专利名称：测量装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种测量装置的操作，该装置采用间断或恢复辐射光束来检测物体，本发明特别但不局限于涉及一种用作切削工具检测器的测量装置，该检测器具有用于传送辐射光束的发射机和与该发射机隔开的用于检测发射光束的发射检测机。
背景技术：
所述类型的测量装置是已知的。在美国专利6,496,273中公开了一种这样的装置。所述的光学设备主要用于机床上的切削刀具，并且能够进行非常精确的测量。
为了提高所述专利中的装置的多功能性，需要光线传送机和光线检测机放置的距离可变化。大型工具需要传送机和检测机之间的距离比小型工具需要的距离更大，以便大型工具可以安装在传送机与检测机之间。大型机床可需要传送机与检测机之间的较大距离，以便可以在光束内的任何位置测量工具，在该位置光束无需贯穿工具纵向长度至特定测量位置。小型机床不具有包括长度测量装置的距离，所述测量装置在传送机与检测机之间的距离很大。
当传送机与检测机之间的距离变化时，需要对检测机的放大器的增益进行后续调节。实践中，通过移动盖子来接近检测机壳体内的开关从而调节增益，这些开关用于根据检测机与传送机之间的距离选择需要的增益。
当使用者不能准确移动盖子或者使壳体中受到污染时就会产生问题。并且使用者会引起壳体内线路的损坏，或者不正确设置开关。其他已知的商用系统不采用开关而使用分压计来调节增益，但是这种系统也有同样的问题。
因此，永久密封的系统是有利的，但是不能用于检测机放大器增益的传统调节。

发明内容
本发明提供一种在机器中使用的测量装置，用于检测中断辐射光束的物体，该装置包括发射器，具有用于发射辐射光束的辐射发射器；检测器，具有用于检测辐射光束的辐射检测器；和发射器或检测器中的至少一个具有辐射限止器，该限止器限制到达检测器的辐射量，辐射限止器包括改变到达检测器的辐射量的调节件。
优选地，辐射限止器包括孔隙形式的辐射传送区，孔隙的尺寸可以改变以便形成该调节件。
优选地，辐射限止器包括多个盖子，每个盖子都可安装在发射器和/或检测器上，并且每个均允许不同的辐射量穿过其相应的辐射传送区。
优选地，辐射量取决于所述辐射线的传播距离。
具有这些特征的本发明实施例的优点在于，可以任何实际距离设置发射器和检测器，并且盖子可以安装在其中一个上或两个都安上，盖子使辐射(例如光束)量穿过，所述辐射量相对发射器和检测器之间的距离是适当的。
优选辐射线是可见光线。
有利的是，传送器和检测器具有带盖子的壳体，每个盖子可以换成另一个，这使得当两个壳体间距离增加时允许更多光线穿过，或者两个壳体间距离减小时减少通过的光线。
优选地，至少其中一个壳体具有内腔，在使用时向内腔加压至大于壳体外部的压力，并且孔隙与内腔流体相通，因此通过孔隙将流体从内腔引到壳体外部。
因此在本发明实施例中，使用时孔隙具有从中产生的例如空气的流体流，该流体使孔隙不被弄脏。
本发明涉及一种调节接收在测量装置中的辐射量的方法，所述装置具有辐射光束发射器和辐射光束检测器，发射器和辐射光束检测器中的至少一个具有辐射限止器，该限止器包括用于使辐射光束穿过的辐射传送区，其被非传送区包围，所述方法包括调节可穿过所述传送区的光线量的特征步骤。
优选地，该方法包括将辐射光束发射器相对于辐射光束检测器隔开定位的步骤。
优选地，该方法包括从多个盖子中选择合适的盖子形式的辐射限止器的步骤，以使不同量的辐射光束穿过其中，所选择的盖子使要穿过其中的适当光线量由辐射光束的传播距离确定。


现在参照附图，以示例方式说明本发明的不同实施例。其中图1示出安装在机床上的根据本发明的测量装置；图2示出穿过图1所示类型测量装置中心的简化截面图；图3a、b和c示出与图2中测量装置一同使用的光线限止器；和图4详细示出穿过图3a、b和c的光线限止器的孔隙。
具体实施例方式
图1示出适于用在机床如具有加工工具、控制器56和自动工具改换器54的计算机控制机床上的工具测量装置5。操作中，装置5发射出一束光线20。光线发射器单元12发出光束，光线检测器单元32检测光束。两个单元分别设置在壳体10和30内，并且都安装在底部40上。
在使用中，例如工具50的一个工具被其夹持器52向光束20移动(或远离光束20移动)，直至使光束不明显(或恢复光束)。在光束中断或被恢复后立即测量工具。通常，从该装置向机器控制器56发出触发信号，以指示光束被中断或恢复。触发信号在超过检测器的电压时才产生。
图2示出穿过图1所示类型测量装置中心的截面图。在该装置中，光线发射单元被密封在壳体10内。该单元具有激光二极管16，其发射光束20。光束20的宽度可以由多个光线限止器盖子14中的一个限制。该盖子14在图3a、b和c中详细示出，但是实质上它们都具有用于限制穿过其中的光线量的孔隙11。孔隙11向壳体10内的内腔18打开，该内腔被加压空气提供器42施加压力。因此空气连续动孔隙11向壳体外侧流出，因此孔隙不会被污染物堵住。
光束可传播到安装在壳体30内容纳的光线检测单元32上的另一个盖子34处。出现光束时光电二极管36检测光束。在实施例中，利用盖子14的孔隙尺寸可控制光线量及光电二极管的电压。设置自动增益电路，以考虑光线水平的变化，使得使用较少的盖子14。
空气也通过盖子34的孔隙31中从加压内腔38中流出。通过分别在底部40内的供应器42和线缆44来提供加压空气、电力和信号。每个壳体10、30在此例中可以直接固定在机器表面，例如图1中的机床表面58上。
现在，为实现多种功能，可以改变壳体10和30之间的距离。例如，通过将壳体重新定位在底部上的不同位置或通过使用不同长度的底部40，而实现这一点。数毫米到5米或更大的间距都是可能的。
改变发射单元12和检测单元32间的距离，改变了检测单元处入射的光线量，可能会引起检测器处的光线过多或不足。通过提供如图3a、b和c所示的一组光线限止盖子可以克服这个问题，这些盖子改变检测光线的宽度。另外，对于检测较小的工具，较窄的光线更有用。一组盖子可以使仅制造一种类型的发射器和检测器并且适配适当的盖子。在制造后，无需调节发射器和检测器的电路。
图3a、b和c示出限止器盖子14和34的例子。在图3a中，盖子之间具有较小的距离“a”，由于光束路径内的光线损耗，例如由光束的散度较小引起的，可以使用较窄的光束20a。
图3b示出盖子14b和34b之间具有较大的距离“b”。由于较大距离“b”导致光损耗，因此需要较宽的光束20b。在此实施例中通过设置较大孔隙11b和31b来实现的。
类似，图3c示出更大的距离“c”和更大的孔隙11c和31c。
在图3a、3b和3c的一侧，沿相应光束20a、20b和20c的轴线方向示出各个盖子的视图。从这些图中孔隙的不同尺寸很明显。
应当注意到，每个孔隙的轴线都相对于光束20的轴线偏移(如图4所示的角度θ)。已知与光线穿过相同轴线的空气引起检测器信号噪音，而倾斜穿过孔隙的空气具有很小的作用。
图4中示出使用的典型孔隙。迄今使用的圆形孔隙，从光束方向看其已导致眼睑形光束产生。本发明提供了一种孔隙或其他光线传送区，其具有主轴和副轴(例如，x轴、y轴)，主轴比副轴长，使用中，孔隙或其他辐射传送区斜着(如，成角度θ)延伸到穿过孔隙的辐射传播轴线，并且主轴也斜着(如，90度角)延伸到辐射轴线。
优选地，角度θ大约5-45度，更优选的为15-30度，再优选为30度。
尽管本发明已经参照优选实施例和附图进行说明，但是对本领域技术人员本发明的他变形也是明显的。
虽然说明示例了用在机床上的工具检测器，本发明可以扩及到用于任何目的的检测器。尽管示出使用可见光光线检测光束，应当明白，可以使用任何电子辐射束，例如红外线辐射束。除了在一系列盖子上的孔隙外，也可使用不同尺寸的孔隙。或者，可以使用光线传送窗，如玻璃。在一系列盖子中传送窗可以具有不同尺寸和/或传送窗具有不同程度的透光率，使不同量的光线通过每个窗可以使用不同尺寸的窗，例如为不同尺寸的光阀形式，例如，部件可以操作来提高或降低光线通过量的液晶显示器。
实施例示出两个壳体具有盖子14和34。但是，所述的孔隙或窗可以仅设在其中一个壳体上，以便实现检测器想要的光线量。图3a、3b和3c示出的盖子可以被其中具有孔隙或窗的可更换平板替代。
壳体10和30之间的距离调节可以利用任何合适的装置实现，例如，通过将这些壳体固定在底部40的不同位置上，通过直接固定在机床58的适当间隔处，或提供具有理想间隔的底部。
壳体之间的大范围间距(从几毫米到5米或更大)可以通过所示出的三个不同盖子孔隙来实现。在利用同一个盖子使用不同间距时，使用自动增益电路，纠正操作电压。该电路有助于提高可以被一个盖子容纳的间距范围。可以使用或多或少的盖子。也可采用多于或少于三个的光线限止器。可以使用不同尺寸的光线传送区，其中，利用两个区域。光线发射单元10和光线检测单元30可以并排设置，可以在一个壳体内。在这种情况下，当其经过光线发射单元10发射的光束时，光线检测单元会寻找光线或其他从物体反射回来的线束。因此，会需要改变取决于物体与发射器/检测器10/30之间大致距离的光束辐射量。
因此，是辐射光束传播距离，而不是单单发射器和检测器单元的两壳体之间的距离限定需要的光束辐射量。
权利要求
1.一种在机器中使用并用于检测中断辐射光束(20)的物体(50)的测量装置(5)，该装置包括发射器(12)，具有用于发射辐射光束(20)的辐射发射器；检测器(32)，具有用于检测辐射光束(20)的辐射检测器；并且发射器或检测器中的至少一个具有辐射限止器(14)，该限止器限制到达检测器的辐射量，辐射限止器包括用于改变到达检测器的辐射量的调节件(11)。
2.如权利要求1所述的装置，其中，辐射限止器包括孔隙(11)形式的辐射传送区，孔隙的尺寸可以改变以便形成该调节件。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中，辐射限止器包括多个盖子(14)，每个盖子都可安装在发射器和/或检测器上，并且每个均允许不同的辐射量穿过并到达检测器。
4.如权利要求3所述的装置，其中，根据发射器和检测器之间的辐射传播距离，来确定可穿过每个盖子的不同辐射量。
5.如前述任一权利要求所述的装置，其中，发射器和检测器容纳在至少一个壳体(10/30)中，并且这些或每一个壳体具有内腔(38)，在使用时向内腔加压至大于壳体外部的压力，并且孔隙与内腔流体相通，因此通过孔隙将流体从内腔引到壳体外部。
6.如前述2-5中任一权利要求所述的装置，其中，孔隙具有两个轴线，其中一个轴线的量级大于另一个的量级，并且孔隙沿不同方向延伸至光束的辐射传播路径。
7.一种调节接收在测量装置(5)中的辐射量的方法，用于检测中断辐射光束(20)的物体(50)，所述装置具有辐射光束发射器(12)和辐射光束检测器，发射器(12)和检测器(32)中的至少一个具有辐射限止器(14)，该限止器限制到达检测器的辐射量，所述方法包括的特征在于，包括调节可穿过所述限止器的辐射量的步骤，所述辐射量取决于从发射器到检测器的光束传播距离。
8.如权利要求7所述的方法，其中，该方法包括将辐射光束发射器相对于辐射光束检测器隔开定位的步骤。
9.如权利要求7或8所述的方法，其中，该方法还包括从多个盖子中选择合适的盖子(14)形式的辐射限止器的步骤，以使不同量的辐射光束穿过其中，所选择的盖子使适当光线量穿过其中。
10.如权利要求7、8或9所述的方法，其中，辐射光束为可见光线。
11.如权利要求9所述的方法，其中，每个盖子具有不同尺寸的孔隙，以使适当的辐射量穿过其中。
12.多个盖子(14)，其中在使用时每个盖子允许不同的辐射量穿过所述盖子，每个盖子可以安装到装置(5)上，用于检测可穿过盖子的辐射光束(20)中的物体。
13.如权利要求12所述的多个盖子，其中，每个盖子包括用于使不同辐射量的光束穿过其中的孔隙。
全文摘要
本发明涉及检测被光束内的物体(50，图1)中断的辐射光束(20，图2)类型的测量装置(5)。该装置包括被包围在壳体(10)和(30)中的光线发射器(12)和光线检测器(32)。为了适应壳体间的不同距离，具有不同尺寸孔隙(11)的盖子(14)可安装在壳体上。这使不同的光线量能被发出和/或检测。本发明还公开了其他方式的调节穿过盖子的光线量的方法。
文档编号G01B11/03GK1590955SQ20041005568
公开日2005年3月9日 申请日期2004年8月2日 优先权日2003年8月1日
发明者维克托·戈登·斯廷普森, 本杰明·贾森·梅里菲尔德 申请人:瑞尼斯豪公司