則 為每個(gè)機(jī)床提供一個(gè)工具設(shè)置設(shè)備可能花費(fèi)巨大。而且，由于工具設(shè)置
設(shè)備安裝在機(jī)床中，所以必須足夠堅(jiān)固，以承受例如高溫的極端條件以 及例如切屑和冷卻劑的污染物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第 一方面是提供一種物體檢測(cè)設(shè)備，該設(shè)備包括
殼體；
設(shè)置在所述殼體內(nèi)的光源和光檢測(cè)器，該光源向該光檢測(cè)器投射光 束；和
所述殼體具有基部，該基部設(shè)置有基準(zhǔn)表面，所述光束相對(duì)于基準(zhǔn) 表面具有限定的距離和角度。
所述基準(zhǔn)表面及其與光路徑的預(yù)定關(guān)系使得該設(shè)備簡(jiǎn)單地置于表
面上待用，而不需要調(diào)節(jié)或校準(zhǔn)。這樣能讓該設(shè)備可以拆卸，并且其進(jìn) 一步的優(yōu)勢(shì)在于，不必承受諸如高溫的極端條件以及諸如切屑和冷卻劑 的污染。
優(yōu)選地，光源和光檢測(cè)器之間的光路徑基本上平行于基準(zhǔn)表面。這 允許確定物體末端相對(duì)于基準(zhǔn)表面所在的表面的位置，所述基準(zhǔn)表面所 在的表面例如為機(jī)床的床體或安裝在機(jī)床上的工件。
優(yōu)選地，所述光源是LED。優(yōu)選地，該LED借助焊線安裝到側(cè)部。 但是，光源還可以包括例如激光器。光源可以是脈沖式的。這樣具有的 優(yōu)勢(shì)在于延長(zhǎng)電池壽命并允許光源工作電流高于連續(xù)運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn) 的電流。在優(yōu)選實(shí)施例中，光檢測(cè)器也是脈沖式的，并且與光源的脈沖 同步。
球形透鏡可以設(shè)置在光源前方。這有利于在檢測(cè)器那邊提供更加均 勻的光分布，所述檢測(cè)器包括光接收陣列。
優(yōu)選地，光檢測(cè)器是一個(gè)光敏元件陣列。該陣列可以包括線性陣列。 更加優(yōu)選地，所述線性陣列是CMOS傳感器。但是，所述光接收陣列還 可以包括例如電荷耦合設(shè)備(CCD)或特定的光電二極管陣列。
本發(fā)明第二方面是提供一種物體檢測(cè)設(shè)備，該設(shè)備包括光源和光檢
測(cè)器，光源向光檢測(cè)器發(fā)射光；
其中，所述光檢測(cè)器包括光敏元件陣列；
并且其中，所述設(shè)備具有第一操作模式和第二操作模式，在第一操 作模式下，第一組光敏元件進(jìn)行操作，而在第二操作模式下，第二組光 敏元件進(jìn)行操作。
優(yōu)選地，所述第二組光敏元件是所述第一組光敏元件的子集。所述 第一組光敏元件可以包括該陣列中的全部元件。所述第二組光敏元件可 以包括單個(gè)元件。
本發(fā)明的第三方面是提供一種利用物體檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)物體直徑的 方法，該物體檢測(cè)設(shè)備包括光源和光檢測(cè)器，光源向光檢測(cè)器發(fā)射光束， 所述方法包括以任何適當(dāng)順序排列的以下步驟
移動(dòng)所述物體從光束第一側(cè)進(jìn)入光束路徑，并確定光束斷開時(shí)物體 的位置；
移動(dòng)所述物體從光束第二側(cè)進(jìn)入光束路徑，所述第二側(cè)相對(duì)著所述 第一側(cè)，并確定光束斷開時(shí)物體的位置；和
使用所述位置之間的差值來(lái)確定物體直徑。
優(yōu)選地，在所述檢測(cè)器檢測(cè)的光強(qiáng)為該物體不處于可檢測(cè)光路徑時(shí) 光強(qiáng)原始值的50%時(shí)，確定所述物體的位置。這樣能簡(jiǎn)單地計(jì)算物體直 徑。
本發(fā)明第四方面是提供一種校準(zhǔn)物體^r測(cè)設(shè)備的方法，該設(shè)備具有 光源和光檢測(cè)器，該光檢測(cè)器包括光敏元件陣列，該光源向該光檢測(cè)器 發(fā)射光，所述方法包括以任何適當(dāng)順序排列的以下步驟
當(dāng)光源和檢測(cè)器之間不存在物體時(shí)，測(cè)量入射到該陣列每個(gè)單個(gè)元 件上的光強(qiáng)；
計(jì)算在每個(gè)元件上測(cè)量的光強(qiáng)值的預(yù)定百分比；和 將每個(gè)元件的所述百分比值設(shè)置為該元件的閾值。 所述方法可以具有附加步驟 比較每個(gè)光敏元件的輸出與該元件的鬧值輸出；和 當(dāng)任何一個(gè)元件的光強(qiáng)低于其閾值時(shí)，產(chǎn)生信號(hào)來(lái)表示。
從而指示出物體存在于光源和光檢測(cè)器之間。
本發(fā)明第五方面是提供一種用于物體檢測(cè)設(shè)備的適配器，所述物體
檢測(cè)設(shè)備通過(guò)遮擋光路徑來(lái)檢測(cè)物體的存在，所述適配器包括
殼體；
安裝在殼體內(nèi)并可以相對(duì)該殼體移動(dòng)的柱塞； 作用在所述柱塞上的偏置裝置；
所述柱塞具有一個(gè)表面，可以將物體推靠在該表面上，以便逆著所 述偏置裝置的偏置力而相對(duì)于所述殼體移動(dòng)所述柱塞。
所述適配器使得物體檢測(cè)設(shè)備能利用該適配器來(lái)間接測(cè)量因體積 太大而無(wú)法直接測(cè)量的物體。
優(yōu)選地，所述殼體配置成使得所述適配器安裝在物體檢測(cè)設(shè)備的光 路徑中，所述殼體不遮擋光路徑。該適配器例如可以是C形的。


借助示例并參照附圖，現(xiàn)在將說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其中 圖1示出了本發(fā)明設(shè)備的側(cè)視圖； 圖2示出了本發(fā)明設(shè)備的平面圖3示出了檢測(cè)器陣列和工具(本發(fā)明設(shè)備用途的第一模式)； 圖4示出了在本發(fā)明設(shè)備用途的第二模式下，光束和處于兩個(gè)位置 的工具的截面圖5示出了圖4的布置，而工具處于產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的位置； 圖6示出了為各個(gè)光檢測(cè)元件設(shè)定閾值的方法流程圖； 圖7示出了光電檢測(cè)器元件和電壓輸出之間的關(guān)系曲線； 圖8示出了用于大體積物體的柱塞系統(tǒng)的側(cè)視圖； 圖9示出了位于所述設(shè)備內(nèi)的圖8所示柱塞系統(tǒng)的透視圖。
具體實(shí)施例方式
用于檢測(cè)例如工具的物體的存在、末端位置以及寬度的設(shè)備如圖1 所示。該設(shè)備包括殼體10、基準(zhǔn)表面12、光源14和光檢測(cè)器16。殼體 具有凹部18,物體可以插入其中。光源14和4企測(cè)器16布置在凹部18
的相對(duì)兩側(cè)，以使光源14和^r測(cè)器16之間的光路徑22穿過(guò)凹部18。 光檢測(cè)器16連接到信號(hào)裝置24，例如燈具，當(dāng)物體存在于光源14和光 檢測(cè)器16之間，導(dǎo)致光路徑22完全或局部阻斷時(shí)，該信號(hào)裝置被激活。
圖2圖示了殼體的平面圖。光源14和光檢測(cè)器16包含在殼體10 內(nèi)分開的艙室26、 28內(nèi)，且每個(gè)艙室具有窗口30、 32,來(lái)自光源14的 光可以通過(guò)所述窗口 。
殼體IO覆蓋光源14和光檢測(cè)器16，盡可能防止污染物進(jìn)入該系統(tǒng)。 殼體讓光源和光檢測(cè)器彼此相對(duì)定位并且相對(duì)于凹部18定位。
窗口 30、 32可以用玻璃制成，有利于防止光學(xué)器件受到污染，并 且在檢測(cè)到任何污染的時(shí)候，能讓該設(shè)備易于清潔。
如圖1所示，殼體IO設(shè)置有基準(zhǔn)平面12,基本上平行于光源14和 光檢測(cè)器16之間的光路徑22設(shè)置，并距離該光路徑限定的距離d?；?準(zhǔn)表面12能讓該設(shè)備置于一表面上，而不需要隨后進(jìn)行調(diào)整以相對(duì)該 表面對(duì)齊光路徑12。這是因?yàn)楣饴窂?2和基準(zhǔn)表面12之間存在固定關(guān) 系。
基準(zhǔn)表面12可以通過(guò)將殼體IO基部精加工成平坦表面而形成。或 者，基準(zhǔn)表面12可以包括例如三個(gè)位于殼體基部上的機(jī)械加工表面。
光路徑22距離基準(zhǔn)表面12限定的距離，例如40mm。這允許相對(duì) 于安裝殼體10的表面例如機(jī)床的床體或安裝在車床上的工件來(lái)確定工 具20末端36的位置(如圖1所示)。當(dāng)工具20打斷光路徑22時(shí)，工 具末端36距離基準(zhǔn)表面12從而距離安裝該基準(zhǔn)表面的表面d的距離。 這樣能節(jié)省時(shí)間，因?yàn)槌斯ぞ吣┒?6的位置之外，不需要確定工件 表面的^f立置。
基準(zhǔn)表面12使得設(shè)備能可拆卸地定位在不同表面上，而不需要調(diào) 節(jié)光路徑22。因此，該設(shè)備可以利用電池工作，這樣能獲得便攜性方面 的優(yōu)勢(shì)。
光源14可以包括例如LED或激光器。在本實(shí)施例中，使用的LED 在側(cè)部帶有焊線。焊線布置在側(cè)部而不是前部，防止了焊線陰影投射到光檢測(cè)器16上，使得光輸出更加均勻。
圖2更為詳細(xì)地示出了光源14。球形透鏡34位于光源14前方。這
有利于使得光分布更為均勻地穿過(guò)光檢測(cè)器16。
如圖2所示，光檢測(cè)器16可以包括線性CMOS陣列，該COMS陣 列包括各個(gè)CMOS元件38。但是，可以使用任何線性陣列，例如CCD 陣列或單個(gè)光電二極管的陣列。使用線性CMOS陣列或其他線性陣列的 優(yōu)勢(shì)在于，，光源14和光檢測(cè)器16之間的光路徑22具有更大的寬度， 有效地形成光"簾"。因此，為了置于光路徑22中，工具20不需要位 于精確預(yù)定的位置，而只需位于光檢測(cè)器陣列16寬度之內(nèi)的近似位置 即可。這種特征對(duì)于可拆卸設(shè)備是有好處的，因?yàn)檩^寬的光路徑的優(yōu)勢(shì) 在于，殼體可以位于大約低于工具的表面上。殼體僅需要以足夠的精度 定位，以便工具移入CMOS陣列寬度范圍內(nèi)的光路徑中。
CMOS陣列的額外優(yōu)勢(shì)在于，其給出了數(shù)據(jù)輸出的數(shù)字表示，因此 減少了所需的電子元件數(shù)量。在利用電池工作的裝置中，這是有用的， 因?yàn)樗桦娏^少。
光源14可以是脈沖式的。這樣延長(zhǎng)電池壽命并允許LED工作電流 高于持續(xù)運(yùn)行的情況下可能出現(xiàn)的電流。光檢測(cè)器1也可以是脈沖式的， 其脈沖與光源14的脈沖同步。
信號(hào)裝置24借助例如點(diǎn)亮燈具、讓蜂鳴器發(fā)聲或產(chǎn)生數(shù)字顯示來(lái) 指示光源14和光檢測(cè)器16之間存在工具20。在本實(shí)施例中，信號(hào)裝置 24是包括LED的燈具。
所述設(shè)備具有兩種操作模式。在第一操作模式中，相對(duì)于基準(zhǔn)表面 測(cè)量工具末端位置。該工具下降到光源14和光檢測(cè)器16之間的光路徑 22中。在工具20下降到光路徑22中的同時(shí)，讀取光檢測(cè)器16中每個(gè) 元件的輸出。將光檢測(cè)器16的每個(gè)元件38的光強(qiáng)值進(jìn)行比較從而設(shè)定 閾值。在這種模式下，所述閾值設(shè)置為光源14和光檢測(cè)器16之間的光 路徑22中不存在物體時(shí)每個(gè)單獨(dú)元件上所測(cè)量光強(qiáng)值的大約80%。任 一單個(gè)檢測(cè)器元件的光強(qiáng)下降到設(shè)定閾值以下將觸發(fā)工具尋見信號(hào)。當(dāng) 工具尋見信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，記錄機(jī)床主軸的位置。
光路徑22高于殼體基部的高度d是已知的。因此，當(dāng)輸出工具尋 見信號(hào)時(shí)，工具20末端36距離殼體基部的距離為d，因此距離安裝該 殼體的表面的距離為d (例如，機(jī)床床體或工件表面)。
通過(guò)將所述設(shè)備直接安裝到工件上來(lái)直接確定工具末端36相對(duì)于 所述工件的位置而不需要校準(zhǔn)該設(shè)備，這樣能夠節(jié)省時(shí)間，因?yàn)槌斯?br> 具末端36的位置之外，不需要找到工件表面的位置。
在本實(shí)施例中，工具20通常隨著下降而轉(zhuǎn)動(dòng)。需要這種轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)處 理不同的工具輪廓。例如，工具可能具有鑿刀輪廓，其中，工具末端在 0°和90°處具有不同輪廓。圖3圖示了工具20局部遮擋入射在光檢測(cè) 器16上的光線，導(dǎo)致光檢測(cè)器元件38中一個(gè)元件的強(qiáng)度降低。當(dāng)工具 20導(dǎo)致任何元件的檢測(cè)光強(qiáng)降低到閾值以下的水平時(shí)，觸發(fā)工具尋見信 號(hào)。
在這種模式下，所述閾值通常設(shè)置為每個(gè)光檢測(cè)元件初始檢測(cè)光強(qiáng) 的大約80%處。該值經(jīng)過(guò)仔細(xì)選擇，以使因噪聲和環(huán)境光線導(dǎo)致的誤觸 發(fā)最少，同時(shí)能讓所述設(shè)備檢測(cè)小工具。特別是對(duì)體積非常小的工具來(lái) 說(shuō)，例如對(duì)于寬度小于一個(gè)元件的小工具來(lái)說(shuō)，較低的百分比可能導(dǎo)致 未檢測(cè)到工具存在的情況達(dá)到無(wú)法接受的水平。高百分比可能導(dǎo)致噪聲 例如環(huán)境光線和來(lái)自電子件的噪聲所引發(fā)的誤觸發(fā)達(dá)到無(wú)法接收的水 平。
在第二模式下，對(duì)工具20的寬度進(jìn)行測(cè)量。在該模式下，光檢測(cè) 器16只有一個(gè)光敏元件是激活的，因此檢測(cè)到的是光束而非光簾。圖3 示出的光檢測(cè)器16具有光敏元件38線性陣列，其中只有一個(gè)元件38A
是激活的。
圖4示出了確定工具20寬度的方法。工具20從每一側(cè)依次移入光 束(即，沿著如圖中箭頭所示的方向A和B)，直到光檢測(cè)器陣列16的 光敏元件38A的光強(qiáng)低于閾值，產(chǎn)生工具尋見信號(hào)。在工具沿著每個(gè)方 向移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生工具尋見信號(hào)的時(shí)候，記錄保持工具20的主軸的位置。
用于觸發(fā)信號(hào)的閾值優(yōu)選地設(shè)置在50%,因此當(dāng)檢測(cè)光強(qiáng)下降到原 始光強(qiáng)的一半的時(shí)候觸發(fā)信號(hào)。這樣做的優(yōu)勢(shì)在于，當(dāng)工具20從每個(gè) 方向靠近時(shí)，在遮擋50%的光束時(shí)觸發(fā)工具尋見信號(hào)，則該觸發(fā)發(fā)生于 工具20的邊緣位于光束的中心線上的時(shí)候。
如果在工具20沿著兩個(gè)方向移動(dòng)時(shí)所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)觸點(diǎn)上各自記錄 保持工具20的主軸的坐標(biāo)位置(x， y, z)，則工具直徑可以計(jì)算為這兩
個(gè)坐標(biāo)位置之間的距離。圖5示出了產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的兩個(gè)工具點(diǎn)20A、 20B的兩個(gè)位置(即，光束40被遮擋50%時(shí))。從觸發(fā)點(diǎn)處的主軸位置 推算出中心線42A、 42B。工具20的寬度w即為中心線42A和42B之 間的距離。選擇50%作為閾值使得工具20的寬度w的計(jì)算變得容易， 而無(wú)需知道光束40的寬度。
在這種布置中，工具20隨著移入光束40而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以展現(xiàn)出工 具20的最寬直徑。如果例如工具20—側(cè)剖開(profiled)或斷裂，這樣 能防止產(chǎn)生較小的讀數(shù)。在測(cè)量寬度的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)工具20，使得工具的圓 跳動(dòng)(runout)能夠包括在工具寬度測(cè)量中。這樣具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橛稍?工具塑造的特征取決于包括圓跳動(dòng)的工具寬度。
開關(guān)44 (圖1所示)用來(lái)切換兩種模式。在第一位置，開關(guān)44根 據(jù)第 一模式的需要，選擇CMOS線性陣列16的全部元件3 8為激活狀態(tài)。 在第二位置，開關(guān)44根據(jù)第二模式的需要，僅選擇CMOS線性陣列中 的一個(gè)元件38A為激活狀態(tài)。
觸發(fā)工具尋見信號(hào)所需的照射在光檢測(cè)器16上的光強(qiáng)水平必須設(shè) 置成能區(qū)別光源14和光檢測(cè)器16之間是否存在工具。但是，當(dāng)光源14 接通且不存在工具時(shí)，光檢測(cè)器16檢測(cè)的光強(qiáng)將并非完全均勻地分布 在其長(zhǎng)度上，而是朝向邊緣以高斯分布逐漸減弱。因此，以整個(gè)光檢測(cè) 器陣列16記錄的最大光強(qiáng)的百分比值構(gòu)成單個(gè)閾值，將導(dǎo)致結(jié)果不精 確。
本發(fā)明采用線性陣列光檢測(cè)器。優(yōu)勢(shì)在于，可以為該陣列的每個(gè)元 件設(shè)置特定閾值。這樣，該設(shè)備克服了檢測(cè)光強(qiáng)在陣列范圍內(nèi)變化的問(wèn)題。
圖6示出的流程圖說(shuō)明了用來(lái)為各個(gè)光檢測(cè)元件設(shè)置閾值的方法。 測(cè)量不存在工具時(shí)入射到該陣列每個(gè)元件上的光強(qiáng)50。計(jì)算每個(gè)元件的 檢測(cè)光強(qiáng)的設(shè)定百分比52，將檢測(cè)光強(qiáng)的該百分比設(shè)置為閾值54。
設(shè)置特定閾值的方法補(bǔ)償了其他因素諸如噪聲、環(huán)境光線和污染物 例如檢測(cè)器或封蓋透鏡上的贓物所導(dǎo)致的光強(qiáng)變化。
圖7的曲線示出了光電檢測(cè)器元件和電壓輸出之間的關(guān)系。 一旦設(shè) 定了閾值，如果不存在工具，則光檢測(cè)器陣列的單元的輸出100應(yīng)該落
入兩個(gè)設(shè)定電壓值x和x+a之間。如果任何具體單元的輸出下降到輸出 值x以下，如線102所示，則表示系統(tǒng)中，特別是窗口上存在污染物， 使用者能夠在繼續(xù)使用前清潔該設(shè)備。但是，如果任何單元的輸出位于 上限x+a以上，如線104所示，則表示環(huán)境光線水平太高。因此，使用 者可以在繼續(xù)操作前調(diào)節(jié)環(huán)境光線，例如將干涉源從所述設(shè)備移走。
某些工具可能太大，不能安裝到該設(shè)備的凹部?jī)?nèi)。這些工具的末端 位置不能利用所述設(shè)備確定，因?yàn)樗鼈儾荒苓M(jìn)入光源14和光檢測(cè)器16 之間的光束路徑22。圖8圖示了柱塞系統(tǒng)58的一個(gè)實(shí)施例，作為對(duì)所 述設(shè)備的延伸，能相對(duì)于基準(zhǔn)表面確定較大工具末端的位置。
柱塞系統(tǒng)58包括殼體60、柱塞62和彈簧64。彈簧64支座在殼體 中，向上偏置柱塞62。在工具逆著彈簧64的偏置將壓力施加到柱塞62 時(shí)，柱塞62和殼體60的形狀允許柱塞62移入光束路徑22。柱塞系統(tǒng) 58的殼體60構(gòu)造成配合到物體檢測(cè)設(shè)備殼體10的凹部?jī)?nèi)，即形成C形， 允許光束沒(méi)有中斷地從光源14通到光檢測(cè)器16。
圖9示出的柱塞系統(tǒng)58定位到所述設(shè)備的凹部?jī)?nèi)。柱塞62的長(zhǎng)度、 距離x精確已知。當(dāng)輸出工具尋見信號(hào)時(shí)，柱塞62的末端66距離殼體 的基部的距離為d。因此，知道距離x能確定工具末端距離基準(zhǔn)表面的 距離，從而知道距離安裝所述殼體的表面的距離(例如，機(jī)床床體或工 件表面)。
雖然在實(shí)施例中將被檢測(cè)物體描述為工具，但是所述設(shè)備還可以用 來(lái)確定其他物體的特征。
權(quán)利要求
1. 一種物體檢測(cè)設(shè)備，包括:殼體；設(shè)置在所述殼體內(nèi)的光源和光檢測(cè)器，所述光源向所述光檢測(cè)器發(fā)射光束；所述殼體具有基部，所述基部設(shè)置有基準(zhǔn)表面，其中，所述光束相對(duì)于所述基準(zhǔn)表面具有限定的距離和角度。
2. 如權(quán)利要求1所述的物體檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述光源和 所述光檢測(cè)器之間的光路徑基本上平行于所述基準(zhǔn)表面。
3. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物體檢測(cè)設(shè)備，其特征在于， 所述光源是LED。
4. 如權(quán)利要求3所述的物體檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述LED具 有焊線，并安裝成使得所述焊線處于不遮擋光路徑的位置。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物體檢測(cè)設(shè)備，其特征在于， 所述光源為脈沖式。
6. 如權(quán)利要求5所述的物體檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述光檢測(cè) 器也是脈沖式的，并且與所述光源的脈沖同步。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物體^f全測(cè)設(shè)備，其特征在于， 在所述光源的前方設(shè)置有球形透鏡。
8. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物體檢測(cè)設(shè)備，其特征在于， 所述光檢測(cè)器是光敏元件陣列。
9. 如權(quán)利要求8所述的物體檢測(cè)設(shè)備 括線性陣列。
10. 如權(quán)利要求9所述的物體檢測(cè)設(shè)備 列是CMOS傳感器。
11. 如權(quán)利要求1所述的物體檢測(cè)設(shè)備 面是所述殼體基部的平坦表面。
12. —種物體檢測(cè)設(shè)備，所述設(shè)備包括光源和光檢測(cè)器，所述光源 向所述光檢測(cè)器發(fā)射光束；,其特征在于，所述陣列包 ，其特征在于，所述線性陣 ，其特征在于，所述基準(zhǔn)表其中，所述光檢測(cè)器包括光敏元件陣列；并且其中，所述設(shè)備具有第一操作模式和第二操作模式，在第一操 作模式下，第一組光敏元件進(jìn)行操作，而在第二操作模式下，第二組光 敏元件進(jìn)行操作。
13. 如權(quán)利要求12所述的物體檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述第二 組光敏元件是所述第一組光敏元件的子集。
14. 如權(quán)利要求12或13所述的物體檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述 第一組光敏元件包括該陣列中的全部元件。
15. 如權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的物體檢測(cè)設(shè)備，其特征在 于，所述第二組元敏元件包括該陣列中的單個(gè)元件。
16. 如權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的物體檢測(cè)設(shè)備，其特征在 于，當(dāng)所述光檢測(cè)器接收到一個(gè)設(shè)定的光強(qiáng)閾值時(shí)，輸出信號(hào)，所設(shè)定 的閥值對(duì)于第 一操作模式和第二操作模式而言不相同。
17. —種校準(zhǔn)物體檢測(cè)設(shè)備的方法，所述設(shè)備包括光源和光檢測(cè)器， 所述光檢測(cè)器包括光敏元件陣列，所述光源向所述光檢測(cè)器發(fā)射光，所 述方法包括以任何適當(dāng)順序排列的以下步驟當(dāng)光源和檢測(cè)器之間不存在物體時(shí)，測(cè)量入射到該陣列每個(gè)單個(gè)元 件上的光強(qiáng)；計(jì)算在每個(gè)元件上測(cè)量的光強(qiáng)值的預(yù)定百分比；和 將每個(gè)元件的所述百分比值設(shè)置為該元件的閾值。
18. 如權(quán)利要求17所述的校準(zhǔn)物體檢測(cè)設(shè)備的方法，其特征在于， 所述方法具有附加步驟比較每個(gè)光敏元件的輸出與該元件的閾值輸出； 當(dāng)任何一個(gè)元件的光強(qiáng)低于其閾值時(shí)，產(chǎn)生信號(hào)來(lái)表示。
19. 一種用于物體檢測(cè)設(shè)備的適配器，所述設(shè)備通過(guò)遮擋光路徑來(lái) 檢測(cè)物體的存在，所述適配器包括殼體；和安裝在殼體內(nèi)并可以相對(duì)該殼體移動(dòng)的柱塞； 作用在所述柱塞上的偏置裝置；所述柱塞具有一個(gè)表面，可以將物體推靠在所述表面上，以便逆著所述偏置裝置的偏置力而相對(duì)于所述殼體移動(dòng)所述柱塞。
20.如權(quán)利要求19所述的用于物體檢測(cè)設(shè)備的適配器，其特征在于，所述殼體配置成使得所述適配器可以安裝在物體檢測(cè)設(shè)備的光路徑中而不遮擋所述光路徑
全文摘要
一種物體檢測(cè)設(shè)備和一種用于校準(zhǔn)物體檢測(cè)設(shè)備的方法。所述設(shè)備包括殼體，其中設(shè)置有光源和光檢測(cè)器。光源向光檢測(cè)器發(fā)射光束。殼體具有基部，基部設(shè)置有基準(zhǔn)表面。光束相對(duì)于基準(zhǔn)基部具有限定的距離和角度。校準(zhǔn)物體檢測(cè)設(shè)備的方法包括為光檢測(cè)器接收的光強(qiáng)設(shè)定閾值水平。所述設(shè)備具有兩種操作模式。本發(fā)明還包括用于物體檢測(cè)設(shè)備的適配器，該物體檢測(cè)設(shè)備通過(guò)遮擋光路徑來(lái)檢測(cè)物體的存在。
文檔編號(hào)B23Q17/22GK101389446SQ200780006219
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2007年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者威廉·肯尼思·戴維斯, 維克托·戈登·斯廷普森 申請(qǐng)人:瑞尼斯豪公司