專利名稱：：用于光學(xué)檢測(cè)零件的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于光學(xué)檢測(cè)零件的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的手動(dòng)測(cè)量設(shè)備和技術(shù)在某種程度上已經(jīng)被自動(dòng)的檢查方法和系統(tǒng)所取代。然而，這些自動(dòng)的檢查方法和系統(tǒng)仍將具有多個(gè)與其關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)。WO2005/022076公開了多個(gè)光線產(chǎn)生器(72)，其產(chǎn)生相交于待檢查的零件(14)的相關(guān)光束(26)。每個(gè)光束(26)用由零件(14)遮蔽的光線照亮零件(14)的至少一側(cè)，且提供有至少三個(gè)光響應(yīng)感測(cè)器(104)，用于響應(yīng)于零件(14)的至少一側(cè)的相應(yīng)側(cè)上的相應(yīng)光線的遮蔽而產(chǎn)生信號(hào)(24)。每個(gè)光響應(yīng)感測(cè)器響應(yīng)于不同方位角位置處的遮蔽。處理器(28)分析信號(hào)(24)，該信號(hào)(24)與零件(14)從移動(dòng)(18)或位置感測(cè)器的相對(duì)位置的測(cè)量相關(guān)。零件(14)可以從夾子(52)釋放，以通過光束(26)下降，或光束(26)可以相對(duì)于零件(14)移動(dòng)。美國(guó)專利號(hào)6，313，948公開了一種光學(xué)束流成形器，其用于生產(chǎn)具有光源的零件檢查系統(tǒng)中使用的相同片光，該成形器包括相干光產(chǎn)生器、衍射束成形器和透鏡元件。美國(guó)專利號(hào)6，285，031公開了一種檢查系統(tǒng)，其用于評(píng)估符合構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)地對(duì)稱的工件。該系統(tǒng)具有用于引起工件通過測(cè)試部分平移的軌跡。測(cè)試部分包括多個(gè)電磁能源。多個(gè)電磁能源相對(duì)于軌跡定向，使得工件在經(jīng)過測(cè)試部分時(shí)遮蔽多個(gè)電磁能源。測(cè)試部分進(jìn)一步具有電磁能檢測(cè)器，該電磁能檢測(cè)器用于接收電磁能以提供輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)與在電磁能檢測(cè)器中發(fā)生的遮蔽電磁能的強(qiáng)度有關(guān)；和信號(hào)處理器，該信號(hào)處理器用于接收和處理輸出信號(hào)。美國(guó)專利號(hào)6，252，661公開了一種檢查系統(tǒng)，其用于評(píng)估符合構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)的工件。該系統(tǒng)包括用于引起工件通過測(cè)試部分平移的軌跡。測(cè)試部分包括產(chǎn)生相同片光的光源。光源關(guān)于軌跡定向，使得工件在經(jīng)過測(cè)試部分時(shí)遮蔽相同片光。測(cè)試部分還具有視頻系統(tǒng)，其用于接收遮蔽的相同片光并提供輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)與視頻系統(tǒng)上發(fā)生的遮蔽的相同片光的強(qiáng)度相關(guān)；和信號(hào)處理器，其用于接收和處理輸出信號(hào)。美國(guó)專利號(hào)6，959，108公開了一種檢查系統(tǒng)，其中待檢查的工件被連續(xù)地且自動(dòng)地發(fā)出，以無支持地經(jīng)過多個(gè)照相機(jī)的觀察域。當(dāng)工件經(jīng)過照相機(jī)的觀察域時(shí)，感測(cè)器被激活，其與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信以激活照相機(jī)來捕捉工件的無阻擋的圖像或圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)然后被計(jì)算機(jī)程序分析，以校驗(yàn)該圖像數(shù)據(jù)是否指示工件不符合已建立的標(biāo)準(zhǔn)并因此被認(rèn)為有缺陷。如果圖像不符合已建立的標(biāo)準(zhǔn)，則工件被拒接并與未被識(shí)別為有缺陷的工件隔罔。美國(guó)專利號(hào)5，608，530公開了一種激光器，其用于產(chǎn)生輻射束流，該輻射束流隨后通過使用平光柱體透鏡在橫截面尺寸上是精制的。精制的輻射束流落射到待測(cè)零件上。無阻擋的束流部分然后被一對(duì)反射面分成兩半，其產(chǎn)生非平行輻射束流。各個(gè)所得的束流包含已通過零件的發(fā)射狀的相對(duì)半的無阻擋的輻射部分。然后，測(cè)量存在于各個(gè)非平行輻射束流中的輻射的量級(jí)。美國(guó)專利號(hào)4，831，251公開了一種光學(xué)設(shè)備，其用于通過螺釘螺紋牙形的用左手或右手的習(xí)慣來識(shí)別帶螺紋工件。該設(shè)備提出一對(duì)光束，其在有角度地移動(dòng)位置處總體上相切于工件經(jīng)過。光束被入射以跟隨工件的給定的用左手或右手的習(xí)慣的螺旋方向。一旦工件軸向行進(jìn)通過設(shè)備，光探測(cè)器的間歇輸出指示螺紋的用左手或右手的習(xí)慣匹配光束的傾斜。然而，相對(duì)地帶螺紋的工件提供總體上常量的直流(DC)輸出。有了適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理電子設(shè)備，提供了用于通過螺紋用左手或右手的習(xí)慣來識(shí)別工件的自動(dòng)系統(tǒng)。美國(guó)專利號(hào)5，383，021公開了一種非接觸檢查系統(tǒng)，其能夠評(píng)估工件的空間形成參數(shù)，以提供對(duì)生產(chǎn)中的零件的檢查。該系統(tǒng)引起零件順序地裝載到傾斜的軌跡上，在該處它們通過測(cè)試部分。測(cè)試部分包括用于測(cè)量工件長(zhǎng)度的長(zhǎng)度檢測(cè)排列，其包括產(chǎn)生片光的源，該片光定向在工件的縱向。零件的外形通過一個(gè)或多個(gè)光源被評(píng)價(jià)，該一個(gè)或多個(gè)光源也產(chǎn)生橫向定向至零件縱軸的片光。為各個(gè)源提供有單通道光探測(cè)器，其提供各個(gè)片光被零件遮蔽程度的模擬輸出。這些輸出通過適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理硬件和軟件被分析，以產(chǎn)生關(guān)于工件幾何的長(zhǎng)度和外形數(shù)據(jù)。美國(guó)專利號(hào)5，568，263公開了一種非接觸檢查系統(tǒng)，其能夠評(píng)估工件的空間形成參數(shù)，以提供對(duì)生產(chǎn)中的零件的檢查。該系統(tǒng)引起零件順序地裝載到傾斜的軌跡上，在該處它們通過測(cè)試部分。測(cè)試部分包括用于測(cè)量工件長(zhǎng)度的長(zhǎng)度檢測(cè)排列，其包括產(chǎn)生片光的源，該片光定向在工件的縱向。零件的外形通過一個(gè)或多個(gè)光源來評(píng)價(jià)，該一個(gè)或多個(gè)光源也產(chǎn)生橫向定向至零件縱軸的片光。為各個(gè)光源提供有第一和第二對(duì)單通道光探測(cè)器，其提供各個(gè)片光被零件遮蔽程度的一對(duì)模擬輸出，以及能夠消除由點(diǎn)光源，例如激光光源產(chǎn)生的噪音或閃爍。這些輸出通過適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理硬件和軟件來分析，以產(chǎn)生關(guān)于工件幾何的長(zhǎng)度和外形數(shù)據(jù)。美國(guó)專利號(hào)4，852，983公開了一種光學(xué)系統(tǒng)，其模擬參考面之間的光行進(jìn)上的大距離上行進(jìn)的光學(xué)影響。美國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)2005/0174567公開了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)確定零件中裂縫的存在。通過使用成像設(shè)備和照明源來確定裂縫的存在。零件沿著軌跡移動(dòng)，在該處由位置感測(cè)器來感知以開始檢查。照明源將片光射出至待檢查的零件。由片光和零件的交點(diǎn)形成的線聚焦到成像設(shè)備。成像設(shè)備產(chǎn)生數(shù)字圖像，該數(shù)字圖像被分析，以確定零件中是否存在裂縫。美國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)2006/0236792公開了一種用于工件的檢查站，包括輸送機(jī)、用于旋轉(zhuǎn)工件的機(jī)構(gòu)及探測(cè)器。該輸送機(jī)包括定位工件的固定設(shè)備，且輸送機(jī)構(gòu)造成以線性方式平移工件。諸如帶的機(jī)構(gòu)接合工件，從而使在固定設(shè)備中的工件旋轉(zhuǎn)。探測(cè)器被構(gòu)造成指示工件是否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為了便于在輸送機(jī)平移工件時(shí)進(jìn)行檢查，探測(cè)器被連接到臺(tái)，其中臺(tái)被構(gòu)造成與檢查區(qū)域上的工件同步地移動(dòng)該探測(cè)器。美國(guó)專利號(hào)5，168，458和5，170，306公開了用于計(jì)量帶螺紋緊固件以獲得三葉參數(shù)的方法和系統(tǒng)。涉及本發(fā)明的其他美國(guó)專利包括4，315，688；4,598，998；4,644，394；4，852，983；4，906，098和5，521，707。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供用于光學(xué)檢測(cè)零件的方法和系統(tǒng)。在執(zhí)行本發(fā)明的上述目的和其他目的中，提供一種用于光學(xué)檢測(cè)零件的方法。該方法包括沿測(cè)量軸支撐零件。該方法還包括用一系列間隔開的輻射平面掃描零件，使得零件沿軸以間隔開的位置阻擋輻射平面中的每一個(gè)，以產(chǎn)生輻射平面的相應(yīng)的一系列無阻擋平面部分。無阻擋平面部分中的每一個(gè)包含代表零件的相應(yīng)的幾何尺寸的輻射的量。該方法還包括測(cè)量存在于無阻擋平面部分中的每一個(gè)中的輻射的量，以獲得測(cè)量信號(hào)。該方法包括處理測(cè)量信號(hào)以獲得原始數(shù)據(jù)。該方法還包括提供校準(zhǔn)數(shù)據(jù)并處理校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)以獲得零件的測(cè)量結(jié)果。掃描的步驟可包括相對(duì)于零件線性地移動(dòng)一系列間隔開的輻射平面的步驟。進(jìn)一步在執(zhí)行本發(fā)明的上述目的和其他目的中，提供一種用于光學(xué)檢測(cè)零件的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于沿測(cè)量軸支撐待檢測(cè)的零件的支撐件。該系統(tǒng)還包括頭裝置，該頭裝置包括多個(gè)輻射源，該多個(gè)輻射源用于在零件處引導(dǎo)一系列間隔開的輻射平面，使得零件沿軸以間隔開的位置阻擋輻射平面中的每一個(gè)，以產(chǎn)生輻射平面的相應(yīng)的一系列無阻擋平面部分。無阻擋平面部分中的每一個(gè)包含代表零件的相應(yīng)的幾何尺寸的輻射的量。頭裝置還包括多個(gè)接收器模塊，以便測(cè)量在無阻擋平面部分中的每一個(gè)中存在的輻射的量來獲得測(cè)量信號(hào)。該裝置還包括可移動(dòng)的臺(tái)子系統(tǒng)(movablestagesubsystem)，該可移動(dòng)的臺(tái)子系統(tǒng)耦合到頭裝置，以便使頭裝置相對(duì)于零件平移，使得間隔開的輻射平面掃描由支撐件支撐的零件。該裝置包括信號(hào)處理器和存儲(chǔ)器，信號(hào)處理器用于處理測(cè)量信號(hào)以獲得原始數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)器用于儲(chǔ)存校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。該裝置還包括數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器用于處理校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)以獲得零件的測(cè)量結(jié)果。臺(tái)子系統(tǒng)可使頭裝置相對(duì)于設(shè)備線性地移動(dòng)。平面部分的數(shù)量可以是輻射平面的數(shù)量的兩倍。輻射平面中的每一個(gè)可從相對(duì)于軸的不同的方位角方向來掃描零件。輻射平面可具有相對(duì)于軸的基本上均勻的方位角間隔。輻射平面中沒有一個(gè)可以是共面的。輻射平面可以是等間隔的。輻射可以是激光輻射。激光輻射可以是可見的。由相同的輻射平面產(chǎn)生的無阻擋平面部分的相鄰對(duì)可以是共面的。提供的步驟可包括支撐具有中心軸和關(guān)于中心軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的多個(gè)區(qū)域的校準(zhǔn)設(shè)備的步驟。提供的步驟還可包括用一系列間隔開的輻射平面掃描設(shè)備，使得設(shè)備沿中心軸以間隔開的位置阻擋輻射平面中的每一個(gè)，以產(chǎn)生輻射平面的相應(yīng)的一系列無阻擋平面部分。無阻擋平面部分中的每一個(gè)包含代表設(shè)備的相應(yīng)的幾何尺寸的輻射的量。提供的步驟還可包括以下步驟測(cè)量存在于無阻擋平面部分中的每一個(gè)中的輻射的量，以獲得設(shè)備測(cè)量信號(hào)；以及處理設(shè)備測(cè)量信號(hào)以獲得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。進(jìn)一步在執(zhí)行本發(fā)明的上述目的和其他目的中，提供用于光學(xué)檢測(cè)零件的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)用于沿測(cè)量軸以間隔開的位置支撐具有中心軸的校準(zhǔn)設(shè)備和待檢測(cè)的零件。該系統(tǒng)還可包括頭裝置，頭裝置包括多個(gè)輻射源，該多個(gè)輻射源用于在設(shè)備和零件處接連地引導(dǎo)一系列間隔開的輻射平面，使得設(shè)備和零件沿設(shè)備和零件的相應(yīng)的軸以間隔開的位置阻擋輻射平面中的每一個(gè)，以產(chǎn)生輻射平面的相應(yīng)的一系列無阻擋平面部分。無阻擋平面部分中的每一個(gè)包含代表設(shè)備或零件的相應(yīng)的幾何尺寸的輻射的量。頭裝置還包括多個(gè)接收器模塊，以測(cè)量在無阻擋平面部分中的每一個(gè)中存在的輻射的量來獲得設(shè)備和零件測(cè)量信號(hào)。該系統(tǒng)還包括可移動(dòng)的臺(tái)子系統(tǒng)，可移動(dòng)的臺(tái)子系統(tǒng)耦合到頭裝置，以便使頭裝置相對(duì)于設(shè)備和零件平移，使得間隔開的輻射平面掃描由支撐結(jié)構(gòu)支撐的設(shè)備和零件。該系統(tǒng)包括信號(hào)處理器，信號(hào)處理器用于處理測(cè)量信號(hào)以獲得原始數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器用于處理校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)以獲得零件的測(cè)量結(jié)果。軸基本上共軸。從結(jié)合附圖對(duì)執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的以下詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述目的和其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)容易變得明顯。附圖簡(jiǎn)述圖1是包括測(cè)量硬件的零件檢驗(yàn)系統(tǒng)的示意性透視圖；圖2是零件保持器基部(容器的側(cè)板被移除)和上部工具單元的示意性側(cè)視圖，其中零件保持在該單元和與該零件共線安裝的校準(zhǔn)夾具或設(shè)備之間；圖3a是零件保持器基部的示意性透視圖，其中該零件保持器基部具有支撐在其上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)頭(drivebit)和懸掛在其上的校準(zhǔn)設(shè)備；圖3b是圖3a的基部的頂部平面圖；圖3c是沿著圖3b的線3c_3c截取的截面圖4a是圖3a的校準(zhǔn)設(shè)備或錐體的側(cè)視圖；圖4b是圖4a的錐體的頂部平面圖；圖4c是沿著圖4b的線4c_4c截取的截面圖；圖5是光學(xué)頭的頂部平面圖，該光學(xué)頭的頂部蓋板被移除，以便提供光學(xué)頭的內(nèi)部視圖；圖6是安全外殼的示意性透視圖，該安全外殼可包圍圖1的基礎(chǔ)測(cè)量硬件；圖7是圖2的上部工具單元的部分橫截面?zhèn)纫晥D；圖8是圖解了基礎(chǔ)束線子系統(tǒng)部件的示意性方框圖，其中，激光產(chǎn)生激光束，鏡反射激光束，且光平面產(chǎn)生器模塊產(chǎn)生激光光平面，該激光光平面被引導(dǎo)或投射到零件上；圖9是柱狀零件的示意性透視圖，該柱狀零件被投射的激光光平面橫切；圖10是各種位置測(cè)量系統(tǒng)部件與光學(xué)頭的部分?jǐn)嚅_的示意圖，該光學(xué)頭被安裝到臺(tái)(stage)上，以在掃描校準(zhǔn)設(shè)備或錐體之前與其一起移動(dòng)；圖11是指校準(zhǔn)錐體的開始邊緣被掃描時(shí)產(chǎn)生的各種原始感測(cè)器信號(hào)的圖；圖12是容納在光學(xué)頭內(nèi)的各種激光發(fā)射器和接收器的示意性方框圖；圖13是用帶有各種切線影陰射線和點(diǎn)的多個(gè)激光光平面照亮的零件的示意性頂部平面圖；圖14是帶螺紋零件比如標(biāo)準(zhǔn)螺紋塞規(guī)(standardthreadpluggogage)產(chǎn)生的感測(cè)器高度數(shù)據(jù)的圖；圖15是帶有各種使用區(qū)域的校準(zhǔn)錐體輪廓的象征草圖；圖16是示意性方框圖，其圖解了用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理后的原始感測(cè)器數(shù)據(jù)，以獲得校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)；圖17是疊加在圖上的螺紋模型(threadmodel)，其圖解了近似螺紋峰、谷和通過中徑線與側(cè)面線(flankline)的交叉所獲得的交叉(crossing)；圖18是類似于圖17的曲線圖的曲線圖，其中，圖解了所選擇的螺紋概念；圖19是單個(gè)牙形，其圖解了螺紋側(cè)面線、螺紋側(cè)面線數(shù)據(jù)抽取區(qū)域和線位置(wireposition)；圖20是示意性圖，其圖解了由帶螺紋零件的一側(cè)上的一對(duì)虛擬線中心定義的參考線和零件的相對(duì)側(cè)上的單個(gè)線中心之間的3-點(diǎn)距離測(cè)量；圖21是虛擬線處于谷且描繪了中間數(shù)據(jù)的感測(cè)器高度數(shù)據(jù)的圖表的屏幕抓圖；圖22是圖解了具有中間數(shù)據(jù)的放大的螺距的屏幕抓圖；圖23是柱狀零件的示意性頂部平面圖，其中光束通過零件的完美反射表面以θ反射=2θ的角度來反射；圖24是從光平面散射光的零件的示意性頂部平面圖，該散射光被光平面接收器孔狹縫所阻擋；圖25圖解了校準(zhǔn)夾具中使用的錐形形狀(即，截頭體)；圖26是類似于圖15的草圖的部分?jǐn)嚅_的草圖，其示出了由校準(zhǔn)錐體和各種支撐結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的感測(cè)器信號(hào)的示意輪廓；圖27是圖解了從完全打開估算區(qū)域中的數(shù)據(jù)計(jì)算得到的完全打開信號(hào)水平的草圖28是示出了圖27的數(shù)據(jù)區(qū)域的曲線圖；圖29是圖解了錐體投射幾何圖的草圖；圖30是Cipayaya4的草圖，α”α2、α3、a4是對(duì)于θ=22.5、67·5、112.5、157.5度激光感測(cè)器系統(tǒng)5在y'-軸上的投影；正y'_軸是右感測(cè)器，而負(fù)y'_軸是左感測(cè)器方向；圖31是用于裝配光學(xué)模塊的調(diào)整夾具的示意性透視圖；圖32是圖解了相對(duì)非水平的激光束分布的圖表；圖33是圖解了相對(duì)平坦的激光束分布的圖表；圖34是圖解了相對(duì)準(zhǔn)直的激光束分布的圖表；圖35是圖解了扭曲的一般矩形的激光束分布的圖表；圖36是圖解了非扭曲的一般矩形的激光束分布的圖表；圖37是典型的發(fā)射器模塊的分解透視圖，該典型的發(fā)射器模塊包括其發(fā)射器安裝架和光學(xué)部件的支撐裝置(supportedset)；圖38是圖37的發(fā)射器安裝架的后視圖；圖39是沿著圖38的線39_39截取的發(fā)射器安裝架的截面圖；圖40是發(fā)射器安裝架的頂部平面圖；圖41是裝配后的發(fā)射器模塊的示意性透視圖；圖42是裝配后的發(fā)射器模塊的前視圖；圖43是沿著圖42的線43-43截取的發(fā)射器模塊的截面圖；圖44是裝配后的發(fā)射器模塊的頂部平面圖；圖45是激光束導(dǎo)向鏡組件的分解透視圖；圖46a_46d是圖45的并具有用于圖5的光學(xué)頭的不同角度的部分的組件的頂部平面圖；以及圖47是典型的接收器模塊的分解透視圖，該典型的接收器模塊包括其接收器安裝架和光學(xué)部件的支撐裝置。具體實(shí)施例方式本文中所描述的總體系統(tǒng)通常被稱為“激光實(shí)驗(yàn)室(LaserLab)”。激光實(shí)驗(yàn)室是本申請(qǐng)的受讓人的商標(biāo)。應(yīng)理解，本文中描述了許多發(fā)明，但本文中僅對(duì)其中的一些要求權(quán)禾IJ。其他公開的發(fā)明在本申請(qǐng)的相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用部分中指出的申請(qǐng)中要求權(quán)利。還應(yīng)理解，許多單詞和短語在此申請(qǐng)的詞匯表部分解釋。詞匯表解釋但不過分限制本文中所包含的單詞和短語。激光實(shí)驗(yàn)室_物理概述激光實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)(即圖1)包含多個(gè)物理子系統(tǒng)或單元。PC塔單元(PCtowerunit)(即圖8)包含計(jì)算機(jī)和一些附加的控制電子設(shè)備模塊。它具有后面板，該后面板帶有用于光幕/安全電子設(shè)備、電動(dòng)機(jī)控制、線性編碼器、測(cè)量信號(hào)和光學(xué)頭控制的連接器。PC塔單元具有應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序?yàn)榧す鈱?shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的操作者提供用戶界面。零件保持器和上部工具單元(圖1、2和7)固定或接納以及保持零件在適當(dāng)位置，以便進(jìn)行測(cè)量。上部工具單元包括具有受載彈簧尖端的不銹鋼桿，該受載彈簧尖端可向上和向下移動(dòng)，以適應(yīng)各種各樣的零件尺寸。零件保持器單元具有校準(zhǔn)錐體或設(shè)備(即，圖3a-4c)以及支撐待測(cè)零件或待測(cè)單元(UUT)的基部。校準(zhǔn)錐體被用于測(cè)量光感測(cè)器輸出和由錐體的外形尺寸表示的物理測(cè)量結(jié)果之間的關(guān)系。校準(zhǔn)錐體或設(shè)備并非為嚴(yán)格意義上的錐體，而是包括一些截頭體(即，錐體的部分)和柱體。光學(xué)頭(即，圖1、5和10)是密封系統(tǒng)，其包含一些包括光學(xué)測(cè)量部件(即，圖5和12)的部件。一組(4個(gè))激光束線(其中之一顯示在圖8中)產(chǎn)生并測(cè)量4個(gè)光平面?；瑒?dòng)/基部單元(即，圖1和10)向上和向下垂直移動(dòng)光學(xué)頭，以進(jìn)行零件測(cè)量。每次掃描時(shí)，光學(xué)頭的(8)感測(cè)器測(cè)量校準(zhǔn)錐體和零件(UUT)的陰影圖像(即，圖8、9和13)。因此，每次完整的掃描包含校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生尤其不受測(cè)量環(huán)境中的時(shí)間變化的影響的系統(tǒng)。再次參照附圖，圖1是激光實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的示意性透視圖，一般地以10示出，其包括系統(tǒng)10的基礎(chǔ)測(cè)量硬件。示出的是光學(xué)頭，其一般地以12示出；零件保持器/上部工具單元，其一般地分別以14和16示出；以及基部/滑動(dòng)單元，其一般地以18示出，其還在圖10中示出，包括耦合到絲杠22的電動(dòng)機(jī)20，該絲杠22又耦合到由軸承滑動(dòng)支撐的鞍座(saddle)24。鞍座24耦合到光學(xué)頭12，以使光學(xué)頭12沿著垂直臺(tái)軸28(即，圖9)線性移動(dòng)。臺(tái)的移動(dòng)通過線性編碼器30感測(cè)到，該線性編碼器30將在下文進(jìn)行更詳細(xì)地描述。圖2是零件保持器14和上部工具單元16的分別的示意性側(cè)視圖。上部工具單元16包括桿32，該桿32可由系統(tǒng)10的操作者沿著桿32的中心軸在向上和向下方向上手動(dòng)移動(dòng)。上部工具單元16還包括具有尖端35的受載彈簧零件夾34，該受載彈簧零件夾34在一個(gè)端部表面38處保持待檢驗(yàn)的零件36。圖2中還圖解了校準(zhǔn)錐體或設(shè)備，其一般地以40示出，以及零件保持器/基部單元14的基部或頂板42。圖3a是零件保持器基部單元14的示意性透視圖。圖3a_3c示出了校準(zhǔn)錐體40和零件保持器組件，包括支撐件44、套環(huán)46、轉(zhuǎn)頭保持器47，Torx轉(zhuǎn)頭48(S卩，Tx40)插入到該轉(zhuǎn)頭保持器47中，以便與螺栓的凹入部分螺紋接合?？商峁┞菁y塞規(guī)(代替用于螺栓的凹部轉(zhuǎn)頭)。終端用戶將螺母一直擰到塞規(guī)的端部。這確保螺母的螺紋是好的。然后，系統(tǒng)10測(cè)量螺母的其余外直徑特征。帽49覆蓋該組件。圖3a_3c還示出了包括安裝板50、提升器52、底板54、頂板42、用于在頂板42的下表面懸掛錐體40的接裝板(adapterplate)58，以及用于在底板54上方以間隔開的位置支撐頂板42的一對(duì)柱56的各種機(jī)械件或零件。圖4a是校準(zhǔn)錐體40的側(cè)視圖。如下面詳細(xì)描述的，校準(zhǔn)錐體40具有精確制造的形狀，用于測(cè)量原始數(shù)字化感測(cè)器信號(hào)和校準(zhǔn)的物理尺寸之間的關(guān)系。典型地，錐體40被送到檢驗(yàn)錐體40的經(jīng)認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室隨后提供可追溯到NIST的詳細(xì)證明。圖4b是圖4a的錐體40的頂部平面圖，且圖4c是沿著圖4b的線4c_4c截取的錐體40的側(cè)截面視圖。圖5是光學(xué)頭12的頂部平面圖，該光學(xué)頭12的頂部蓋板(圖1中的60)被移除，以便提供光學(xué)頭12的內(nèi)部視圖。頭12連接到鞍座24，以隨其移動(dòng)。被示出為可調(diào)整地安裝在頭12的底座板61上的是激光導(dǎo)向鏡62；4個(gè)激光器64，其用于產(chǎn)生優(yōu)選地具有650nm的波長(zhǎng)的激光束；光平面產(chǎn)生器或發(fā)射器模塊，其一般地以66示出，用于將產(chǎn)生的激光束轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的光平面；以及光平面接收器模塊，其一般地以68示出。校準(zhǔn)錐體具有中心孔，該中心孔優(yōu)選地為大約1/16"，在將錐體/零件保持器子組件裝配到滑動(dòng)基部單元的過程中被廣泛地使用，如圖4c所示。此時(shí)，細(xì)桿(“校準(zhǔn)精細(xì)對(duì)中桿(calibrationfinecenteringrod)，，)在光學(xué)頭處于“向下”位置時(shí)被插入通過錐體的中心孔。該桿以比具有1/8"直徑的恒定直徑區(qū)域-0更精確的方式定義校準(zhǔn)錐體的中心。當(dāng)該頭處于“向下”位置時(shí)，光平面名義上未受阻擋地在錐體下方通過。為了使用桿，零件保持器(圖3C中的44)被從錐體/零件保持器組件移除。然后，桿可從頂部被插入，通過板42，并通過錐體40，直到它接觸底板54。桿足夠長(zhǎng)，當(dāng)它被完全插入，接觸底板54時(shí)，一段長(zhǎng)度在板42上方伸出，使得足以用手操縱該桿，從而向上或向下移動(dòng)該桿。移動(dòng)“校準(zhǔn)精細(xì)對(duì)中桿”進(jìn)入和離開光平面允許人們確定光平面中心線是否通過桿。當(dāng)桿移動(dòng)進(jìn)入和離開束時(shí)，人們觀察激光感測(cè)器輸出。當(dāng)左感測(cè)器輸出和右感測(cè)器輸出顯示桿阻擋光束的效應(yīng)稍微降低時(shí)，則光束中心線通過對(duì)中桿。校準(zhǔn)錐體用特殊的規(guī)程制造，以制造中心孔，使得在校準(zhǔn)錐體的中心孔中具有“校準(zhǔn)精細(xì)對(duì)中桿”的“滑動(dòng)配合”。錐體制造者使得一個(gè)桿與每個(gè)校準(zhǔn)錐體成對(duì)?！靶?zhǔn)精細(xì)對(duì)中桿”的使用使得測(cè)量錐體/零件保持器中心是否與光學(xué)頭的4-束交叉點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)成為可能。為了高度精確地移動(dòng)錐體/零件保持器，并完成對(duì)準(zhǔn)/對(duì)中操作，利用四個(gè)細(xì)節(jié)距“推進(jìn)式螺釘(pusherscrew)每個(gè)“推進(jìn)式螺釘”被安裝到滑動(dòng)/基部單元的三角形基部(圖1)。對(duì)于錐體/零件保持器板50在三角形基部上的四個(gè)方向的移動(dòng)中的每一個(gè)，具有一個(gè)“推進(jìn)式螺釘”，這四個(gè)方向?yàn)楸?、東、南和西。在錐體/零件保持器組件被對(duì)中到光學(xué)頭束中心之后，四個(gè)“推進(jìn)式螺釘”被緊固，從而經(jīng)由壓縮維持基板50的位置。然后，“推進(jìn)式螺釘”鎖緊套筒被緊固。于是，壓住螺釘?shù)幕?0被緊固?！巴七M(jìn)式螺釘”鎖緊套筒還可用恰當(dāng)?shù)哪z固定。上述對(duì)準(zhǔn)過程關(guān)于光學(xué)頭的束中心精確地對(duì)中校準(zhǔn)錐體。圖6是安全外殼的示意性透視圖，該安全外殼一般地以70示出，其包圍圖1的位于外殼70內(nèi)的激光實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)測(cè)量硬件。光幕由光幕發(fā)射器72產(chǎn)生，并由光幕接收器74接收，以防護(hù)激光實(shí)驗(yàn)室的物理入口76。外殼70和其硬件監(jiān)測(cè)線路(未示出)確保在用戶可物理地與它接觸之前停止光學(xué)頭12的移動(dòng)。圖7是上部工具單元16的部分橫截面?zhèn)纫晥D。當(dāng)操作者手動(dòng)抓住安裝在桿32的近端80的桿手柄78時(shí)，工具單元16的長(zhǎng)桿32可向上/向下移動(dòng)幾乎9"(例如)，以適應(yīng)各種范圍的UUT尺寸。操作者可分別釋放工具單元16的上部摩擦釋放夾82和下部摩擦釋放夾84。一般地以88示出的支撐結(jié)構(gòu)的支持架86將上部工具單元16保持到基部/滑動(dòng)單元18。由導(dǎo)向支撐件92支撐的桿導(dǎo)向件90精確地保持桿32并還允許它平滑地向上/向下滑動(dòng)，該導(dǎo)向支撐件92又由支撐架86和板94支撐。提升頂部釋放夾82允許桿32向下移動(dòng)，而降低底部釋放夾84允許桿32向上移動(dòng)。受載彈簧零件夾34具有螺紋孔96，以便螺紋地接收和保持一些可能的尖端比如接觸待側(cè)零件36的尖端35中之一。激光實(shí)驗(yàn)室_基礎(chǔ)測(cè)量概述激光實(shí)驗(yàn)室是一種用于測(cè)量各種制造零件和/或組裝零件比如在緊固件工業(yè)中制造的零件的尺寸的系統(tǒng)。典型地，這些零件通過滾動(dòng)和沖擊模形成方法(rollandimpactdieformingmethod)或通過用板條切割而成的柱狀原料來形成。最終零件可具有從基礎(chǔ)形狀單元，比如圓形或錐形柱體、帶螺紋柱體，或附加的簡(jiǎn)單形狀，比如三葉柱體(Trilobecylinder)或六角柱體來建立的形式。用激光實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)獲得的實(shí)質(zhì)上所有測(cè)量基于兩個(gè)基本要素(1)表面距光平面分割線的高度，以及(2)沿著光學(xué)頭的臺(tái)軸的對(duì)應(yīng)于各種高度的位置。此外，激光實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)從(4個(gè))不同測(cè)量方向執(zhí)行多種測(cè)量。然而，應(yīng)理解，根據(jù)零件，測(cè)量可從少至兩個(gè)測(cè)量方向進(jìn)行。在一些情況下，可需要多至5個(gè)測(cè)量方向。這種能夠從多個(gè)方向獲得多種測(cè)量的能力允許激光實(shí)驗(yàn)室明確地使用3-D形狀信息，尤其是在測(cè)量帶螺紋柱體和非柱狀形狀時(shí)。相對(duì)于測(cè)量軸的表面高度在該部分中，由單個(gè)激光器進(jìn)行的測(cè)量參照?qǐng)D8來描述。進(jìn)行這些測(cè)量的子系統(tǒng)被稱為束線。在如圖5所示的一個(gè)光學(xué)頭中包含(4個(gè))束線。圖8的光平面產(chǎn)生器模塊66從由激光器64產(chǎn)生的單個(gè)激光束產(chǎn)生光平面。零件在光平面中產(chǎn)生陰影區(qū)域和非陰影區(qū)域。光平面接收器模塊的左和右接收器(Rcvr)部件(即，光檢測(cè)器)將激光分割線(lasersplitline)的左側(cè)和右側(cè)的光的量分別轉(zhuǎn)換成單獨(dú)的左電信號(hào)和右電信號(hào)，當(dāng)接收器電子設(shè)備從編碼器電子設(shè)備接收到觸發(fā)或取樣信號(hào)時(shí)，如這里所描述的，該單獨(dú)的左電信號(hào)和右電信號(hào)被接收器電子設(shè)備數(shù)字化。PC分析來自接收器電子設(shè)備的數(shù)字化信號(hào)，并計(jì)算出左感測(cè)器高度和右感測(cè)器高度。該測(cè)量計(jì)算利用感測(cè)器高度校準(zhǔn)(稍后將描述)，來將原始數(shù)字化感測(cè)器信號(hào)轉(zhuǎn)換成以mm計(jì)的校準(zhǔn)高度。表面高度測(cè)量在圖9中被進(jìn)一步圖解。左感測(cè)器高度和右感測(cè)器高度是左側(cè)和右側(cè)光平面中光阻擋的量。光平面是名義上地，而非確切地，垂直于臺(tái)軸28和零件軸。信號(hào)的命名基于左接收器和右接收器中的光檢測(cè)的測(cè)量之后的所得被稱為左感測(cè)器信號(hào)或右感測(cè)器信號(hào)或測(cè)量結(jié)果，這取決于環(huán)境。對(duì)于(4個(gè))激光束線，在系統(tǒng)10中有(8個(gè))感測(cè)器信號(hào)。當(dāng)涉及整個(gè)系統(tǒng)10中的這些信號(hào)時(shí)，添加激光器的數(shù)量，以規(guī)定束線。因此，對(duì)于感測(cè)器信號(hào)的命名為從激光器-1、左感測(cè)器直到激光器_4、右感測(cè)器。如前所述，圖8是方框圖，其圖解了基礎(chǔ)束線系統(tǒng)部件，其包括激光器64，其產(chǎn)生激光束；鏡62，其反射激光束；以及光平面產(chǎn)生器模塊66，其產(chǎn)生投射在零件(UUT)上的光平面。該零件阻擋光平面的一部分。部件還包括具有左和右接收器或光檢測(cè)器的光平面接收器模塊68。然而，應(yīng)理解，與兩個(gè)檢測(cè)器不同，可提供線掃描攝影機(jī)(linescancamera),IXD攝影機(jī)(IXDcamera)或其他光學(xué)檢測(cè)器設(shè)備。圖9圖解了光平面測(cè)量幾何結(jié)構(gòu)，其中圖9是柱狀零件的示意性透視圖，該柱狀零件被投射的激光光平面橫切。光學(xué)頭的臺(tái)位置光學(xué)頭12產(chǎn)生(4個(gè))間隔開的激光光平面，并由圖10中圖解的移動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)上下平移。光平面垂直于由臺(tái)的移動(dòng)定義的Z-軸(即，臺(tái)軸28)投射。優(yōu)選地，每4i!m的臺(tái)移動(dòng)，線性編碼器30產(chǎn)生一個(gè)測(cè)量觸發(fā)信號(hào)脈沖。該信號(hào)被傳送至接收器電子設(shè)備模塊。在接收器電子設(shè)備模塊處，每個(gè)測(cè)量觸發(fā)信號(hào)脈沖引起每個(gè)感測(cè)器信號(hào)(8)被數(shù)字化和存儲(chǔ)在PC的存儲(chǔ)器中。當(dāng)臺(tái)從底部移動(dòng)到頂部時(shí)，線性編碼器電子設(shè)備、測(cè)量觸發(fā)信號(hào)，以及接收器電子設(shè)備的這種組合產(chǎn)生了順次記錄的感測(cè)器數(shù)字化原始信號(hào)。所得到的記錄可被解釋成通過零件或校準(zhǔn)設(shè)備在間隔開4um的已知的一系列位置的光阻擋的記錄。在優(yōu)選的系統(tǒng)中，臺(tái)移動(dòng)的總線性長(zhǎng)度為大約235mm。上述位置測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量位置間隔，但一般并非為可重復(fù)的位置。移動(dòng)臺(tái)通過電子限制開關(guān)(未示出)停止在頂部和底部行程限制附近。臺(tái)到達(dá)頂部或底部行程限制開關(guān)引起電動(dòng)機(jī)20停止。然而，實(shí)際停止位置僅僅是近似的，因?yàn)橄拗崎_關(guān)并非為校準(zhǔn)到編碼器30的精確儀器，并且因?yàn)榕_(tái)要求停止的距離取決于行進(jìn)的速度。在實(shí)際中，這導(dǎo)致停止位置的不確定性可以大至500um。為了做出可預(yù)測(cè)的開始位置，光阻擋信號(hào)被分析，以在每個(gè)感測(cè)器的數(shù)字化原始信號(hào)中抽取校準(zhǔn)錐體40的開始的索引位置。錐體40的開始優(yōu)選地由大約0.2375"長(zhǎng)的錐體40的0.125"直徑柱體96形成。當(dāng)每個(gè)光平面朝向錐體40的開始邊緣移動(dòng)時(shí)，原始感測(cè)器信號(hào)處于高水平，之后是作為響應(yīng)的陡階梯式降低，并且最后是沿著柱體96的長(zhǎng)度的恒定響應(yīng)。分析軟件位于作為響應(yīng)的陡階梯的中點(diǎn)，并使用該索引位置，以為感測(cè)器臺(tái)軸位置設(shè)置零位置。原始感測(cè)器信號(hào)的一個(gè)例子在圖11中示出。實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)技術(shù)可將零件上或錐體40上的固定位置的位置不確定性降低到量(5um),該量(5um)比停止位置的不確定性(300ym)小的多。圖10是各種位置測(cè)量系統(tǒng)部件與光學(xué)頭12—起的部分?jǐn)嚅_的示意圖，該光學(xué)頭12被安裝到臺(tái)上，以與其一起移動(dòng)來掃描校準(zhǔn)錐體40(并隨后零件)。如前所述，電動(dòng)機(jī)20被耦合到絲杠22，該絲杠22驅(qū)動(dòng)移動(dòng)臺(tái)，并因此，光學(xué)頭12沿著臺(tái)軸28的方向取決于絲杠22的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方向。線性編碼器感測(cè)移動(dòng)臺(tái)沿著臺(tái)軸28的線性位置，并向線性編碼器電子設(shè)備提供相應(yīng)的輸出信號(hào)。該電子設(shè)備大約每4mm臺(tái)沿著臺(tái)軸的移動(dòng)產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。該觸發(fā)信號(hào)被接收器電子設(shè)備接收并處理，如前所述。圖11圖解了在校準(zhǔn)錐體40的開始(S卩，柱體96)處產(chǎn)生的各種原始感測(cè)器信號(hào)圖。示出的是來自感測(cè)器激光器-1、左；激光器-1、右；激光器_4、左；以及激光器-4、右的信號(hào)。原始感測(cè)器信號(hào)被標(biāo)繪為在圖的底部為最高值，隨著向上，值減小。激光器-1中的最左邊臺(tái)階，即左響應(yīng)代表原始感測(cè)器響應(yīng)的大約2650個(gè)數(shù)字化單元的跳躍。在來自激光器-1的激光光平面在該向上移動(dòng)掃描之前，來自激光器_4的激光光平面被校準(zhǔn)錐體40所阻擋。這是因?yàn)榧す馄?1的光平面在光學(xué)頭12中是最低的，如圖10所示。多束光學(xué)頭如前所述，光學(xué)頭12包含(4個(gè))束線子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)在公共中心軸上。向下直接看到光學(xué)頭12上，束線光平面分割線優(yōu)選地在公共點(diǎn)交叉，如圖12所示。束線相對(duì)于光學(xué)頭基板的前面的角度為22.5,67.5、112.5以及157.5度。這種布置，結(jié)合光平面的機(jī)械掃描，導(dǎo)致零件的(8個(gè))外形輪廓像，每個(gè)感測(cè)器一個(gè)。圖13示出了當(dāng)來自(4個(gè))束線(光平面)的光橫切具有圓形橫截面的零件時(shí)的典型13情形的幾何學(xué)。對(duì)于每個(gè)束線，兩條陰影射線與零件的表面相擦(相切)，從而形成零件的陰影的左限制和右限制。陰影射線和零件的表面之間的交叉點(diǎn)被稱為陰影點(diǎn)。陰影點(diǎn)和光平面分割線之間的校準(zhǔn)距離是感測(cè)器高度，如圖9所示。圖14示出了對(duì)于帶螺紋零件的完全掃描，為激光器-1的左感測(cè)器和右感測(cè)器標(biāo)繪的感測(cè)器高度。該繪圖基本上是零件的正交投影，其以與激光器-1的激光器分割線向量對(duì)準(zhǔn)的觀察方向。如前所述，圖12是光學(xué)頭12的模塊66和68的示意性頂部平面圖，其中其頂板60被移除。每個(gè)發(fā)射器模塊66的激光分割線被表示為具有箭頭的虛線射線，其圖解了光束的行進(jìn)方向和激光光平面。圖13是柱狀零件的頂部平面圖，該柱狀零件被4個(gè)激光光平面所掃描，該4個(gè)激光光平面包括在陰影點(diǎn)處與零件相切的陰影射線。圖14是從帶螺紋零件比如標(biāo)準(zhǔn)螺紋塞規(guī)產(chǎn)生的感測(cè)器高度數(shù)據(jù)圖。所示出的是激光器-ι數(shù)據(jù)；左感測(cè)器數(shù)據(jù)被標(biāo)繪到圖像的上半部，右感測(cè)器數(shù)據(jù)被標(biāo)繪到圖像的下半部。校準(zhǔn)錐體校準(zhǔn)錐體40為具有精確制造的形狀或外表面的設(shè)備，該精確制造的形狀或外表面被掃描，以獲得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該校準(zhǔn)數(shù)據(jù)則用于將感測(cè)器原始數(shù)字化信號(hào)轉(zhuǎn)換成校準(zhǔn)的感測(cè)器高度測(cè)量結(jié)果。錐體40的幾個(gè)不同區(qū)域可旋轉(zhuǎn)地對(duì)稱，每個(gè)區(qū)域被設(shè)計(jì)成執(zhí)行不同的校準(zhǔn)功能。校準(zhǔn)錐體的形式的象征草圖在圖15中示出。校準(zhǔn)錐體設(shè)計(jì)有“使用區(qū)域”，或設(shè)計(jì)成實(shí)現(xiàn)特殊的校準(zhǔn)目的的特殊形狀。這些區(qū)域在下面的表1中列出。每個(gè)“使用區(qū)域”被設(shè)計(jì)成允許特殊的校準(zhǔn)信息從掃描的數(shù)據(jù)組中被抽取。以下部分簡(jiǎn)要地描述了這些校準(zhǔn)信肩、O不同感測(cè)器的臺(tái)位置對(duì)準(zhǔn)每個(gè)激光器64以相對(duì)于光學(xué)頭12的基板61的不同高度偏差安裝在光學(xué)頭12中，如參照?qǐng)D10所描述的。該高度偏差并非如所期望的一樣精確，并取決于光學(xué)頭12以及其光學(xué)模塊66和68的精細(xì)的光學(xué)和機(jī)械調(diào)整。鄰近的通道之間的高度差可能大至500μm。確保涉及相同臺(tái)位置處的相同物理對(duì)象的校準(zhǔn)的感測(cè)器臺(tái)位置的唯一方式是測(cè)量公共物理位置?！伴_始錐體邊緣(beginconeedge)”的中間的精確位置標(biāo)記每個(gè)激光器感測(cè)器的校準(zhǔn)的臺(tái)位置的公共零(0)。不同感測(cè)器的感測(cè)器高度零位置對(duì)準(zhǔn)在垂直于臺(tái)軸28并平行于光學(xué)頭12中的光平面對(duì)齊的平面中選擇公共零位置是重要的。在校準(zhǔn)過程中所選擇的位置零是光平面與校準(zhǔn)錐體40的開始處的小柱體96的中心的交叉點(diǎn)(SP，圖10)。光平面分割線定義了用于感測(cè)器高度測(cè)量的自然零(naturalzero)，但是(4個(gè))光平面分割線并非必然地如圖12所圖解的在單個(gè)點(diǎn)處相交。光學(xué)頭對(duì)準(zhǔn)過程僅確保光平面分割線在1/16〃(1587.5μm)柱體內(nèi)相交。增加上述位置偏差使得定義每個(gè)感測(cè)器的校準(zhǔn)高度的位置零的線在校準(zhǔn)錐體40的開始處的小柱體96的中心相交。在校準(zhǔn)之后，測(cè)量該中心典型地給出從(0，0)小于Ιμπι的中央位置。校準(zhǔn)錐體方向向量,相對(duì)于臺(tái)軸校準(zhǔn)錐體的中心軸并非必然地與臺(tái)運(yùn)動(dòng)的軸28確切地一致，這是由于從錐體40到零件保持器，到基板，到滑動(dòng)支撐件等，并最后到滑動(dòng)件的長(zhǎng)路徑的誤差堆積。通過測(cè)量?jī)蓚€(gè)校準(zhǔn)錐體區(qū)域，“常量直徑-1(constdiam-1)”和“常量直徑_2”的中心的感測(cè)器高度，可確定校準(zhǔn)錐體的方向向量(aspectvector)相對(duì)于臺(tái)軸28的傾斜度。校準(zhǔn)錐體方向向量相對(duì)于臺(tái)軸28的典型的被測(cè)角度在(0..1度)或(0..17.5mrad)的范圍中。光平面角度,相對(duì)于校準(zhǔn)錐體激光光平面并非確切地垂直于校準(zhǔn)錐體方向向量。為了知道光平面和校準(zhǔn)錐體40之間的角度，分析“多階梯”區(qū)域。信號(hào)處理軟件可非常精確地測(cè)量“多階梯”區(qū)域中的5階梯邊緣組中的每一個(gè)的位置。5階梯邊緣之間的距離被精確地知道。通過該信息，光平面相對(duì)于錐體方向向量的角度可被計(jì)算出。該角度在確切地確定光平面如何與校準(zhǔn)錐體40相交并由此從數(shù)據(jù)中抽取校準(zhǔn)信息方面是重要的。光平面相對(duì)于校準(zhǔn)錐體40的典型的測(cè)量角度在(0..0.75度)或(0..13.lmrad)的范圍中。感測(cè)器高度校準(zhǔn)激光掃描測(cè)量的輸出是對(duì)于每個(gè)感測(cè)器的感測(cè)器數(shù)字化原始信號(hào)的記錄。為了在物理坐標(biāo)系中做出感測(cè)器高度測(cè)量結(jié)果，原始信號(hào)需要被轉(zhuǎn)換成感測(cè)器高度。校準(zhǔn)錐體上的兩個(gè)區(qū)域，S卩“常量?jī)A斜-1”和“常量?jī)A斜_2”提供了這種信息。例如，激光光平面和“常量?jī)A斜-1”區(qū)域之間的相交的直徑在0.125"和0.750"之間變化。確切的直徑可通過知道激光光平面和“常量?jī)A斜-1”區(qū)域的開始之間的距離來計(jì)算出，因?yàn)樵搮^(qū)域是高度精確制造的?；谙嘟坏闹睆胶图す飧袦y(cè)器輸出，校準(zhǔn)表可被構(gòu)造成將數(shù)字化原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成校準(zhǔn)的感測(cè)器高度。感測(cè)器“無阻擋”信號(hào)水平的測(cè)量還在光平面感測(cè)器束中測(cè)量了不具有錐體40或UUT的原始信號(hào)水平。對(duì)于小零件，通常需要將到達(dá)感測(cè)器高度轉(zhuǎn)換表的感測(cè)器原始信號(hào)外推為小于錐體上測(cè)量的高度。該外推的執(zhí)行比更直接測(cè)量精確度小，但是外推是非常有用的，尤其對(duì)于僅稍微小于錐體40的開始錐體柱體96(“常量直徑-0”區(qū)域)的零件或偏離校準(zhǔn)錐體中心軸的零件。還為了正確地找到錐體40的開始，而需要“無阻擋”信號(hào)水平。最后，“無阻擋”信號(hào)水平的過度變化性是激光器64的以束線形式的光輸出的變化性的特征。“無阻擋”信號(hào)水平的這種變化性被監(jiān)測(cè)，以產(chǎn)生信號(hào)，該信號(hào)指示產(chǎn)生束線的裝置需要維修或暫時(shí)不能執(zhí)行高精度直徑測(cè)量。這種測(cè)量目標(biāo)并不包括校準(zhǔn)錐體40的測(cè)量。然而，需要解釋校準(zhǔn)錐體分析。這通過如圖3a所示的零件保持器基部的物理設(shè)計(jì)，以及通過基部/滑動(dòng)件上的光學(xué)頭12的底部位置與零件保持器基部的對(duì)準(zhǔn)而成為可能。表1校準(zhǔn)錐體-使用區(qū)域(即，圖15和26)區(qū)域描述開始錐體邊緣開始錐體階梯邊緣。精確階梯邊緣位置的測(cè)量使得對(duì)準(zhǔn)用不同激光器感測(cè)器傲出的測(cè)量結(jié)果是可能的。精確達(dá)緣位置是每個(gè)感測(cè)器的臺(tái)軸零(0)坐標(biāo)。常量直徑-0常量直徑區(qū)域-0,即直徑0.125"。該區(qū)域的中心軸，投射到感測(cè)器，是公共物理感測(cè)器高度零(0)坐標(biāo)。常量直徑-1常量直徑區(qū)域-1,即直徑0.750"。該區(qū)域的中心軸用于估計(jì)相對(duì)于臺(tái)軸28的3-D錐體方向向量。常量直徑-2常量直徑區(qū)域-2,即直徑0.750"。該區(qū)域的中心軸用于估計(jì)相對(duì)于臺(tái)軸28的3-D錐體方向向量。常量最大直徑常量最大直徑區(qū)域，即直徑1.500"。標(biāo)記常量?jī)A斜區(qū)域和多階梯區(qū)域之間的邊界。常量?jī)A斜_1常量?jī)A斜區(qū)域-1。在該區(qū)域中的測(cè)量建立對(duì)應(yīng)于間隔0.125"和0.750’’中的直徑的原始感測(cè)器輸出。常量?jī)A斜-2常量?jī)A斜區(qū)域-2。在該區(qū)域中的測(cè)量建立對(duì)應(yīng)于間隔0.750"至1.500"的直徑的原始感測(cè)器輸出。多階梯多階樣區(qū)域。(5個(gè))相等高度邊緣的精確階梯邊緣位置的測(cè)量允許粗算出激光光平面相對(duì)于錐體方向向量的角度。傾斜邊緣-0、1傾斜邊緣1和2。邊緣位置做出常量?jī)A斜-1區(qū)域的邊界的標(biāo)記。傾斜邊緣-2、3傾斜邊緣2和3。邊緣位置做出常量?jī)A斜-2區(qū)域的邊界的標(biāo)記。校準(zhǔn)錐體40的其他實(shí)施方式是可能的，而仍然滿足激光實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)10的一般測(cè)量目標(biāo)。校準(zhǔn)測(cè)量目標(biāo)這些是錐體數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)分析滿足的目標(biāo)。1)不同感測(cè)器的臺(tái)位置對(duì)準(zhǔn)2)不同感測(cè)器的感測(cè)器高度零位置對(duì)準(zhǔn)3)相對(duì)于臺(tái)軸28的校準(zhǔn)錐體方向向量4)相對(duì)于校準(zhǔn)錐體40的光平面角度5)感測(cè)器高度校準(zhǔn)6)“無阻擋”信號(hào)水平的測(cè)量。在校準(zhǔn)錐體40的另一個(gè)實(shí)施方式中，可對(duì)錐體40的總體最小和最大寬度做出改變。校準(zhǔn)錐體的“點(diǎn)設(shè)計(jì)”允許人們抽取與測(cè)量在0.125"至1.500"直徑范圍中的零件相關(guān)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可被設(shè)計(jì)用于較小或較大零件，其中，可改變寬度測(cè)量限制。用于測(cè)量較小直徑的范圍的小緊湊系統(tǒng)可利用具有例如最小直徑0.065"和最大直徑0.500"的校準(zhǔn)錐體40。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可做出對(duì)錐體40的總體長(zhǎng)度的改變。校準(zhǔn)錐體的“點(diǎn)設(shè)計(jì)”被指定為分析容易性和物理緊湊性之間的折衷?！俺Ａ?jī)A斜”區(qū)域中的傾斜越低，被抽取的數(shù)據(jù)越精確。這是由于兩個(gè)原因。第一，將傾斜區(qū)域劃分成“箱(bin)，，并隨后確定當(dāng)機(jī)械直徑在箱內(nèi)變化最小時(shí)，各個(gè)箱內(nèi)原始數(shù)據(jù)到高度轉(zhuǎn)換因素是更精確的。第二，確定光平面扭轉(zhuǎn)角度或不是平坦的光平面的不精確度通過校準(zhǔn)錐體40中的常量?jī)A斜區(qū)域的機(jī)械傾斜增加到原始數(shù)據(jù)到高度轉(zhuǎn)換因素的不精確度中。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可做出對(duì)“常量?jī)A斜”區(qū)域中的傾斜的改變。如上所述，“常量?jī)A斜”區(qū)域中的較低傾斜轉(zhuǎn)化為感測(cè)器原始數(shù)據(jù)到高度轉(zhuǎn)換因素表的更精確性。涉及較小零件的目標(biāo)以及更緊湊系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“點(diǎn)設(shè)計(jì)”可能具有長(zhǎng)度相同但3x較小寬度尺寸的錐體40。這將允許更精確地測(cè)量具有較小寬度光平面的較小零件。在另一個(gè)實(shí)施方式中，錐體40可被“點(diǎn)向下”或“點(diǎn)向上”支撐。該安裝方向并不重要，任何方向都可滿足校準(zhǔn)測(cè)量目標(biāo)。然而，安裝方法應(yīng)仍允許“無阻擋”感測(cè)器信號(hào)區(qū)域在每次向上/向下掃描過程中被測(cè)量。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可在“多階梯”區(qū)域中提供不同數(shù)量的階梯?！岸嚯A梯”區(qū)域中階梯的數(shù)量可變化，并且階梯的尺寸可改變。確定光平面扭轉(zhuǎn)角度的校準(zhǔn)分析使用左感測(cè)器和右感測(cè)器中檢測(cè)的階梯之間的位置區(qū)別。具有更多階梯使得該確定更精確。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可做出對(duì)“常量直徑”區(qū)域的數(shù)量、位置或直徑的改變。校準(zhǔn)錐體方向向量通過分析兩個(gè)常量直徑區(qū)域，即“常量直徑-1”和“常量直徑-2”的中心軸來測(cè)量。每個(gè)區(qū)域?yàn)橄嗤闹睆健Ｋ鼈兊?-D中心的位置的確定允許從兩個(gè)3-D中心點(diǎn)確定校準(zhǔn)錐體40的中心軸。兩個(gè)區(qū)域?yàn)橄嗤睆绞侵匾?，以最小化直徑測(cè)量誤差對(duì)校準(zhǔn)錐體軸向量的影響。區(qū)域可以為不同的直徑，較小或較大。還可多于兩個(gè)區(qū)域。然后，線可通過3或更多3-D點(diǎn)擬合，以確定校準(zhǔn)錐體軸向量。有至少兩個(gè)區(qū)域是重要的，一個(gè)區(qū)域并不典型地確定校準(zhǔn)錐體軸向量。激光實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)分析概述現(xiàn)在描述的是激光實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)程序的概述的一個(gè)過程。在該程序中，原始感測(cè)器數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)錐體40的幾何描述被用于產(chǎn)生校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)組可被稍后用來從原始感測(cè)器數(shù)據(jù)產(chǎn)生校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)，如下面在“數(shù)據(jù)處理”部分中所描述的。校準(zhǔn)目標(biāo)如前所述，以下列出了測(cè)量過程目標(biāo)的一部分，該測(cè)量過程目標(biāo)通過機(jī)械校準(zhǔn)錐體40的設(shè)計(jì)并還通過校準(zhǔn)數(shù)據(jù)分析程序來滿足G-I不同感測(cè)器的臺(tái)位置對(duì)準(zhǔn)G-2不同感測(cè)器的感測(cè)器高度零位置對(duì)準(zhǔn)G-3相對(duì)于臺(tái)軸28的校準(zhǔn)錐體方向向量G-4相對(duì)于校準(zhǔn)錐體40的光平面角度G-5感測(cè)器高度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理在UUT的激光實(shí)驗(yàn)室掃描之后，(8個(gè))感測(cè)器數(shù)字化原始信號(hào)被存儲(chǔ)，左感測(cè)器和右感測(cè)器各一個(gè)，對(duì)于(4個(gè))光平面中的每個(gè)光平面重復(fù)。這些數(shù)字化原始感測(cè)器信號(hào)中的每個(gè)是單個(gè)“向量”或索引列表。感測(cè)器原始信號(hào)向量對(duì)于存儲(chǔ)在UUT的激光實(shí)驗(yàn)室掃描上的每個(gè)樣例具有“索引”；索引1999指的是在掃描過程中所采用的第1999個(gè)樣例。在索引1999處的向量值是第1999個(gè)原始信號(hào)樣例的值。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的產(chǎn)牛在原始感測(cè)器信號(hào)向量被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)或PC的存儲(chǔ)器中之后，這些向量被分析，以抽取校準(zhǔn)信息。該信息從數(shù)字化原始感測(cè)器信號(hào)的包含校準(zhǔn)錐體40的圖像的那部分中抽取。被抽取的信息導(dǎo)致許多表和參數(shù)，它們被共同地稱為“校準(zhǔn)數(shù)據(jù)”。校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)的產(chǎn)生一旦校準(zhǔn)數(shù)據(jù)已經(jīng)被成功地計(jì)算出，它就被用于產(chǎn)生稱為“校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)”的一組新的向量。該新的校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)向量在每個(gè)“索引”處包含兩件信息一對(duì)(校準(zhǔn)的臺(tái)位置、校準(zhǔn)的高度)。校準(zhǔn)的臺(tái)位置校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)向量中的第N個(gè)索引的臺(tái)位置是從校準(zhǔn)錐體40的開始到在第N個(gè)索引處取走的原始感測(cè)器信號(hào)的位置的距離(以mm計(jì))。第一，原始感測(cè)器臺(tái)索引(原始感測(cè)器信號(hào)向量的索引)乘以臺(tái)線性編碼器間距(在當(dāng)前系統(tǒng)中為4μm)，從而產(chǎn)生原始感測(cè)器臺(tái)位置。然后，該原始臺(tái)位置關(guān)系到校準(zhǔn)錐體40的開始的位置。最后，該原始臺(tái)位置被用于校正激光傾斜。傾斜校正取決于感測(cè)器數(shù)據(jù)點(diǎn)的高度。如果激光平面是稍微傾斜的，則任何非零感測(cè)器高度還代表臺(tái)位置的輕微改變，因?yàn)楣馄矫妗⑴_(tái)軸坐標(biāo)系統(tǒng)不是正交的。在校正之后，校準(zhǔn)的感測(cè)器高度、校準(zhǔn)的感測(cè)器臺(tái)位置坐標(biāo)系統(tǒng)是正交的。具有正交的坐標(biāo)系統(tǒng)使得稍后的測(cè)量分析更簡(jiǎn)單。校準(zhǔn)的感測(cè)器高度校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)向量中的第N個(gè)索引的校準(zhǔn)的感測(cè)器高度是從校準(zhǔn)錐體的開始柱體96的中心到在第N個(gè)索引處產(chǎn)生原始感測(cè)器信號(hào)的陰影射線的距離(以mm計(jì))。如本文中以上所討論的，在臺(tái)位置和光平面坐標(biāo)系統(tǒng)的非正交中的觀察被用于校正激光傾斜的效應(yīng)。對(duì)均勻取樣間隔的抽選對(duì)激光傾斜的校正導(dǎo)致校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)的向量，其中在該向量中，相鄰索引位置之間的臺(tái)位置距離可圍繞4ym的平均值變化。因?yàn)榫鶆蛉拥臄?shù)據(jù)對(duì)于測(cè)量分析而言工作起來容易得多，所以校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)向量被從均勻取樣的校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)向量抽選或取樣，以便測(cè)量處理。在當(dāng)前系統(tǒng)中，對(duì)4ym的初始線性編碼器取樣間隔抽取數(shù)據(jù)。圖16是圖解了感測(cè)器數(shù)據(jù)處理的示意性方框圖。該圖示出了用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理原始感測(cè)器數(shù)據(jù)，以獲得均勻取樣的校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)分析校準(zhǔn)分析是指包含校準(zhǔn)錐體40的圖像的原始感測(cè)器數(shù)據(jù)向量的分析。分析的輸出是一組表和被稱為“校準(zhǔn)數(shù)據(jù)”的參數(shù)。沂似邊緣處理近似邊緣處理(roughedgeprocessing)揭露了原始感測(cè)器數(shù)據(jù)中信號(hào)邊緣的存在和近似參數(shù)化。近似邊緣處理試圖找到邊緣的“圖案”，該邊緣的“圖案”在原始感測(cè)器數(shù)據(jù)向量中識(shí)別校準(zhǔn)錐體40。該圖案在圖15中被圖解。發(fā)現(xiàn)了兩種類型的邊緣。第一種類型的邊緣，即“階梯邊緣”，表示校準(zhǔn)錐體40上的垂直段。階梯邊緣檢測(cè)器找到對(duì)應(yīng)于開始錐體邊緣的一個(gè)邊緣和對(duì)應(yīng)于校準(zhǔn)錐體的多階梯區(qū)域中的垂直段位置的(5個(gè))邊緣。第二種類型的邊緣，即“傾斜”邊緣，表示兩個(gè)直段與具有不同于垂直的傾斜度的每個(gè)段接合的位置。傾斜邊緣檢測(cè)器僅在并非是階梯邊緣的位置中尋找傾斜邊緣。所有階梯邊緣也為傾斜邊緣。傾斜邊緣檢測(cè)器在“常量直徑-0”區(qū)域與“常量?jī)A斜-1”區(qū)域交匯的位置處找到第一獨(dú)特的傾斜邊緣，以及在(3個(gè))其他位置中。近似邊緣處理-輸出-階梯邊緣的近似位置。-傾斜邊緣的近似位置。_校準(zhǔn)錐體邊緣圖案存在于數(shù)據(jù)中的確認(rèn)。如果近似邊緣處理步驟找不到校準(zhǔn)錐體邊緣圖案，則校準(zhǔn)分析過程停止。精確邊緣處理精確邊緣處理在校準(zhǔn)錐體邊緣圖案中找到階梯邊緣的確切位置。精確邊緣處理利用來自近似邊緣處理的輸出來確定邊緣位置的初始估計(jì)，其隨后被提純。精確邊緣處理的詳細(xì)描述位于附錄B中。精確邊緣處理-輸出-開始錐體階梯邊緣的精確位置。-“多階梯”區(qū)域中的(5個(gè))邊緣的精確位置。(8個(gè))開始錐體階梯邊緣組的知識(shí)，其中每個(gè)感測(cè)器為一個(gè)開始錐體階梯邊緣，完成校準(zhǔn)目標(biāo)G-1不同感測(cè)器的臺(tái)位置對(duì)準(zhǔn)。該數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中，并被用于將原始感測(cè)器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)裝箱在每取樣點(diǎn)4μm處，具有太多的數(shù)據(jù)要為某些校準(zhǔn)過程有效地分析。數(shù)據(jù)裝箱是劃分一組取樣點(diǎn)，并將該組取樣點(diǎn)分成較小組的“箱”的過程，其中每個(gè)箱包含一些鄰近的取樣點(diǎn)。對(duì)于將原始感測(cè)器數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)的感測(cè)器高度聯(lián)系起來的表，利用了裝箱。例如，校準(zhǔn)錐體40上的“常量直徑-1”區(qū)域?yàn)榇蠹s12mm長(zhǎng)，其范圍為沿著錐體軸從3.810mm到15.558mm。這將是沒有裝箱的大約3000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。在0.2mm的名義箱尺寸下，這算出大約60個(gè)箱。裝箱的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，箱內(nèi)的數(shù)據(jù)可被平均化，并用于檢查一致性。最后，數(shù)據(jù)箱并不構(gòu)建在0.2mm的檢測(cè)邊緣內(nèi)的“保護(hù)”區(qū)域內(nèi)。對(duì)于“常量直徑-1，，區(qū)域，邊緣“傾斜邊緣-1，，和“傾斜邊緣_2”做出區(qū)域邊界的標(biāo)記，且“保護(hù)”區(qū)域確保我們，邊界數(shù)據(jù)箱僅包含來自均一地傾斜的區(qū)域的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)裝箱-輸出對(duì)于(8個(gè))感測(cè)器中的每個(gè)感測(cè)器，產(chǎn)生了4組數(shù)據(jù)箱-對(duì)于區(qū)域“常量?jī)A斜-1”和“常量?jī)A斜_2”，兩組數(shù)據(jù)箱。-對(duì)于區(qū)域“常量直徑-1，，和“常量直徑_2”，兩組數(shù)據(jù)箱。“常量?jī)A斜-η”數(shù)據(jù)被用在感測(cè)器高度校準(zhǔn)表的構(gòu)建中?！俺Ａ恐睆?η”數(shù)據(jù)被用作過程的輸入數(shù)據(jù)，該輸入數(shù)據(jù)為錐體方向角度估計(jì)過程找到校準(zhǔn)錐體的0.750"直徑柱體的位置。激光柱在每個(gè)激光器的校準(zhǔn)的感測(cè)器坐標(biāo)系統(tǒng)中，激光柱處理(laserrollprocessing)找到光平面和校準(zhǔn)錐體40之間的角度。對(duì)于每個(gè)激光器，獲得“多階梯”區(qū)域中的(5個(gè))邊緣的精確邊緣位置，一組為左感測(cè)器，而另一組為右感測(cè)器。左感測(cè)器和右感測(cè)器邊緣位置之間的區(qū)別可被用作激光柱角度的最小二乘估計(jì)的輸入。估計(jì)的詳細(xì)方法在附錄B中描述。激光柱角度的估計(jì)確保了光平面是平坦的。激光柱處理-輸出-相對(duì)于校準(zhǔn)錐體40的(4個(gè))激光柱角度被投射到每個(gè)激光器的坐標(biāo)系統(tǒng)。(4個(gè))激光柱角度的估計(jì)完成了校準(zhǔn)目標(biāo)G-4相對(duì)于校準(zhǔn)錐體40的光平面角度。這些角度被存儲(chǔ)在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中。感測(cè)器阻擋和傾斜感測(cè)器阻擋和傾斜過程的主要目標(biāo)是產(chǎn)生將感測(cè)器原始信號(hào)值與校準(zhǔn)的感測(cè)器高度聯(lián)系起來的校準(zhǔn)表。實(shí)現(xiàn)主要目標(biāo)變得困難，因?yàn)樾?zhǔn)錐體40可能以可能不平行于臺(tái)軸28的角度安裝。如果錐體角度不平行于臺(tái)軸28，則光平面撞擊校準(zhǔn)錐體40的確切位置的解釋取決于校準(zhǔn)錐體40和臺(tái)軸28之間的角度。為了解決該問題，產(chǎn)生了迭代過程。首先，產(chǎn)生了感測(cè)器校準(zhǔn)表，其假設(shè)錐體角度和臺(tái)軸28是平行的。然后使用新產(chǎn)生的感測(cè)器校準(zhǔn)表，做出錐體角度的估計(jì)。該過程被重復(fù)(4)次。在所有情況下，迭代過程已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是收斂的。建議，錐體方向角度與臺(tái)軸28的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)小于(1度)。該過程被更詳細(xì)地文件記錄在附錄B中。感測(cè)器阻擋和傾斜_輸出感測(cè)器阻擋和傾斜校準(zhǔn)過程具有兩個(gè)輸出。-到達(dá)校準(zhǔn)的感測(cè)器高度表的(8個(gè))感測(cè)器原始數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)在校準(zhǔn)對(duì)象中。-校準(zhǔn)錐體方向角度和臺(tái)軸28之間的角度的3-D估計(jì)。(8個(gè))校準(zhǔn)的感測(cè)器高度表完成校準(zhǔn)目標(biāo)G-5感測(cè)器高度校準(zhǔn)。3-D錐體方向角度滿足校準(zhǔn)目標(biāo)G-3相對(duì)于臺(tái)軸28的校準(zhǔn)錐體方向向量。感測(cè)器高度表外推將原始感測(cè)器數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)的感測(cè)器高度聯(lián)系起來的表可能需要延展。有時(shí)，帶有中心偏移的小零件具有小于表中最小高度的感測(cè)器高度。由于如本文中所討論的“保護(hù)”區(qū)域的存在，數(shù)據(jù)中還存在空隙。數(shù)據(jù)空隙通過線性內(nèi)插法解決。對(duì)于小于感測(cè)器高度校準(zhǔn)表中的最小感測(cè)器高度的感測(cè)器高度，該表被外推至零高度。感測(cè)器高度校準(zhǔn)表中的最后10個(gè)點(diǎn)擬合成一條線。然后，額外的點(diǎn)被添加到感測(cè)器高度校準(zhǔn)表的表最小高度和零高度之間。相同的過程被執(zhí)行，以將感測(cè)器高度校準(zhǔn)表外推至所允許的最大感測(cè)器高度(0.750〃)。感測(cè)器高度表外推-輸出該過程的輸出是附加感測(cè)器高度校準(zhǔn)表項(xiàng)目，其從線性外推至零高度以及至最大高度而產(chǎn)生。感測(cè)器高度表_零高度位置對(duì)于每個(gè)感測(cè)器校準(zhǔn)表，偏移被計(jì)算，以確保在感測(cè)器觀察到校準(zhǔn)錐體的開始錐體柱體96(常量直徑-0區(qū)域)時(shí)感測(cè)器高度為零。感測(cè)丨器高It表-^^It^l1-輸出-對(duì)于(8個(gè))感測(cè)器，感測(cè)器高度零偏移該數(shù)據(jù)滿足校準(zhǔn)目標(biāo)G-2不同感測(cè)器的感測(cè)器高度零位置對(duì)準(zhǔn)。螺紋信號(hào)/數(shù)據(jù)處理1U接下來是螺紋參數(shù)估計(jì)過程的結(jié)構(gòu)的描述。該過程提供了系統(tǒng)10中的標(biāo)準(zhǔn)螺紋測(cè)量“特征”的一個(gè)實(shí)施方式。螺紋信號(hào)處理螺紋信號(hào)處理是估計(jì)下列螺紋參數(shù)的過程1)節(jié)距2)大徑(majordiameter)3)小徑(minordiameter)4)作用直徑5)引導(dǎo)偏差(leaddeviation)6)中徑該過程的輸入數(shù)據(jù)是“校準(zhǔn)的零件數(shù)據(jù)”。該數(shù)據(jù)組由(8個(gè))向量組成，每個(gè)光檢測(cè)器或感測(cè)器為一個(gè)向量。每個(gè)向量由元素的索引表組成，每個(gè)包含(z，h)對(duì)。每個(gè)(z，h)對(duì)測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)中的UUT的陰影射線的位置，該位置代表每個(gè)感測(cè)器的UUT觀察。ζ是校準(zhǔn)的感測(cè)器臺(tái)軸位置的測(cè)量結(jié)果，并代表當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)和光平面撞擊校準(zhǔn)錐體的開始處的臺(tái)位置之間的沿著臺(tái)軸的距離。h是校準(zhǔn)的感測(cè)器高度的測(cè)量結(jié)果，并代表校準(zhǔn)錐體的開始柱體的中間和垂直于臺(tái)軸的陰影射線之間的距離。隨著螺紋信號(hào)處理的進(jìn)行，一些中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物在早期處理階段中產(chǎn)生，這些中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物在后期階段中被進(jìn)一步分析。這些中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物包括_近似正/負(fù)交叉位置-近似峰位置-線位置查找間隔-左/右側(cè)面線-線位置_精確峰/谷位置-大徑、小徑和中徑的3_峰平均值/中間值測(cè)量-3-D峰柱體軸-投射在3-D峰柱體軸上的線位置-3-D峰柱體直徑-峰數(shù)據(jù)和擬合之間的3-D峰均方根距離這些中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物被分析，以產(chǎn)生螺紋參數(shù)的最后估計(jì)。例如，大徑被估計(jì)為3-D峰柱體的半徑的兩倍。3-D峰柱體軸隨后取決于精確峰/低位置。峰/谷位置隨后取決于基于近似峰位置和正/負(fù)交叉，并基于來自初始校準(zhǔn)的零件數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的查找間隔。處理限制檢杳區(qū)域螺紋處理發(fā)生在被稱為檢查區(qū)域(inspectionregion)的臺(tái)位置限制之間。在激光實(shí)驗(yàn)室模板編輯器中，使用者通過操縱疊加在零件的圖像上的上部臺(tái)位置限制和下部臺(tái)位置限制來規(guī)定檢查區(qū)域。這些限制利用校準(zhǔn)的感測(cè)器臺(tái)位置，使得不同激光器的測(cè)量結(jié)果與零件上的近似類似的物理位置一致。螺紋參數(shù)的估計(jì)被規(guī)定為檢查區(qū)域內(nèi)的所有數(shù)據(jù)的平均估計(jì)值。在實(shí)踐中，一些中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物在檢查區(qū)域的外側(cè)被估計(jì)，以便允許估計(jì)整個(gè)區(qū)域內(nèi)的所有螺紋參數(shù)。例如，檢查區(qū)域內(nèi)的線位置可能需要在檢查區(qū)域外側(cè)的螺紋峰。對(duì)于檢杳區(qū)域的測(cè)量假設(shè)以下需求引導(dǎo)使用者將檢查區(qū)域放置在零件的圖像上。目前，分析軟件并不直接檢測(cè)所列出的需求的任何需求的失效。第一假設(shè)是，螺紋參數(shù)在整個(gè)檢查區(qū)域中是恒定的。這使得軟件能夠平均來自檢查區(qū)域內(nèi)的不同位置的估計(jì)值，而與將數(shù)據(jù)分割或分段成用于特殊處理的不同區(qū)域無關(guān)。該需求排除來自檢查區(qū)域的下列類型的數(shù)據(jù)-螺紋區(qū)域的開始或結(jié)束，其中螺紋峰小于全高度。-具有錐形的螺紋區(qū)域。-具有槽口或大規(guī)模損壞的螺紋區(qū)域。第二假設(shè)是，檢查區(qū)域包含至少4-6個(gè)螺距。需要這個(gè)量的數(shù)據(jù)，以構(gòu)建具有所需要的精度的幾個(gè)中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物。最緊密束縛于該需求的中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物是本文中所描述的3-D峰柱體。第三假設(shè)是，螺紋被制造有60度的側(cè)面角。螺紋處理在幾個(gè)地方含蓄地利用該參數(shù)。一個(gè)最直接使用是，將引導(dǎo)偏差轉(zhuǎn)換成作用直徑。其他側(cè)面角或其他牙形形狀(threadformshape)將需要不同程序。第四假設(shè)是，螺紋具有柱狀橫截面。非柱狀螺紋將需要3-D峰柱體被適當(dāng)?shù)赝ㄓ没Ｔ诋?dāng)前實(shí)施方案中，不正確擬合到非柱狀橫截面將導(dǎo)致不正確的引導(dǎo)偏差測(cè)量。第五假設(shè)是，螺紋具有單個(gè)螺旋線。目前不支持雙頭螺紋。軟件并不檢查這些假設(shè)。不能滿足這些需求將典型地導(dǎo)致螺紋測(cè)量中的偏差，或不能成功測(cè)量檢查區(qū)域。在實(shí)踐中，這些需求限制了下列對(duì)象的測(cè)量-非標(biāo)準(zhǔn)螺紋類型螺釘，尤其是自攻絲螺釘。-具有2或3個(gè)節(jié)距的小螺紋區(qū)域。-三角自攻絲電累紋區(qū)域(Taptitetrilobethreadedregion)。沂似交叉下文中描述的螺紋模型是一個(gè)感測(cè)器的螺紋牙形的對(duì)于確切的一個(gè)節(jié)距的取樣代表。螺紋模型開始于上升螺紋側(cè)面的中點(diǎn)，并在一個(gè)節(jié)距之后結(jié)束。使用相關(guān)檢測(cè)器，螺紋模型被匹配到檢查區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)，從而在檢查區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生臨界化檢測(cè)，其被稱為交叉。圖17示出了匹配到感測(cè)器數(shù)據(jù)的螺紋模型的草圖。本文中所述的稍后的處理“提純”可使交叉更精確。該“提純”還將交叉分成正交叉(圖17中的右側(cè)面線)和負(fù)交叉(圖17中的左側(cè)面線)。圖18圖解了所選擇的牙形的概念。螺紋模型是代表牙形的一個(gè)周期的輪廓的最佳估計(jì)的橫向順序的點(diǎn)。近似峰和谷位置峰和谷檢測(cè)器抽取正交叉和負(fù)交叉的匹配的鄰近對(duì)之間的近似峰和谷位置。節(jié)距估計(jì)節(jié)距估計(jì)需要用于階梯定位規(guī)線直徑(st印setgagewirediameter)0要求該估計(jì)足夠精確，以從恰當(dāng)用于測(cè)量的組中明確地選擇唯一的量規(guī)線(gagewire)。當(dāng)前過程利用兩階段過程。該過程可被簡(jiǎn)化，如本文中所描述的。第一估計(jì)交叉數(shù)據(jù)在所有感測(cè)器中被分析和平均化，以產(chǎn)生螺距估計(jì)，即“交叉節(jié)距”。第二節(jié)距估計(jì)步驟設(shè)定線規(guī)直徑、線位置查找間隔，測(cè)量側(cè)面線并測(cè)量3_點(diǎn)直徑，如下文中所述的，在第一迭代中完成。然后，線位置在所有感測(cè)器和位置中被平均化，以計(jì)算節(jié)距估計(jì)值。設(shè)定規(guī)線盲徑在現(xiàn)有技術(shù)中，量規(guī)線被用在中徑的物理螺紋測(cè)量中。兩個(gè)線放置在UUT的一側(cè)的鄰近螺紋中，且單獨(dú)的線放置在UUT的另一側(cè)。測(cè)微計(jì)測(cè)量由兩個(gè)鄰近的量規(guī)線建立的參考線和由另一個(gè)量規(guī)線建立的參考點(diǎn)之間的距離。制成表的校正公式將測(cè)微計(jì)距離轉(zhuǎn)換成中徑的估計(jì)值。量規(guī)線尺寸由此在螺紋測(cè)量之前被選擇。為了完成這個(gè)，人們估計(jì)螺距，如前所述，然后人們選擇組中的對(duì)于節(jié)距估計(jì)值的最接近的量規(guī)線。所使用的量規(guī)線組是對(duì)于測(cè)量類型而言的一個(gè)恰當(dāng)組；當(dāng)前有一組用于公制粗牙螺紋序列(metriccoarsethreadsequence)，且另一組用于類似的英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)螺紋組(Englishthreadset)。通過在下拉列表中作選擇，量規(guī)線組在零件模板編輯時(shí)間被選擇。線位置杳找間隔人們將“虛擬”量規(guī)線放置在整個(gè)檢查區(qū)域的校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)上。為了放置“虛擬”量規(guī)線，我們必須為每個(gè)待放置的線識(shí)別查找間隔。以下處理步驟的一個(gè)需求是，線位置在檢查區(qū)域中沒有空隙。另一個(gè)需求是，線位置查找間隔由兩個(gè)有效的螺紋峰、兩個(gè)螺紋峰之間的一個(gè)有效螺紋谷，以及峰/谷對(duì)之間的有效正/負(fù)交叉組成。人們?nèi)缓蟛檎艺?負(fù)交叉和峰/谷位置組以及線位置查找間隔組，以進(jìn)行分析。結(jié)果是一組間隔，每個(gè)感測(cè)器一個(gè)組。測(cè)量側(cè)面線圖19示出了單個(gè)線位置查找間隔中的校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)的一部分的草圖。有效線位置查找間隔的規(guī)格是指校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)的形式大約如圖19所示。該形式被用于產(chǎn)生堅(jiān)定地抽取側(cè)面線數(shù)據(jù)的計(jì)劃。對(duì)于左側(cè)面線(例子)，我們分析左峰和中央谷的近似位置之間的所有數(shù)據(jù)。人們隨后確定覆蓋左峰和中央谷之間的70%(可設(shè)置的參數(shù))的高度間隔的側(cè)面線數(shù)據(jù)抽取區(qū)域的高度限制。該數(shù)據(jù)被抽取到數(shù)據(jù)組中并擬合成一條線，從而變成左側(cè)面線。該程序避免了靠近左峰和中央谷的非線性區(qū)域。此外，基于左側(cè)面線和左側(cè)面線數(shù)據(jù)抽取區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)之間的均方根距離，計(jì)算出“側(cè)面線有效”標(biāo)記。如果側(cè)面線和側(cè)面線數(shù)據(jù)抽取間隔中的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的均方根距離大于每點(diǎn)10μm(可設(shè)置的參數(shù))，則該標(biāo)記被設(shè)定為無效。對(duì)于右側(cè)面線以及隨后對(duì)于所有線位置查找間隔，重復(fù)該過程。測(cè)量線位置在給出左側(cè)面線和右側(cè)面線以及線尺寸之后，計(jì)算出線位置。如圖19所示，虛擬線與每個(gè)側(cè)面線相切，且所得到的位置用簡(jiǎn)單的幾何公式計(jì)算出。該位置具有被計(jì)算為兩個(gè)側(cè)面線“有效”標(biāo)記的AND的“有效”標(biāo)記。測(cè)量3-點(diǎn)肓徑3-點(diǎn)技術(shù)是一種在沒有明確地利用3-D信息的情況下測(cè)量小徑、大徑以及中徑的方法。所有計(jì)算在2-D激光器感測(cè)器坐標(biāo)系統(tǒng)中執(zhí)行。例如，考慮大徑。其被定義為包含所有檢查區(qū)域的螺紋峰的柱體的直徑。在該方法中，校準(zhǔn)的感測(cè)器(臺(tái)位置、高度)坐標(biāo)系中的螺紋峰的頂部形成基本測(cè)量?；緶y(cè)量被結(jié)合到三重線(triplet)中，以便進(jìn)一步分析。僅結(jié)合來自單個(gè)激光器的兩個(gè)感測(cè)器的峰。感測(cè)器-1中的兩個(gè)鄰近螺紋峰位置與感測(cè)器_2中的最接近于第一感測(cè)器中的峰的平均位置的螺紋峰位置相結(jié)合。感測(cè)器-1中的兩個(gè)峰形成參考線。然后計(jì)算出從參考線到感測(cè)器_2中的峰的距離。這就是對(duì)于該峰三重線的3-峰距離。在該方式中，對(duì)于所有激光器數(shù)據(jù)，計(jì)算出來自所有鄰近的峰三重線的3-峰距離。3-峰距離都被添加到數(shù)據(jù)向量。3-峰直徑測(cè)量是3-峰數(shù)據(jù)向量?jī)?nèi)的所有3-峰距離的平均值或中間值。3~點(diǎn)小徑3-點(diǎn)小徑使用感測(cè)器數(shù)據(jù)中的精確谷位置來計(jì)算3-點(diǎn)距離。3-點(diǎn)小徑是3-點(diǎn)距離向量的平均值。3-點(diǎn)大徑3-點(diǎn)大徑使用感測(cè)器數(shù)據(jù)中的精確峰位置來計(jì)算3-峰距離。3-點(diǎn)大徑是3-點(diǎn)距離向量的中間值。3-點(diǎn)線位置盲徑3-點(diǎn)中徑使用感測(cè)器數(shù)據(jù)中所計(jì)算的線位置來計(jì)算3-點(diǎn)距離。3-點(diǎn)線位置直徑是3-點(diǎn)線位置直徑的中間值。圖20是圖解了應(yīng)用于螺紋線位置的3-點(diǎn)距離方法的示意圖。示出的是頂部牙形中的兩個(gè)線位置，在它們之間畫出一條參考線。還示出了位于底部牙形上的單個(gè)線位置，同時(shí)示出了3-點(diǎn)距離。圖21和22是來自PC的用戶界面的屏幕抓圖，其圖解了從M16X1.5螺紋塞規(guī)抽取的中間數(shù)據(jù)。圖22是聚焦在單個(gè)螺距上的放大圖。測(cè)量3-D峰柱體分析所測(cè)量的螺紋峰位置數(shù)據(jù)，以利用最小二乘方法獲得3-D柱體。該方法的數(shù)學(xué)描述在附錄C中給出。3-D峰柱體擬合具有幾個(gè)感興趣的輸出參數(shù)-峰位置數(shù)據(jù)和擬合形狀之間的均方根距離。-柱體的中心軸的3-D位置。_柱體的半徑。線位置投射到3-D峰柱體軸上測(cè)量的線位置可與3-D峰柱體的中心軸的3-D位置相結(jié)合。垂直于通過測(cè)量的線位置的柱體軸的虛盤做出3d峰柱體軸上的位置的標(biāo)記。由所有感測(cè)器線位置的投射組成的數(shù)據(jù)組被構(gòu)建。對(duì)于完美的螺旋形螺紋以及對(duì)于完美測(cè)量的線位置，投射的線位置中的這些位置之間的間距應(yīng)為確切的P/8，其中P是螺紋的節(jié)距。(8個(gè))感測(cè)器均給出在鄰近的感測(cè)器之間旋轉(zhuǎn)1/8轉(zhuǎn)的視圖。對(duì)于右旋螺紋，線位置在不斷增加的位置處以L1L、L2L、L3L、L4L、L1R、L2R、L3R、L4R以及然后L1L、…等的順序投射在軸上。輸出中間數(shù)據(jù)是從投射的線位置的最小感測(cè)器臺(tái)位置到最大感測(cè)器臺(tái)位置存儲(chǔ)25的向量。此外，每個(gè)線位置數(shù)據(jù)項(xiàng)附注有規(guī)定產(chǎn)生該數(shù)據(jù)項(xiàng)的激光器和感測(cè)器的標(biāo)簽，以及包含附加信息的其他標(biāo)簽。螺紋參數(shù)估計(jì)螺紋參數(shù)估計(jì)利用中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物，并還可在產(chǎn)生最后的螺紋參數(shù)估計(jì)值之前，基于測(cè)量模型來校正它們。mm螺距從線中心中間數(shù)據(jù)估計(jì)得到。對(duì)于每個(gè)感測(cè)器數(shù)據(jù)組，線位置的鄰近對(duì)被用于計(jì)算鄰近的線距(wirepitch)，每個(gè)鄰近的線位置為一個(gè)。對(duì)于所有激光器，每個(gè)線距被添加到線距向量。線距估計(jì)值是線距向量中的元素的中間值。大徑螺紋大徑被典型地稱為3-D峰柱體的直徑。如果3-D峰柱體擬合是失敗的，則大徑在以下詳述的不同方式中被估計(jì)。柱體擬合可由于這里列舉的幾個(gè)因素而失效-零件相對(duì)于臺(tái)軸以太大的角度傾斜。-螺紋峰位置不擬合柱體，數(shù)據(jù)的均方根擬合距離(rmsfit-to-datadistance)太大。當(dāng)柱體擬合失效時(shí)，大徑從3-點(diǎn)大徑數(shù)據(jù)估計(jì)得到。這種情況是特殊的，因?yàn)橄惹碍h(huán)境(柱體擬合)已經(jīng)失效。我們發(fā)現(xiàn)在實(shí)踐中，當(dāng)螺紋區(qū)域太短或檢查延伸出螺紋區(qū)域的端部時(shí)，柱體擬合大多數(shù)情況下通常失效。因?yàn)檫@個(gè)偏移，我們發(fā)現(xiàn)，3-點(diǎn)大徑數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單中間值將典型地太低，大多數(shù)良好的3-點(diǎn)數(shù)據(jù)集中在最高測(cè)量結(jié)果處。在這種情況下，大徑估計(jì)值為這樣的值，使得3-點(diǎn)數(shù)據(jù)的20%較高，而3-點(diǎn)數(shù)據(jù)的80%較低。校準(zhǔn)校|H大徑還通過總體系統(tǒng)的最后端到端校準(zhǔn)來校正。報(bào)告的大徑通常太低，且偏移的范圍為從-20μπι到0。在直徑校準(zhǔn)之后，我們將系統(tǒng)暴露至一組測(cè)量的螺紋塞規(guī)。人們隨后將它們的大徑偏移標(biāo)繪為直徑的函數(shù)，并將簡(jiǎn)單的分段線擬合到偏移結(jié)果。這些偏移擬合隨后進(jìn)入系統(tǒng)配置文件，并被用于使用測(cè)量的偏移來校正測(cè)量的大徑。小徑螺紋小徑用3_點(diǎn)小徑距離向量來估計(jì)。小徑值是該距離向量中的元素的平均值。中徑中徑估計(jì)使用兩組中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物、線位置以及3-D峰柱體擬合。中徑估計(jì)值計(jì)算在以下列出的逐步的步驟中提出a)通過計(jì)算線形狀與左側(cè)面線或右側(cè)面線的交叉點(diǎn)，來計(jì)算與螺紋面接觸的中徑接觸點(diǎn)。b)求左交叉點(diǎn)和右交叉點(diǎn)的平均值，并計(jì)算從平均點(diǎn)到3-D峰柱體擬合軸的距離(半徑)。這就是每個(gè)線位置的中徑半徑。c)為每個(gè)感測(cè)器計(jì)算中徑半徑的平均值。d)使用投射在每個(gè)感測(cè)器的坐標(biāo)系統(tǒng)中的3-D峰柱體軸相對(duì)于臺(tái)軸的角度，來為零件投射角度校正每個(gè)感測(cè)器的平均線位置半徑。e)添加左感測(cè)器校正中徑半徑估計(jì)值和右感測(cè)器校正中徑半徑估計(jì)值，來為每個(gè)激光器產(chǎn)生中徑的估計(jì)值。f)求激光器估計(jì)值的平均值，以產(chǎn)生系統(tǒng)中徑估計(jì)值。零件投射角度的校lH中徑的計(jì)算通過投射效應(yīng)而變得復(fù)雜。激光執(zhí)行螺紋形狀的幾乎完美的正交(陰影)投射。然而，該投射不同于螺紋設(shè)計(jì)文件中規(guī)定的螺紋橫截面。該橫截面在被通過螺紋的中心軸的平面切開之后為螺紋形狀。區(qū)別是由螺紋導(dǎo)程角(threadleadangle)引起的，對(duì)于許多典型的螺紋而言，該螺紋導(dǎo)程角處于1-3度的范圍中。該導(dǎo)程角意味著當(dāng)觀看方向與導(dǎo)程的方向一致時(shí)，在陰影中觀看的螺紋橫截面是最精確的。定位螺紋使得螺紋的陰影視圖與頂部螺紋和底部螺紋同時(shí)對(duì)準(zhǔn)是不可能的。對(duì)于帶有3度導(dǎo)程角的螺紋的例子，傾斜螺紋以將螺紋的頂部與觀察角度對(duì)準(zhǔn)，將使導(dǎo)程角和觀察角之間的角度對(duì)于底部螺紋大約為6度。一個(gè)校正因素是為該效應(yīng)而發(fā)展的。如果人們知道螺紋相對(duì)于觀察角度的傾斜，則你可以校正對(duì)于由投射角度引起的預(yù)期的偏移的所觀察的中徑半徑。該校正被預(yù)計(jì)算并被存儲(chǔ)在表中。對(duì)于每個(gè)感測(cè)器，螺紋相對(duì)于觀察角度的傾斜可從3-D柱體擬合軸獲得。單獨(dú)的校正被施加到左感測(cè)器和右感測(cè)器。校準(zhǔn)校ιΗ中徑還通過總體系統(tǒng)的最后端到端校準(zhǔn)來校正。報(bào)告的中徑通常太高，且偏移的范圍為從+5μm至Ij+35μm。在直徑校準(zhǔn)之后，我們將系統(tǒng)暴露至一組測(cè)量的螺紋塞規(guī)。人們隨后將它們的中徑偏移為直徑的函數(shù)，并將簡(jiǎn)單的分段線擬合到偏移結(jié)果。這些偏移擬合隨后進(jìn)入系統(tǒng)配置文件，并被用于使用測(cè)量的偏移來校正測(cè)量的中徑。引導(dǎo)偏差引導(dǎo)偏差估計(jì)使用線距和線位置的定位，如投射到3-D柱體擬合軸上的。對(duì)于理想的螺旋形螺紋，線位置投射應(yīng)該導(dǎo)致沿著3-D柱體擬合軸的規(guī)則圖案。第一左激光器-1線位置的投射應(yīng)位于距第一左激光器_2線位置的投射大約(1/8)節(jié)距。引導(dǎo)偏差是該圖案與理想的被測(cè)量為任何投射的線位置與理想的圖案的最大距離的偏差。引導(dǎo)偏差估計(jì)值的計(jì)算跟隨逐步的程序a)建立線位置投射向量，其包括所有數(shù)據(jù)。b)按沿著3-D柱體擬合軸的位置的順序分類線位置投射向量。c)通過乘以因子(360/節(jié)距)并然后減去元素值模數(shù)360，將向量的元素的線位置轉(zhuǎn)換成度數(shù)。d)計(jì)算偏離值，使得以度數(shù)為值的元素位置的最大絕對(duì)值是最小的。例如，對(duì)于Imm節(jié)距螺紋有0.OlOmm的引導(dǎo)偏差的情況，至少一個(gè)以度數(shù)為值的元素位置的絕對(duì)值將是3.60度。(0.010mm/lmm等于(1/100)以及360/100為3.60。)e)將值從度數(shù)轉(zhuǎn)換為mm.，并報(bào)告為引導(dǎo)偏差估計(jì)值。注意，所有引導(dǎo)偏差估計(jì)值是正的。校準(zhǔn)校ιΗ測(cè)量中的誤差意味著完美螺紋的物理測(cè)量將具有正引導(dǎo)偏差。為了企圖校正該結(jié)果，人們?yōu)橐唤M螺紋塞規(guī)測(cè)量引導(dǎo)偏差，并標(biāo)繪它們?yōu)榱恳?guī)直徑的函數(shù)。所觀察到的最普通形式是0.OlOmm.到0.020mm的恒定的引導(dǎo)偏差。在具有螺紋量規(guī)的校準(zhǔn)中所觀察的該值被認(rèn)為是偏差。該偏差量被輸入系統(tǒng)配置文件，并用于為該測(cè)量偏差校正測(cè)量的引導(dǎo)偏差。作用盲徑目前在實(shí)踐中，作用直徑由螺紋上的特定的配合量規(guī)的配合來定義。特定的配合量規(guī)主要是螺母，該螺母由切割通過螺母的中心軸的平面分成兩個(gè)。配合量規(guī)的兩半被保持在測(cè)量該兩半之間的距離的夾具中。每種螺紋類型都有一種特定的配合量規(guī)。作用直徑被定義為當(dāng)特定的配合量規(guī)在螺紋塞定位規(guī)上被緊緊夾緊時(shí)的中徑。當(dāng)人們將不同的UUT放進(jìn)配合量規(guī)時(shí)，配合量規(guī)可由于涉及UUT和用于設(shè)定作用直徑測(cè)量的螺紋塞定位規(guī)之間的區(qū)別的效應(yīng)的總和而輕微地膨脹。然后，作用直徑測(cè)量結(jié)果為螺紋塞定位規(guī)的中徑加上兩個(gè)配合量規(guī)件之間的附加的間隔。作用盲徑_激光實(shí)驗(yàn)室估計(jì)倌在激光實(shí)驗(yàn)室中，我們的作用直徑測(cè)量方法是配合量規(guī)方法的近似。我們不進(jìn)行物理配合量規(guī)的完全的3-D模擬。而是，我們已經(jīng)做出了涉及引導(dǎo)偏差的使用和牙形的形狀的近似。如果我們將牙形想象為完美的，并還具有60度側(cè)面角，那么引導(dǎo)偏差應(yīng)引起牙形配合量規(guī)件移動(dòng)分開。單個(gè)引導(dǎo)偏差向上或向下，牙形軸都將引起配合量規(guī)的單個(gè)分開件向外移動(dòng)。對(duì)于60度側(cè)面角來說，向外移動(dòng)的量將等于(V3)(引導(dǎo)偏差)。該移動(dòng)對(duì)于引導(dǎo)的正移動(dòng)和負(fù)移動(dòng)都提供了相對(duì)于完美螺旋形形狀的間隙。下面給出了作用直徑(FD)的激光實(shí)驗(yàn)室估計(jì)值FD=PD+S導(dǎo)偏差)學(xué)習(xí)螺紋模型螺紋模型是被學(xué)習(xí)的序列點(diǎn)，其表示牙形的一個(gè)周期的輪廓的最佳估計(jì)值。當(dāng)在模板編輯時(shí)間規(guī)定檢查區(qū)域時(shí)，螺紋模型被計(jì)算。常規(guī)測(cè)量模板使用具有正弦波圖案的圖案匹配算法，來識(shí)別檢查區(qū)域數(shù)據(jù)中的周期性。該過程確定了近似螺距。對(duì)于匹配圖案的首先開始，該過程還計(jì)算出數(shù)據(jù)向量中的開始點(diǎn)，其為右側(cè)面線的第一中點(diǎn)的近似。通過掌握了節(jié)距和開始點(diǎn)，測(cè)量模板程序可隨后計(jì)算出平均螺紋模型。始于匹配圖案中的第一樣點(diǎn)，稍后在檢查區(qū)域中的1、2、3···，N節(jié)距點(diǎn)被求平均，以形成螺紋模型的第一點(diǎn)。對(duì)于第一匹配圖案中的所有剩余的點(diǎn)，該過程被重復(fù)。螺紋模型隨后被儲(chǔ)存在模板中，以便稍后使用。以下是三葉或三角估計(jì)過程的結(jié)構(gòu)的描述。三葉信號(hào)處理三葉信號(hào)處理分析檢查區(qū)域內(nèi)的校準(zhǔn)的零件數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物，該中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物通過下文中所描述的三葉參數(shù)估計(jì)過程來分析。在三葉信號(hào)處理中產(chǎn)生8個(gè)值，4個(gè)激光器_n直徑和4個(gè)激光器-η中心。中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物描述激光器-η直徑從左陰影射線到右陰影射線的距離激光器-η中心由左陰影射線和右陰影射線所橫跨的間隔的中點(diǎn)三葉空白信號(hào)處理對(duì)于三葉空白(TrilobeBlank)，激光器直徑和中心被估計(jì)為檢查區(qū)域內(nèi)的校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單平均值。激光器-η直徑是平均左感測(cè)器高度和平均右感測(cè)器高度的平均值。激光器-η中心是平均右感測(cè)器高度和平均左感測(cè)器高度的差。三葉螺紋區(qū)域信號(hào)處理對(duì)于三葉螺紋區(qū)域，人們想要估計(jì)接觸螺紋區(qū)域內(nèi)的所有螺紋峰的三葉柱體的參數(shù)。該過程可被細(xì)分成三個(gè)部分-從螺紋區(qū)域全局目標(biāo)中獲取螺紋峰位置-從感測(cè)器螺紋峰堅(jiān)定地估計(jì)感測(cè)器高度-從感測(cè)器高度計(jì)算激光器-η直徑和中心。人們從螺紋區(qū)域全局特征處理目標(biāo)中獲取螺紋峰位置，僅保持在觀察區(qū)域內(nèi)并且還被標(biāo)以“完全(FULL)”峰(高度>95%的中間峰)的螺紋峰。對(duì)于有效檢查區(qū)域，隨后對(duì)于三葉特征的典型使用將具有每個(gè)感測(cè)器5-10個(gè)螺紋峰點(diǎn)。為了估計(jì)感測(cè)器高度，人們需要足夠強(qiáng)固來承受若干無效螺紋峰的估計(jì)過程。一種優(yōu)選的過程使用“強(qiáng)固”線擬合程序來獲取將不會(huì)被1或2個(gè)無效峰數(shù)據(jù)項(xiàng)影響的通過螺紋峰的線擬合。一旦“強(qiáng)固”線被發(fā)現(xiàn)，感測(cè)器高度估計(jì)值就為檢查區(qū)域的中點(diǎn)處的“強(qiáng)固”線的高度。強(qiáng)固線擬合程序強(qiáng)固線擬合是簡(jiǎn)單的參數(shù)取樣過程。對(duì)于數(shù)據(jù)組中待擬合的每對(duì)點(diǎn)，產(chǎn)生評(píng)估線。每個(gè)評(píng)估線的優(yōu)良指數(shù)被產(chǎn)生并為數(shù)據(jù)和評(píng)估線之間的每點(diǎn)的均方根距離。該均方根距離被儲(chǔ)存，并且具有中間均方根距離的評(píng)估線被選擇。該程序在計(jì)算上是昂貴的，但作為“界外值”的多達(dá)49%的數(shù)據(jù)可正確地工作。用三葉區(qū)域信號(hào)處理的潛在問題檢杳區(qū)域錐化可偏置結(jié)果估計(jì)過程是基于模型的，且模型為三葉“柱體”。因此，螺紋區(qū)域，諸如靠近螺紋點(diǎn)的錐形，將提供模型擬合過程將不能精確分析的數(shù)據(jù)。三葉螺紋區(qū)域峰應(yīng)被精確定位定位螺紋三葉估計(jì)過程的螺紋峰輸入數(shù)據(jù)的螺紋區(qū)域處理是非常一般的，并可能誤擬合不匹配螺紋區(qū)域“峰模型”的峰形狀。三葉參數(shù)估計(jì)三葉參數(shù)估計(jì)利用中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物、激光器-η直徑和激光器-η中心來計(jì)算下列三葉參數(shù)。三葉參數(shù)描述C外接圓或外切圓的半徑(V-基準(zhǔn)面微米最大直徑)D正交投射直徑(具有標(biāo)準(zhǔn)測(cè)徑器的直徑)E內(nèi)接圓或內(nèi)切圓的半徑(V-基準(zhǔn)面微米最小直徑)K“離開圓形”的三葉參數(shù)(即，分葉的程度)K=E-D=D-C2K=E-C角度方向角度當(dāng)三葉平面平行于χ軸并為y中的最低點(diǎn)時(shí)，角度=0當(dāng)三葉平面平行于X軸并為y中的最高點(diǎn)時(shí)，角度=60度χ中心、y中心三葉形狀的中心線坐標(biāo)系?！癉”參數(shù)三葉D參數(shù)可被估計(jì)為4個(gè)激光器中的激光器-η直徑測(cè)量的平均值。在感測(cè)器誤差界限內(nèi)，所有值應(yīng)一致。如果人們測(cè)量完美三葉形狀量規(guī)，則激光器-η直徑和“D”之間的差為測(cè)量精確度和偏差的診斷。激光器_η直徑和“D”之間的均方根距離為直徑測(cè)量不確定性的測(cè)量?！癉”和激光器-η直徑之間的最大差為每感測(cè)器直徑測(cè)量偏差的最大測(cè)量。K、角度、χ中心、y中心參數(shù)的迭代計(jì)算K、角度、χ中心以及y中心參數(shù)的計(jì)算僅使用激光器-η中心中間數(shù)據(jù)產(chǎn)物。4個(gè)激光器_η中心數(shù)據(jù)項(xiàng)為足夠確切的項(xiàng)，以計(jì)算4個(gè)未知的三葉參數(shù)，其中沒有冗余。直接四參數(shù)查找過程是困難的。該查找被簡(jiǎn)化為具有以下分析的兩個(gè)迭代參數(shù)查找。如果人們假設(shè)，三葉形狀的(χ中心、y中心)中心線坐標(biāo)系是已知的，則人們可用下文中所描述的徹底查找過程來估計(jì)K、角度。一旦人們具有D、K和角度的估計(jì)值，則人們具有三葉形狀的完整描述。通過三葉形狀的描述，人們可計(jì)算投射在左感測(cè)器和右感測(cè)器上的不同的三葉形狀。通過三葉形狀的左感測(cè)器投射和右感測(cè)器投射，人們可使用激光器-η中心數(shù)據(jù)來估計(jì)三葉中心線坐標(biāo)系，即χ中心和y中心。最后，通過三葉中心線坐標(biāo)系，人們可改變規(guī)定激光器-η中心數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)，使得下一組激光器-η中心數(shù)據(jù)的原點(diǎn)處于三葉中心線坐標(biāo)系估計(jì)值。然后，該過程被重復(fù)，同時(shí)改變的激光器-η中心數(shù)據(jù)作為輸入。在該過程中，K、角度查找進(jìn)展用最終具有非常接近于(0，0)的中心線的數(shù)據(jù)來表示。在該點(diǎn)上，人們知道所有三葉參數(shù)，即K、角度、D、x中心和y中心。這里有該過程的簡(jiǎn)短描述。Repeat{PerformK,Anglesearch.DeterminexCenter,yCenter.RecenterLaser-nCentercoordinatesystem.}until(centerlinecorrectionisverysmall).K、角度杳找K、角度查找通過徹底列舉來執(zhí)行。2維網(wǎng)格用1-尺寸來構(gòu)建，該1-尺寸為間隔(0..kmax)中的K的可能離散值，且其他尺寸為間隔(0..60)度數(shù)中的角度的可能離散值。在每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，K、角度、χ中心、y中心被用于計(jì)算將已經(jīng)產(chǎn)生這些值的激光器-η中心值，以及隨后計(jì)算的激光器_η中心值和實(shí)際激光器-η中心值之間的均方根距離。在優(yōu)選的實(shí)施例中，離散網(wǎng)格的尺寸為25X25，結(jié)果為625Κ的角度參數(shù)值和625均方根值。最小均方根網(wǎng)格值選擇K、角度輸出值。K、角度精細(xì)杳找K、角度查找通過細(xì)分的查找而增加精確度。等于初始K、角度離散網(wǎng)格中的2X2網(wǎng)格的K、角度空間的矩形區(qū)域被細(xì)分為25X25網(wǎng)格并被查找。然后，該過程被重復(fù)第二次，以相同的方式來細(xì)分該精細(xì)網(wǎng)格。結(jié)果是更精確的K、角度計(jì)算，其成本比通過3906X3906網(wǎng)格的強(qiáng)力查找小得多。(成本大約為25X25網(wǎng)格查找的3χ倍。)確定χ中心、y中心一旦K和角度已知，就可獲得三葉中心線坐標(biāo)的新的估計(jì)。(1)為所有4個(gè)激光器，估計(jì)由三葉形狀引起的感測(cè)器高度差。該差為激光和三葉形狀角度之間的差的函數(shù)。ΔΗ(激光、三葉)=f(K、角度-激光角度)。(2)校正三葉貢獻(xiàn)的感測(cè)器高度差。八對(duì)激光)=ΔΗ(激光、數(shù)據(jù))_ΔΗ(激光、三葉)。(3)通過校正的感測(cè)器高度差的最小二乘法擬合來計(jì)算三葉中心線坐標(biāo)。(χ中心、y中心)=g(AH(l)、ΔΗ(2)、ΔΗ(3)、ΔΗ⑷)。收斂標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)來自當(dāng)前和先前迭代的K的估計(jì)值之間的差小于預(yù)定參數(shù)(名義值0.0001)時(shí)，人們認(rèn)為迭代是收斂的。衍生參數(shù)的計(jì)算衍生參數(shù)可從估計(jì)的參數(shù)D和K中計(jì)算得到。C=D-KE=D+K代碼實(shí)施說明這些說明引導(dǎo)代碼中的將來的改進(jìn)。三葉螺紋參數(shù)估計(jì)一與之不同標(biāo)準(zhǔn)螺紋處理三葉區(qū)域螺紋估計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)螺紋處理具有一些區(qū)別。大多數(shù)區(qū)別是由這樣的事實(shí)引起的標(biāo)準(zhǔn)螺紋處理利用具有圓形橫截面的柱體，而三葉螺紋處理利用具有三葉橫截面的柱體。特征列舉校準(zhǔn)的感測(cè)器臺(tái)軸位置零-通過分析開始錐體邊緣信號(hào)上述掃描光學(xué)頭系統(tǒng)在特定感測(cè)器的束中產(chǎn)生光和陰影的量的取樣圖像。每4μm的臺(tái)移動(dòng)產(chǎn)生樣本。絕對(duì)臺(tái)位置并不精確或可重復(fù)的，如還討論的。為了使臺(tái)位置坐標(biāo)參考公共物理位置，感測(cè)器信號(hào)被分析，以找到階梯邊緣的位置，該位置做出感測(cè)器通過柱體96處的校準(zhǔn)錐體40的開始的標(biāo)記。一旦感測(cè)器臺(tái)位置都參考公共開始錐體位置，所有其他特征的位置就都從掃描到掃描是可重復(fù)的直到高精確度。校準(zhǔn)的感測(cè)器高度位置零-通過分析開始錐體中心位置將感測(cè)器數(shù)字化原始信號(hào)與感測(cè)器高度聯(lián)系起來的校準(zhǔn)過程校準(zhǔn)0.125"錐體最小直徑和1.500"錐體最大直徑之間的相對(duì)感測(cè)器阻擋。在將原始信號(hào)與感測(cè)器高度聯(lián)系起來的表的建立之后，該表被用于計(jì)算錐體0.125"開始柱體96的中心。該位置被用作偏移，以使校準(zhǔn)的感測(cè)器高度在0.125"錐體柱體96的中心讀出為零。該過程為(4個(gè))光平面中的每個(gè)光平面建立了公共(x、y)中心參考坐標(biāo)。校準(zhǔn)錐體設(shè)計(jì)-誦i寸分顏個(gè)__艦M廳始車_3d碰校準(zhǔn)錐體40具有兩個(gè)0.750〃直徑區(qū)域，這兩個(gè)0.750"直徑區(qū)域界定在空間中的與校準(zhǔn)錐體的中心軸同心的柱體。通過測(cè)量如由感測(cè)器所看到的0.750"柱體的位置，校準(zhǔn)軟件確定臺(tái)軸28與校準(zhǔn)錐體軸的對(duì)準(zhǔn)。測(cè)量以定義具有相同直徑的校準(zhǔn)錐體方向向量的區(qū)域是重要的。這意味著感測(cè)器高度校準(zhǔn)中的誤差具有對(duì)方向向量計(jì)算的精確度的最小影響。校準(zhǔn)錐體設(shè)計(jì)-用“多階梯”區(qū)域測(cè)量光平面角度校準(zhǔn)錐體的“多階梯”區(qū)域包括(5個(gè))精確定位的機(jī)械階梯。這些階梯被用于計(jì)算光平面相對(duì)于校準(zhǔn)錐體的中心軸的扭轉(zhuǎn)角度。信號(hào)處理軟件測(cè)量(5個(gè))階梯中的每個(gè)階梯的精確位置。當(dāng)光平面具有相對(duì)于校準(zhǔn)錐體40的扭轉(zhuǎn)角度時(shí)，從激光器的左感測(cè)器和右感測(cè)器計(jì)算的階梯位置之間的位置區(qū)別與該扭轉(zhuǎn)角度的正弦值成比例。分析軟件以計(jì)算扭轉(zhuǎn)角度的最小二乘法最小化程序的方式利用來自所有(5個(gè))階梯的數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)錐體設(shè)計(jì)-使用連續(xù)恒定的傾斜感測(cè)器高度校準(zhǔn)區(qū)域，允許隨機(jī)插入為了將原始數(shù)字化感測(cè)器信號(hào)與校準(zhǔn)的感測(cè)器高度聯(lián)系起來，校準(zhǔn)錐體的先前的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)使用帶階梯的邊緣。如果感測(cè)器響應(yīng)在兩個(gè)鄰近的階梯的高度之間變化，則校準(zhǔn)過程將不直接測(cè)量該變化，且所得到的校準(zhǔn)可能在中間直徑處產(chǎn)生誤差。目前設(shè)計(jì)提供了在直徑范圍0.125"到1.500"中的所有感測(cè)器高度處的數(shù)據(jù)。光平面“夾心蛋糕”-減少交擾如前所述，(4個(gè))激光光平面被布置成以高度的規(guī)則間隔的陣列方式平行于光學(xué)頭12的底板61。鄰近的激光光平面優(yōu)選地間隔開大于2.5mm。該布置在圖10中示意性地示出。該“夾心蛋糕”布置被特定地選擇，以消除或減少不同激光束線之間的“交擾”。例如，來自束線-1的光可能從UUT的表面散射，并進(jìn)入用于束線_2的感測(cè)器。干擾的主要意思是由于從與臺(tái)軸28對(duì)準(zhǔn)的柱體的散射，該柱體為類似于圖9的幾何體的幾何體。(還參見附錄A)當(dāng)激光光平面處于不同高度時(shí)，來自激光器-2的由UUT散射的光(例如)在關(guān)于來自激光器-1光平面的期望光的2.5mm高度處到達(dá)用于激光器-1的感測(cè)器。該散射光可由如參照?qǐng)D24的附錄A中所描述的光平面接收器孔縫隙(S卩，遠(yuǎn)心孔徑光闌(telecentricaperturedstops))阻擋。光平面接收器孔縫隙-減少交擾光平面接收器68均具有線性縫隙孔，大約1.5mm高，其接收來自對(duì)應(yīng)的光平面產(chǎn)生器的光。每個(gè)孔縫隙以不同高度安裝在光學(xué)頭12中，與其對(duì)應(yīng)的光平面的高度匹配。由UUT散射的來自不同光平面產(chǎn)生器或發(fā)射器66的光被有效地阻擋，由此增加測(cè)量精度。光平面接收器孔徑小孔-減少向前散射的光每個(gè)光平面接收器68包括光電二極管，該光電二極管均裝配有圓形孔徑，該圓形孔徑使得光平面接收器68為“遠(yuǎn)心”的。該孔徑小孔接收來自名義的入射角度和/或來自僅稍微不同(<1-2度)的入射角度的光射線。這意味著以較大入射角度進(jìn)入光平面接收器68的光束將被小孔面罩阻擋，并不被測(cè)量回路所記錄。附錄A描述了此內(nèi)容。這些小孔降低了由發(fā)光柱狀零件引起的系統(tǒng)測(cè)量誤差。對(duì)于這些零件，向前散射的光將易于系統(tǒng)地降低所測(cè)量的直徑，因?yàn)閷⒈淮植诎当砻孀钃醯纳⑸涔膺M(jìn)入光平面接收器68。光平面產(chǎn)生器模塊-確保低束發(fā)散的對(duì)準(zhǔn)方法激光實(shí)驗(yàn)室測(cè)量系統(tǒng)10具有來自每個(gè)光平面產(chǎn)生器模塊66的光射線為平行的且不發(fā)散的需求。0.500〃[12.7mm]視直徑的柱體不應(yīng)被改變多于0.0001〃[.0025mm]，因?yàn)橹w中心從測(cè)量區(qū)域的中心移動(dòng)(+/-).0394"[1mm]。該需求將所需要的測(cè)量精確度偏差(0.0001"[.0025mm])與顧客的零件放置的預(yù)計(jì)精確度(+/-.0394"[Imm])聯(lián)結(jié)起來。該需求對(duì)光平面內(nèi)的光射線的對(duì)準(zhǔn)精確度或其發(fā)散度設(shè)置限度。在最壞的情況下，通過柱體的中心的束處于零角度，左陰影射線處于-φ角度，而右陰影射線處于+φ角度。這將意味著光平面中的任何陰影射線的最大偏離角度小于1.3mrad。當(dāng)制造或裝配光平面產(chǎn)生器模塊66時(shí)，這些最大偏離角度轉(zhuǎn)換成聚焦精確度。對(duì)準(zhǔn)和聚焦儀器或?qū)?zhǔn)夾具，在圖31中一般地以100示出，其提供了透鏡316(即，圖37)的位置的高精度機(jī)械調(diào)整，使得當(dāng)創(chuàng)建每個(gè)光平面產(chǎn)生器模塊66時(shí)，束發(fā)散被最小化。一旦完成調(diào)整，該調(diào)整就可通過緊固調(diào)整螺釘并通過膠粘機(jī)械連接點(diǎn)以防止移動(dòng)而被永久地固定就位。對(duì)準(zhǔn)方法的更完整的描述在附錄D中提供。光平面產(chǎn)生器-確保高光束平坦度的對(duì)準(zhǔn)方法激光實(shí)驗(yàn)室測(cè)量系統(tǒng)10還具有光平面一般為平坦的需求。發(fā)現(xiàn)，如果光平面產(chǎn)生器模塊66的光學(xué)元件偏離，則平坦目標(biāo)上的光平面的圖像將是彎曲的，而非直的。彎曲的光平面將使得上述光平面對(duì)校準(zhǔn)錐體角度校準(zhǔn)無效。彎曲的光平面還將使得上述感測(cè)器高度校準(zhǔn)不精確。光平面中的彎曲將使得預(yù)測(cè)校準(zhǔn)錐體40的直徑作為臺(tái)位置的函數(shù)不精確得多，且使得感測(cè)器高度校準(zhǔn)不精確得多。如上所述的以及如附錄D中所述的對(duì)準(zhǔn)和聚焦方法被設(shè)計(jì)成允許光平面產(chǎn)生器模塊66的光束平坦度在模塊產(chǎn)生期間被有效地最小化。發(fā)現(xiàn)，透鏡310、312和316與模塊基面的角度對(duì)準(zhǔn)和旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)是重要的變量。這些對(duì)準(zhǔn)在執(zhí)行時(shí)相繼地允許光平面產(chǎn)生器模塊66被設(shè)定，以滿足平坦度需求，在該點(diǎn)處，調(diào)整通過緊固調(diào)整螺釘并通過膠粘機(jī)械連接點(diǎn)以防止移動(dòng)而被永久地固定就位。平坦度主要通過圖37所示的透鏡316即“第一柱體棱鏡”來消除。對(duì)準(zhǔn)和聚焦儀器包括帶有如圖31所示的夾子188的旋轉(zhuǎn)臂。旋轉(zhuǎn)臂的夾子保持圖37所示的板318，在發(fā)射器模塊的對(duì)準(zhǔn)過程中，該板318連接到第一柱狀透鏡316。夾子188的旋轉(zhuǎn)引起目標(biāo)210處的激光線圖像在向上彎曲的目標(biāo)、平坦的目標(biāo)以及向下彎曲的目標(biāo)上的線形狀之間過渡。第二調(diào)整通過旋轉(zhuǎn)透鏡316來進(jìn)行。該調(diào)整主要影響目標(biāo)210處的激光線圖像的傾斜，而非彎曲。該傾斜被調(diào)整，以使激光線圖像成水平。透鏡316和312的調(diào)整是互相牽制的。光平面接收器-對(duì)準(zhǔn)方法光平面接收器模塊68也具有對(duì)準(zhǔn)需求。模塊68的光學(xué)元件被精確地定位，使得它們精確地聚焦來自檢測(cè)器的小孔孔徑內(nèi)的它們的相應(yīng)的光平面產(chǎn)生器模塊66的光(即，圖24)。接收器模塊60以近似相同的效率接收來自光平面內(nèi)的所有可能的光射線的光，因此，產(chǎn)生器/接收器子系統(tǒng)(即，分別為66和68)將具有平滑的光接收分布，作為跨過光平面的距離的函數(shù)。這是來自感測(cè)器高度校準(zhǔn)過程的需求。光平面接收器模塊68和光平面產(chǎn)生器模塊66在安裝到標(biāo)準(zhǔn)孔位置處的光學(xué)頭基板61上時(shí)能夠一起工作。接收器光平面分割線在光平面內(nèi)被置于中心。對(duì)準(zhǔn)和聚焦方法允許如本文中所描述的光平面接收器模塊68以及其部件的正確裝配和接下來的測(cè)試?，F(xiàn)在參照?qǐng)D37-44，圖解了發(fā)射器模塊66的普通鏡透鏡安裝架，其一般地以304示出。優(yōu)選地，安裝架304由低膨脹鋁-鎂合金的單一件制成，以確保大溫度范圍內(nèi)的尺寸穩(wěn)定性。安裝架304被精確地機(jī)加工，以確保安裝架304的各種參考表面相對(duì)于彼此正確地定位。圖37是安裝架304與其各種被支撐的鏡306、第一柱狀透鏡316、第二柱狀透鏡312以及第三柱狀透鏡310—起的分解透視圖。安裝架304包括用于第二柱狀透鏡312的整體形成的透鏡保持器314。第三柱狀透鏡310安裝在安裝架304的前參考表面311上。第二柱狀透鏡312被保持在其保持器314內(nèi)，該保持器314至少部分地由如圖61中最佳地示出的參考表面313來界定。第一柱狀透鏡316被保持在一般地以320示出的可調(diào)整的安裝組件內(nèi)，該安裝組件包括基板319和透鏡安裝架318。后面的一個(gè)鏡306被保持在可調(diào)整的鏡安裝架322內(nèi)，該可調(diào)整的鏡安裝架322被安裝在安裝架304的后參考表面323處(即，圖39)。前面的一個(gè)鏡306在如圖43和圖39中最佳地示出的內(nèi)部參考表面325處被內(nèi)部安裝在安裝架304內(nèi)。對(duì)比圖39和圖43(安裝架304的截面圖，分別為不具有鏡306以及透鏡306、310和312，和具有鏡306以及透鏡306,310和312)，后面的鏡306相對(duì)于傾斜的參考表面323安裝，而內(nèi)部安裝的鏡306參照傾斜的參考表面325安裝在模塊304內(nèi)。優(yōu)選地，鏡306由BK-7材料制成，而透鏡310、312和316由SF-Il材料制成。透鏡310、312和316被優(yōu)化用于650nm的激光束波長(zhǎng)。而且，用于透鏡310、312和316的名義影響性焦距分別為107mm、154mm和2.75mm。以下是發(fā)射器模塊66的下列順序的裝配步驟，該步驟在附錄D中詳細(xì)描述1.使用UV粘合劑將透鏡316固定到透鏡安裝架3182.使用UV粘合劑將透鏡312、透鏡310和前面的鏡306固定到透鏡和鏡安裝架3043.使用UV粘合劑將后面的鏡306固定到可調(diào)整的鏡安裝架3224.按順序在透鏡和鏡安裝架304內(nèi)定位安裝到可調(diào)整的鏡安裝架322的后面的鏡306，使得進(jìn)入子組件的參考激光束平行于安裝基部，并在.984"士.004"的高度離開安裝架304的1.679〃士.020"高度處的前參考表面311處的安裝孔，并仍在.05°內(nèi)平行于安裝基部定位透鏡312，使得參考激光束偏離小于.03°可旋轉(zhuǎn)地垂直于束軸來定位透鏡316，使得束在視覺上是平坦的沿著束軸來定位透鏡316，使得水平軸中的束發(fā)散在士.IOm弧度內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地垂直于透鏡和鏡安裝架304的安裝表面來定位透鏡312，使得束在.25°內(nèi)平行于組件安裝基部。定位透鏡310，使得當(dāng)在10.55〃的距離處測(cè)量時(shí)，參考激光束距組件安裝表面1.679"5.完成的組件的規(guī)格束傾斜垂直于激光束軸一小于.50°束傾斜平行于激光束軸一小于.10°束高度-1.679〃士.020〃束發(fā)散-小于.25m弧度6.使用環(huán)氧樹脂粘合劑來固定所有緊固件和可調(diào)整的部件現(xiàn)在參考圖45和46a至46d，詳細(xì)圖解了圖5中所圖解的激光導(dǎo)向鏡62和它們相關(guān)的部件。當(dāng)激光導(dǎo)向鏡62可調(diào)整地安裝在基板61的頂部表面時(shí)，它們的各種相對(duì)位置在圖46a、46b、46c和46d中被圖解，其中每個(gè)鏡62以相對(duì)于其相應(yīng)的平移板400的不同角度安裝。進(jìn)而，每個(gè)平移板400通過安裝螺釘在其頂部表面可調(diào)整地安裝至板61(圖5)。安裝螺釘402和它們的相關(guān)的墊片403將一般地以406示出的它們的鏡安裝架的凸緣404固定到它們的平移板400。進(jìn)而，鏡安裝架406以不同角度位置定位在它們的板400上，如圖46a至46d中所圖解的。每個(gè)板400包括細(xì)長(zhǎng)孔408，該細(xì)長(zhǎng)孔408允許板400以精確的角度位置可調(diào)整地定位在板61的頂部表面上。銷410被設(shè)置，以便將鏡安裝架406精確安裝到它們的板400并將鏡安裝板412精確安裝到它們的相應(yīng)的鏡安裝架406。螺釘414和它們相關(guān)的墊片416被設(shè)置，用于將安裝板412固定到鏡安裝架406。鏡62通過粘合劑固定到它們的安裝板412?，F(xiàn)在參照?qǐng)D47，其為光平面接收器模塊68中的一個(gè)的分解透視圖。圖47中圖解了一般地以500示出的鏡和透鏡安裝架。鏡和透鏡安裝架500實(shí)質(zhì)上等同于每個(gè)光平面產(chǎn)生器模塊66的鏡和透鏡安裝架304。接收器模塊68還包括光檢測(cè)器安裝架，其一般地以502示出；透鏡安裝架接收器對(duì)，其一般地以504示出；以及柱狀透鏡506，其實(shí)質(zhì)上等同于光平面產(chǎn)生器模塊66的柱狀透鏡312。接收器模塊68還包括一對(duì)球面透鏡508，該對(duì)球面透鏡508通過粘合劑以間隔開的關(guān)系可固定地固定在透鏡安裝架504的前表面。接收器模塊68還包括一對(duì)圓形帶孔的元件510和檢測(cè)器PCB組件安裝架512，一對(duì)光檢測(cè)器514以間隔開的關(guān)系安裝在該檢測(cè)器PCB組件安裝架512上。透鏡508典型地被設(shè)計(jì)成以650納米的波長(zhǎng)進(jìn)行操作，其由SF-Il材料制成，并具有25.8mm的名義影響性焦距。光檢測(cè)器安裝架502包括上半部501和下半部503，它們分別通過螺釘505固定在一起。典型地，透鏡508用UV粘合劑固定到透鏡安裝架504。然后，透鏡安裝架504通過螺釘516和它們相關(guān)的墊片518固定到安裝架500，如圖5中所示。典型地，還是如圖5中所示，透鏡506通過跟隨下述步驟順序，粘合性地固定到安裝架500的前參考表面。帶孔的元件510被固定在光檢測(cè)器安裝架502的間隔開的孔內(nèi)，使得元件510鄰近或緊鄰被支撐的檢測(cè)器514并在安裝架500內(nèi)被置于中心。以下是下列順序的裝配步驟，它們?cè)诟戒汥中詳細(xì)描述將透鏡506定位在安裝架500的前參考表面處，使得進(jìn)入子組件的參考激光束以優(yōu)選地為1.679"士.004"的高度平行于安裝架500的基部的底部參考表面，且偏離小于.03°?？尚D(zhuǎn)地垂直于安裝架500的安裝表面來定位透鏡506，使得參考束框架在.25°內(nèi)平行于安裝基部。沿著束軸在安裝架500內(nèi)定位接收器透鏡對(duì)508，使得使用參考對(duì)檢測(cè)器測(cè)量的能量在2%內(nèi)平衡；以及通過所得到的檢測(cè)器組件來定位，使得使用安裝的檢測(cè)器514測(cè)量的能量在1%內(nèi)平衡。在上述步驟執(zhí)行之后，所有緊固件和調(diào)整的部件都使用環(huán)氧樹脂粘合劑固定。檢測(cè)器PCB組件安裝架512通過螺釘520和它們相應(yīng)的墊片522固定在安裝架500的后表面。詞匯表3-點(diǎn)距離從一個(gè)激光器的感測(cè)器中的單個(gè)點(diǎn)到由激光器的其他感測(cè)器中的兩點(diǎn)產(chǎn)生的參考線的距離。3-峰直徑從3-點(diǎn)距離的統(tǒng)計(jì)平均或中間值產(chǎn)生的直徑測(cè)量。對(duì)準(zhǔn)和聚焦儀器一種用于將光平面產(chǎn)生器和光平面接收器模塊制造或裝配成期望的光學(xué)公差的光學(xué)/機(jī)械夾具?；?滑動(dòng)單元激光實(shí)驗(yàn)室測(cè)量硬件的物理基部。該單元包括相對(duì)大的、重的三角形基部和垂直單元，該垂直單元包括電動(dòng)機(jī)、滑動(dòng)件和線性編碼器。束線包含在光學(xué)頭內(nèi)部的一組光學(xué)、機(jī)械以及電學(xué)部件，其從單個(gè)激光束產(chǎn)生光平面，并將帶陰影的光平面轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以便傳輸至PC塔。校準(zhǔn)的零件數(shù)據(jù)由來自(4個(gè))激光器的校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)激光器具有左感測(cè)器和右感測(cè)校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)包含對(duì)于一個(gè)感測(cè)器的測(cè)量的向量(臺(tái)位置、高度)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。校準(zhǔn)錐體具有“錐體形狀”輪廓的精確制造的單件工具鋼。該輪廓包括柱狀輪廓和截頭體形狀的輪廓。校準(zhǔn)錐體或設(shè)備被用于系統(tǒng)中，以將感測(cè)器數(shù)字化原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成物理測(cè)量。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)在從感測(cè)器原始數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)分析過程期間計(jì)算的一組表和參數(shù)。該數(shù)據(jù)組也為將感測(cè)器原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成感測(cè)器校準(zhǔn)的高度數(shù)據(jù)的感測(cè)器數(shù)據(jù)校準(zhǔn)過程的輸入。校準(zhǔn)檢測(cè)器將圖案與向量數(shù)據(jù)組匹配的信號(hào)處理算法。直徑校準(zhǔn)為每個(gè)感測(cè)器產(chǎn)生校準(zhǔn)數(shù)據(jù)組的過程。每個(gè)數(shù)據(jù)組允許分析軟件將感測(cè)器數(shù)字化原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成校準(zhǔn)的感測(cè)器高度。該過程典型地為包括感測(cè)器高度校準(zhǔn)和最后的直徑校正的兩階段過程。最后的直徑校正基于系統(tǒng)水平的直徑塞規(guī)校準(zhǔn)的對(duì)直徑測(cè)量的最后的校正。側(cè)面角螺紋的側(cè)面和螺紋的軸之間的角度。側(cè)面線_數(shù)據(jù)抽取區(qū)域包含對(duì)于一個(gè)側(cè)面線的感測(cè)器數(shù)據(jù)的中心(70%)部分的區(qū)域。檢查區(qū)域兩個(gè)臺(tái)位置限制、開始和末端位置之間的所有校準(zhǔn)的零件數(shù)據(jù)。中間數(shù)據(jù)通過不在模板中保存的而在螺紋參數(shù)的估計(jì)中使用的校準(zhǔn)的感測(cè)器數(shù)據(jù)的信號(hào)處理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。中間數(shù)據(jù)-校正交叉來自圖案和(典型地)感測(cè)器高度數(shù)據(jù)之間的校正的匹配點(diǎn)ο中間數(shù)據(jù)_側(cè)面線側(cè)面線數(shù)據(jù)抽取區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)的擬合線。中間數(shù)據(jù)-峰/谷牙形中存在的峰和谷的位置(臺(tái)位置、高度)的測(cè)量。中間數(shù)據(jù)-螺紋3-D柱體由螺紋峰的最小二乘擬合形成的3-D柱體的測(cè)量。該柱體具有包括如下的參數(shù)其直徑、數(shù)據(jù)和擬合之間的每點(diǎn)均方根距離，以及柱體軸。中間數(shù)據(jù)-線位置從左鄰近側(cè)面線和右鄰近側(cè)面線的位置確定的虛擬線的位置。中間數(shù)據(jù)_線位置查找間隔包含兩個(gè)鄰近的螺紋峰、螺紋谷和兩個(gè)螺紋側(cè)面的區(qū)域。激光器數(shù)量在光學(xué)頭中列舉(4個(gè))激光器。這些激光器為激光器-1至激光器-4。光平面產(chǎn)生器或發(fā)射器模塊具有將由激光器產(chǎn)生的光束轉(zhuǎn)換成具有平行的光射線的光平面的光學(xué)和機(jī)械部件的物理模塊。光平面接收器模塊具有將具有平行的光射線的光平面轉(zhuǎn)換成左電信號(hào)和右電信號(hào)的光學(xué)、機(jī)械和電學(xué)部件的物理模塊。光平面分割線將光平面分割成左部分和右部分的假想線。該線在光平面接收器模塊中定義，并代表對(duì)左/右接收器中的光平面中的陰影的響應(yīng)。左/右接收器(Rcvr)接收器是將入射在其表面(即，圖像平面)上的光能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光平面接收器模塊的部件。信號(hào)電流基本上與入射光的量成比例。左/右感測(cè)器數(shù)字化原始信號(hào)在處理左或右接收器信號(hào)之后，光平面接收器電子設(shè)備的輸出優(yōu)選地包括電流到電壓轉(zhuǎn)換、放大、模擬過濾，以及數(shù)字化。光平面接收器電子設(shè)備將來自激光線接收器模塊的左和右電子信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化左和右原始感測(cè)器信號(hào)并將結(jié)果儲(chǔ)存在PC存儲(chǔ)器中的系統(tǒng)模塊。測(cè)量觸發(fā)器信號(hào)來自線性編碼器電子設(shè)備的傳輸至接收器電子設(shè)備的信號(hào)。一個(gè)測(cè)量觸發(fā)器信號(hào)脈沖引起所有感測(cè)器信號(hào)被取樣和儲(chǔ)存。光學(xué)頭諸如包含(4個(gè))束線和支撐電子設(shè)備的密封金屬盒的容器。零件保持器安裝到基部/滑動(dòng)單元的機(jī)械子組件。該子組件包括零件保持器基部，零件在被掃描時(shí)接收和保持在該零件保持器基部上。零件保持器還將校準(zhǔn)錐體保持穩(wěn)定的位置，因此它也可以被掃描。PC塔PC塔是機(jī)架(chassis)，其包括計(jì)算機(jī)、一組控制電子設(shè)備模塊，以及一些電源。感測(cè)器數(shù)字化原始信號(hào)在通過光平面接收器電子設(shè)備來處理左/右接收器信號(hào)之后的輸出。感測(cè)器高度從激光器平面分割線到零件的亮/暗陰影邊緣的距離，其在感測(cè)器光平面中測(cè)量。感測(cè)器高度校準(zhǔn)獲取和分析被用于將感測(cè)器數(shù)字化原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成感測(cè)器高度的一組數(shù)據(jù)的過程。感測(cè)器數(shù)量在光學(xué)頭中列舉(8個(gè))感測(cè)器。值的范圍從激光器-1左(LlL)直到激光器_4右(L4R)。感測(cè)器原始數(shù)據(jù)在校準(zhǔn)錐體和UUT的一次掃描過程中由激光實(shí)驗(yàn)室感測(cè)器系統(tǒng)產(chǎn)生的一組數(shù)據(jù)。感測(cè)器校準(zhǔn)的高度數(shù)據(jù)從一次掃描產(chǎn)生的被轉(zhuǎn)換成物理單元和被校正所有已知問題的激光實(shí)驗(yàn)室感測(cè)器原始數(shù)據(jù)組。陰影射線正好掠過UUT的表面的光的射線。臺(tái)軸由光學(xué)頭的機(jī)械臺(tái)的向上/向下移動(dòng)定義的3-D空間中的方向。臺(tái)軸、感測(cè)器零位置校準(zhǔn)錐體的開始的位置，如通過分析感測(cè)器數(shù)字化原始信號(hào)所確定的。臺(tái)軸、校準(zhǔn)的感測(cè)器位置臺(tái)軸的原始位置，其在感測(cè)器零位置處被校正到0mm。校準(zhǔn)的感測(cè)器位置在感測(cè)器之間是不同的，甚至在對(duì)于相同的激光器的左感測(cè)器和右感測(cè)器之間也是不同的。臺(tái)軸、原始位置臺(tái)軸原始位置是線性編碼器計(jì)數(shù)器的值，其通過線性編碼器電子設(shè)備模塊來維持。零位置在臺(tái)在“返回始位(home)”命令期間停止時(shí)被設(shè)定；線性編碼器電子設(shè)備模塊感測(cè)底部脫扣信號(hào)(bottomtripsignal)，停止電動(dòng)機(jī)，并隨后清零編碼器計(jì)數(shù)器。該過程產(chǎn)生最后的擱置物理臺(tái)位置，該最后的擱置物理臺(tái)位置通過幾百微米變化，這取決于移動(dòng)長(zhǎng)度、臺(tái)速度以及其他因素。對(duì)于在零件上的規(guī)定位置中的直接使用，該物理位置一般太不確定。螺紋模型重復(fù)的牙形的一個(gè)周期的估計(jì)，其在模板編輯時(shí)間學(xué)習(xí)。螺紋參數(shù)-作用直徑具有名義中徑的虛擬螺母的直徑的估計(jì)，其可包括具有所有其引導(dǎo)偏差以及來自完美形式的其他偏差的觀察的3-D牙形。螺紋參數(shù)-引導(dǎo)偏差來自完美螺旋形式的引導(dǎo)位置的最大偏差。螺紋參數(shù)_大徑包圍所有螺紋峰的柱體的直徑。螺紋參數(shù)_小徑通過所有螺紋谷的柱體的直徑。螺紋參數(shù)_中徑交叉峰和谷之間的中間的完美牙形的柱體的直徑。螺紋參數(shù)_節(jié)距鄰近螺紋之間的平均或中間距離。上部工具安裝到基部/滑動(dòng)單元的機(jī)械子組件。該上部工具包括長(zhǎng)不銹鋼桿，該長(zhǎng)不銹鋼桿可向上和向下移動(dòng)，以保持各種不同尺寸的零件。該工具還包括便于放置、保持和釋放零件的受載彈簧零件夾。待測(cè)單元(UUT)被測(cè)量的零件。雖然已經(jīng)圖解和描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但并不意味著這些實(shí)施方式圖解和描述本發(fā)明的所有可能的形式。而是，說明書中使用的詞匯是描述性的詞匯而非限制性的詞匯，且應(yīng)理解，可做出各種變化，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。附錄A分割激光_由于束散射的盲徑偏移MM-從反射柱體的光的散射導(dǎo)致其直徑的低估。-從錐體部分的散射具有比柱體大的低估。-通過使激光接收器遠(yuǎn)心或?qū)碜哉秶娜肷浣嵌鹊墓獾拿舾?，在激光接收器中弓丨入小孔孔徑可限制該效?yīng)。從完美反射柱體的散射從柱體散射光將引起分割激光系統(tǒng)中的柱體的直徑的系統(tǒng)性低估。在柱體表面附近入射的光被以掠射角散射，如圖23所示。如果散射光進(jìn)入分割激光檢測(cè)器，則柱體直徑看起來系統(tǒng)性地更小。如果柱體為完美反射，則該效應(yīng)最大，且如果柱體為完美吸收，則沒有該效應(yīng)。該效應(yīng)的大小被計(jì)算，以對(duì)低估的系統(tǒng)尺寸設(shè)定限制。散射角人們可想象撞擊柱體且被反射的光束。如果束方向在直線上繼續(xù)，則束的行進(jìn)方向?qū)⒌竭_(dá)柱體內(nèi)的ΔΗ深度。束通過完美反射表面被反射θ&|=2θ的角度，如圖23所<formula>formulaseeoriginaldocumentpage40</formula>對(duì)于直徑d的柱體，下列為散射角θ&|=2Θ、深度ΔΗ和深度d之間的關(guān)系。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage40</formula>θ踐三2辦紐Id對(duì)于ΔΗ=0.0001〃，d=0.5000〃，則θξ2Va0004=0.04弧度=2.3度。對(duì)于ΔΗ=0.001",d=0.5000"，則θ=0.13孤度=7.2度。對(duì)肓徑測(cè)量的影響在沒有任何散射的理想情況下，到達(dá)檢測(cè)器的光的量來自不與零件相交的線性產(chǎn)生器光射線。光信號(hào)然后與垂直于束方向的零件的正投影相關(guān)。在有散射的情況下，被阻擋的光可以進(jìn)入檢測(cè)器。散射光不能進(jìn)入到檢測(cè)器，由于下列作用之一-柱體表面(諸如黑布料)上的光吸收，-散射光可能錯(cuò)過激光光接收器的入口。人們可以計(jì)算對(duì)由完美反射的柱體的光阻擋的低估的上限?？梢约俣?，所有通過小于角度θ_的角度散射的光將被接收在激光光接收器中。所有通過更大角度散射的光被丟失并不被接收在激光光接收器中。低估的直徑阻擋是<table>tableseeoriginaldocumentpage40</column></row><table>限制直徑測(cè)量偏差-在激光接收器中使用遠(yuǎn)心概念如圖24所闡明的，激光接收器的最簡(jiǎn)單的模型包括用于各個(gè)左和右感測(cè)器的聚焦透鏡，及用于測(cè)量各個(gè)感測(cè)器的聚焦透鏡的焦平面處的激光的激光二極管。激光二極管放置在無窮遠(yuǎn)處的光源的焦點(diǎn)上。在這個(gè)模型中，當(dāng)光射線入射在不同角度的聚焦透鏡上時(shí)，隨后光被聚焦在透鏡的焦平面中略微不同的位置。焦平面上在沿著光學(xué)軸入射的光和以角度θ入射的光之間的位置的改變是，Δ位置=ftan(6)^f(e)，其中f是透鏡的焦距。小孔孔徑被加設(shè)在激光二極管前面，以使激光接收器僅在入射角的小范圍內(nèi)對(duì)光敏感。相似的孔徑用于遠(yuǎn)心透鏡的構(gòu)建中。小孔孔徑尺寸如下表所示。小孔尺寸=2f0max<table>tableseeoriginaldocumentpage41</column></row><table>從錐體部分的光偏轉(zhuǎn)從反射錐體的光偏轉(zhuǎn)也是有利的，因?yàn)閳A錐形(即，平截頭體)被用于如圖25所示的激光實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)設(shè)備40。入射束相切的點(diǎn)處的錐體的法線是cos(6>錐體),+sin(0錐體),0]。繞著y軸(見圖23)旋轉(zhuǎn)角度θ_的錐體的法線=[-cos(6>旋轉(zhuǎn))cos(體),+sin(沒錐體)_sin(0旋轉(zhuǎn))cos(6>錐體)]。入射光的行進(jìn)方向是/=。從鏡反射后的入射光的行進(jìn)方向是反射=_2幼.A)-2(.η)=(沒旋轉(zhuǎn))cos(沒錐體)=2sin(沒旋轉(zhuǎn))cos(沒淮體)[-cos(沒縮)cos(沒錐體),+sin(沒錐體)-sin(0旋轉(zhuǎn))cos((9錐體)]=[-2sin(沒旋轉(zhuǎn))cos(沒旋轉(zhuǎn))cos2(沒錐體),+2sin(沒旋轉(zhuǎn))cos(沒錐體)sin(0錐體),-sin2旋轉(zhuǎn))cos2(沒錐體)]=[-sin(2沒旋轉(zhuǎn))cos2(沒推體),+sin(沒旋轉(zhuǎn))sin(20錐體),-sin2旋轉(zhuǎn))cos2(沒惟體)]i&=[o’o,i]-2fl(ii)=[-sin(2沒旋轉(zhuǎn))cos2(沒錐體)，+sin(沒旋轉(zhuǎn))sin(2體)，l-2sin2(0旋轉(zhuǎn))cos2(體)]=[-sin(2沒旋轉(zhuǎn))cos2(沒錐體)，+sin(沒旋轉(zhuǎn))sin(2沒錐體),cos(2沒旋轉(zhuǎn))+2sin2(沒旋轉(zhuǎn))sin2(體)]入射光束和反射光束之間的角度e可以計(jì)算。cos(0反射)=(f反射-i)二cos(2沒旋轉(zhuǎn))+2sin2(沒旋轉(zhuǎn))sin2(汐錐體)。對(duì)于柱體，(e0)，人們可以獲得期望結(jié)果0通=20旋轉(zhuǎn)。對(duì)于小角度的散射角度，(e旋轉(zhuǎn)<<1)，以及任意錐體角度，其具有cos(0反射)=1-sin2(9旋轉(zhuǎn))cos2(9錐體)1-(0反射)721-2(0旋轉(zhuǎn))2C0S2(e錐體)e反射20旋轉(zhuǎn)cos(e錐體)激光實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中的實(shí)際考虎激光實(shí)驗(yàn)室錐體設(shè)備40具有錐體部分(也即，平截頭體)，該錐體部分具有錐角9維體=35度且cos(0維體)=0.820。這意味著實(shí)際上，錐體部分上的散射角比柱體部分上的散射角小大約20%。前面部分中發(fā)展的近似縮放比例顯示低估的直徑則將比直柱體情況大大約10%。柱體上的能量吸收如果柱體表面涂有光吸收涂層，則反射光將可能作為完美反射情況繼續(xù)以相同的方向行進(jìn)，但強(qiáng)度減小。人們可以開發(fā)相似于上述模型的模型。在那個(gè)模型中，所有在角度0和e_之間散射的光進(jìn)入圖24的狹縫激光檢測(cè)器。假設(shè)在角度0和e_之間的散射光的一部分f^ft在柱體表面被吸收，且一部分(l-fc)繼續(xù)行進(jìn)到狹縫激光檢測(cè)器，那么新模型是2AH(1-f吸收)d(emJ2/4。因此，低估通過因數(shù)(l_f吸收)來改良。附錄B鍵本附錄詳細(xì)描述激光實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)過程的一個(gè)實(shí)施方式。目錄表總體參數(shù)...........................................................................63校準(zhǔn)的幾何參數(shù)..................................................................63錐體參數(shù)...........................................................................63校準(zhǔn)的總體參數(shù)..................................................................65錐體信號(hào)處理.....................................................................65完全打開信號(hào)水平...............................................................65近似邊緣...........................................................................66高精度邊緣位置..................................................................67激光柱..............................................................................67數(shù)據(jù)裝箱-錐體傾斜或常量直徑區(qū)域.......................................67校準(zhǔn)模型分析.....................................................................68感測(cè)器阻擋表_錐體傾斜區(qū)域數(shù)據(jù)..........................................68迭代控制...........................................................................68校準(zhǔn).................................................................................69平滑錐體描述.....................................................................69錐體信號(hào)處理.....................................................................70數(shù)據(jù)劃分和一致性檢查.........................................................70近似階梯邊緣位置...............................................................70近似傾斜邊緣位置...............................................................70近似邊緣位置一致性檢查......................................................71感測(cè)器數(shù)據(jù)區(qū)分表...............................................................71完全打開信號(hào)水平...............................................................71完全打開信號(hào)水平-一致性檢查.............................................71高精度階梯邊緣位置............................................................72高精度階梯邊緣位置-一致性檢查..........................................72起始錐體感測(cè)器位置偏移......................................................73激光柱計(jì)算........................................................................73一致性檢查........................................................................74過程感測(cè)器阻擋數(shù)據(jù)............................................................74識(shí)別錐體傾斜數(shù)據(jù)區(qū)域.........................................................74數(shù)據(jù)裝箱...........................................................................74數(shù)據(jù)平均/特征產(chǎn)生............................................................75一致性檢查........................................................................75過程錐體方向角度數(shù)據(jù).........................................................75識(shí)別常量直徑區(qū)域...............................................................75數(shù)據(jù)裝箱/平均/一致性檢查...................................................75校準(zhǔn)模型分析.....................................................................75感測(cè)器阻擋表和錐體方向角度校準(zhǔn)..........................................76向感測(cè)器的錐體投射............................................................76感測(cè)器阻擋表的計(jì)算............................................................77感測(cè)器阻擋表-插值............................................................78感測(cè)器水平插值類型_“線性”.............................................78錐體傾角的計(jì)算..................................................................78由于激光柱角的階梯邊緣位置改變..........................................80錐體3-D定位分析...............................................................80行進(jìn)Z軸至錐體Z軸縮放比例...................................................81迭代控制...........................................................................81一致性檢查........................................................................81分析和誤差傳播..................................................................82由于位置偏移的直徑偏差上的由于柱角的感測(cè)器阻擋表誤差的影響.......................................82感測(cè)器阻擋表上的柱角誤差的影響..........................................83柱角上的階梯邊緣位置誤差的影響..........................................83系統(tǒng)直徑偏差上的多重掃描校準(zhǔn)的影響....................................83術(shù)語表..............................................................................83總體參數(shù)校準(zhǔn)的幾何參數(shù)對(duì)于錐體參數(shù)，參照附圖4a。取樣間隔0.0004mm由編碼器指定。(固定)每個(gè)感測(cè)器一個(gè)的電子設(shè)備從每個(gè)編碼器脈沖產(chǎn)生⑶編碼器觸發(fā)脈沖。錐體參數(shù)起始直徑3.175mm錐體起始處的面的直徑。常量直徑19.05mm兩個(gè)常量直徑區(qū)域的直徑。最大直徑38.100mm錐體在第一階梯邊緣處的直徑。階梯3.810mm各個(gè)階梯的高度。1.500mm各個(gè)階梯的寬度。5階梯數(shù)。傾角34.005度錐體傾角。邊界位置-錐體高度模型距離0.0000.0003.81015.57818.923高度0.0001.5871.5879.5259.525描述起始錐體，階梯底部。起始錐體，階梯頂部。起始常量直徑-0區(qū)域。結(jié)束常量直徑-0區(qū)域。起始常量?jī)A斜-1區(qū)域。結(jié)束常量?jī)A斜-1區(qū)域。起始常量直徑-1區(qū)域。結(jié)束常量直徑-1區(qū)域。起始常量?jī)A斜>區(qū)域。33.02019.050結(jié)束常量?jī)A斜1區(qū)域。起始最大直徑區(qū)域。35.88819.050結(jié)束最大直徑區(qū)域，關(guān)35.88817.145結(jié)束階梯-1。37.37917.145起始階梯-2。37.37915.240結(jié)束階梯-2。38.87715.240起始階梯-3。38.87713.335結(jié)束階梯-3。40.37813.335起始階梯_4。40.37811.430結(jié)束階梯-4。41.87711.430起始階梯-5。41.8779.525結(jié)束階梯-5。起始常量直徑‘區(qū)域。51.1189.525結(jié)束常量直徑>區(qū)域。校準(zhǔn)的總體參數(shù)錐體信號(hào)處理完全打開信號(hào)水平45CN101836073A說明書43/65頁500個(gè)樣本區(qū)域尺寸(RegionSize)0.4mm保護(hù)區(qū)域(GuardRegion)-確保完全打開信號(hào)不被掃描啟動(dòng)污染。100個(gè)樣本最大信號(hào)變量(MaxSignalVariance)-信號(hào)變化>0.2%(100/50000)是差的激光感測(cè)器信號(hào)質(zhì)量的診斷。45000最小信號(hào)水平(MinSignalLevel)64000最大信號(hào)水平(MaxSignalLevel)。-該范圍以外的信號(hào)水平是激光調(diào)整問題的診斷。沂似邊緣0.4mm階梯尺寸-典型的束“o”是15個(gè)樣本或60um。0.4mm是大約6-7o。0.4mm平滑尺寸-典型的束“o”是15個(gè)樣本或60um。0.4mm覆蓋6-7o。200水平階梯閾值-值足夠大以最小化誤差邊檢測(cè)。-1500水平期望起始錐體階梯高度。+1000水平期望標(biāo)準(zhǔn)階梯高度。7000水平標(biāo)準(zhǔn)階梯高度容許量。0.5錐體傾斜閾值-(由取樣間隔區(qū)分的階梯尺寸)的單元，或樣本。這是使用階梯尺寸的雙重有限差的閾值。2期望錐體傾斜高度。3錐體傾斜高度容許量。-(由取樣間隔區(qū)分的階梯尺寸)的單元或樣本。10mm期望起始錐體偏移。10mm起始錐體階梯位置容許量。1mm標(biāo)準(zhǔn)階梯位置容許量。-容許量用于階梯與起始錐體階梯的相對(duì)測(cè)量。1mm標(biāo)準(zhǔn)傾斜位置容許量。-容許量用于階梯與起始錐體階梯的相對(duì)測(cè)量。高精度邊緣位置0.1mm最大位置偏離(MaxPosDev)-位置從期望位置的最大偏離。3.0mm最大高度偏離(MaxHeightDev)-階梯高度從期望值的最大偏離。1000水平期望高度。46100水平70%0.4mm0.4mm激光梓0.100mm最大均方根偏離(MaxRmsDev)-階梯邊緣的最大平均均方根(擬合-數(shù)據(jù))。線擬合中心區(qū)域(LineFitCentralRegion)-用于過渡線擬合的中心數(shù)據(jù)的百分比。線擬合區(qū)域尺寸(LineFitRegionSize)-用于線擬合的階梯之前和之后的區(qū)域的尺寸。線擬合保護(hù)區(qū)域(LineFitGuardRegion)-階梯線擬合之前/之后和過渡區(qū)域之間的保護(hù)區(qū)域的尺寸最大均方根A階梯位置(MaxRmsDeltaSt印Pos)-大于該值的平均階梯位置△均方根是激光束或校準(zhǔn)設(shè)備問題的診斷。數(shù)據(jù)裝箱_錐體傾斜或常量首徑區(qū)域0.200mm0.200mm50水平25水平1校準(zhǔn)樽型分析感測(cè)器P0.01mm“線性”“線性”10“線性”10迭代控制4保護(hù)區(qū)域(GuardRegion)-最小距離，區(qū)域邊界的直徑數(shù)據(jù)箱。區(qū)域箱尺寸(RegionBinSize)_直徑數(shù)據(jù)箱的尺寸。最大數(shù)據(jù)箱o(MaxDataBinSigma)-最大數(shù)據(jù)箱命令統(tǒng)計(jì)“o”估計(jì)器。最大數(shù)據(jù)箱線偏離(MaxDataBinLinDev)-從相鄰的線性估計(jì)器的最大數(shù)據(jù)箱偏離^擬合命令(0常量，1線性)。感測(cè)器最大插值誤差(SensorMaxInterpolationError)-由于表的“形狀”的最大插值誤差。感測(cè)器插值類型(SensorlnterpolationType)-感測(cè)器阻擋表插值的識(shí)別類型。冑貞夕卜ffi^t去(ZeroHeightExtrapo1ationMethod)_外推感測(cè)器阻擋表的方法。零高度夕卜推點(diǎn)(ZeroHeightExtrapolationPoints)-在外推數(shù)據(jù)集中的點(diǎn)數(shù)。最大高度外推方法(MaxHeightExtrapo1ationMethod)_外推感測(cè)器阻擋表的方法。最大高度夕卜推點(diǎn)(MaxHeightInterpo1ationPoints)-外推數(shù)據(jù)集中的點(diǎn)數(shù)。最大迭代(Maxlterations)-感測(cè)器阻擋表迭代的最大數(shù)。平滑錐體描述圖26表示由平滑錐體產(chǎn)生的感測(cè)器信號(hào)的示意輪廓。以下標(biāo)示并說明信號(hào)的不同區(qū)域。圖26錐體輪廓_一個(gè)感測(cè)器的信號(hào)信號(hào)被劃分有圖的底部所示的完全打開感測(cè)器水平和圖的頂部所示的完全阻擋感測(cè)器水平。完全打開區(qū)域_對(duì)錐體起始的掃描的起始。_建立完全打開水平。_建立錐體起始的正確位置。錐體傾斜數(shù)據(jù)_由常量直徑階梯分開的兩個(gè)常量?jī)A斜區(qū)域。-建立感測(cè)器阻擋表，感測(cè)器水平和已知直徑之間的對(duì)應(yīng)。常量直徑數(shù)據(jù)_兩個(gè)常量直徑數(shù)據(jù)區(qū)域，0.750"直徑。_建立錐體的中心線。_相對(duì)于臺(tái)行進(jìn)軸建立錐體中心線的位置。階梯-柱角數(shù)據(jù)_五個(gè)常量高度，常量寬度階梯。-建立激光光平面相對(duì)于錐體中心線的角度。支撐架-無數(shù)據(jù)，所有的光被阻擋。零件支撐柱體_常量直徑固定支撐。-該柱體的頂部加上零件支撐帽的高度可以建立零件基部位置。零件支撐帽_常量直徑帽。-為零件提供基部。-中心位置可以輕微改變，帽不固定，有幾種不同類型的零件，對(duì)于操作者來說插入易于改變。-高度和直徑比中心位置更準(zhǔn)確。錐體信號(hào)處理在這部分，處理和分析被描述成發(fā)生在產(chǎn)生感測(cè)器阻擋校準(zhǔn)表和確定錐體傾角之、r-刖。在這部分，原始感測(cè)器數(shù)據(jù)被處理并在(臺(tái)位置，傳感器水平)空間產(chǎn)生特征。在激光實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中，臺(tái)位置編碼器數(shù)和臺(tái)位置之間的變換是簡(jiǎn)單的，并不要求校準(zhǔn)。臺(tái)編碼器數(shù)乘以取樣間隔(0.004mm)，以產(chǎn)生臺(tái)位置。在這部分，臺(tái)位置可以使用編碼器數(shù)或位置值來可互換地指定。數(shù)據(jù)劃分和一致性檢杳第一階梯將數(shù)據(jù)區(qū)分為更詳細(xì)處理的區(qū)域。有了平滑錐體校準(zhǔn)設(shè)計(jì)，區(qū)分可以實(shí)現(xiàn)階梯邊緣的位置和校準(zhǔn)錐體上的特征的已知位置的結(jié)合。近似階梯邊緣位置以下階梯邊位置應(yīng)該在數(shù)據(jù)中被識(shí)別。邊緣將識(shí)別成具有使用有限差檢測(cè)的平滑的低精度邊緣探測(cè)儀。48階梯描述錐體起始要求柱角階梯1至5”沂似傾斜邊緣位置以下傾斜邊緣(第二派生物)位置應(yīng)該在數(shù)據(jù)中被識(shí)別。邊緣將識(shí)別成具有使用有限差檢測(cè)的平滑的低精度邊探測(cè)儀。階梯描述常量i徑-1的起始要求常量直徑-1的結(jié)束”常量直徑-2的起始要求常量直徑-2的結(jié)束“沂似邊緣位置一致件檢杳c-1起始錐體階梯邊緣存在為靠近期望位置的第一階梯邊緣。“靠近”具有大的容許量，起始錐體階梯位置容許量。c-2要求的階梯邊緣存在于靠近期望位置。期望位置是相對(duì)于起始錐體階梯邊緣的?！翱拷本哂羞m中的容許量，標(biāo)準(zhǔn)階梯位置容許量。c-2沒有其他重要邊緣階梯存在于校準(zhǔn)錐體區(qū)域。零件區(qū)域還可以具有階梯邊緣。c-3要求的傾斜邊緣存在于靠近期望位置。期望位置是相對(duì)于起始錐體階梯邊緣的?！翱拷本哂羞m中的容許量，標(biāo)準(zhǔn)階梯位置容許量。如果檢查1、2、3均失敗，則校準(zhǔn)過程被停止，并在計(jì)算機(jī)或PC上產(chǎn)生診斷和日志fn息o感測(cè)器數(shù)據(jù)區(qū)分表感測(cè)器數(shù)據(jù)區(qū)分表在每個(gè)感測(cè)器基礎(chǔ)上給出校準(zhǔn)數(shù)據(jù)區(qū)域之間的邊界的大致的臺(tái)位置。表通過向下游函數(shù)用于提供尋找定位模塊的大致啟動(dòng)點(diǎn)。完全打開信號(hào)水平完全打開信號(hào)水平從完全打開估計(jì)區(qū)域中的數(shù)據(jù)計(jì)算，如圖27所示。區(qū)域的尺寸以及用于起始零件和起始掃描的兩個(gè)保護(hù)區(qū)域的尺寸被識(shí)別。從完全打開估計(jì)區(qū)域中的取樣數(shù)據(jù)，計(jì)算相應(yīng)于“o，，的中間值和命令統(tǒng)計(jì)。完全打開信號(hào)水平_一致性檢杳c-1完全打開估計(jì)區(qū)域必須在兩個(gè)保護(hù)區(qū)域之間擬合。c-2“o”命令統(tǒng)計(jì)必須少于最大信號(hào)變量參數(shù)。如果這些檢查失敗，則校準(zhǔn)失敗并在計(jì)算機(jī)或PC上產(chǎn)生診斷和日志信息。高精度階梯邊緣位置高精度階梯邊緣位置處理使用近似邊緣階梯位置作為最初定位，以尋找用于7階梯邊緣的高精度邊緣參數(shù)。階梯邊緣是起始零件邊緣，零件支撐柱體結(jié)束階梯，和柱角數(shù)據(jù)中的5階梯。對(duì)于各個(gè)階梯邊緣，計(jì)算4個(gè)參數(shù)，階梯位置、階梯高度、束寬和階梯質(zhì)量測(cè)量。高精度邊緣檢測(cè)器對(duì)階梯邊緣數(shù)據(jù)使用三條線擬合，一條在階梯邊緣之前，一條在階梯邊緣之后，一條在階梯邊緣過渡區(qū)域。固定的尺寸保護(hù)區(qū)域，線擬合區(qū)域尺寸，保持在階梯線擬合區(qū)域之前/之后出來的非線性數(shù)據(jù)。中心線擬合中心區(qū)域占過渡區(qū)域數(shù)據(jù)的百分比被用于過渡區(qū)域線擬合。圖28表示這些數(shù)據(jù)區(qū)域。在零件區(qū)域之前/之后的擬合度可被調(diào)整至或者是常量(度-1)或者是線性(度-2)。例如，起始錐體階梯邊緣要求在階梯擬合度-1之前和階梯擬合度_2之后。第一階梯邊緣要求在階梯擬合度_2之前和階梯擬合度-1之后。階梯2···5要求在將是度-1的階梯擬合之前/之后。每個(gè)階梯產(chǎn)牛一個(gè)特征,包含-過渡區(qū)域中點(diǎn){位置，感測(cè)器水平}=(Up+Lp)/2。-束寬估計(jì)=0.4(階梯尺寸)/(過渡區(qū)域傾斜)。-在零件線擬合參數(shù)之前/之后。-階梯高度=感測(cè)器水平(Up)-感測(cè)器水平(Lp)。_均方根(數(shù)據(jù)-線)每個(gè)取樣值，在零件之前/過渡/在零件之后。-平均均方根(數(shù)據(jù)-線)=在零件之前/過渡/在零件之后的均方根(數(shù)據(jù)-線)值的平均積分。高精度階梯邊緣位置_一致性檢杳c-1所有高精度階梯邊緣被發(fā)現(xiàn)在期望位置的最大位置偏離距離中。c-2所有階梯邊緣具有在期望高度的最大高度偏離中的高度。c-3平均均方根(數(shù)據(jù)_擬合)小于最大均方根偏離。如果這些檢查失敗，則在計(jì)算機(jī)或PC上產(chǎn)生校準(zhǔn)失敗、診斷和日志信息。起始錐體感測(cè)器位置偏移位于起始錐體階梯邊緣處的高精度階梯邊緣位置的集為每個(gè)感測(cè)器限定位置偏移。分別為每個(gè)激光感測(cè)器限定位置范圍。位置偏移為特征處理限定0位。激光柱計(jì)算激光柱從柱角數(shù)據(jù)區(qū)域中發(fā)現(xiàn)的高精度階梯邊緣位置計(jì)算出。使用的測(cè)量和參數(shù)如下。階梯位置(激光器，感測(cè)器，i)=第i級(jí)階梯的高精度階梯邊緣位置。直徑(i)=第i級(jí)階梯的直徑，被限定成階梯的中點(diǎn)。階梯位置(激光器，左，i)和階梯位置(激光器，右，i)之間的差別Δ階梯位置(激光器，i)=階梯位置(激光器，右，i)_階梯位置(激光器，左，i)，是關(guān)于激光線的柱角β。當(dāng)左感測(cè)器邊緣位置低于右感測(cè)器邊緣位置時(shí)，β是正的。如果左感測(cè)器高度被圖示為正數(shù)且右感測(cè)器高度被圖示為負(fù)數(shù)，則β將被視為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。Δ階梯位置(激光器，i)=sin(β)直徑⑴。將Δ階梯位置(激光器，i)與直徑(i)聯(lián)系起來的5個(gè)方程可以表達(dá)為以下的矩陣向量方程，Asin(3)=b。數(shù)據(jù)可以用矩陣向量方程的最小二乘解來簡(jiǎn)化，產(chǎn)生單個(gè)參數(shù)估計(jì)β@。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage51</formula>其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage51</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage51</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage51</formula>一致性檢杳c-1校驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的均方根距離{Δ階梯位置(激光器，i)}，和從擬合預(yù)知的值{sin(i3est)直徑(i)}，小于最大Δ階梯位置變量。過稈感測(cè)器阻擋數(shù)據(jù)原始感測(cè)器讀數(shù)在錐體傾斜區(qū)域中被處理，以產(chǎn)生(感測(cè)器水平，臺(tái)位置)特征的組。典型地，每個(gè)特征基于數(shù)據(jù)的小區(qū)域(10-500樣本)。特征僅在有效數(shù)據(jù)區(qū)域中產(chǎn)生，例如它們通過保護(hù)區(qū)域保持離開階梯邊緣。識(shí)別錐體傾斜數(shù)據(jù)區(qū)域第一錐體傾斜數(shù)據(jù)區(qū)域位于起始錐體階梯邊緣和常量直徑數(shù)據(jù)角度區(qū)域的起始之間。第二區(qū)域開始在相同的常量直徑錐體方向角度區(qū)域的結(jié)束處，并延伸至第一柱角階梯的位置。接近每個(gè)感測(cè)器，錐體傾斜數(shù)據(jù)區(qū)域的邊界從感測(cè)器數(shù)據(jù)區(qū)分表可用，該感測(cè)器數(shù)據(jù)區(qū)分表在數(shù)據(jù)區(qū)分和一致性檢查步驟中計(jì)算。數(shù)據(jù)裝箱數(shù)據(jù)僅在超過從錐體傾斜區(qū)域邊界計(jì)算的保護(hù)區(qū)域被裝箱，以阻止系統(tǒng)直徑校準(zhǔn)偏移。區(qū)域被劃分為由區(qū)域箱尺寸指定的多個(gè)箱和在錐體傾斜區(qū)域中的多個(gè)樣本位置。如果多個(gè)可用樣本位置不被區(qū)域箱尺寸劃分，則額外的樣本被添加到保護(hù)區(qū)域。數(shù)據(jù)箱不重疊。數(shù)據(jù)平均/特征產(chǎn)牛箱中的感測(cè)器數(shù)據(jù)觀察被處理，形成感測(cè)器水平的估計(jì)和箱中的變量。箱中的位置數(shù)據(jù)被處理以形成箱位置平均。箱中的數(shù)據(jù)擬合于第一命令線性模型。[1011]對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)箱，產(chǎn)生特征，包含_箱位置平均。-箱常量，第一命令線性擬合項(xiàng)。-箱平均位置處的箱擬合值。-箱均方根(擬合_數(shù)據(jù))估計(jì)。一致件檢杳c-1每個(gè)數(shù)據(jù)箱的均方根(擬合_數(shù)據(jù))估計(jì)應(yīng)該小于最大數(shù)據(jù)箱σ。c-2由線性估計(jì)器使用兩個(gè)相鄰的箱(左和右)指定的值的每個(gè)數(shù)據(jù)箱的擬合值的偏離應(yīng)該小于最大數(shù)據(jù)箱線偏離。結(jié)束箱使用從兩個(gè)左或兩個(gè)右箱外推來校驗(yàn)。過稈錐體方向角度數(shù)據(jù)錐體的常量直徑區(qū)域被類似于錐體傾斜區(qū)域處理。識(shí)別常量盲徑區(qū)域兩個(gè)常量直徑數(shù)據(jù)區(qū)域被使用感測(cè)器數(shù)據(jù)區(qū)分表處理，見圖27。數(shù)據(jù)裝箱/平均/一致件檢杳數(shù)據(jù)裝箱、平均、特征產(chǎn)生和一致性檢查與用于直徑校準(zhǔn)數(shù)據(jù)區(qū)域的一樣。校準(zhǔn)樽型分析感測(cè)器阻擋表和錐體方向角度校準(zhǔn)對(duì)于錐體傾斜和錐體常量直徑區(qū)域，錐體信號(hào)處理在指定的臺(tái)位置產(chǎn)生激光柱角估計(jì)和感測(cè)器數(shù)據(jù)表。實(shí)際要求的是錐體40投射至光束，其作為臺(tái)位置的函數(shù)。該投射取決于兩個(gè)角度，即激光柱角度β和錐體傾角α，其是臺(tái)行進(jìn)軸和錐體對(duì)稱軸之間的角度。每個(gè)激光的每個(gè)角度被限定，整套激光和錐體角度是{B”αJ，其中激光指數(shù)_i在間隔(1…4)。激光柱角是已知的，但是錐體傾角必須計(jì)算。因?yàn)殄F體傾角小，典型地小于1度，迭代過程可以被成功地限定。最初，人們可以假設(shè)錐體傾角α等于0。有了這個(gè)假設(shè)，人們可以使用錐體模型產(chǎn)生向作為臺(tái)位置函數(shù)的感測(cè)器的錐體的期望投射。與相應(yīng)的感測(cè)器響應(yīng)成對(duì)的錐體投射的組被用于制作感測(cè)器阻擋表。構(gòu)建之后，表給出阻擋感測(cè)器的材料的量，其作為期望感測(cè)器響應(yīng)的函數(shù)。感測(cè)器阻擋表然后用于處理常量直徑區(qū)域數(shù)據(jù)，產(chǎn)生錐體傾角α的估計(jì)。有了錐體傾角估計(jì)α，向感測(cè)器的期望錐體投射和感測(cè)器阻擋表被重新計(jì)算。過程被重復(fù)，直到在錐體傾角和感測(cè)器阻擋表估計(jì)中的改變可忽略為止。向感測(cè)器的錐體投射圖29闡明了錐體投射幾何，其中粗線指示錐體輪廓，且其中H1是錐體起始的半徑。Hn是沿著錐體軸的距離-N處的半徑。β是激光柱角。α是錐體傾角。y是錐體傾角。[1042]Δρ是由于激光柱的位置偏移。δ是由于激光柱的半徑的改變。使用圖29所示的空間關(guān)系，人們能夠計(jì)算由于激光柱的半徑的改變，δ。(ΔH-δ)tan(β)=ΔρΔρtan(Y+α)=δΔHtan(β)=Δptan(γ+α)tan(β)+ΔρΔρ=ΔΗtan(β)/(Ι+tan(γ+α)tan(β)最后，人們可以獲得作為激光柱角、錐體傾角和投射的錐體方向角的函數(shù)的投射的改變。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage53</formula>感測(cè)器阻擋表的計(jì)算錐體傾斜數(shù)據(jù)區(qū)域的信號(hào)處理產(chǎn)生一列特征，每個(gè)感測(cè)器數(shù)據(jù)箱一個(gè)。特征指定數(shù)據(jù)箱中的臺(tái)位置和平均感測(cè)器水平{感測(cè)器阻擋J={臺(tái)位置感測(cè)器水平J。{感測(cè)器阻擋J特征被處理以產(chǎn)生校準(zhǔn)的感測(cè)器阻擋特征{校準(zhǔn)的感測(cè)器阻擋J={感測(cè)器水平臺(tái)位置偏移ρ感測(cè)器高度J。感測(cè)器阻擋數(shù)據(jù)箱的臺(tái)位置和起始錐體階梯邊緣的臺(tái)位置被用于計(jì)算從錐體的起始的臺(tái)位置偏移臺(tái)位置偏移i=臺(tái)位置廠臺(tái)位置(起始錐體)。然后計(jì)算起始錐體階梯邊緣和臺(tái)位置之間的高度差A(yù)hi=錐體高度(臺(tái)位置偏移錐體高度(起始錐體)。對(duì)AHi的校正使用角度α、β、Y的估計(jì)來計(jì)算錐體投射中的改變，如感測(cè)器所看到的<formula>formulaseeoriginaldocumentpage53</formula>感測(cè)器高度i=ΔΗ廠δit)以下步驟概括計(jì)算-通過增加的臺(tái)位置來分類{感測(cè)器阻擋J特征。-計(jì)算{校準(zhǔn)的感測(cè)器阻擋J。-將{校準(zhǔn)的感測(cè)器阻擋J特征安置在感測(cè)器阻擋表中。_將最小、最大感測(cè)器水平限制安置在感測(cè)器阻擋表中。_計(jì)算插值誤差估計(jì)。感測(cè)器阻擋表_插倌感測(cè)器阻擋表通過插值函數(shù)來分析。插值函數(shù)計(jì)算校準(zhǔn)的感測(cè)器阻擋作為感測(cè)器水平的函數(shù)。最小、最大感測(cè)器水平限制被用于為插值函數(shù)指定有效輸入的區(qū)域。構(gòu)造文件參數(shù)感測(cè)器水平插值類型被用于在運(yùn)行時(shí)間選擇不同的插值方法。感測(cè)器水平插倌類型_“線性”線性最接近相鄰插值。[1075]插值誤差估計(jì)相比感測(cè)器高度，感測(cè)器高度i=臺(tái)位置偏移處的Shi,臺(tái)位置偏移i=Spi，從位置(i+Ι)和(i-Ι)獲得的以內(nèi)插值替換的感測(cè)器高度。插值誤差估計(jì)JlnterpolationErrorEsti)=(SHitl-SHi^1)(SPi-SPi^1)/(SPw-SPH)-SHi,插值誤差估計(jì)i=ηSHi+1+(I-IT)SHi1-SHi,其中n=(SPi-SPH)/SPi1-SPi1)。錐體傾角的計(jì)算錐體的常量直徑數(shù)據(jù)區(qū)域的信號(hào)處理產(chǎn)生一列特征，每個(gè)感測(cè)器數(shù)據(jù)箱一個(gè)。特征指定數(shù)據(jù)箱中的臺(tái)位置和平均感測(cè)器水平{感測(cè)器阻擋J={臺(tái)位置i，感測(cè)器水平J。感測(cè)器阻擋表被用于計(jì)算來自SB特征的特征。校準(zhǔn)的常量數(shù)據(jù)區(qū)域特征被用于計(jì)算作為臺(tái)位置偏移i=SPi的函數(shù)的感測(cè)器高度數(shù)據(jù)的線性擬合。對(duì)于每個(gè)激光器，左和右感測(cè)器數(shù)據(jù)同時(shí)擬合，因?yàn)殄F體傾角α影響兩個(gè)。傾角α正向地引起感測(cè)器高度在左感測(cè)器中增加而在右感測(cè)器中降低。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage54</formula>[1086]這個(gè)方程可以以矩陣形式表達(dá)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage54</formula>最小二乘解是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage54</formula>[1090]該AtA和Atb具有簡(jiǎn)單形式[1091]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage55</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage55</formula>由于激光柱角的階梯邊緣位置改變激光柱角使階梯輪廓變寬，并也偏置位置。錐體3-D定位分析3-D錐體方向單位向量，5，在4個(gè)激光器系統(tǒng)的每個(gè)中作為錐體傾角觀察。向激光器系統(tǒng)“I”的錐體單位向量6的投射是(Ciix，Ciiy，aiz)。在圖30中，αρα2，α3，α4是對(duì)于θ=22.5,67.5，112.5，157.5度激光感測(cè)器系統(tǒng)的在y'軸上的5的投影。正y'軸是右感測(cè)器，而負(fù)y'軸是左感測(cè)器方向。錐體單位向量α的x、y分量以以下的方程(沿著臺(tái)軸的ζ分量未改變)投射到激光器系統(tǒng)“i”<formula>formulaseeoriginaldocumentpage55</formula>“y”關(guān)系是使用的唯一一個(gè)，因?yàn)閮H測(cè)量CIiy，αiz分量，感測(cè)器不測(cè)量αix。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage55</formula>使用在所有4個(gè)激光器系統(tǒng)中的測(cè)量，人們可以通過求解以下線性方程來求解錐體單位向量5的兩個(gè)分量(ax，ay)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage55</formula>該方程可以通過最小二乘法求解其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage56</formula>行講Z軸至錐體Z軸縮放比例對(duì)于錐體軸和行進(jìn)軸之間的角度中的第二命令來說，沿著行進(jìn)軸的距離不同于沿著錐體軸的距離。Δ位置(錐體-軸)=Δ位置(行進(jìn)-軸)迭代控制校準(zhǔn)模型分析是迭代過程。算出的迭代的次數(shù)是最大迭代(Maxlteration)。在計(jì)算出最后迭代之后，迭代控制停止標(biāo)準(zhǔn)被估計(jì)，以確定有效的感測(cè)器阻擋表是否被構(gòu)建好。(見以下的一致性檢查c-3和c-4。)一致件檢杳c-1通過增加臺(tái)位置的分類{感測(cè)器阻擋J特征應(yīng)該產(chǎn)生以減小的命令分類的感測(cè)器水平(SensorLevel)列表。這確保人們可以產(chǎn)生感測(cè)器阻擋表，該感測(cè)器阻擋表預(yù)示每個(gè)有效感測(cè)器水平處的獨(dú)特感測(cè)器阻擋高度。c-2插值誤差的最大絕對(duì)值小于感測(cè)器水平最大插值誤差(SensorLevelMaxInterpoIationError)。c-3迭代的次數(shù)小于或等于最大迭代。c-4最后兩次迭代之間的感測(cè)器阻擋表投影中的變化Δ4小于最大感測(cè)器投影變化(MaxSensorProjectionChange)。c-5從在錐體角度擬合中預(yù)示的值的{感測(cè)器高度J的最大絕對(duì)偏離小于最大均方根高度偏離(MaxRmsHeightDev)。c-6從通過與3-D單位向量《的擬合預(yù)示的值的四個(gè)錐體傾角{αJ的最大絕對(duì)偏離小于最大均方根錐體角偏離(MaxRmsConeAngleDev)。分析和誤差傳播在這部分，人們可以看見在基本數(shù)據(jù)項(xiàng)中已知的誤差，諸如階梯邊緣位置和中間感測(cè)器值，如何影響系統(tǒng)測(cè)量。好臓扁_細(xì)扁#卜.當(dāng)表·■口向假設(shè)在校準(zhǔn)過程中有柱角誤差。則左感測(cè)器實(shí)際高度將被高估，而右感測(cè)器實(shí)際高度將被低估，且系統(tǒng)直徑測(cè)量誤差將產(chǎn)生。在這種情形下，柱體目標(biāo)的中心從校準(zhǔn)軸的中心的放置偏移將引起被測(cè)直徑中的系統(tǒng)偏移。太大的柱角引起對(duì)左感測(cè)器的錐體的正確投影的低估和對(duì)右感測(cè)器的高估。[1126]Hl=Hl0(1-ε)He=He0(1+ε)被測(cè)直徑然后可以被表示以具有與柱角誤差成比例的系統(tǒng)偏移。D=Hl+He=Hl0(1-ε)+ΗΕ°(1-ε)D=(Hl°+He°)+Hl°-He°)εD=D0+e(中心位置)，其中，中心位置定義為中心位置=(Hl°-He°)0由于柱角誤差的直徑測(cè)量中的相對(duì)誤差是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage57</formula>感測(cè)器阻擋表上的柱角誤差的影響柱角誤差與錐體傾斜關(guān)聯(lián)，以在感測(cè)器阻擋表中系統(tǒng)地(實(shí)例)高估左感測(cè)器實(shí)際高度并低估右感測(cè)器實(shí)際高度。Hl=HL°(l-tan(^)tan(y))對(duì)于小柱角δΗ=士H0tan(Y)δ(tan(3))對(duì)于H=0·500〃，γ=35°，δH=0.0001“，應(yīng)該具有δβ≤0.3mrad=0.016度。柱角上的階梯邊緣位置誤差的影響尋找柱角的簡(jiǎn)單方法找出兩個(gè)階梯邊緣的位置，并從階梯位置中的差計(jì)算角度。tan(β)=(Δ階梯位置)/直徑δ(tan(^))=δ(Δ階梯位置)/直徑兩個(gè)無關(guān)聯(lián)的階梯位置的差具有比單個(gè)階梯位置大約大于40%的不確定性。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage57</formula>階梯位置具有O0.005mm,且在直徑=1.400〃，這算出σ(tan(β))^0.2mrad。m^^Mmv.^ma^wm^m系統(tǒng)直徑偏差具有誤差分布，其類似于用于直徑測(cè)量的可重復(fù)分布。用于校準(zhǔn)的多重掃描減少偏差。術(shù)語表錐體傾角{αJ投影到每個(gè)激光器的坐標(biāo)系統(tǒng)的3-D錐體傾角。3-D錐體傾角相對(duì)于臺(tái)行進(jìn)軸的錐體的對(duì)稱軸。激光柱角β相對(duì)于錐體對(duì)稱軸的激光光平面的角度。感測(cè)器阻擋表給出阻擋感測(cè)器的目標(biāo)的尺寸的表，作為原始感測(cè)器信號(hào)的函數(shù)。附錄C[1159]總體上，本附錄描述了如何將柱體擬合于一點(diǎn)集。該點(diǎn)集可以以任何方式確定。激光實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用是將柱體擬合于“螺紋峰”位置的集。該柱體被用于估計(jì)螺紋區(qū)域的大徑。用于螺紋峰柱體測(cè)量的數(shù)據(jù)是(臺(tái)ζ坐標(biāo)，感測(cè)器高度)對(duì)的集。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)是螺紋峰的觀察位置。對(duì)于6-節(jié)距螺紋檢查區(qū)域，每個(gè)螺紋的數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)目是4(激光器)*2(感測(cè)器)*2(側(cè)面)*6(節(jié)距)=96(數(shù)據(jù)點(diǎn))。然后人們將希望將所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合于在具有5個(gè)自由參數(shù)的空間內(nèi)的螺紋峰柱體的簡(jiǎn)單線性模型-柱體半徑，R。-柱體中心線在χ和y中的傾斜(ax，ay)0_柱體中心線的(x，y)中心，在檢查間隔的起始，(bx，by)。人們必須用的8個(gè)數(shù)據(jù)集是{(Zi(l，8)，比(1，s))}，其中1=激光器標(biāo)簽，從1···4變化，s=感測(cè)器標(biāo)簽，L或R，及i=數(shù)據(jù)指數(shù)，從1···Ν(1，s)變化。例如，對(duì)于激光器-2的數(shù)據(jù)集，光感測(cè)器是{(Zi(2，R)，h(2，R))}。為了擬合一個(gè)激光器的數(shù)據(jù)，人們可以展開線性矩陣方程。參數(shù)是a⑴=激光中的柱體線的傾斜-1坐標(biāo)。a⑴=激光中的柱體線的中止-1坐標(biāo)。r=柱體半徑。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage58</formula>一個(gè)激光器方程可以以塊形式表達(dá)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage58</formula>新向量s(1)是+/-1值的列，其中左感測(cè)器值是+1，而右感測(cè)器值是-1。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage58</formula>[1179]人們可以展開塊矩陣方程，以將所有4個(gè)激光器數(shù)據(jù)擬合于9個(gè)參數(shù)。該參數(shù)是[1181]a(l)，a(2)，a(3)，a(4)，b(l)，b(2)，b(3)，b(4)，r.半徑參數(shù)由所有4個(gè)激光器共有，將參數(shù)數(shù)目從12減少到9個(gè)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage59</formula>注意Z指示包含來自所有4個(gè)激光器的數(shù)據(jù)的矩陣，且Z(1)指示包含來自僅一個(gè)激光器的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)矩陣。新的4個(gè)激光器方程可以通過標(biāo)準(zhǔn)最小二乘法來求解。我們將示出解以展開ZtZ和ZtH矩陣的結(jié)構(gòu)。我們實(shí)際上不實(shí)際地求解9個(gè)參數(shù)的集。在下一個(gè)部分中，我們將變形方程以消除a(l)和b(l)參數(shù)之間的從屬，并將未知參數(shù)的數(shù)目減少至5個(gè)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage59</formula>人們現(xiàn)在確定重要子矩陣的數(shù)值結(jié)果。首先，激光器1的Z\1)Z(1)子矩陣。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage59</formula>結(jié)果相當(dāng)簡(jiǎn)單，一個(gè)矩陣，其包含累加的感測(cè)器位置、正方形的累加的感測(cè)器位置和用于激光器1的測(cè)量的次數(shù)。對(duì)于此情況，你不必分別為L(zhǎng)和R感測(cè)器求和。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage60</formula>第二，激光器-ι的Zt(I)i(l)向量。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage60</formula>這也是簡(jiǎn)單的，包含左和右位置之間的差及左和右數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)之間的差。在此需要單獨(dú)的L和R感測(cè)器的和。第三，向量ZT(l)h(l)。該向量包含高度和臺(tái)坐標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)以及感測(cè)器高度的累加和。_niMD-嚴(yán)hnwhnp、第四，值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage60</formula>ο這是L和R感測(cè)器之間的累加的高度差。最后，值Σ^^⑷補(bǔ))。這是左和右數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)目之間的差。ΣΙ/(0<1)二Z41Jn(^r)+N(l'L)}-風(fēng)L)+N(R)=N執(zhí)行-唯一的累加倌在要求的項(xiàng)上的回顧顯示僅有5個(gè)不同的項(xiàng)，它們各需要為各個(gè)激光器和感測(cè)器指數(shù)的集累加。這達(dá)成了總計(jì)40個(gè)唯一值。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage60</formula>項(xiàng)的和與差可以以簡(jiǎn)單的符號(hào)表達(dá)。如果抑制了感測(cè)器自變量，則L和R感測(cè)器的和表示為sSqZ(l)=sSqZ(1，L)+sSqZ(1，R)。如果抑制了激光器自變量，則所有激光器的和表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage60</formula>[1221]符號(hào)Δ指示左感測(cè)器減去右感測(cè)器的差是ΔΝ(1)=N(l,L)-N(l,R),ΔΝ=N(L)-N(R),AsZ(I)=sZ(1，L)-sZ(1，R)。具有這些的累加值T{sSqZ(Z)sZ(O)1226Zr(Z)Z(Z)=,、川IsZ(l)N{I))'Z馳=U(U)-AT(U)J=UN(/)J'ΓrfSHZ(O)2剩)=lsH(oJ'JI1S7(0^(0=SU(L)-SU(R)=AsTI,211Sr(Z)S(Z)=N(L)+N(R)=N.3-D華標(biāo)向激光器華標(biāo)的投影指定為以上9參數(shù)擬合的8個(gè)參數(shù)的參數(shù)a(i)，b(i)實(shí)際上是3_D螺紋軸參數(shù)ax、ay、bx、、的投影。投影矩陣P限定了從5參數(shù)擬合到9參數(shù)擬合的映射。角度是激光束關(guān)于臺(tái)(X，y)軸的角度。例如，激光器-1以22.5度入射，激光器-2以67.5度入射，激光器-3以112.5度入射，且激光器-4以157.4度入射。^a(I)](-Sin(CC1)COS(Qr1)O00、fe(l)OOSin(Ci1)Cos(Ct1)O(/\a{2)ax-sin(a2)cos(a2)OOOaxb(2)ayOOsin(a2)cos(a2)Oaya(3)=Vbx--sin(a3)cos(a3)OOObxb(3)byOOsin(a3)cos(a3)Obya(4){rJ-sin(a4)cos(a4)OOO^ryb(4)OO-sin(a4)cos(a4)O、rJIOOOO1,使用投影矩陣，我們能夠?qū)⒃谇暗木仃囅蛄糠匠虖?維問題減少至5維問題。[1235]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage62</formula>[1236]對(duì)于僅一個(gè)激光器，方程是相當(dāng)簡(jiǎn)單的。Zi(l，s)a(l)+b(l)+5(s)r=h^l,s)，其中1=激光器指數(shù)，s=感測(cè)器指數(shù)，i=數(shù)據(jù)指數(shù)，a(l)=-sin(αax+cos(αayb(l)=-sin(αbx+cos(α1)byδ(s)=(+1)對(duì)于(s==左)=(-D對(duì)于(s==右)這是最小二乘解(axaybxbyr)T=(PT(ZtZ)P)(PtZt)H。向量(PtZt)H可以在簡(jiǎn)化的值符號(hào)中計(jì)算。其僅是以COS(Ci1)或Sin(Q1)因數(shù)加權(quán)的和HZ(I)或和H(I)項(xiàng)的線性組合。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage62</formula>[1249]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage62</formula>[1250]矩陣(PtZtZP)也可以在簡(jiǎn)化的值符號(hào)中計(jì)算。<table>tableseeoriginaldocumentpage63</column></row><table>[1268]AsH=(AsH(I)AsH(2)AsH(3)AsH(4))AsZ=(ΔsZ⑴ΔsZ(2)ΔsZ(3)ΔsZ(4))最終結(jié)果如下。每個(gè)項(xiàng)不是表示4激光器中的每個(gè)的入射角的幾何向量和表示4激光器中的每個(gè)獲得的數(shù)據(jù)向量的點(diǎn)積。對(duì)于(Pt(ZtZ)P)有15個(gè)要計(jì)算的自變數(shù)，而對(duì)于Pt(ZtH)P有5個(gè)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage64</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage64</formula>簡(jiǎn)單情況假設(shè)柱體與Z-軸嚴(yán)格對(duì)齊，且數(shù)據(jù)嚴(yán)格地定中心在每個(gè)感測(cè)器的中心線的上方和下方。則在每個(gè)感測(cè)器中，左感測(cè)器將具有類型(X，h)的測(cè)量點(diǎn)，而右感測(cè)器將具有類型(X，-h)的測(cè)量。這將意味著SHZ和SH項(xiàng)將是0。ΔSH項(xiàng)將是+h和_(_h)項(xiàng)的和或者AsH^Nh。則解方程將讀為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage64</formula>這具有解ax=av=bx=bv=0,r=Nh/N=h。附錄D光平面產(chǎn)生器接收器和光平面產(chǎn)生器模塊的光學(xué)和機(jī)械部件的裝配和對(duì)準(zhǔn)方法采用圖31的對(duì)準(zhǔn)夾具100來執(zhí)行。對(duì)準(zhǔn)夾具包括光學(xué)軌道，修正的試驗(yàn)板120、151和180，及多個(gè)定制和商業(yè)上可用的光機(jī)械定位裝置?？傮w上以159指示并定位在實(shí)驗(yàn)板151上的檢測(cè)器組件復(fù)制光平面接收器模塊的功能。[1283]對(duì)準(zhǔn)夾具100還包括參考激光器118，該激光器118被對(duì)準(zhǔn)，使得其光束的中心線水平地平行于參考試驗(yàn)板120和151，及透鏡和鏡安裝架304界面。優(yōu)選地，激光器118是空間過濾的固體激光器，諸如可從密歇根州的Middleville的流明公司(LumenFlowCorp.)獲得的40001。還顯示支撐在試驗(yàn)板120上的是參考棱鏡(也即偏菱形棱鏡)組件122，其使用在此是詳細(xì)的。因?yàn)楸竟_內(nèi)容是對(duì)合適的功能模塊重要的裝配方法，所以本公開內(nèi)容強(qiáng)調(diào)了夾具的界面連接部件，同時(shí)集中于產(chǎn)生模塊的方法的詳細(xì)步驟上。[1285]圖31的對(duì)準(zhǔn)夾具100包括軌道和多個(gè)臺(tái)組件，總體上以102指示，其則包括總體上以104指示的軌道組件。軌道組件104包括由數(shù)對(duì)長(zhǎng)椅腿108支撐的軌道106。對(duì)準(zhǔn)夾具100還包括可滑動(dòng)地安裝在軌道106上的一套軌道架110。對(duì)準(zhǔn)夾具100還包括總體上以112指示的發(fā)射器臺(tái)組件。發(fā)射器臺(tái)組件112包括總體上以113指示的Ll(也即第一透鏡)操縱器臺(tái)組件、L2(也即第二透鏡)操縱器臺(tái)組件114和L3(也即第三透鏡)操縱器臺(tái)組件116。每個(gè)組件113、114和116與試驗(yàn)板或底板120上的激光器118及其支撐架119一起被支撐。參考棱鏡(也即偏菱形棱鏡)組件122、對(duì)準(zhǔn)孔124、濾光器安裝架126和柱固定器128也顯示支撐在試驗(yàn)板120上。精確的偏菱形棱鏡組件122對(duì)于模塊的組件、對(duì)準(zhǔn)和聚焦儀器的校準(zhǔn)、及光學(xué)頭的組件是重要的。組件122包括兩個(gè)金屬板、兩個(gè)釘銷和偏菱形棱鏡。偏菱形棱鏡組件122是計(jì)量器，其建立(通過透鏡316)進(jìn)入發(fā)射器的激光器光的高度(優(yōu)選地，0.984")和(通過透鏡310)進(jìn)入發(fā)射器的激光器光的高度(優(yōu)選地，1.679〃)之間的高度差。高度由以下設(shè)定-精確地加工的釘銷位置；及_偏菱形的精確形狀。偏菱形棱鏡具有這樣的特征，即進(jìn)入棱鏡的直光束以直線和以嚴(yán)格地平行于進(jìn)入束的束路徑的路徑存在于棱鏡。進(jìn)入和出去的束之間的高度差由棱鏡相對(duì)于進(jìn)入束的轉(zhuǎn)動(dòng)角度設(shè)定。對(duì)準(zhǔn)夾具100還包括夾子柱組件130，其具有也支撐在試驗(yàn)板120上的運(yùn)動(dòng)球。對(duì)準(zhǔn)夾具100還包括總體上以132指示的繼電器望遠(yuǎn)鏡組件，而繼電器望遠(yuǎn)鏡組件則包括繼電器對(duì)組件134和IR對(duì)136。繼電器望遠(yuǎn)鏡132通過望遠(yuǎn)鏡安裝架138安裝在架110上。另一個(gè)架110安裝在軌道106上，柱140在夾具100的一端由該架110支撐。柱140支撐濾光器或目標(biāo)固定器142。接著，固定器142支撐目標(biāo)210。對(duì)準(zhǔn)夾具100還包括接收器臺(tái)組件150，而接收器臺(tái)組件150則包括試驗(yàn)板或底板151。接收器臺(tái)組件150包括具有對(duì)準(zhǔn)孔154的對(duì)準(zhǔn)組件152。接收器臺(tái)組件150還包括支撐在試驗(yàn)板151上的光學(xué)軌道156?？傮w上以159指示的檢測(cè)器組件可調(diào)整地安裝在軌道156上。檢測(cè)器組件159包括電子板157，以及具有孔155的感測(cè)器安裝架。接收器臺(tái)組件150還包括濾光器安裝架160和垂直狹縫162。接收器臺(tái)組件150還包括操縱器托架164和組件166，該組件166具有安裝在其遠(yuǎn)端的運(yùn)動(dòng)球168。接收器臺(tái)組件150還包括L4(也即第四透鏡)操縱器臺(tái)組件170。Ll操縱器臺(tái)組件113包括試驗(yàn)板180，其上安裝有χ-y臺(tái)組件184以及運(yùn)動(dòng)基部186。提供有調(diào)節(jié)螺桿182以調(diào)節(jié)臺(tái)組件184的位置。夾子臂188安裝在臺(tái)組件113的遠(yuǎn)端。圖31和37—起闡明用于連接到螺桿116的透鏡310的夾子；板120下方的連接到夾子114的螺桿；連接到夾子188的桿的旋轉(zhuǎn)螺桿；322的下部的兩個(gè)螺桿孔建立了322的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)軸；及322的上方的一個(gè)螺桿孔建立了繞著322調(diào)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn)的控制。發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)過程概述。發(fā)射器模塊的光學(xué)部件的對(duì)準(zhǔn)對(duì)于激光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的操作是重要的。采用對(duì)準(zhǔn)和聚焦(也即A&F)儀器或夾具100完成對(duì)準(zhǔn)。發(fā)射器模塊安裝在A&F儀器100內(nèi)，使用了模塊的參考表面“A”、“B”和“C”。參考表面“A”平直地安裝到基板120，該基板120已經(jīng)平行于激光束對(duì)準(zhǔn)，該激光束用于A&F儀器100中并由激光器118產(chǎn)生。參考表面“C”被制成齊平于兩個(gè)運(yùn)動(dòng)安裝架，該運(yùn)動(dòng)安裝架已經(jīng)平行于激光束118對(duì)準(zhǔn)。參考表面“B”齊平于一個(gè)運(yùn)動(dòng)安裝架，并建立沿著激光器118的束線的正確位置。鏡-2安裝在模塊304的參考表面“E”上。鏡_1安裝在板322，該板322安裝到參考表面“F”。在對(duì)準(zhǔn)過程中，光學(xué)部件被構(gòu)造成使用在前詳細(xì)說明的過程符合系統(tǒng)要求。在對(duì)準(zhǔn)過程中，A&F器100用一套夾子和零件固定器保持零件在適當(dāng)位置處。當(dāng)對(duì)準(zhǔn)過程完成時(shí)，光學(xué)部件被用膠固定到模塊304的表面，該膠永久地將它們保持在適當(dāng)?shù)奈恢锰帯Ｒ韵率且涣邪l(fā)射器光學(xué)模塊部件及其固定在對(duì)準(zhǔn)和聚焦儀器100中的調(diào)節(jié)器-第一柱體透鏡316板318被夾在A&F零件188中。188可以在三個(gè)方向移動(dòng)(用螺桿182)線性地平行于激光束和線性地垂直于激光束，以及繞著桿保持夾子188的軸旋轉(zhuǎn)。-第二柱體透鏡312用板120下方的連接于114的螺桿線性地垂直于激光束。該透鏡還可在夾子114中旋轉(zhuǎn)。-第三柱體透鏡310線性地垂直于激光束，在上-下方向通過螺桿116相關(guān)于板120。該透鏡還可在連接于螺桿116的夾子中旋轉(zhuǎn)。-可調(diào)整的鏡安裝架322關(guān)于由下部?jī)蓚€(gè)螺桿安裝架322至304建立的軸的光學(xué)調(diào)整。由322的頂部螺桿控制的調(diào)整。因此，有總計(jì)8個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)參數(shù)用于發(fā)射器模塊。每個(gè)參數(shù)在對(duì)準(zhǔn)過程中被最優(yōu)化，并在模塊66從A&F器100移除之前用膠固定。1.0生產(chǎn)光平面產(chǎn)生器模塊組件1.1將加工的透鏡和鏡安裝架304安裝到試驗(yàn)板120。將對(duì)準(zhǔn)孔放在參考激光束路徑中，使得激光束穿過孔而不產(chǎn)生扭曲。1.2將透鏡312安裝在安裝架304中并對(duì)準(zhǔn)，使得束流穿過孔并與激光束軸一致。從束路徑移除孔。1.3裝配Ll子組件320部件、柱體透鏡316、Ll透鏡安裝板318和透鏡安裝基部319。將子組件320裝配至安裝架304。1.4關(guān)于激光束軸調(diào)節(jié)透鏡312的旋轉(zhuǎn)位置，使得束分布是水平的(圖32)。1.5關(guān)于提供的一個(gè)自由度調(diào)節(jié)透鏡316的旋轉(zhuǎn)位置，使得束分布是平的(圖33)。1.6沿著激光束軸調(diào)節(jié)透鏡316的位置，使得在大于或等于216“的距離處和距加工的透鏡和鏡安裝架304的出口孔4"的距離處束寬在視覺上是相等的。1.7調(diào)節(jié)透鏡316的水平位置，使得能量分布在束分布中在視覺上是平穩(wěn)的。1.8重新調(diào)節(jié)透鏡312的水平位置，使得束沿著激光束軸定中心。1.9沿著激光束軸重新調(diào)節(jié)透鏡316的位置，使得全角激光束發(fā)散性小于.25m弧度。θ=(d2-dl)/12-11)其中，θ是在弧度中的束發(fā)散性；dl是距離1處的水平束寬；d2是距離2處的水平束寬；11是從加工的透鏡和鏡安裝架304的輸出孔到距離1處的束測(cè)量點(diǎn)的距離；12是從加工的透鏡和鏡安裝架304的輸出孔到距離2處的束測(cè)量點(diǎn)的距離。1.10將透鏡310裝配至加工的透鏡和鏡安裝架304。確保透鏡310親密于加工的透鏡和鏡安裝架304。1.11布置激光束路徑中的150μm的狹縫孔，使得狹縫平行于在1.679〃士.002〃高度處的加工的透鏡和鏡安裝架304安裝表面。調(diào)節(jié)透鏡304的垂直位置，使得束穿過狹縫開口。當(dāng)光的最大量通過孔時(shí)，對(duì)準(zhǔn)是最適宜的。從束路徑移除狹縫孔。1.12旋轉(zhuǎn)地調(diào)節(jié)透鏡310的位置，使得束分布不被扭曲(也即，不像圖35)，并總體上形成矩形(也即，像圖36)。1.13將對(duì)準(zhǔn)夾具100的檢測(cè)器組件159放置在激光束路徑中。調(diào)節(jié)透鏡312，使得削弱的束分布對(duì)準(zhǔn)激光束軸。1.14水平地調(diào)節(jié)透鏡316的位置，使得在使用檢測(cè)器組件159和雙重蹤跡示波鏡讀出器測(cè)量時(shí)，輸出能量越過激光束分布分布成等于士5mV。1.15校驗(yàn)瞄準(zhǔn)、束流高度、扭曲、能量分布和束指向。必要時(shí)校正。施加和固化粘合劑，以將光學(xué)部件固定地安裝到安裝架304。1.16從對(duì)準(zhǔn)夾具100移除裝配的光平面產(chǎn)生器模塊。2.0生產(chǎn)光平面接收器模塊組件2.1將參考偏菱形棱鏡122安裝到試驗(yàn)板120，以建立1.679〃的平行于加工的透鏡和鏡安裝架500的激光束偏移高度。2.2將加工的透鏡和鏡安裝架500安裝到試驗(yàn)板151。2.3將透鏡506裝配至加工的透鏡和鏡安裝架500。確保透鏡506親密于加工的透鏡和鏡安裝架500。2.4對(duì)準(zhǔn)透鏡506，以便束與激光束軸一致。2.5使用對(duì)準(zhǔn)夾具100中提供的柱體透鏡固定器將柱體透鏡316放置在束路徑中，定位成使得激光平面輸出平行于加工的透鏡和鏡安裝架500的安裝表面。[1341]2.6通過螺桿516(圖47)將L5子組件部件、接收器球透鏡508(兩個(gè))和透鏡安裝板504裝配至加工的透鏡和鏡安裝架500。2.7將目標(biāo)卡及劃在1.679〃士.002〃處的線設(shè)置在加工的透鏡和鏡安裝架500的后表面。2.8垂直地調(diào)節(jié)透鏡對(duì)，使得激光束沖擊劃線。[1344]2.9調(diào)節(jié)透鏡對(duì)508的水平位置，以便激光束沖擊一對(duì)中心接縫，使得所得到的點(diǎn)在視覺上亮度相等。移除目標(biāo)卡。2.10使用螺桿505將孔元件510和濱松光探測(cè)器514裝配至檢測(cè)器安裝架502。2.11使用螺桿505將檢測(cè)器安裝架522裝配至加工的透鏡和鏡安裝架500。2.12水平地調(diào)節(jié)檢測(cè)器安裝架502的位置，使得束被聚焦到檢測(cè)器514上而不剪孔元件510邊緣。2.13從夾具移除偏菱形棱鏡122和柱體透鏡316。將選擇的光平面產(chǎn)生器模塊安裝到試驗(yàn)板120。2.14調(diào)節(jié)透鏡對(duì)508的水平位置，以便在使用濱松光探測(cè)器514輸出和雙重蹤跡示波鏡讀出器測(cè)量時(shí)，輸出能量越過激光束分布分布成等于士5mV。2.15檢驗(yàn)束被聚焦到檢測(cè)器514而不剪孔元件510邊緣。2.16施加和固化粘合劑，以將光學(xué)部件固定地安裝到安裝架500。2.17從對(duì)準(zhǔn)夾具100移除裝配的光平面產(chǎn)生器模塊和光平面接收器模塊對(duì)。權(quán)利要求一種光學(xué)檢測(cè)零件的方法，所述方法包括沿測(cè)量軸支撐零件；用一系列間隔開的輻射平面掃描所述零件，使得所述零件沿所述軸以間隔開的位置阻擋所述輻射平面中的每一個(gè)，以產(chǎn)生所述輻射平面的相應(yīng)的一系列無阻擋平面部分，其中，所述無阻擋平面部分中的每一個(gè)包含代表所述零件的相應(yīng)的幾何尺寸的輻射的量；測(cè)量存在于所述無阻擋平面部分中的每一個(gè)中的輻射的量，以獲得測(cè)量信號(hào)；處理所述測(cè)量信號(hào)以獲得原始數(shù)據(jù)；提供校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；以及處理所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和所述原始數(shù)據(jù)以獲得所述零件的測(cè)量結(jié)果。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，掃描的步驟包括相對(duì)于所述零件線性地移動(dòng)所述一系列間隔開的輻射平面的步驟。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述平面部分的數(shù)量是所述輻射平面的數(shù)量的兩倍。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輻射平面中的每一個(gè)從相對(duì)于所述軸的不同的方位角方向掃描所述零件。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述輻射平面具有相對(duì)于所述軸的基本上均勻的方位角間隔。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輻射平面中沒有一個(gè)是共面的。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輻射平面是等間隔的。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輻射是激光輻射。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述激光輻射是可見的。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，由相同的輻射平面產(chǎn)生的無阻擋平面部分的相鄰對(duì)是共面的。11.一種用于光學(xué)檢測(cè)零件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括支撐件，其用于沿測(cè)量軸支撐待檢測(cè)的零件；頭裝置，其包括多個(gè)輻射源，所述多個(gè)輻射源用于在所述零件處引導(dǎo)一系列間隔開的輻射平面，使得所述零件沿所述軸以間隔開的位置阻擋所述輻射平面中的每一個(gè)，以產(chǎn)生所述輻射平面的相應(yīng)的一系列無阻擋平面部分，其中，所述無阻擋平面部分中的每一個(gè)包含代表所述零件的相應(yīng)的幾何尺寸的輻射的量，所述頭裝置還包括多個(gè)接收器模塊，以便測(cè)量存在于所述無阻擋平面部分中的每一個(gè)中的輻射的量來獲得測(cè)量信號(hào)；可移動(dòng)的臺(tái)子系統(tǒng)，其耦合到所述頭裝置，以便使所述頭裝置相對(duì)于所述零件平移，使得所述間隔開的輻射平面掃描由所述支撐件支撐的所述零件；信號(hào)處理器，其用于處理所述測(cè)量信號(hào)以獲得原始數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)器，其用于儲(chǔ)存校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；以及數(shù)據(jù)處理器，其用于處理所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和所述原始數(shù)據(jù)以獲得所述零件的測(cè)量結(jié)果。12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述臺(tái)子系統(tǒng)相對(duì)于設(shè)備線性地移動(dòng)所述頭裝置。13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述平面部分的數(shù)量是所述輻射平面的數(shù)量的兩倍。14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述輻射平面中的每一個(gè)從相對(duì)于所述軸的不同的方位角方向來掃描所述零件。15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述輻射平面具有相對(duì)于所述軸的基本上均勻的方位角間隔。16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述輻射平面中沒有一個(gè)是共面的。17.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述輻射平面是等間隔的。18.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述輻射是激光輻射。19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述激光輻射是可見的。20.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，由相同的輻射平面產(chǎn)生的無阻擋平面部分的相鄰對(duì)是共面的。21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，提供的步驟包括以下步驟支撐具有中心軸和關(guān)于所述中心軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的多個(gè)區(qū)域的校準(zhǔn)設(shè)備；用所述一系列間隔開的輻射平面掃描所述設(shè)備，使得所述設(shè)備沿所述中心軸以間隔開的位置阻擋所述輻射平面中的每一個(gè)，以產(chǎn)生所述輻射平面的相應(yīng)的一系列無阻擋平面部分，其中，所述無阻擋平面部分中的每一個(gè)包含代表所述設(shè)備的相應(yīng)的幾何尺寸的輻射的量；測(cè)量存在于所述無阻擋平面部分中的每一個(gè)中的輻射的量，以獲得設(shè)備測(cè)量信號(hào)；以及處理所述設(shè)備測(cè)量信號(hào)以獲得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，軸基本上共軸。23.一種用于光學(xué)檢測(cè)零件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括支撐結(jié)構(gòu)，其用于沿測(cè)量軸以間隔開的位置支撐具有中心軸的校準(zhǔn)設(shè)備和待檢測(cè)的零件；頭裝置，其包括多個(gè)輻射源，所述多個(gè)輻射源用于在所述設(shè)備和所述零件處接連地引導(dǎo)一系列間隔開的輻射平面，使得所述設(shè)備和所述零件沿所述設(shè)備和所述零件的相應(yīng)的軸以間隔開的位置阻擋所述輻射平面中的每一個(gè)，以產(chǎn)生所述輻射平面的相應(yīng)的一系列無阻擋平面部分，其中，所述無阻擋平面部分中的每一個(gè)包含代表所述設(shè)備或所述零件的相應(yīng)的幾何尺寸的輻射的量，所述頭裝置還包括多個(gè)接收器模塊，以便測(cè)量存在于所述無阻擋平面部分中的每一個(gè)中的輻射的量來獲得設(shè)備和零件測(cè)量信號(hào)；可移動(dòng)的臺(tái)子系統(tǒng)，其耦合到所述頭裝置，以便使所述頭裝置相對(duì)于所述設(shè)備和所述零件平移，使得所述間隔開的輻射平面掃描由所述支撐結(jié)構(gòu)支撐的所述設(shè)備和所述零件；信號(hào)處理器，其用于處理所述測(cè)量信號(hào)以獲得原始數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；以及數(shù)據(jù)處理器，其用于處理所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和所述原始數(shù)據(jù)以獲得所述零件的測(cè)量結(jié)果。24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述軸基本上共軸。全文摘要提供了用于光學(xué)檢測(cè)零件的方法和系統(tǒng)。該方法包括沿測(cè)量軸支撐零件的步驟。該方法包括用一系列間隔開的輻射平面掃描零件，使得零件沿軸以間隔開的位置阻擋輻射平面中的每一個(gè)，以產(chǎn)生輻射平面的相應(yīng)的一系列無阻擋平面部分。無阻擋平面部分中的每一個(gè)包含代表零件的相應(yīng)的幾何尺寸的輻射的量。該方法還包括測(cè)量存在于無阻擋平面部分中的每一個(gè)中的輻射的量，以獲得測(cè)量信號(hào)。該方法包括處理測(cè)量信號(hào)以獲得原始數(shù)據(jù)。該方法還包括提供校準(zhǔn)數(shù)據(jù)并處理校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)以獲得零件的測(cè)量結(jié)果。文檔編號(hào)G01B11/00GK101836073SQ200880112749公開日2010年9月15日申請(qǐng)日期2008年8月13日優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日發(fā)明者喬治·M·尼加德,格雷戈里·M·尼加德,約翰·D·斯伯丁,邁克爾·G·尼加德申請(qǐng)人:Gii采集有限責(zé)任公司,以總檢測(cè)有限責(zé)任公司的名義營(yíng)業(yè)