刀具检测器

技术领域

本发明涉及刀具检测器领域，具体是指一种能提供该主光线与该反射线在该测量空间与该复向量空间具有均匀性和稳定性，且其易于调整及校正刀具检测器。

背景技术

现有的测量机器上物体的位置的光测量装置和方法如中国公告第CN1202403C号专利案，其主要构成特征为：一光源，用于产生光束；一检测器，用于接收所述光束并在光束被遮挡时产生信号；其中，检测器用于：在从光源发射并入射到检测器上的光束被遮挡时产生检测信号；在产生第一检测信号时提供第一时间间隔；提供第二时间间隔，其中该第二时间间隔小于所述第一时间间隔并且出现在所述第一时间间隔的结尾；并且如果在第二时间间隔内在检测器内出现另一检测信号时，发出一输出信号。

关于刀具检测器的相关现有技术，如公告第CN101751001A、CN102029554A、CN102672534A、CN104191310A、CN104907889A、CN109202535A、CN110666590A、CN111001829A、CN205799098U、DE102007006306A1、EP2340914A1、EP2340914A1、JP2010162686A、JP2011143488A、JPH0550362A、JPH05162049A、JPH05245743A、JPS6294209A、TW534976B、TW200810872A、TW201002469A、TW201028242A、TW201416165A、TW201531391A、TW201831262、TWI283616、TWI291395、TWI387507、TWI473681、TWI476066、TWI548500、TWM515928、US6496273B1、US2008069434A1、WO0138822A1号的问题，在本发明的系统架构简单，能使刀具在转动的状态下进行测量以及精确侦测刀具的磨耗及损坏情形，相当实用化。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种比传统量刀器具有更多功能、更可再现、更小型、更有效率、更精确、稳定及可尺寸化的刀具检测器。

本发明的目的为在于提供一种减少保养、减少功率的使用和加工平台面积的刀具检测器。

可达成上述发明目的刀具检测器，包括有：

一直角三角座，为设置有一第一角位置、一第二角位置以及一第三角位置，该第一角位置设置一光源以射出一主光线再入射至该第二角位置设置的一平面镜，该平面镜产生一反射线入射至该第三角位置一象限传感器其对称中心的一坐标原点以产生一受光面积，该象限传感器采用对角线法布置，即将该象限传感器的坐标轴相对于该坐标原点旋转一倾角设置于该第三角位置；

一自动控制器，包含一保存型公用变量与一校正装置，首先该控制装置驱动该标准棒于该象限传感器形成有一阴影面积，并以该阴影面积在该主光线的一测量空间以多维度方向进行投影定义一基准坐标，以该阴影面积在该反射线的一复向量空间以多维度方向进行投影定义一位置坐标，同时使该自动控制器将该基准坐标与该位置坐标相互正交投影于该直角三角座的斜边构成转换为一相交零点的一立体坐标，其后该控制装置以一时间间隔重复驱动该标准棒至该基准坐标与该位置坐标即可得N+1个该立体坐标，并以N+1个该立体坐标作为该数控工具机的一热变量量测。

附图说明

图1为本发明刀具检测器的顶面立体示意图。

图2为该刀具检测器其光路的示意图。

图3A与图3B为该象限传感器的示意图。

图4为该刀具检测器的系统流程图。

图5为该标准棒的示意图。

图6为该未加工刀具的示意图。

图7为该象限传感器与该保存型公用变量其光讯号的传输流程图。

图8为该自动控制器的处理流程图。

图9与图10为该主光线其X轴基准点定义的示意图。

图11至图13为该主光线其Y轴基准点定义的示意图。

图14与图15为该主光线其Z轴基准点定义的示意图。

图16与图17为该反射线其Y轴基准点定义的示意图。

图18至图20为该反射线其X轴基准点定义的示意图。

图21与图22为该反射线其Z轴基准点定义的示意图。

图23与图24为该热变量其基准点或该相交零点定义的示意图。

图25为该标准棒的一标准值建立的示意图。

图26为该未加工刀具的一初始值建立的示意图。

图27为该标准棒进行垂直位移触发以设定标准径向量的示意图。

图28与图29为该标准棒进行圆周运动触发以设定标准轴向量的示意图。

图30为该未加工刀具进行垂直位移触发以设定原点坐标、工作坐标与刀具径向量的示意图。

图31与图32为该未加工刀具进行圆周运动触发以设定刀具轴向量的示意图。

图33至图36为该加工刀具的一测量值建立的示意图。

图37为热变量量测的直接量测式功能的示意图。

图38为热变量量测的触发式功能的示意图。

图39至图41为旋转轴与立柱倾角量测式量测后显示于象限传感器的示意图。

附图说明

1 直角三角座

11 第一角位置

12 第二角位置

13 第三角位置

14 立体坐标

15 电流转换电压电路

16 低通滤波器

17 反向放大器

2 光源

21 主光线

22 测量空间

23 基准坐标

3 平面镜

31 反射线

32 复向量空间

33 位置坐标

4 象限传感器

41 坐标原点

42 受光面积

43 分角线

44 光电传感器

5 自动控制器

51 保存型公用变量

52 校正装置

53 模拟数字转换器

54 电源电路

6 标准棒

61 阴影面积

612 左侧阴影面积

613 右侧阴影面积

614 上侧阴影面积

62 标准轴向量

63 标准径向量

64 基线

65 中心点

7 未加工刀具

71 有效横断面积

72 刀具轴向量

73 刀具径向量

74 原点坐标

75 工作坐标

8 数控工具机

81 控制装置

9 加工刀具

91 有效面积

92 磨耗轴向量

93 磨耗径向量

94 轴向差分

95 径向差分

具体实施方式

请参阅图1至图8，本发明所提供的至少一刀具检测器为设置在具备至少一旋转轴、三线性轴以及一控制装置81的一数控工具机8(numerical control machine tool)的一床台上的任一位置、或该床台上的一对角点(diagonal point)位置、或该床台上的对角矩阵(diagonal matrix)位置，主要包括有：一直角三角座1(right triangle seat)以及一自动控制器5(automatic controller)所构成；

该直角三角座1为设置有一第一角位置11(first angular position)、一第二角位置12(second angular position)以及一第三角位置13(third angular position)，该第一角位置11设置一光源2(light source)以射出一主光线21(chief ray)再入射至该第二角位置12设置的一平面镜3(plane mirror)，该平面镜3产生一反射线31(reflectionline)入射至该第三角位置13一象限传感器4(quadrant detectors)其对称中心(centerof symmetry)的一坐标原点41(origin of coordinate)以产生一受光面积42(receivingarea)，该象限传感器4采用对角线法(diagonal method)布置，即将该象限传感器4的坐标轴或一分角线43相对于该坐标原点41逆时针(或顺时针)旋转一倾角设置于该第三角位置13；其中，该象限传感器4由一片、或二片、或四片面积相同且光电性质相同的一光电传感器44(photoelectric sensor)所组成的。其中，该平面镜3为一分光镜(beam splitter)、或一反射镜(reflecting mirror)。其中，反射线31另能为一折光线(broken ray)、或另为一折射线(refracted ray)。

如图3与图4所示，该直角三角座1的该象限传感器4为一共阳电路，需要包含一电流转换电压电路15，以将该受光面积42的电流讯号转换为电压讯号，并增加电路中的电容性以达成一低通滤波器16(lowpass filter)与一反向放大器17(reversing amplifier)，该低通滤波器16能进行控制电压讯号的快速变化与稳定化，将输出的电压讯号进行放大处理后输入至该自动控制器5的一模拟数字转换器53，并由一电源电路54供应该自动控制器5的电源，使该自动控制器5自动执行该模拟数字转换器53的输入程序，以进行所需要量测功能的计算。

该自动控制器5包含一保存型公用变量51(conserved common variable)与一校正装置52(correcting unit)，首先该控制装置81驱动该标准棒6于该象限传感器4形成有一阴影面积61(shading area)，并以该阴影面积61在该主光线21的一测量空间22(measurement space)以多维度方向(multidimensional direction)在该测量空间22的该主光线21上进行投影(projection)定义一基准坐标23(reference coordinates)，以该阴影面积61在该反射线31的一复向量空间32(complex vector space)以多维度方向在该复向量空间32的该反射线31上进行投影定义一位置坐标33(position coordinate)，同时使该自动控制器5将该基准坐标23与该位置坐标33相互正交投影(rectangular projection)于该直角三角座1的斜边构成转换为一相交零点(crossing zero)的一立体坐标14(spacecoordinates)，其后该控制装置81以一时间间隔(time interval)重复驱动该标准棒6至该基准坐标23与该位置坐标33即可得N+1个该立体坐标14、N+2个该立体坐标14、N+3个该立体坐标14，并以N+1个该立体坐标14、N+2个该立体坐标14、N+3个该立体坐标14的作为该数控工具机8的一热变量(thermal variable)多次量测的值；

其次，该自动控制器5接续该标准棒6以一基线64(datum line)的一中心点65(center point)以多维度方向对准该基准坐标23与/或该位置坐标33并以投影形成该阴影面积61各自于该基准坐标23与/或该位置坐标33各自建立一标准轴向量62以及一标准径向量63并输入该自动控制器5以建立一校准曲线(calibration curve)，将该标准轴向量62、该标准径向量63以及该校准曲线储存在该保存型公用变量51以作为往后量测与比较依据的一标准值(standard value)，其后该控制装置81再次驱动一未加工刀具7(unfinishedtool)以一工作坐标75对准该基准坐标23与/或该位置坐标33进行量测，并以一有效横断面积71(effective cross sectional area)各自于该基准坐标23与/或该位置坐标33各自建立一刀具轴向量72、一刀具径向量73以及一原点坐标74并输入该自动控制器5以建立一截面曲线(section curve)，将该刀具轴向量72、该刀具径向量73、该原点坐标74、该工作坐标75以及该截面曲线储存在该保存型公用变量51以作为往后量测与比较依据的一初始值(original value)，该自动控制器5对该标准值与该初始值进行一误差分析(erroranalysis)即可得到一相对差(relative difference)，该相对差包含一轴向相对差与/或一径向相对差，该相对差即得到该未加工刀具7的一刀长与一刀径(如图8所示)；

同时，当该未加工刀具7开始加工一段时间后会形成刀具磨耗(tool wear)或形成刀具损坏(tool failure)，因一加工刀具9与该未加工刀具7为相同一把刀具，当该控制装置81于加工过程中定时(timing)驱动该加工刀具9以一工作坐标75对准该基准坐标23与/或该位置坐标33并于该象限传感器4形成一有效面积91(effective area)，其后，使该自动控制器5输入该有效面积91则各自测得变动后的一磨耗轴向量92与/或一磨耗径向量93以建立一磨耗曲线(tractrix curve)，将该磨耗轴向量92、该磨耗径向量93以及该磨耗曲线储存在该保存型公用变量51以作为一测量值(measured value)，该自动控制器5对该初始值与该测量值进行一误差分析即可得到一长宽比(aspect ratio)、一长宽比与/或一偏移比(deviation ratio)，该长宽比或该偏移比即得到该加工刀具9的一刀长与/或一刀径的一差分(difference)，该差分包含一轴向差分94与/或一径向差分95，该轴向差分94由该校正装置52传输至该控制装置81重新设定该加工刀具9其该工作原点75的零点补偿(zerooffset)，该径向差分95由该校正装置52传输至该控制装置81重新设定该加工刀具9的刀具半径补偿或偏移(tool radius compensation or offset)的误差补偿(errorcompensation)，以做为一加工刀具9的刀长与刀径量测、该旋转轴与三线性轴其热变量的三维共同量测与补偿。

该刀具检测器能与该数控工具机8进行上整合控制(integrated control)，该刀具检测器必须连接(connect)各种量测程序功能的该自动控制器5，目的与该数控工具机8搭载的该控制装置81做整合计算(integrated computation)，该自动控制器5能撰写该数控工具机8上该控制装置81自动进行该未加工刀具7与该加工刀具9的刀长与刀径量测、该旋转轴与三线性轴其热变量的量测与补偿的专用程序、自动进行该旋转轴与三线性轴其热变量的补偿。为了让使用者容易上手，该自动控制器5与一联机(connecting line)(或一网络(network))进行连接，达到可以远程开发与操作。使用该刀具检测器量测前必须要设定所要量测的该基准坐标23(如图9至图15的流程)与该位置坐标33(如图16至图22的流程)，在三轴(或五轴)的该数控工具机8上，使用该标准棒6以多维度方向寻找该刀具检测器于该测量空间22与该复向量空间32的该基准坐标23与该位置坐标33以取得(obtain):(a)该标准棒的该标准轴向量、该标准径向量以及该标准值；(b)该未加工刀具的该刀具轴向量、该刀具径向量、该原点坐标、该工作坐标以及该初始值；(c)该加工刀具的该磨耗轴向量、该磨耗径向量以及测量值。

该光源2使用二维并行传输(two-dimensional parallel transmission)的排列在该直角三角座1内射出该主光线21与产生该反射线31以入射至该象限传感器4内，此排列可让该光源2提供一较小准直光束(collimater light beam)或一较大准直光束的该主光线21与该反射线31，其可依据该未加工刀具7被该主光线21与该反射线31投影出该有效横断面积71的大小，而作为该象限传感器4的该受光面积42所搭配的光点大小(spot size)调整，因此该光源2可有效被利用，并可提供该象限传感器4的多个光电传感器44内照射区域强度的该受光面积42与该阴影面积61的受光强度精确量测。更进一步而言，该自动控制器5包含设置一雷射驱动电路，该受光面积42的光点大小调整也可由该雷射驱动电路控制，该雷射驱动电路使该光源2具有合适的工作波长(operation wavelength)及强度控制，可提供一好的该主光线21与该反射线31的品质、使该主光线21与该反射线31在该测量空间22与该复向量空间32具有均匀性和稳定性，且其易于调整及校正。

该雷射驱动电路其可用于控制该主光线21与该反射线31具适度发散的柔和聚焦点，以满足高斯光束的角功率分布条件，也即允许该标准棒6复数个阴影面积61(如：(a)该X轴基准点(或该Y轴基准点)的该阴影面积61、(b)该X轴基准点(或该Y轴基准点)其一左侧相对位置与一右侧相对位置进行水平位移至该X轴基准点(或该Y轴基准点)的一左侧阴影面积612与一右侧阴影面积613、(c)该X轴基准点(或该Y轴基准点)其一上侧相对位置进行垂直位移至该X轴基准点(或该Y轴基准点的一上侧阴影面积614)或该未加工刀具7的该有效横断面积71重迭在该主光线21与该反射线31给定的该象限传感器4的该受光面积42内。

本发明的该象限传感器4能由一片该光电传感器44所构成，该光电传感器44为以一质心坐标(center of mass coordinate)来接收该主光线21或该反射线31的光讯号以产生该受光面积42的总面积(total area)；

其二，本发明将该象限传感器4采用对角线法(diagonal method)布置，即将该象限传感器4的坐标轴相对于该坐标原点41逆时针旋转一倾角，该倾角较佳为5度至45度，较佳为大于10度、更佳为15度、特佳为30度、最佳为45度，以保持该反射线31垂直照射在该象限传感器4上，使具有至少一分角线43(bisector of an angle)的该象限传感器4接收该反射线31的光讯号使该坐标原点41产生该受光面积42，如图3A与图3B所示，该象限传感器4由二片(或四片)面积相同且光电性质相同的该光电传感器44所组成的，且各该光电传感器44之间形成至少一分角线43，各分角线43与一水平面之间再形成一倾角设置。本发明以四片面积相同的该光电传感器44做说明，其中A、B、C、D分别代表在第一象限、第二象限、第三象限与第四象限的该光电传感器44，也即，该光电传感器44以A、B、C、D四个象限(或四个区域)共同来接收该主光线21或该反射线31的光讯号以产生该受光面积42的总面积(totalarea)，其中第一象限、第二象限、第三象限与第四象限四者的该受光面积42彼此相同，皆为该受光面积42的四分的一面积，以共同构成该受光面积42；

此时，若该受光面积42落在该象限传感器4对称中心的该坐标原点41，则该光电传感器44四个象限输出的光电流(photoelectric current)信号峰值(peak value)完全相等，该受光面积42偏移量为零。若该受光面积42中心与该象限传感器4对称中心发生位移(displacement)，该象限传感器4四个象限因光辐射量输出峰值不同的光电流信号。由于光电流很小，要对四个象限的该光电传感器44的输出信号以该反向放大器17进行放大处理。

由图3A列举说明，本发明第一实施例就是利用A、B二个象限(或二个区域)的该光电传感器44的该受光面积42搭配使用该标准棒6于该象限传感器4形成有该阴影面积61来定义该刀具检测器于该测量空间22与该复向量空间32的该基准坐标23与该位置坐标33，以取得该基准坐标23与该位置坐标33的X轴、Y轴以及Z轴作为量测的该基准点。并且，该未加工刀具7于该测量空间22或该复向量空间32进行量测于A、B二个象限的该光电传感器44的该受光面积42形成该有效横断面积71，该受光面积42同时发生一面积缩小(reduction ofarea)的变化时，其后该自动控制器5对该标准值与该初始值进行一误差分析、或以一校正曲线、或以一数值计算(numerical calculation)进行计算被改变的A、B二个象限的各该光电传感器44的各该受光面积42被该有效横断面积71而使该受光面积42减少，即可得到A、B二个象限的各该光电传感器44形成电压变化(change of voltage)的一相对差。

由图3B列举说明，本发明第二实施例就是利用A、B、C、D四个象限中的A、B、D三个象限(或三个区域)的该光电传感器44的该受光面积42搭配使用该标准棒6于该象限传感器4形成有该阴影面积61来定义该刀具检测器于该测量空间22与该复向量空间32的该基准坐标23与该位置坐标33，以取得该基准坐标23与该位置坐标33的X轴、Y轴以及Z轴作为量测的该基准点。并且，该未加工刀具7于该测量空间22或该复向量空间32进行量测于A、B、D三个象限的该光电传感器44中的任一光电传感器44、或任二光电传感器44、或任三光电传感器44的该受光面积42形成该有效横断面积71，该受光面积42同时发生一面积缩小的变化时，其后该自动控制器5对该标准值与该初始值进行一误差分析、或以一校正曲线、或以一数值计算进行计算被改变的A、B、D三个象限的各该光电传感器44的各该受光面积42被该有效横断面积71而使该受光面积42减少，即可得到A、B、D三个象限的各该光电传感器44形成电压变化的一相对差。

本发明不同于现有的该刀具检测器仅只有一侧，无法量测到与雷射光平行的轴向信息，该刀具检测器有射出该主光线21与产生该反射线31两侧的该测量空间22与该复向量空间32。在设定时，如图1、图5、图9至图24所示，需分别设定该主光线21作为量测基准的该基准坐标23、与该反射线31作为量测基准上的该位置坐标33，其定义方式如下：

步骤11，该主光线21其X轴基准点定义：如图9与图10所示，该数控工具机8为手动控制(manual control)或自动控制(automatic control)夹持该标准棒6，使得该标准棒6的底边(bottom edge)沿着多维度方向中的纵轴方向(longitudinal direction)以一渐进运动(progressive motion)和该主光线21的跨距中心(center of span)相对移动，使该象限传感器4的该受光面积42被该标准棒6遮蔽(masking)与产生触发事件而缩小面积(reduction of area)而形成有一阴影面积61，且该阴影面积61的整体所占的面积等于该受光面积42的整体所占面积的二分之一，以定义该标准棒6以该基线64遮蔽该主光线21的该点线段的位置设定为该基准坐标23的一X轴基准点(X axis datum point)(或X轴中心点(X axis centre point))，同时该象限传感器4输出该X轴基准点的触发电压(triggervoltage)同步撰写于该自动控制器5与该控制装置81。其中，该阴影面积61的整体所占的面积等于该受光面积42的整体所占面积的二分之一，为B象限的该光电传感器44的该受光面积42变化为二分之一、加A象限的该光电传感器44的该受光面积42变化为零、再加D象限的该光电传感器44的该受光面积42变化为二分之一的总和；

步骤12，该主光线21其Y轴基准点定义；如图11至图13所示，为该数控工具机8自动控制并夹持该标准棒6，使得该标准棒6的左边(left edge)与右边(right edge)沿着多维度方向中的横轴方向(transverse direction)以一渐进运动移至该主光线21的该X轴基准点其一左侧相对位置(left relative position)与一右侧相对位置(right relativeposition)，使该象限传感器4的该受光面积42被该标准棒6遮挡与产生触发事件而缩小面积而形成有一左侧阴影面积612与一右侧阴影面积613，且该左侧阴影面积612与该右侧阴影面积613的整体所占的面积等于该受光面积42的整体所占面积的二分之一，以定义该左侧阴影面积612与该右侧阴影面积613遮蔽该主光线21的该点线段的位置设定为该基准坐标23的一Y轴基准点(Y axis datum point)(或Y轴中心点(Y axis centre point))，同时该象限传感器4输出该Y轴基准点的触发电压同步撰写于该自动控制器5与该控制装置81。其中，该左侧阴影面积612的整体所占的面积等于该受光面积42的整体所占面积的二分之一，为A象限的该光电传感器44的该受光面积42变化为二分之一、加D象限的该光电传感器44的该受光面积42变化为零、再加C象限的该光电传感器44的该受光面积42变化为二分之一的总和。该右侧阴影面积613的整体所占的面积等于该受光面积42的整体所占面积的二分之一，为A象限的该光电传感器44的该受光面积42变化为二分之一、加B象限的该光电传感器44的该受光面积42变化为零、再加C象限的该光电传感器44的该受光面积42变化为二分之一的总和；

步骤13，该主光线21其Z轴基准点定义：如图14与图15所示，为该数控工具机8自动控制并夹持该标准棒6，使得该标准棒6的底边沿着多维度方向中的纵轴方向以一渐进运动移至该主光线21的该X轴基准点其一上侧相对位置(upper relative position)进行垂直位移(vertical displacement)至该X轴基准点，使该象限传感器4的该受光面积42被该标准棒6遮挡与产生触发事件而缩小面积而形成有一上侧阴影面积614，且该上侧阴影面积614的整体所占的面积等于该受光面积42的整体所占面积的二分之一，以定义该上侧阴影面积614遮蔽该主光线21的该点线段的位置设定为该基准坐标23的一Z轴基准点(Z axisdatum point)(或Z轴中心点(Z axis centre point))，同时该象限传感器4输出该Z轴基准点的触发电压同步撰写于该自动控制器5与该控制装置81；其中，该上侧阴影面积614的整体所占的面积等于该阴影面积61；使该自动控制器5与该控制装置81设定完成该基准坐标23的X轴、Y轴以及Z轴的该基准点；

步骤14，该反射线31其Y轴基准点定义：如图16与图17所示，其量测方式同步骤11，该数控工具机8为手动控制或自动控制夹持该标准棒6，使得该标准棒6的底边沿着多维度方向中的纵轴方向以一渐进运动移至该复向量空间32的该反射线31(或该反射线31的跨距中心)，使该象限传感器4的该受光面积42被该标准棒6遮挡与产生触发事件而缩小面积而形成有一阴影面积61，且该阴影面积61的整体所占的面积等于该受光面积42的整体所占面积的二分的一，以定义该标准棒6以一基线64遮蔽该反射线31的该点线段的位置设定为该位置坐标33的一Y轴基准点(或Y轴中心点)，同时该象限传感器4输出该Y轴基准点的触发电压同步撰写于该自动控制器5与该控制装置81；

步骤15，该反射线31其X轴基准点定义：如图18至图20所示，其量测方式同步骤12，为该数控工具机8自动控制并夹持该标准棒6，使得该标准棒6的左边与右边沿着多维度方向中的横轴方向以一渐进运动移至该反射线31的该Y轴基准点其一左侧相对位置与一右侧相对位置进行水平位移至该Y轴基准点，使该象限传感器4的该受光面积42被该标准棒6遮挡与产生触发事件而缩小面积而形成有一左侧阴影面积612与一右侧阴影面积613，且该左侧阴影面积612与该右侧阴影面积613的整体所占的面积等于该受光面积42的整体所占面积的二分的一，以定义该左侧阴影面积612与该右侧阴影面积613遮挡该反射线31的该点线段的位置设定为该位置坐标33的一X轴基准点(或X轴中心点)，同时该象限传感器4输出该X轴基准点的触发电压同步撰写于该自动控制器5与该控制装置81；

步骤16，该反射线31其Z轴基准点定义：如图21与图22所示，其量测方式同步骤13，为该数控工具机8自动控制并夹持该标准棒6，使得该标准棒6的底边沿着多维度方向中的纵轴方向以一渐进运动移至该反射线31的该X轴基准点其一上侧相对位置进行垂直位移至该X轴基准点，使该象限传感器4的该受光面积42被该标准棒6遮挡与产生触发事件而缩小面积而形成有一上侧阴影面积614，且该上侧阴影面积614的整体所占的面积等于该受光面积42的整体所占面积的二分之一，以定义该上侧阴影面积614遮挡该反射线31的该点线段的位置设定为该位置坐标33的一Z轴基准点(或Z轴中心点)，同时该象限传感器4输出该Z轴基准点的触发电压同步撰写于该自动控制器5与该控制装置81；使该自动控制器5与该控制装置81设定完成该位置坐标33的X轴、Y轴以及Z轴的该基准点；

步骤17，该热变量其基准点(或该相交零点)定义：如图23与图24所示，该自动控制器5各以一垂直线(vertical line)正交于该主光线21的该基准坐标23与该反射线31的该位置坐标33，且各垂直线将该基准坐标23与该位置坐标33相互正交投影于该直角三角座1的斜边构成转换为该相交零点的该立体坐标14，并以该立体坐标14的作为该数控工具机8的热变量量测基准点。

使用该标准棒6于该测量空间22得到的该基准坐标23，再于该复向量空间32得到该位置坐标33后；可执行下列步骤：

步骤21，该标准棒6的一标准值建立：如图25、图27至图29所示，该自动控制器5先自行设定该标准棒6的一标准径向量63与该中心点65，其后，使该自动控制器5驱动该标准棒6的该中心点65以一渐进运动移至该直角三角座1的该基准坐标23(或该位置坐标33)其一上侧相对位置进行垂直位移触发与一圆周运动(circular motion)触发，并通过该阴影面积61的左侧、右侧以及底侧触发该坐标原点41以产生一标准轴向量62(X轴断面宽度(section width)与Y轴断面宽度)与一标准径向量63(Z轴断面高度(section height))，其后该自动控制器5输入该标准轴向量62与该标准径向量63相对于该基准坐标23(或该位置坐标33)建立一校准曲线，将该标准轴向量62、该标准径向量63以及该校准曲线储存在该保存型公用变量51以作为往后量测与比较依据的一标准值；

步骤22，该未加工刀具7的一初始值建立：如图26、图30至图32所示，该自动控制器5先自行设定一未加工刀具7的一原点坐标74与一工作坐标75，其后，使该自动控制器5驱动该未加工刀具7的该工作坐标75以一渐进运动移至该直角三角座1的该基准坐标23(或该位置坐标33)其一上侧相对位置进行垂直位移触发(如图27所示)与该圆周运动触发(如图29与图30所示)，并通过该有效横断面积71的左侧、右侧以及底侧触发该坐标原点41以产生一刀具轴向量72(X轴断面宽度与Y轴断面宽度)与一刀具径向量73(Z轴断面高度，其后该自动控制器5输入该刀具轴向量72与该刀具径向量73相对于该基准坐标23(或该位置坐标33)建立一截面曲线，将该刀具轴向量72、该刀具径向量73、该原点坐标74、该工作坐标75以及该截面曲线储存在该保存型公用变量51以作为往后量测与比较依据的一初始值，该自动控制器5对该标准值与该初始值进行一误差分析即可得到一相对差，因该标准棒6的标准轴向量62和该标准径向量63为已知固定值，亦即使该刀具轴向量72和该刀具径向量73再与该标准轴向量62和该标准径向量63比较，比较后得到的该相对差可推算量测该未加工刀具7的一刀长与一刀径，并将该刀长与该刀径的信息更新于该保存型公用变量51中；

步骤23，该加工刀具9的一测量值建立：如图33至图36所示，当一加工刀具9开始加工一段时间后会形成刀具磨耗或形成刀具损坏，因该加工刀具9与该未加工刀具7为相同一把刀具，当该控制装置81于加工过程中定时(timing)驱动该加工刀具9以一工作坐标75对准该基准坐标23与/或该位置坐标33并于该象限传感器4形成一有效面积91，其后，使该自动控制器5输入该有效面积91则各自测得变动后的一磨耗轴向量92与/或一磨耗径向量93以建立一磨耗曲线，将该磨耗轴向量92、该磨耗径向量93以及该磨耗曲线储存在该保存型公用变量51以作为一测量值，该自动控制器5对该初始值与该测量值进行一误差分析即可得到一长宽比、一长宽比与/或一偏移比，该长宽比或该偏移比即得到该加工刀具9的一刀长与/或一刀径的一差分，该差分包含一轴向差分94与/或一径向差分95，该差分由该校正装置52传输至该控制装置81重新设定该加工刀具9的该工作原点75以进行刀具补偿(cutter compensation)与/或一刀具半径补偿或偏移。该加工刀具9的容许值可以是依照使用者自己加工需求的，设定一刀具断折的断面缩减率(percentage reduction ofarea)、一刀具磨耗(tool wear)的容许值，以及一刀具偏摆的径向偏转(radialdeflection)、偏摇(yawing)、负偏(negatively skewed)、高低偏差(deviation of thevertical)、径向偏差(radial deviation)、瞬间偏差(transient deviation)的容许值；若该校正装置52检测到该轴向差分94或该径向差分95超过使用者所设定的容许值，该自动控制器5会显示异警讯息，提醒用户此加工刀具9有断折或偏摆过大的现象发生，避免使用者再使用该加工刀具9进行加工造成加工精度不佳。

本发明量测装置的特点为可同时进行该数控工具机8上的三线性轴的该热变量(热变形(hot deformation)、热变位)量测程序，量测时至少一刀具检测器能设置于该床台的任一象限角(quadrant angle)位置、或任二象限角位置以不相邻的对角线设置，而本发明规划会有量测式与触发式的两种功能：

步骤31，热变量量测的直接量测式功能：该自动控制器5启动开发的直接量测式的量测程序后，该数控工具机8会自动换刀换成热变量量测所用的该标准棒6，并开启量测模式，如图37所示，该数控工具机8依序移动该标准棒6以该基线64进行圆周运动(circularmotion)触发至该主光线21的该基准坐标23与该反射线31的该位置坐标33，该标准棒6并遮挡该象限传感器4的该受光面积42，以该基线64移动直到与该坐标原点41重合，此时，该自动控制器5分别记录下该基准坐标23与该位置坐标33相互正交投影的该立体坐标14的初始植Dx1与Dy1。纪录完初始值Dx1与Dy1，该数控工具机8上升至该旋转轴最高处开始旋转暖机，旋转第一时间(例如：五分钟)后，该数控工具机8再次进行量测程序，再开启量测模式，该数控工具机8依序移至该基准坐标23与该位置坐标33热变形(thermal deformation)或热变动(heat fluctuation)后的一热变量，暖机后该自动控制器5分别记录该立体坐标14的第一次位移植Dx2与Dy2。Dx1与Dx2差值即为X轴方向第一时间(例如：五分钟)暖机后的该热变量；Dy1与Dy2差值即为Y轴方向第一时间(例如：五分钟)暖机后的该热变量，再于第二时间(例如：十分钟)后重复一次上述暖机与量测的动作，该自动控制器5再次记录该立体坐标14的第二次位移植Dx3与Dy3，Dx1与Dx3差值即为X轴方向第二时间(例如：十分钟)暖机后的该热变量；Dy1与Dy3差值即为Y轴方向第二时间(例如：十分钟)暖机后的该热变量，后续该数控工具机8的该热变量依此法继续量测获得。本发明的该自动控制器5将会记录三轴热变量的量测数值即可得N+1个该立体坐标14(热变数量测(thermal variablesmeasurement))、N+2个该立体坐标14、N+3个该立体坐标14，并通过一联机(connectingline)(或一网络(network))输出N+1个该立体坐标14、N+2个该立体坐标14、N+3个该立体坐标14至该控制装置81，本发明也将开发对应的软件纪录多次该热变量的数值，提供给该数控工具机8厂商使用。

步骤32，热变量量测的触发式功能：如图38所示，该自动控制器5启动开发的触发式量测程序后，该数控工具机8会自动换刀换成热变量量测所用的该标准棒6，并开启量测模式，该数控工具机8依序移动该标准棒6以该基线64至该主光线21的该基准坐标23与该反射线31的该位置坐标33，该标准棒6并遮挡该象限传感器4的该受光面积42，以该基线64移动直到与该坐标原点41重合，该主光线21首先于Z轴方向进行触发，该自动控制器5纪录该数控工具机8的Z轴坐标Z1，再分别从该主光线21左右两侧进行触发，两侧触发位置可以让该自动控制器5计算得Y轴坐标Yc；而在该刀具检测器该反射线31的量测模式亦同，于该反射线31的Z轴方向触发后，分别再从该反射线31左右两侧进行触发两侧，触发位置可以让该自动控制器5计算得X轴坐标Xc，此时可得到该立体坐标14(Xc1,Yc1,Z1)。该数控工具机8上升至该旋转轴最高处开始旋转暖机，旋转第一时间(例如：五分钟)后，该数控工具机8再于第二时间(例如：十分钟)进行量测程序，开启量测模式，重复上述的量测动作，该自动控制器5计算得第二个该立体坐标14(Xc2,Yc2,Z2)，Xc1与Xc2的差值、Yc1与Yc2的差值、Z1与Z2的差值分别为第一时间(例如：五分钟)暖机后的X轴、Y轴、Z轴的该热变量。持续于第三时间(例如：十五分钟)重复此量测动作，该自动控制器5计算得第三个该立体坐标14(Xc3,Yc3,Z3)，Xc1与Xc3的差值、Yc1与Yc3的差值、Z1与Z3的差值分别为第二时间(例如：十分钟)暖机后的X轴、Y轴、Z轴的该热变量。后续该数控工具机8的该热变量依此法继续得到，该数控工具机8可随时于该标准棒6量测过程中并加上该热变量的量测，即使该自动控制器5通过该联机(或该网络)输出至该控制装置81，使该控制装置81可随时补偿该数控工具机8当下的该热变量误差。

本发明能应用于该数控工具机8的该旋转轴与立柱倾角(angle of inclination)量测，量测时至少一刀具检测器能设置于该床台的任一象限角(quadrant angle)位置、或任二象限角位置以不相邻的对角线设置、或每一象限角位置各设置一刀具检测器，其量测程序会有以下功能：

步骤41，旋转轴与立柱倾角量测式量测：该自动控制器5启动量测模式后，该数控工具机8会自动换刀换成该标准棒6，该数控工具机8依序移动该标准棒6以该基线64至该主光线21的该基准坐标23与该反射线31的该位置坐标33，该标准棒6并遮挡该象限传感器4的该受光面积42，以该基线64移动直到与该坐标原点41重合，在该象限传感器4的多个光电传感器44之间的多数个已知角度处使用该自动控制器5来获取该光讯号同时处理该光讯号以获得该磨耗曲线，此时该校正装置52会以该校准曲线使用一非线性回归算法计算出该标准棒6位于该基准坐标23与该位置坐标33的倾角且形成于该象限传感器4的该磨耗曲线，以获取该磨耗曲线的角度。如图39所示，当该旋转轴头无倾角误差(dip error)时，则该自动控制器5会计算出图39的VB-VD＝0并透过网络接头输出，当有倾角误差时则会输出如图40的(VB-VD)的磨耗曲线与图41的(VD-VA)的磨耗曲线的结果。其后该自动控制器5进行该校正曲线与该磨耗曲线的数值计算(numerical calculation)，即可得到A、B、D三个象限的各该光电传感器44形成电压变化(change of voltage)的一相对差。其中，该自动控制器5进行在进行计算时，如C象限的该光电传感器44有电压变化，则C象限的该光电传感器44代表量测到切削液。

步骤42，旋转轴与立柱倾角触发式量测：触发式的量测规划使用于大型龙门五轴数控工具机量测，该自动控制器5启动量测模式后，该龙门五轴数控工具机会自动换刀换成该标准棒6，该龙门五轴数控工具机依序移动该标准棒6以该基线64至该主光线21的该基准坐标23与该反射线31的该位置坐标33，该标准棒6并遮蔽该象限传感器4的该受光面积42，以该基线64移动直到与该坐标原点41重合，在该主光线21的该基准坐标23，龙门五轴数控工具机的A轴做角度的工具参照点(TCP)旋转转动以进行一位置分析(positionanalysis)，当该自动控制器5获取该光讯号同时计算此位置倾角为0度时便停止并记录此时的位置(position)，从此位置与该基准坐标23位置，可以推算出Y轴倾角。该位置坐标33同该基准坐标23，该标准棒6移动至该反射线31的该位置坐标33，A轴做缓慢的摆动(swing)，当该自动控制器5计算此位置倾角为0度时便停止并记录此时的位置，从此位置与该位置坐标33位置，可以推算出X轴倾角。其计算方式如同步骤41。

综上所述，本发明不但在空间型态上确属创新，并能较现有技术增进上述多项功能，应已充分符合新颖性及创造性的法定发明专利要件，因此提出申请，恳请贵局核准本件发明专利申请案，以励发明，至感德便。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。