自動地確定樣品特征的位置的離軸測力傳感器力感測的制作方法
【專利說明】自動地確定樣品特征的位置的離軸測力傳感器力感測
[0001 ]本申請依據35 U.S.C.119(e)要求于2013年8月22日提交的美國臨時專利申請序號61 /868，916的優先權，該臨時專利申請的全部內容以引用的方式并入本文中。
[0002]公開背景
技術領域
[0003]本公開涉及材料測試中使用測力傳感器的離軸力反饋來自動地將特征的中心定位在目標上或目標中的方法。
【背景技術】
[0004]在材料測試中，測量目標中或目標上的順應特征的力和位移特性可能需要位移傳感器的探針尖的精確放置。這可能由于力/位移隨著所關注的順應特征位置出現的可變性。因此，與預期測量位置的稍微偏移可能導致相當不同的力/位移結果。
[0005]在現有技術中，用于將所關注特征的中心對準探針的中心下方的技術涉及人試圖視覺地并且手動地將它們對準。這是主觀且易出錯的，從而潛在地導致探針與特征中心的對準的高度位置誤差，這可能導致錯誤的力/位移結果。
[0006]此外，Renishaw和Marposs已經開發出接觸式探針或運動學電阻型探針來確定部件和特征在材料測試環境中的位置。
[0007]公開內容
[0008]因此，本公開的一個目標是在材料測試應用中精確且自動地定位特征的中心。
[0009]這些和其他目標通過提供一種方法和裝置來獲得，其中將受測試的產品或設備的簡化模型或者產品本身放置在測力傳感器探針下方，其中所關注特征大致地對準在探針尖下方。將探針向下驅動到特征中。產品在X方向上相對于探針自動地定位，直到探針的側面接觸特征的側面。接觸通過監控來自測力傳感器的力反饋來確定。當來自邊載的垂直力超出預先確定的設定點時，假定接觸并且產品相對于探針的X位置的值被記錄。產品隨后在X軸中的相反方向上被重新定位以記錄另一側上的接觸負荷。隨后，中心被計算為X值的平均值。沿y軸重復該過程。此數據隨后用來計算特征的中心并且產品可以被定位在此位置處，從而使得探針定心在其中心上方。
[0010]所產生的自動方法和裝置的優點在于人類操作者視覺地定位特征中心的主觀被定量的且更精確和可重復的精密驅動電子器件和硬件的方法以及高度精確的壓力感應式測力傳感器所取代，由此減少任何誤差并提高結果的質量。
[0011]本公開的方法和裝置具有許多應用，包括但不限于鍵盤、安全踏墊、注射器、香煙、計算機設備和電話。
【附圖說明】
[0012]本公開的其他目標和優點將從以下描述和附圖中變得顯而易見，其中:
[0013]圖1是本公開的方法的代表模型的俯視圖。
[0014]圖2是對應于圖1的側視圖。
[0015]圖3示出相對于圖1和2中所示的方法的執行的計算。
[0016]圖4A、4B和4C示出了本公開的第二實施例。
[0017]圖5是本公開的方法的實施例的流程圖。
[0018]圖6是本公開的方法的另一實施例的流程圖。
[0019]圖7A、7B、7C和7D示出了圖6的另一實施例。
【具體實施方式】
[0020]根據本公開，如果所關注的特征可以被用力地接觸，則方法使用受測試的產品、樣品或設備的簡化模型或者其可以使用產品100本身或者其修改。簡化模型或產品將包括與中心需要被定位的特征幾何等效。技術如下:
[0021]1.將模型、產品或樣品100放置在測力傳感器200的探針202下方。
[0022]2.將所關注的特征(諸如但不限于孔眼或孔102)大致地對準在探針尖204下方。參見圖5，步驟502。
[0023]3.將探針202向下驅動到特征102中，為了說明的目的，所述特征是產品100中的孔眼或孔102，參見圖1。參見圖5，步驟504。
[0024]4.產品100在X方向上相對于探針202自動地定位或移動，直到探針202的側面接觸特征102的側面。參見圖5，步驟506。接觸通過監控來自測力傳感器200的力反饋來確定，所述力反饋通過探針202對孔眼或孔102的側面的離軸或側面接觸而引起，如圖2中所示。
[0025]5.當來自側負荷的垂直力超出預先確定的設定點時，假定接觸并且產品100相對于探針202的X位置的值被記錄。這在圖3中是X1。產品100隨后在X軸中的相反方向上被重新定位或移動，以記錄孔102的另一側上的接觸負荷(參見圖5，步驟508)并且被指定為X2。隨后，孔X。的中心被計算為^與^之間的等距點或平均X值(參見圖5，步驟514)。隨后在y軸中重復該過程以確定孔102在y軸中的中心或y。。參見圖5，步驟510、512和514。
[0026]6.通過所確定的xc和yc，已知孔或特征102的中心，并且產品100可以被定位到此位置，從而使得探針202被定心在特征的中心上方。
[0027]用于檢測檢測特征或產品位置的測力傳感器200的離軸力標簽的本公開的另一實施例在圖4A、4B和4C中示出并且如以下描述:
[0028]1.將產品100驅動或移動到附接到測力傳感器200的探針202的側面中，如圖4A中所示。同樣參見圖6，步驟602(在另一實施例內示出)。
[0029]2.監控由探針202和測力傳感器200的水平負荷產生的垂直力以獲得接觸負荷，所述接觸荷重最小但是是不會使得測力傳感器200永久地偏轉或損壞的可重復力，如圖4B中所示。
[0030]3.記錄所產生的接觸負荷的位置，并且自動定位系統可以將產品100或特征102從探針尖204后退預定量以確保探針202與特征的相對位置的精確偏移，如圖4C中所示。參見圖6，步驟604(在另一實施例內示出)。
[0031]在最佳狀態下，探針202(和測力傳感器200)與受測試產品100之間開始的接觸將代表“零狀態”，并且產品100將被從探針202驅動軟件硬編碼的固定距離以清除產品來進行隨后的測試。隨后，探針202將在接觸產品100的另一個部件時向上或向下移動以開始其測試來測量力位移。
[0032]偶爾地，然而，受測試產品100具有可變的或不一致的幾何結構或者順從在探針202接觸的所關注區域中。此外，探針202或產品可以在垂直或z方向上成角度。在這些未達最佳標準的狀態下，探針202可以在其后退預期不再接觸產品的固定距離之后接觸產品的主體以開始測試。在進一步的運動之后，探針202和測力傳感器200可能不正確地檢測阻力或摩擦力，這將會對測試和結果造成不利影響。
[0033]為了校正這種潛在問題，本公開的另一實施例應用圖6和7A-7D中所示的自適應歸零功能。將產品或樣品100驅動到探針202中，如圖6的步驟602和圖7A中所示。所產生的垂直接觸負荷被計算，如圖6的步驟604和圖7B中所示。當確定接觸位置或零位時，將產品100驅動到探針202與產品100之間的已知偏移，如圖6的步驟606和圖7C中所示。