[发明专利]用于光学测量的测量系统

说明书

一种用于光学测量，特别是用于测量距离和/或位置和/或速度和/或颜色的测量系统，定义了至少一个外部固定点以及至少一个内部固定点，该外部固定点定义了外部坐标系或位于其中，该内部固定点定义了内部坐标系或位于其中。这两个坐标系相对彼此具有明确的位置，这意味着系统的调整或校准。

本发明涉及一种用于光学测量，尤其涉及用于测量距离和/或位置和/或速度和/或颜色的测量系统。

这里讨论的该类型的测量系统从实践中是充分已知的。一般来说，这里讨论的是光学计量学，它具有几乎无限的应用可能性。合适的测量系统从参考面无接触地确定测量对象的相应测得参数。用于确定测得参数的光传输轴的必要照明斑点(点、线、任何图案，诸如条纹光等)始终位于受公差影响的截锥(位置(x/y/z)和角度(α))中，该截锥明确分配给参考面。

关于根据本发明的教导的现有技术和优选设计示例，参考以下附图。结合基于附图对本发明优选设计示例的讨论，同样讨论了所要求保护的教导的一般优选配置和进一步发展。在图中，附图示出了：

图1以示意图示出了根据现有技术，使用点三角测量的示例，测量系统的实际传输轴与理想传输轴的偏差，

图2以示意图示出了也使用了点三角测量的示例，测量应用的目标区域连同照明斑点的位置偏差，

图3以示意图示出了根据本发明的外部机械参考坐标系与测量应用的坐标系的对准，

图4以示意图示出了外部和内部坐标系之间的关系连同传送光学器件，以及

图5以示意图示出了内部和外部坐标系的融合，特别是外壳部分和外壳的内部中的光机载体的融合。

关于现有技术，参考图1，其使用点三角测量的示例示出了真实传输轴与理想传输轴之间的偏差。图1具体示出了测量系统1和2以及测量面通过MBA(测量范围的开始)、MBM(测量范围的中间)和MBE(测量范围的结束)的真实传输轴的偏差。该图示出了受公差影响的截锥，其显示在相应测量面中测量时的困难。测量对象上的测量所需的照明斑点位置随距离和/或用相同类型的传感器替代传感器时而变化，并且如图2中所示，使用点三角测量的示例，通常导致在测量期间离开测量应用所需的目标区域。图2示出了测量应用的目标区域和照明斑点的位置偏差。

到目前为止，现有技术中出现的问题只能针对每个测量系统个体地解决，即如下：

原则上，进入到目标区域内的光学对准是可能的，即借助于测量系统的机械和/或机电调整。测量系统始终移动、倾斜或旋转。这可能导致系统距离误差，即如果测量系统在与原始校准期间不同的设置下运行。

测量系统也可以在已知的坐标系中被校准，例如在坐标测量机中，根据该坐标系，通过校正相应测量系统的位置来命中或到达目标区域。例如，可以使用标准(例如使用球体)或借助于光学测量进行此类校准。

实践中已知的测量系统相对于上述问题是不利的，因为为了避免测量误差，始终需要执行耗时的校准/调整，特别是在原始装配期间的调整之外的校准/调整。特别是，如果存在即使非常轻微的错位，相应的传输光束会导致测量中出现问题，因为无法明确定义该光束的出口点。

因此，本发明的基本目的是以如下方式优化用于光学测量的测量系统：使得用户无需进行额外的对准和/或调整和/或校准。

根据本发明的测量系统旨在仅在其外部机械参考坐标系上与测量应用的坐标系对准。其目的是以使得光轴和/或光学坐标系与外部机械参考坐标系具有明确关系的方式来构建测量系统。由于两个坐标系之间的这种明确关系，在大多数测量应用中，根据关于图1和图2的说明，受公差影响的截锥可被相当大地减小，至少至不需要额外对准和/或调整和/或校准的程度。图3示出了外部机械参考坐标系与测量应用的坐标系的对准。

本发明的基本目标通过权利要求1的特征实现。以下术语的定义对于更好地理解本发明是有利的：