[发明专利]用于光学探针的模块化微光学器件

说明书

本发明涉及用于光学探针的模块化微光学器件。一种光学探针组件(60)的探针本体(61)，该探针组件(60)被设计成用于在由坐标测量机器的探头承载的同时测量对象表面，该探针本体包括：位于所述探针本体的第一端的联接单元，该联接单元被设计成用于提供所述探针本体(61)与坐标测量机器的探头的联接；光导元件(62)，该光导元件用于将由所述探头供应的原始源光从联接单元传输到探针本体(61)的第二端。所述探针本体(61)包括位于所述探针本体(11，61)的第二端的微光学器件探针接口(66)，该探针接口(66)包括：源光发射元件(65)，该源光发射元件相对于所述第二端以限定方向提供所述原始源光的发射。

技术领域

本发明一般地涉及对用于坐标测量机器(CMM)的测量探针进行模块化设计以便针对所需测量条件修改探针特性的方法。

背景技术

通常的实践是在诸如坐标测量机器(CMM)的坐标定位设备上对生产之后的工件进行检验，以便检查预先限定的对象参数如对象尺寸和形状的正确性。而且，在许多工业应用中关注对未知对象的表面进行检测。这种测量典型地也可以使用坐标测量机器或任何其它适当类型的扫描装置来提供。

在传统的3D坐标测量机器中，探头被支撑为沿着三个相互垂直的轴线(在方向X、Y和Z上)运动。由此，探头能够被引导至坐标测量机器的测量容积的空间中的任一任意点，并且可利用由探头承载的测量传感器(探针或探测单元)来测量对象。这种探测单元可以被设计成触觉式探针或光学传感器，以例如基于三角测量或光学干涉原理来提供表面的测量值。

在该机器的简单形式中，与每个轴线平行地安装的合适的换能器或线性编码器能够确定探头相对于机器基座的位置，因此能够确定被传感器照明的对象上的测量点的坐标。为了给探头提供可动性，典型的坐标测量机器可以包括布置有探头的框架结构和用于使框架结构的框架部件相对于彼此运动的驱动装置。

使用光学传感器的一个优点是，它不与零件接触，因此不会像利用触觉型探针的情况那样在测量过程中使零件变形或损坏零件。

然而，用于测量具体工件的光学探针的类型必须以如下方式进行选择，即，使得探针的测量特性适应于工件的形状或地形测量特性。例如，为了测量钻孔，探针可以优选包括棱镜或反射镜以相对于探针触针的延伸轴线以预先确定的角度例如90°发射测量光束。

为了提供适应于相应测量要求的单独合适的探针，通常必须频繁改变附接至CMM的探头的探针。而且，必须有用于相应测量要求的许多特殊探头以确保不同工件的精确测量。

因而，坐标测量机器和相应的探针通常包括允许两个部件既进行机械联接又进行光学联接特别是电气联接的接口。通过这种接口，探针能够以较少努力比较快速地附接至探头并由探头承载和定位以用于测量目的。例如从EP 2356 401B1已知这种光学机械接口。

根据该方案，当已经偏离测量要求时，将更换整个探针，由于典型的测量条件，例如在工业过程中，在探针处以及在CMM处不利机械影响的频率相当高。因此，这种探针和结构的总的使用寿命非常有限。

另外，高精度光学测量探针的成本对于CMM的总操作成本来说是高相关因素，这意味着对于不同测量要求提供不同探针的总成本较高。

在这种情况下，进一步的缺点涉及到对这种探针的初始轻微损伤例如在发光光学器件处的损伤，这最终会导致比较高的修复成本或用新的探针更换整个探针以确保精确测量。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于CMM的改进探测系统，该探测系统允许针对所需的测量要求快速容易地适应测量条件。

本发明的另一个目的是针对待测量的不同工件提供一种柔性CMM和探针设计。

本发明的又一个目的是提供一种可修改的测量传感器，其中能够容易地执行由于改变测量条件而引起的修改，并且整个系统复杂性和成本都较低。