[发明专利]对准光学测量系统的光学部件

说明书

本发明涉及用以将准备用于测量操作的光学测量系统部件予以对准的方法和装置。

一种已知类型的光学测量系统包括两个以上的壳体，至少其一固定在机器的底座上，而另一个由机器的移动臂或主轴支承。一个壳体包含有一个或多个光源和探测器，以下将称作“光源壳体”，而另一壳体包含有反射器，以下将称作“反射器壳体”。通常光源壳体保持在机器底座上的固定位置中，而反射器壳体安装在机器的移动部件例如机器主轴上。

将光学部件加以对准通常是一个耗时的过程，包括首先对准光源壳体使得其中产生的光束沿着或平行于机器的X、Y和Z轴之一或多个定向。然后，必须将反射器与该光束对准使得反射光束射回探测器上。取决于所用探测器的类型，该对准可能必须精确至几弧秒的范围内。

本发明的方法和装置使得光源、反射器和探测器的对准可以在机器的所有三个轴线上简单而且迅速地完成。

根据本发明的一个方面，一种用于机器的光学测量系统，包括两个壳体，固定在机器的两个相对可移动部件上，每个壳体在其至少一面上设有一个安装装置的互补部分，该安装装置使得当其两个部分连接在一起时，壳体互相对准并且与机器部件的已知相对移动方向对准。

在一个优选实施例中，安装装置的部件为运动支座，其一起构成一个运动支架，采用磁体将所述运动支架的两个部件压在一起。

光学部件预先设置在相应壳体之内，使得当安装装置的两个部分连接在一起时所述两个壳体中的光学部件互相正确对准。

一个壳体上可以设有可调连接器的一个部分，使其关于三个正交旋转轴线的取向能够在有限范围内变换。该可调连接器的另一部分连接至机器的相对运动部件之一上。

根据本发明的一个独立方面，设有一个基座，在其至少一个表面上具有用于至少一个运动支座的定位元件，并且可以在其三个正交表面的每一个上具有这种支座。基座上设有可调节装置，使其能够与所述三个正交机器轴线对准。当光源壳体通过其运动支座安装在基座的任一运动支座上时光源壳体则与一个机器轴线自动对准。

然而替代地，运动支架的三个定位元件可以直接设在机器底座上的已知位置中，通过在基板或壳体上分别设置运动支架协调作用的定位元件，使得基板或所述壳体之一能够直接安装在机器底座上的已知位置。

在再一个实施例中，替代基板，一个单个球体可以用于安装壳体。该球体可以刚性安装在基座结构上使得一旦基座结构定位在机器上之后球体则保持固定，或者球体可以安装成相对于基座结构可以调节从而在机器上的壳体定位方面提供一定的顺应性。基座结构最好通过磁力支承定位在机器上。壳体在其内部设有一个杯帽，位于机器上的所述球体上，使得壳体能够围绕通过球体中心的水平和竖直轴线转动，从而可以与机器轴线对准。一旦对准则优选通过杯帽与球体之间的磁力对其支承定位。可以通过将另一壳体定位在机器主轴上并且向球体上的壳体驱动机器主轴以啮合所述两个壳体之间的运动定位元件，然后驱动机器主轴以使机床上的壳体重新定向，以此实现壳体在球体上的转动。

在本发明的另一个实施例中，所述两个壳体构成一个球杆的两个部分。在此情况下所述球杆改型为提供两个用运动支架连接在一起的可分离部分。所述部分之一相当于所述光源壳体并且含有光源、线性干涉仪的干涉仪光学器件和探测器，而另一部分含有反射器。在该实施例的改型中，所述光源和/或探测器可以相对于球杆是远程的，并通过光缆与之连接。

为了防止球杆的两个部分在分离时下垂(即围绕球体端部转动)，可以在球体的相对侧上设置配重，或者用于支承球体的杯帽可以包含磁体以对该球体支承定位。在这些情况下当球杆的所述部分将要分离时可以通过电磁体来补充磁力。

下面参照附图仅仅以例示方式对本发明进行更详细的说明。附图中：

图1为根据本发明第一实施例的光学测量系统部件的概略正视图；

图2和3表示可调连接器的一个实施例；

图4表示本发明的另一个实施例；

图5和6表示本发明的再一个实施例；

图7表示本发明的光源壳体的固定支架；以及

图8表示本发明的再一个实施例。

下面参照附图，图1中显示了第一实施例用于安装在机器上的光学测量系统。

该光学测量系统包括基板10、光源壳体20和反射器壳体22，所有这些部件都需要与一个或多个机器轴线正确对准。基板10通过螺钉12、14连接至机器的底座。