[发明专利]包括光学传感器的坐标测量装置和相应方法

说明书

坐标测量装置(10)包括至少一个受控轴线(A1，XI，Y1，Z1)并包括用于待测量齿轮部件(11)的容座(13，14)，容座能围绕用作旋转轴线(A1)的轴线中的一个旋转驱动，装置包括角度传感器(16)并包括测量组件(17)。坐标测量装置(10)设计成借助至少一个受控轴线(A1，XI，Y1，Z1)执行测量组件(17)相对于齿轮部件(11)的运动。测量组件(17)包括光学无接触操作传感器(20)，其作为测量传感器并布置在测量组件(17)上，使得其能沿齿轮部件(11)的方向发射光束(LS)。角度传感器(16)设计成根据容座(13，14)相对旋转轴线(A1)的旋转位置提供旋转角度特征信号(sA1)，测量传感器能通过旋转角度特征信号(sA1)在激活状态下操作。

技术领域

本发明涉及一种包括光学传感器的坐标测量装置、以及用于光学测量齿轮部件的相应方法。

背景技术

在许多技术领域中，部件的精确测量具有重要意义。

例如，存在各种用于触觉获取表面情况和轮廓的测量装置。在机械扫描的情况下，通常在待测表面上引导扫描尖部。结果是形成通过扫描行程记录的信号，其允许关于表面轮廓的表述。

需要在生产过程的范围内尽可能快速和准确地实施这种测量，其中，所提及的机械扫描非常准确，但令人不满意地是其速度很慢。因此，在大多数情况下，机械测量不适合集成到生产序列中。因此，目前使用机械扫描测量方法，以例如通过示例的方式检查来自批量生产的各个部件，以随后能够在存在偏差的情况下以正确的方式参与运行的生产过程。

初看，光学测量可以代表机械测量的替代方案。在此使用光学测量传感器是理想的。然而，已经表明的是，光学测量传感器由于各种原因仅对齿轮齿测量的要求有限适用。在齿轮齿测量的情况下采用的特殊要求或标准如下：

·不利的扫描角度；

·例如齿面的有光泽的表面；

·相邻齿遮蔽；

·对测量精度的要求很高(介于0.1μm﹣0.5μm的范围内)；

·污染问题(例如，由于油)；

·与要测量的部件的齿碰撞时损坏传感器的风险；以及

·干扰折射或反射效应，例如，由于窄齿隙中的多次反射。

已知光学操作的干涉测量传感器非常精确并且具有非常高的分辨率。但是，对于这种传感器类型，与表面相距的距离必须很小并且接收角必须非常小。这意味着为了能够使用这些传感器，传感器端必须插入齿隙中。然而，如果传感器位于齿隙之外，则有利于快速测量。而且，这种干涉测量传感器非常昂贵。

根据激光三角测量传感器的原理工作的传感器具有高测量频率和大的接收角。传感器可以覆盖不同的测量范围、工作距离和分辨率。因此可以实现快速测量所需的齿隙外部的传感器布置。然而，遗憾的是，如果测量范围很小(2mm﹣5mm)并且测量距离很小(10mm﹣50mm)，则激光三角测量传感器仅对齿轮齿测量足够精确。

共焦彩色光学传感器具有高分辨率，但是如果希望满足上述条件，则需要大数值孔径。由此产生宽光锥。如果希望避免相邻齿上的光锥阴影，则会在齿轮齿测量期间产生不利的陡峭扫描角。然而，传感器没有接收到具有陡峭扫描角的可用反射光信号。

例如，在齿轮部件的生产范围内，需要能够执行齿轮齿快速测量，理想地是为了能够在生产期间或之后立即检查每个单独的齿轮部件。

发明内容

本发明的目的是提供一种装置和对应的方法，其能够对齿轮部件进行快速和精确的测量。

特别地，通过本发明的装置和方法可以更快地执行测量任务，该测量任务测量时间长并且在齿轮齿上非常频繁地进行。