[发明专利]非接触式光学测量设备和可更换光学探头

权利要求书

1.一种非接触式光学测量设备，其用于基于从光源发射并被工件表面反射以入射到光谱传感器上的光的可配置光传播路径来检测或测量不同的几何工件特征，所述非接触式光学测量设备包括：

准直器，其被配置为对从所述光源发出的光进行准直，以建立沿光轴定向的准直光；

旋转运动台，其被配置为引起围绕所述光轴的旋转运动；

旋转运动传感器，其被配置为跟踪由所述旋转运动台施加的可控旋转量；以及

充当通用接口的安装装置，其用于将一组可更换光学探头中的任何选定构件可拆卸地安装到所述旋转运动台上，从而随着所述可控旋转量被施加于所述选定构件的探头光学配置，可配置地沿着相应的传播路径引导所述准直光，使得所述准直光的反射部分被引导朝向所述光谱传感器。

2.根据权利要求1所述的非接触式光学测量设备，其进一步包括所述一组可更换光学探头，所述组中的每个构件包括与所述组中的其他构件的探头光学配置不同的相应探头光学配置。

3.根据权利要求1所述的非接触式光学测量设备，其中所述光谱传感器响应于由所述旋转运动台施加的所述可控旋转量是不可旋转的。

4.根据权利要求1所述的非接触式光学测量设备，其中所述可控旋转量包括360°或更多的自由旋转。

5.根据权利要求1所述的非接触式光学测量设备，其进一步包括处理设备，以基于来自所述旋转运动传感器的位置信息和来自所述光谱传感器的光谱信息生成几何表面的图像或点云。

6.根据权利要求5所述的非接触式光学测量设备，其中所述旋转和光谱信息是依次使用所述一组可更换光学探头的不同构件获取的。

7.根据权利要求1所述的非接触式光学测量设备，其中所述安装装置包括运动基座。

8.根据权利要求1所述的非接触式光学测量设备，其中所述安装装置包括磁耦合件、机械耦合件或真空耦合件。

9.根据权利要求1所述的非接触式光学测量设备，其进一步包括具有轴向对齐的探头光学配置的所述一组可更换光学探头的构件，其中所述准直光和所述反射部分共享沿所述光轴对齐的传播路径。

10.根据权利要求1所述的非接触式光学测量设备，其进一步包括具有反射镜以相对于所述光轴以一定角度引导所述准直光的所述一组可更换光学探头的构件。

11.根据权利要求10所述的非接触式光学测量设备，其进一步包括f-θ透镜，所述f-θ透镜被配置为响应于探头测量点的线性扫描和待测量的所述工件表面的线性运动来测量平面表面几何形状。

12.根据权利要求1所述的非接触式光学测量设备，其进一步包括具有横向偏移探头光学配置以使得所述准直光和所述反射部分的传播路径彼此横向偏移的所述一组可更换光学探头的构件。

13.根据权利要求12所述的非接触式光学测量设备，其中所述横向偏移探头光学配置包括被配置为响应于探头测量点的协调圆形扫描和待测量的所述工件表面的线性运动而测量平面表面几何形状的两个连续90°反射。

14.根据权利要求12所述的非接触式光学测量设备，其进一步包括反射镜以相对于所述光轴以一定角度引导所述准直光，并且其中所述一组可更换光学探头的所述构件被配置为响应于探头测量点的协调圆形扫描和待测量的所述工件表面的线性运动而测量圆柱表面几何形状。

15.根据权利要求10或14所述的非接触式光学测量设备，其中所述角度是90°。

16.根据权利要求1所述的非接触式光学测量设备，其中所述旋转运动台包括空气轴承。

17.根据权利要求1所述的非接触式光学测量设备，其中所述旋转运动传感器包括光学编码器。