Способ измерения геометрических расхождений между изогнутыми поверхностями множества анализируемых материалов и изогнутой поверхностью эталонного материала
Изобретение относится к технологии контроля рельефа изогнутых поверхностей материалов, в частности изогнутых поверхностей остеклений, приспособленных для транспортных средств, в частности, для автомобильной промышленности. Предмет изобретения составляют способ и система для измерения геометрических расхождений между изогнутыми поверхностями множества анализируемых материалов и изогнутой поверхностью эталонного материала. Упомянутый способ содержит следующие этапы: (a) измерение, в выбранных точках измерения вдоль заданной траектории (1001b), профиля кривизны изогнутой поверхности (1001a) эталонного материала (1001) с использованием средства (1002) бесконтактной регистрации, причем упомянутое средство (1002) бесконтактной регистрации, расположено на средстве (1003) автоматического перемещения, проходящего вдоль упомянутой траектории синхронно с измерением высоты рельефа средством (1002) бесконтактной регистрации; (b) измерение профиля кривизны изогнутой поверхности (1001a) каждого анализируемого материала (1001) в тех же самых выбранных точках измерения вдоль той же самой траектории (1001b) при тех же условиях прохождения вдоль упомянутой траектории (1001b) средства (1003) автоматического перемещения и с тем же углом сбора данных средством (1002) бесконтактной регистрации в той же самой точке измерения, что и для изогнутой поверхности (1001a) эталонного материала (1001) в течение этапа (а); (c) вычисление, выполняемое компьютером, в выбранных точках, разности между профилями кривизны изогнутой поверхности (1001a) каждого анализируемого материала (1001), получаемыми на этапе (b), и высотой рельефа или профилем кривизны изогнутой поверхности (1001а) эталонного материала (1001), получаемыми на этапе (а). В результате контроль рельефа поверхности автоматизирован, исключен риск деградации или загрязнения изогнутых поверхностей. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.
[0001] Настоящее изобретение относится к области контроля рельефа изогнутых поверхностей материалов, в частности, изогнутых поверхностей остеклений, предназначаемых для транспортных средств, в частности, для автомобильной промышленности.
[0002] Предмет изобретения составляют способ и система для измерения геометрических расхождений между изогнутыми поверхностями множества анализируемых материалов и изогнутой поверхностью эталонного материала.
[0003] Общий рельеф и кривизна поверхностей материалов, в частности, изогнутых поверхностей, могут представлять собой неприемлемые критерии качества, если они не удовлетворяют ограничениям, установленным для их применения или их использования.
[0004] Например, в стекольной промышленности производство остекления для применения в технологии производства транспортных средств, таких, как автомобили, часто содержит этап формования листов минерального стекла для придания им определенной кривизны. Эта кривизна, радиус которой может изменяться вдоль всей поверхности листа стекла, необходима для того, чтобы остекление, образованное листами стекла, могло быть закреплено на каркасе транспортного средства или вставлено в него. Это способствует, среди прочего, общей эстетике, которую стремятся достичь конструкторы транспортных средств, а также способствует механической, термической и акустической эффективности зон закрепления и вставки остекления в каркас, и оптической эффективности остекления, в зависимости от того, используется оно в качестве лобового или бокового остекления.
[0005] В связи с этим, заказчики, такие, как конструкторы автомобилей, сборщики и/или потребители задают строгие технические условия относительно приемлемых допусков для состояния поверхности остекления в отношении ее рельефа и/или геометрии ее кривизны. Как правило, для конкретного применения на транспортном средстве устанавливается физическая или цифровая модель остекления, например, лобового стекла, и на нем задаются контрольные точки. Эти контрольные точки могут соответствовать зонам закрепления на каркасе автомобиля или, кроме того, зонам обзора для водителя и/или пассажиров.
[0006] В идеальном случае, в этих контрольных точках не должно быть никаких дефектов рельефа поверхности или геометрии, или, самое большее, характеристики дефектов должны быть в пределах допусков, приемлемых для клиента или клиентов. Во всех случаях дефект, если он присутствует, не должен препятствовать закреплению остекления на транспортном средстве, не должен уменьшать зрительный комфорт водителя или затруднять управление транспортным средством. Аналогично, если остекление используется в устройстве цифрового отображения, таком, как плазменный экран или жидкокристаллический экран, или содержит такое устройство, никакие дефекты не должны мешать отображению.
[0007] Для контроля качества остекления было разработано множество способов, обеспечивающих возможность выделения и исключения тех остеклений, оптические характеристики которых не подходят для предполагаемого использования. Эти способы часто применяются в ходе производства или после него. Они подробно описываются в документах техники современного уровня.
[0008] Например, в патентах EP 0463940B и EP 0342127B описываются автоматизированные способы оптического контроля остекления, в которых уровни оптической деформации остекления определяются из теневого изображения, а затем сравниваются с предварительно задаваемыми пороговыми значениями. В патентных заявках WO 98/17993 и GB 2152210, а также в патенте EP 1061357 B, раскрываются способы обнаружения оптических аномалий прозрачного листа посредством анализа изображения геометрической структуры, отраженной или пропущенной листом.
[0009] Однако, данные способы не позволяют выделить остекление, в котором на поверхности стеклянных листов наблюдаются расхождения геометрического рельефа или кривизны с поверхностью эталонного остекления.
[0010] Существуют также контактные устройства или способы, которые позволяют определять, соответствуют ли контуры изделия, такого, как стеклянный лист, контурам шаблона. Например, в заявке US 3733704 A описывается опора, на периферии которой предоставляется множество измерительных потенциометров, и на которой расположен объект, так, что измерительные потенциометры определяют его контур. В заявке US 4221053 A описывается устройство, имеющее форму, подходящую для исследуемого стеклянного листа, на периферии которого предоставляется множество измерительных потенциометров. Стеклянный лист располагается под устройством, так, что измерительные потенциометры, посредством вхождения в контакт с поверхностью стеклянного листа, определяют его контур для проверки соответствия контуру устройства. В заявке US 4679331 A раскрывается устройство, содержащее шарнирный рычаг, на котором закреплен потенциометр с одним щупом. Шарнирный рычаг движется по определенным точкам, расположенным на периферии стеклянного листа, помещенного на шаблон, и приводит измерительный потенциометр в контакт с поверхностью стеклянного листа. Рассчитывается разность толщины поверхности стекла и поверхности шаблона. Эта разность показывает, соответствует ли контур стеклянного листа контуру шаблона.
[0011] Данные контактные способы и устройства имеют ряд недостатков. Прежде всего, они требуют наличия специально приспособленного и разработанного шаблона для каждой формы стеклянного листа. В условиях промышленного производства, когда требуется определенная гибкость и определенная оперативность, с учетом быстрых изменений технических потребностей клиентов, это вызывает дополнительные задержки и расходы, связанные, в частности, с разработкой шаблона для каждой формы и его обслуживанием. Это также создает риски деградации, такой, как образование царапин или задиров, и/или загрязнения поверхностей стеклянных листов, прежде всего, когда шаблоны и контактные средства регистрации поверхности деградируют по причине их естественного износа. В таком случае, использование контактных средств регистрации поверхности, таких, как измерительные потенциометры, не пригодно для некоторых изделий. Частный случай остекления, состоящего из тонкого минерального стекла, толщина которого обычно составляет между 0,4 мм и 1,5 мм, представляет собой особенно показательный случай. Из-за своей небольшой толщины тонкое стекло чувствительно к любым механическим поверхностным деформациям. В результате могут возникать оптические деформации, которые недопустимы для некоторых применений. Следовательно, следует избегать использования контактных средств регистрации поверхности. Наконец, эти контактные устройства и способы не подходят для измерения геометрических расхождений в любой точке поверхности в течение времени, которое соответствует скорости работы производственной линии. Измерение геометрических расхождений в любой точке с помощью контактных устройств и способов происходит медленно. Исследование всей поверхности занимает слишком много времени для того, чтобы его можно было эффективно включать в состав непрерывной высокопроизводительной производственной линии.
[0012] В настоящем изобретении данные проблемы решаются. Его предмет представляет собой автоматизированный способ измерения расхождений геометрического рельефа или кривизны между изогнутыми поверхностями множества анализируемых материалов и изогнутой поверхностью эталонного материала, причем упомянутый способ содержит следующие этапы:
(а) измерение, в выбранных точках измерения вдоль заданной траектории, высоты рельефа или профиля кривизны изогнутой поверхности эталонного материала с использованием средства бесконтактной регистрации, причем упомянутое средство бесконтактной регистрации располагается на средстве автоматического перемещения, передвигающемся вдоль упомянутой траектории синхронно с измерением высоты рельефа или кривизны средством бесконтактной регистрации;
(b) измерение высоты рельефа или профиля кривизны изогнутой поверхности каждого из анализируемых материалов, в тех же самых выбранных точках измерения вдоль той же самой траектории, при одинаковых условиях движения вдоль упомянутой траектории с помощью средства автоматического перемещения и с тем же углом сбора данных средством бесконтактной регистрации в той же точке измерения, что и для изогнутой поверхности эталонного материала в течение этапа (а);
(c) расчет, выполняемый компьютером, разности между высотой рельефа или профилями кривизны изогнутой поверхности в выбранных точках каждого анализируемого материала, получаемыми на этапе (b), и высотой рельефа или профилем кривизны изогнутой поверхности эталонного материала, получаемыми на этапе (а).
[0013] Система, позволяющая осуществлять способ изобретения, также составляет предмет изобретения. Данная система представляет собой автоматическую систему для измерения расхождений геометрического рельефа или кривизны между изогнутыми поверхностями множества анализируемых материалов и изогнутой поверхностью эталонного материала, причем упомянутая система содержит узел, образованный посредством
-по меньшей мере, одного средства автоматического перемещения, приспособленного для движения, по меньшей мере, вдоль одной траектории, задаваемой на изогнутых поверхностях, и
-по меньшей мере, одного средства бесконтактной регистрации, приспособленного для измерения высоты рельефа или кривизны поверхностей, расположенного на средстве автоматического перемещения и синхронизированного с движением упомянутого средства автоматического перемещения; причем упомянутая система сконфигурирована для:
-измерения, в выбранных точках измерения вдоль заданной траектории, высоты рельефа или профиля кривизны изогнутой поверхности материала относительно нормали к упомянутой изогнутой поверхности в точке измерения, и
-измерения высоты рельефа или профиля кривизны изогнутой поверхности каждого анализируемого материала, в тех же самых выбранных точках измерения на той же самой траектории, при одинаковых условиях движения по упомянутой траектории с помощью средства автоматического перемещения и с тем же углом сбора данных с помощью средства бесконтактной регистрации в той же точке измерения, что и для изогнутой поверхности эталонного материала.
[0014] Фиг.1 изображает схематическое представление варианта реализации способа и системы, в соответствии с изобретением.
[0015] Фиг.2 - графическое изображение примера траектории, задаваемой для измерения оптических расхождений, в соответствии со способом изобретения.
[0016] Фиг.3 - схематическое изображение производственной линии, включающей в себя способ и систему, в соответствии с изобретением.
[0017] Фиг.4 - схематическое изображение второго варианта реализации способа, в соответствии с изобретением.
[0018] Фиг.5 - схематическое изображение третьего варианта реализации способа, в соответствии с изобретением.
[0019] Далее в тексте приводятся ссылки на элементы чертежей в их различных видах.
[0020] На Фиг.1 представлен вариант реализации способа, в соответствии с изобретением.
[0021] Способ, в соответствии с изобретением, представляет собой автоматизированный способ 1000 измерения геометрических расхождений о рельефа или кривизны между изогнутыми поверхностями 1001a множества анализируемых материалов 1001 и изогнутой поверхностью 1001a эталонного материала 1001 (не представлен). В целях упрощения чертежей, анализируемые материалы и эталонный материал представлены на чертежах посредством одного и того же элемента 1001.
[0022] Способ содержит следующие этапы:
(a) измерение, в выбранных точках измерения вдоль задаваемой траектории 1001b, высоты рельефа или профиля кривизны изогнутой поверхности 1001a эталонного материала 1001 с использованием средства 1002 бесконтактной регистрации; причем упомянутое средство 1002 бесконтактной регистрации располагается на средстве 1003 автоматического перемещения, передвигающемся вдоль упомянутой траектории 1001b синхронно с измерением высоты или кривизны рельефа средством 1002 бесконтактной регистрации;
(b) измерение высоты рельефа или профиля кривизны изогнутой поверхности 1001a каждого анализируемого материала 1001 в тех же самых выбранных точках измерения вдоль той же самой траектории 1001b, при тех же условиях движения вдоль упомянутой траектории 1001b средства 1003 автоматического перемещения и с тем же углом сбора данных средством 1002 бесконтактной регистрации в той же точке измерения, что и для изогнутой поверхности 1001a эталонного материала в течение этапа (a);
(c) вычисление, выполняемое компьютером (не представлен), в выбранных точках, разности между высотой рельефа или профилями кривизны изогнутой поверхности 1001a каждого анализируемого материала 1001, получаемыми на этапе (b), и высотой рельефа или профилем кривизны изогнутой поверхности 1001a эталонного материала 1001, получаемыми на этапе (a).
[0023] Угол оси сбора данных средством 1002 бесконтактной регистрации может преимущественно составлять от 0 до 40°, предпочтительно от 0 до 20°, относительно нормали к упомянутой изогнутой поверхности в точке измерения. Такой угол может, например, позволить избежать возникновения артефактов измерения, которые могут появляться тогда, когда чрезмерно большая зона изогнутых поверхностей представляет собой предмет измерения средством 1002 бесконтактной регистрации.
[0024] Средство автоматического перемещения может быть расположено на неподвижной опоре 1005, приспособленной и расположенной таким образом, чтобы позволить средству достигать всех или нескольких точек изогнутых поверхностей анализируемых материалов и эталонного материала. Опора также может быть подвижной. Кроме того, анализируемые материалы и эталонный материал могут быть расположены на неподвижной опоре 1004. Опора 1004 также может быть подвижной. Так обстоит дело, например, с конвейером, который направляет упомянутые материалы, и который временно останавливается на время, необходимое для измерения геометрических расхождений, в соответствии со способом изобретения.
[0025] В некоторых приложениях, требуемые характеристики или приемлемые допуски относительно рельефа или кривизны изогнутой поверхности материалов могут различаться. Например, в случае остекления для применения на транспортном средстве, приемлемые допуски относительно кривизны или рельефа в зонах остекления, предназначающихся для закрепления на каркасе транспортного средства, могут отличаться от допусков для зон, предназначающихся для использования в качестве зон обзора для водителя транспортного средства.
[0026] Таким образом, в одном из вариантов реализации способа, в соответствии с изобретением, упомянутый способ может дополнительно содержать, после этапа (c), этап (d) сравнения, в выбранных точках измерения, значений разностей, вычисляемых на этапе (c), со значениями допусков, предварительно задаваемыми для каждой из упомянутых точек. Выбранные точки измерения, в равной степени, также могут быть несколькими точками вдоль траектории, набором точек, образующим траекторию, и могут содержать точки измерения за пределами упомянутой траектории.
[0027] В качестве примера, на Фиг.2 на виде сверху представлена изогнутая поверхность 1001a эталонного или анализируемого материала 1001. На этой поверхности представлен пример траектории 2001, такой, что способ, в соответствии с изобретением, обеспечивает конфигурацию и передвижение вдоль нее для измерения высоты рельефа или профиля кривизны изогнутой поверхности 1001a. Точки измерения 2002, 2003 могут быть выбраны на траектории 2001 или за ее пределами. Данный чертеж иллюстрирует гибкость способа, в соответствии с изобретением, поскольку он делает возможной адаптацию траекторий 1001b и точек измерения в соответствии с типом материала и его назначением, и сравнение значений его рельефа или кривизны со значениями допусков, задаваемыми для каждой из этих точек.
[0028] В настоящее время большинство средств 1003 автоматического перемещения и средств 1002 бесконтактной регистрации управляются и взаимодействуют друг с другом с помощью компьютерных систем, содержащих вычислительные средства, имеющие возможность обработки команд для их работы. При использовании таких систем траектория 1001b, вдоль которой измеряется рельеф или профиль кривизны изогнутых поверхностей 1001а, предпочтительно может быть задана с использованием цифровой модели эталонной изогнутой поверхности. Такую модель можно, например, создать с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования.
[0029] Способ, в соответствии с изобретением, включает в себя использование пространственных координат точек траектории 1001b, вдоль которой выполняется измерение высоты или кривизны рельефа. Эти координаты могут быть заданы в эталонной системе отсчета, расположенной в пространстве траектории 1001b, по которой предполагается движение вдоль изогнутых поверхностей 1001A материалов или в эталонной системе отсчета узла, образованного средством автоматического перемещения и средством бесконтактной регистрации. Эталонная система отсчета узла, образованного средством 1003 автоматического перемещения и средством 1002 бесконтактной регистрации, обычно представляет собой систему отсчета средства 1003 автоматического перемещения.
[0030] Как правило, средства 1003 автоматического перемещения управляются с помощью одного или нескольких устройств управления, на которые передаются команды для приведения этих автоматических средств в движение, в соответствии с заданной траекторией 1001b. Пространственные координаты этой траектории 1001b, таким образом, часто задаются в эталонных системах отсчета, связанных со средствами 1003 автоматического перемещения. В настоящий момент, на практике, и особенно на производственных площадках, пространственные координаты траектории 1001b, вдоль которой выполняется измерение высоты рельефа или кривизны изогнутых поверхностей 1001a, задаются в другой, внешней системе отсчета, например, в системе отсчета производственной площадки, или производственного способа, или устройства. Следовательно, в данных конкретных случаях предпочтительна калибровка перемещения узла, образованного средством 1003 автоматического перемещения и средством 1002 бесконтактной регистрации, во внешней системе отсчета, для обеспечения того, что упомянутый узел движется вдоль правильной траектории 1001b, и что это передвижение воспроизводимо.
[0031] Таким образом, способ, в соответствии с изобретением, предпочтительно может дополнительно содержать, перед этапом (а), этап (а') калибровки воспроизводимости пространственного расположения узла, образованного средством 1003 автоматического перемещения и средством 1002 бесконтактной регистрации, на протяжении траектории, вдоль которой предполагается движение на этапе (а), причем упомянутый этап (а') содержит следующие подэтапы:
(a'1) задание множества точек калибровки с известными пространственными координатами в первой эталонной системе отсчета в пространстве, содержащем траекторию 1001b, вдоль которой предполагается движение на этапе (а);
(а'2) получение, посредством узла, образованного средством 1003 автоматического перемещения и средством 1002 бесконтактной регистрации, пространственных координат упомянутых точек калибровки в эталонной системе отсчета упомянутого узла, образованного средством 1003 автоматического перемещения и средством 1002 бесконтактной регистрации;
(a'3) вычисление, выполняемое компьютером, статистической корреляционной функции между пространственными координатами, получаемыми на этапе (a'1), и пространственными координатами, получаемыми на этапе (a'2);
(а'4) применение статистической корреляционной функции в устройстве для управления движениями упомянутого узла, образованного средством автоматического перемещения и средством бесконтактной регистрации.
[0032] Статистическая корреляционная функция может быть функцией линейной или полилинейной регрессии. Она также может быть вычислена с помощью алгоритма статистического обучения. В частности, вычисление статистической корреляционной функции выполняется с использованием метода регрессии наименьших квадратов.
[0033] Способ, в соответствии с изобретением, может быть включен в состав способа непрерывного производства материала. Этапы (b) и (c) способа могут, таким образом, быть выполнены последовательно и непрерывно на изогнутых поверхностях материалов. На Фиг.3 представлен пример производственной линии, на которой реализован способ данного изобретения. Линия 3000 содержит конвейер 3001, по которому перемещаются стеклянные листы 3002, получаемые в результате производственного способа (не показан). Стеклянные листы 3002, имеющие изогнутую поверхность, перемещаются к первому автомату 3003, имеющему средства захвата для переноса стеклянного листа 3002а на неподвижную опору 3004. Система 3005, содержащая средство автоматического перемещения, на котором закреплено средство бесконтактной регистрации, осуществляет способ изобретения. Предварительно выполняется измерение, в выбранных точках измерения вдоль заданной траектории, высоты рельефа или профиля кривизны изогнутой поверхности эталонного стеклянного листа.
[0034] Если расхождения геометрического рельефа или кривизны между изогнутыми поверхностями стеклянного листа 3002a и изогнутой поверхностью эталонного стеклянного листа не удовлетворяют необходимым критериям, лист будет передвинут или отбракован на опоре 3006, предоставляемой для этой цели. Если расхождения удовлетворительны, стеклянный лист 3002а сохраняется и укладывается на опору (не показана), предоставляемую для этой цели, например, при подготовке к отправке клиенту. Таким образом последовательно обрабатывается каждый стеклянный лист 3002, переносимый конвейером 3001.
[0035] В данном способе, в соответствии с изобретением, анализируемые материалы и эталонный материал и, следовательно, их соответственные изогнутые поверхности, располагаются горизонтально или с определенным наклоном. Фиг.4 представляет собой схематическое изображение способа, согласно изобретению, в котором остекление 1001 наклонено.
[0036] В частности, изогнутые поверхности 1001b анализируемых материалов 1001 и эталонного материала 1001 могут быть ориентированы в пространстве в соответствии с углами наклона, соответствующими тем углам, которые могут быть обеспечены во время их использования. Такое расположение может, например, позволить учитывать механические деформации материала и его изогнутой поверхности, которые потенциально могут возникнуть в условиях его использования.
[0037] Например, многослойное остекление из минерального стекла, такое, как лобовое стекло транспортного средства, обычно не располагается горизонтально на транспортном средстве, а имеет определенный наклон относительно вертикали. Кроме того, это остекление обычно крепится к каркасу транспортного средства по периферии. Такая конфигурация может вызвать деформацию кривизны поверхности остекления, прежде всего, если оно большого размера и довольно тонкое. Способ, согласно изобретению, может обеспечивать возможность при измерении геометрических расхождений учитывать эту деформацию кривизны, располагая остекление с ориентацией в пространстве с углом наклона, соответствующим углу при его использовании. Также возможно его размещение на подставке, имитирующей данные условия крепления к каркасу транспортного средства.
[0038] Средство 1002 бесконтактной регистрации может быть хроматическим конфокальным датчиком. Работа хроматических конфокальных датчиков основана на разделении электромагнитного пучка на разные длины волн, в зависимости от расстояния относительно выходного объектива упомянутого пучка. Они позволяют измерять высоту рельефа поверхности с высоким латеральным разрешением. Использование хроматического конфокального датчика, в частности, цифрового хроматического конфокального датчика, может быть предпочтительным, поскольку данный тип датчика позволяет проводить бесконтактные измерения с частотой сбора данных и разрешением, совместимым со средствами автоматического перемещения, которые могут иметь высокие скорости перемещения. Этот тип датчика также, в частности, подходит для прозрачных материалов, таких, как листы минерального стекла, для которых оптические датчики, требующие для работы отражающих или непрозрачных поверхностей, не подходят.
[0039] Средство 1003 автоматического перемещения может быть шарнирным автоматическим рычагом, имеющим шесть степеней свободы. Использование такого рычага имеет преимущество, заключающееся в обеспечении воспроизводимости передвижения по траектории вдоль изогнутых поверхностей и в ограничении изменений высоты средства регистрации относительно изогнутой поверхности, особенно в зонах с большой кривизной.
[0040] Способ, согласно настоящему изобретению, в частности, подходит для измерения расхождений рельефа или кривизны между изогнутыми поверхностями 1001a множества прозрачных анализируемых материалов 1001 и изогнутой поверхностью 1001a эталонного прозрачного материала 1001. Более конкретно, он подходит для контроля качества изогнутых поверхностей стеклянных листов, выходящих из производства, или после их формования, например, путем изгиба. Таким образом, эталонные материалы и анализируемый материал могут быть, соответственно, эталонным стеклянным листом и анализируемым стеклянным листом. Кроме того, эталонный стеклянный лист и анализируемые стеклянные листы могут образовывать стеклянные листы эталонного остекления для транспортного средства и анализируемого остекления для того же самого транспортного средства, соответственно.
[0041] В одном из вариантов реализации, проиллюстрированном на Фиг.5, способ, в соответствии с изобретением, содержит второй узел, содержащий второе средство 5001 автоматического перемещения, на котором закреплено второе средство бесконтактной регистрации (не показано). Этот второй узел может работать одновременно с первым узлом, содержащим первое средство 1003 автоматического перемещения и первое средство 1002 бесконтактной регистрации, при выполнении этапов (а) и (b) способа настоящего изобретения. Первое преимущество состоит в более быстром выполнении способа изобретения. Второе преимущество состоит в возможности измерения расхождений геометрического рельефа или кривизны на изогнутых поверхностях 1001a большого размера, для которых одно средство автоматического перемещения может быть непригодным. Третье преимущество состоит в том, что первый и второй узлы могут иметь уменьшенный пространственный объем и, таким образом, могут подходить для мест, где мало свободного пространства.
[0042] Система для осуществления способа, в соответствии с изобретением, также представляет собой предмет изобретения. Система представляет собой автоматическую систему для измерения расхождений геометрического рельефа или кривизны между изогнутыми поверхностями 1001a множества анализируемых материалов 1001 и изогнутой поверхностью 1001a эталонного материала 1001, причем упомянутая система содержит узел, образованный посредством
-по меньшей мере, одного средства 1003 автоматического перемещения, приспособленного для передвижения, по меньшей мере, вдоль одной траектории 1001b, заданной вдоль изогнутых поверхностей 1001a, и
-по меньшей мере, одного средства 1002 бесконтактной регистрации, приспособленного для измерения высоты рельефа или кривизны изогнутых поверхностей 1001a, расположенного на средстве 1003 автоматического перемещения и синхронизированного с движением упомянутого средства 1003 автоматического перемещения;
упомянутая система сконфигурирована для:
-измерения, в выбранных точках измерения вдоль заданной траектории 1001b, высоты рельефа или кривизны профиля изогнутой поверхности 1001А эталонного материала 1001, и
-измерения высоты рельефа или кривизны профиля изогнутой поверхности 1001a каждого анализируемого материала 1001, в тех же самых выбранных точках измерения вдоль той же самой траектории 1001b, при тех же условиях движения по упомянутой траектории 1001b с помощью средства 1003 автоматического перемещения и с тем же углом сбора данных средством 1002 бесконтактной регистрации в той же точке измерения, что и для изогнутой поверхности 1001a эталонного материала 1001.
[0043] Система, в соответствии с изобретением, может дополнительно содержать вычислительный блок, сконфигурированный для вычисления, в выбранных точках, разности между высотой рельефа или профилями кривизны изогнутых поверхностей 1001a каждого анализируемого материала 1001 и высотой рельефа или профилем кривизны изогнутой поверхности 1001a эталонного материала 1001.
[0044] Средство 1002 бесконтактной регистрации прикреплено к средству 2003 автоматического перемещения с помощью средства крепления. Можно использовать любые подходящие средства крепления. Предпочтительно средство крепления может иметь достаточную теплопроводность, позволяющую отводить тепло, связанное с нагревом бесконтактного датчика. Такой нагрев действительно может нарушать его работу, особенно если это электронное средство регистрации, из-за появления электронного шума, искажающего его сигнал. Такой нагрев может быть вызван, например, длительным использованием средства бесконтактной регистрации. Средства крепления предпочтительно могут иметь большую теплопроводность, чем 100 Вт.К-1.м-1, предпочтительно, больше, чем 200 Вт.К-1.м-1 . Алюминий представляет собой пример подходящего материала для средства крепления.
[0045] Средство 1003 автоматического перемещения может представлять собой шарнирный автоматический рычаг, имеющий шесть степеней свободы. Использование такого шарнирного рычага предпочтительно тем, что он достаточно гибкий для адаптации к любому типу и любой степени кривизны изогнутых поверхностей. Расположение средства бесконтактной регистрации относительно изогнутых поверхностей упрощается.
[0046] Как отмечается ранее, средство бесконтактной регистрации предпочтительно может быть хроматическим конфокальным датчиком.
[0047] Для того, чтобы обеспечить ориентацию изогнутых поверхностей в пространстве в соответствии с углами наклона, соответствующими тем углам, которые могут быть обеспечены во время их использования система предпочтительно может дополнительно содержать опору для анализируемых материалов и эталонных материалов, так, что изогнутые поверхности анализируемых материалов и эталонного материала ориентированы в пространстве в соответствии с углами наклона, соответствующими тем углам, которые могут быть обеспечены во время их использования.
[0048] Способ и система, в соответствии с изобретением, обеспечивают следующие преимущества:
- они могут быть использованы для проверки качества рельефа или кривизны изогнутых поверхностей материалов, чувствительных к любой механической поверхностной деформации;
- они могут быть включены в состав непрерывных производственных, конструкторских или сборочных линий;
- проверка качества рельефа или кривизны изогнутых поверхностей множества анализируемых материалов автоматизирована и может выполняться на протяжении всей траектории или в определенных заданных точках этой траектории;
- траектория, вдоль которой проверяется качество рельефа или кривизны, может быть адаптирована в зависимости от типа материалов и их использования;
- для проверки качества рельефа или кривизны изогнутых поверхностей не требуется шаблон, такой, как шаблон, описываемый в документах предшествующего уровня техники;
- исключены риски деградации и/или загрязнения изогнутых поверхностей.
1. Автоматизированный способ (1000) измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью эталонного материала (1001), причем упомянутый способ содержит следующие этапы:
(a) измерение, в выбранных точках измерения вдоль заданной траектории (1001b), профиля кривизны изогнутой поверхности (1001a) эталонного материала (1001) с использованием средства (1002) бесконтактной регистрации, причем упомянутое средство (1002) бесконтактной регистрации расположено на средстве (1003) автоматического перемещения, проходящего вдоль упомянутой траектории синхронно с измерением высоты рельефа средством (1002) бесконтактной регистрации;
(b) измерение профиля кривизны изогнутой поверхности (1001a) каждого анализируемого материала (1001) в тех же самых выбранных точках измерения вдоль той же самой траектории (1001b) при тех же условиях прохождения вдоль упомянутой траектории (1001b) средства (1003) автоматического перемещения и с тем же углом сбора данных средством (1002) бесконтактной регистрации в той же самой точке измерения, что и для изогнутой поверхности (1001a) эталонного материала (1001) в течение этапа (а);
(c) вычисление, выполняемое компьютером, в выбранных точках, разности между профилями кривизны изогнутой поверхности (1001a) каждого анализируемого материала (1001), получаемыми на этапе (b), и высотой рельефа или профилем кривизны изогнутой поверхности (1001а) эталонного материала (1001), получаемыми на этапе (а).
2. Автоматизированный способ измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001A) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001A) эталонного материала (1001) по п.1, такой что он дополнительно содержит, после этапа (c), этап (d) сравнения, в выбранных точках измерения, значений разности, вычисляемых на этапе (c), со значениями допуска, предварительно задаваемыми для каждой из упомянутых точек.
3. Автоматизированный способ измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала (1001) по одному из пп.1 и 2, такой что он дополнительно содержит, перед этапом (а), этап (а') калибровки воспроизводимости пространственного расположения узла, образованного средством (1003) автоматического перемещения и средством (1002) бесконтактной регистрации, на протяжении траектории (1001A), вдоль которой предполагается прохождение на этапе (а), упомянутый этап (а') содержит следующие подэтапы:
(а'1) задание множества точек калибровки с известными пространственными координатами в первой эталонной системе отсчета на протяжении траектории (1001A), вдоль которой предполагается прохождение на этапе (а);
(а'2) получение посредством узла, образованного средством (1003) автоматического перемещения и средством (1002) бесконтактной регистрации, пространственных координат упомянутых точек калибровки в эталонной системе координат упомянутого узла, образованного средством (1003) автоматического перемещения и средством (1002) бесконтактной регистрации;
(a'3) вычисление, выполняемое компьютером, статистической корреляционной функции между пространственными координатами, получаемыми на этапе (a'1), и пространственными координатами, получаемыми на этапе (a'2);
(а'4) применение статистической корреляционной функции в устройстве для управления движением упомянутого узла, образованного средством (1003) автоматического перемещения и средством (1002) бесконтактной регистрации.
4. Автоматизированный способ измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала (1001) по п.3, такой что вычисление статистической корреляционной функции выполняется с использованием метода регрессии наименьших квадратов.
5. Автоматизированный способ измерения геометрических расхождений рельефа или кривизны между изогнутыми поверхностями (1001A) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001A) эталонного материала (1001) по одному из пп.1-4, такой что этапы (b) и (c) выполняются последовательно и непрерывно на изогнутых поверхностях материалов.
6. Автоматизированный способ измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала (1001) по одному из пп.1-5, такой что траектория (1001b) задается с использованием цифровой модели эталонной изогнутой поверхности.
7. Автоматизированный способ измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала (1001) по одному из пп.1-6, такой что изогнутые поверхности (1001a) анализируемых материалов (1001) и эталонного материала (1001) ориентированы в пространстве в соответствии с углами наклона, соответствующими тем углам, которые могут быть обеспечены во время их использования.
8. Автоматизированный способ измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала (1001) по одному из пп.1-7, такой что средство (1002) бесконтактной регистрации представляет собой хроматический конфокальный датчик.
9. Автоматизированный способ измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала (1001) по одному из пп.1-8, такой что средство (1003) автоматического перемещения представляет собой шарнирный автоматический рычаг, имеющий шесть степеней свободы.
10. Автоматизированный способ измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала (1001) по одному из пп.1-9, такой что эталонные материалы (1001) и анализируемый материал (1001) представляют собой, соответственно, эталонный лист стекла и анализируемые листы стекла.
11. Автоматизированный способ измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала (1001) по п.10, такой что эталонный лист стекла и анализируемые листы стекла вероятно образуют стеклянные листы эталонного остекления для транспортных средств и анализируемых остеклений для тех же самых транспортных средств, соответственно.
12. Автоматическая система для измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала (1001), причем упомянутая система содержит узел, образованный посредством
- по меньшей мере, одного средства (1003) автоматического перемещения, выполненного с возможностью прохождения вдоль, по меньшей мере, одной траектории (1001b), задаваемой вдоль изогнутых поверхностей (1001а), и
- по меньшей мере, одного средства (1002) бесконтактной регистрации, выполненного с возможностью измерения высоты рельефа или кривизны изогнутых поверхностей (1001a), расположенного на средстве (1003) автоматического перемещения и синхронизированного с движением упомянутого средства (1003) автоматического перемещения;
упомянутая система выполнена с возможностью:
- измерения, в выбранных точках измерения вдоль заданной траектории (1001b), высоты рельефа или профиля кривизны изогнутой поверхности (1001) эталонного материала, и
- измерения высоты рельефа или профиля кривизны изогнутой поверхности (1001a) каждого анализируемого материала (1001) в тех же самых выбранных точках измерения вдоль той же самой траектории (1001b), при тех же условиях прохождения по упомянутой траектории (1001b) средства (1003) автоматического перемещения и с тем же углом сбора данных средством (1002) бесконтактной регистрации в той же точке измерения, что и для изогнутой поверхности (1001a) эталонного материала (1001).
13. Автоматическая система для измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала (1001) по п.12, такая что она дополнительно содержит вычислительный блок, выполненный с возможностью вычисления в выбранных точках разности между высотой рельефа или профилями кривизны изогнутых поверхностей (1001a) каждого анализируемого материала (1001) и высотой рельефа или профилем кривизны изогнутой поверхности (1001a) эталонного материала.
14. Автоматическая система для измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала по любому из пп.12 и 13, такая что средство (1002) бесконтактной регистрации расположено на средстве (1003) автоматического перемещения с использованием средств крепления, имеющих теплопроводность больше чем 100 Вт·К-1·m-1, предпочтительно, больше чем 200 Вт·К-1·м-1.
15. Автоматическая система для измерения геометрических расхождений кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1002) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала (1001) по любому из пп.12-14, такая что средство (1003) автоматического перемещения представляет собой шарнирный автоматический рычаг, имеющий шесть степеней свободы.
16. Автоматическая система для измерения геометрических расхождений геометрической кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала (1001) по любому из пп.12-15, такая что средство (1002) бесконтактной регистрации представляет собой хроматический конфокальный датчик.
17. Автоматическая система для измерения геометрических расхождений рельефа или кривизны между изогнутыми поверхностями (1001a) множества анализируемых материалов (1001) и изогнутой поверхностью (1001a) эталонного материала (1001) по любому из пп.12-16, такая что она дополнительно содержит опору для анализируемых материалов (1001) и для эталонного материала (1001), так что изогнутые поверхности (1001a) анализируемых материалов (1001) и эталонного материала ( 1001) ориентированы в пространстве в соответствии с углами наклона, соответствующими тем углам, которые могут быть обеспечены во время их использования.
