[实用新型]用于测量装置的光学传感器和测量系统

说明书

用于测量装置的光学传感器和测量系统。一种用于测量装置的光学传感器(1、1’)，具有：光学机械耦合单元，该光学机械耦合单元适于提供光学传感器(1、1’)到测量装置的自动耦合，并且适于提供测量辐射在测量装置与光学传感器(1、1’)之间的双向传输；和第一光学测量通道，借助于其能够提供测量辐射在测量装置与光学传感器(1、1’)的第一出射窗(21a)之间的双向传输；第二光学测量通道，借助于其能够提供测量辐射在测量装置与光学传感器(1、1’)的第二出射窗(21b)之间的双向传输；和开关(10、10’)，该开关用于进行对测量辐射的传输的提供的受控改变，改变至少能够在第一光学测量通道或第二光学测量通道之间提供。

技术领域

本实用新型涉及用于测量机的模块化传感器装置，具体涉及具有可切换束路径的坐标测量机(CMM)和由这种传感器装置和测量机组成的系统。

背景技术

确定到测量点的距离形成用于各种测量任务且用于对应测量装置的基础。具体地，光学距离测量例如用于测量学(测地学)中或工业工件测试和/或测量中的测量装置。在这种情况下，例如，可以确定待监测工件上的点的坐标。这些方法的优点具体是作为例如可以由干涉仪距离测量提供的较长测量范围和较高测量准确度的结果的广阔应用领域。

需要存在于用于高准确度地测量对象表面且因此还测量对象自己的许多技术和/或工业应用领域中。这具体应用于所生产工件表面的测量和检查具有重大意义的制造工业，具体还用于质量控制目的。

坐标测量机用于通常以微米准确度使得能够精确测量对象表面几何结构的这些应用。待测量对象例如可以为发动机缸体、变速器以及工具。已知坐标测量机测量例如产生机械接触的表面，并且扫描表面。这一点的示例是如例如在DE4325337或 DE4325347中描述的门架型测量机。另一个系统基于铰接臂的使用，设置在多部分臂端部处的、铰接臂的测量传感器可以沿着表面移动。讨论中的类型的铰接臂例如在 US5402582或EP1474650中描述。US5822877描述了一种用于CMM上的多探针系统，该多探针系统由并排安装在支架结构上的若干独立探针构成。

另外，坐标测量机中光学测量传感器的使用已经变得日常。用于该目的的光学传感器基于例如用于干涉仪测量的、激光到对象表面上的照射(EP2037214)。还已知基于白光干涉法(DE102005061464)和彩色共焦法(FR2738343)的方法。测量传感器可以经由坐标测量机上的光电机械耦合元件灵活其自动地更换(EP02356401)。

用于坐标测量机的光学传感器和/或光学测量方法有许多优点：测量以非接触方式执行，并且光传感器可在对象表面上方以更小物理维数的“测量尖端”比触觉传感器更快速地引导，借此，启用测量的更高横向分辨率。

然而，所提及的光学测量方法在不利环境影响(例如，测量装置上的振动)的情况下都具有降低精度的距离测量的缺点。另外的限制可能出现在例如难以测量的表面上，这些表面关于所选辐射特性引起测量辐射的强散射或具有不利的粗糙度。此外，存在以下问题：在复杂工件几何结构的情况下必须执行光学传感器的频繁更换，以提供用于各表面部分的匹配传感器。例如，可枢转传感器适于扫描曲面。然而，传感器在每个情况下可能定向，使得测量辐射几乎正交地入射在对象表面上，以实现最佳的测量条件。

然而，因为测量辐射由此无法沿钻孔圆周的方向定向，而仅是沿钻孔深度的方向轴向定向，所以这种传感器将完全不适于测量钻孔。由此，对于这种测量必须更换测量传感器。该更换过程通常需要较大量的处理时间，由此，测量过程所消耗的总时间显著增加。

另一方面，使用连续的探针头允许垂直于表面，然而这改变系统的准确度。

在例如对象的一个部分要以比对象的另一个部分更大的准确度来捕获的情况下，类似的问题产生。不同的光学传感器通常也将用于该目的：低分辨率传感器进行快速扫描，并且第二高分辨率传感器以提高的精度测量。

更换测量传感器以适应例如对象几何结构的这种要求会降低测量处理的效率。