[发明专利]具有白光传感器的坐标测量机

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量测量对象的坐标测量机，包括支撑测量对象的工件支撑物，包括承载光学传感器的测量头，其中，所述测量头和工件支撑物可以相对彼此移动，其中，光学传感器具有物镜和相机，相机设计成通过物镜捕获测量对象的像，其中，物镜具有入光开口和出光开口，其中，物镜具有多个透镜元件组，它们沿物镜的纵轴在入光开口和出光开口之间一个位于另一个后方得布置在物镜中。

背景技术

例如，从DE10340803A1中可知这种类型的设备。

使用光学传感器和坐标测量机使得在许多情况下，可非常快速地测量测量对象的几何特性。迄今为止，包括光学传感器的已知坐标测量机的一个缺点是光学传感器受限于特定测量任务和特定工件特性。光学传感器通常针对特定类型的测量任务而优化，例如关于可获得的测量精度或测量范围。例如，平行于传感器光轴具有大高度差的工件会导致问题。部分地，使用不同光学和/或触觉传感器以能够对不同测量要求做出灵活的反应，其中，单独的传感器分别仅执行整个测量任务的一部分。总体上，每个单独的传感器针对特定的测量任务而优化。因此，根本上，光学传感器具有各自单独的光学系统，其良好适配于特定的使用目的，而不太适配于其它目的。

举例来说，已提出了包括白光传感器的坐标测量机。例如，文献DE10340803A1公开了这种坐标测量机。

使用的大多数共焦白光传感器是点传感器。这些传感器获得处于小于1μm至约20mm的范围内的深度分辨率。处于这种操作范围内的分辨率通常由约15位表示。这种传感器用于沿扫描路径执行对测量对象的精确测量。通常，这些传感器的测量结果与相机像组合。快速表面信息和非常精确的深度信息的优点可以如此组合。多个测量通道或测量点并排布置的实施例也是已知的。然而，单独的测量点通常具有比较大的横向距离，结果，具有真正实线的测量是不可能的。

另一方面，还提出将白光线引导至测量对象。在该情况下，可用频谱内的不同色光成像进不同深度。由测量对象反射的光随后进行频谱分析，给相应测量点分配深度值作为测量值，对于测量值，反射的光谱分布具有其最大值。

如文献DE10340803A1所说明的，除了其它光学传感器，这种白光传感器布置在坐标测量机的载体结构上。

在坐标测量机中设置用于不同测量任务的不同传感器使得高灵活性和高测量精度成为可能。设置分别具有适于传感器使用目的的专用光学系统的许多传感器的高成本是不利的。而且，分别具有专用光学系统的多个传感器要求坐标测量机中的比较大的结构空间，这限制了测量体积，并导致其它成本。

发明内容

期望提供一种光学坐标测量机，其可以比较低的成本执行一系列光学测量任务。因而，本发明的目的是说明一种对应的坐标测量机和一种对应的方法。

因此，提出了开发前言中提到的坐标测量机，以实现来自多个透镜元件组的第一透镜元件组以固定方式布置在入光开口的区域中，在第一和第二透镜元件组之间在物镜中有空隙，坐标测量机还具有白光传感器和至少部分反射的耦合元件，耦合元件将白光传感器耦合到物镜中，所述耦合元件选择性地移动到所述空隙中。

在本申请的上下文中，“白光传感器”应理解为指的是用具有特定波长频谱的光照射测量对象的传感器，其通过评估由测量对象反射或散射且由传感器检测的波长频谱中的光强分布来确定测量对象的至少一个点的平行于纵轴的位置。在该情况下，使用由光成像引起的纵向色差和源于此的每个波长的不同顶焦距。在该情况下，白光传感器实际上不必一定非要使用白光，即约380nm至约780nm的波长频谱。白光传感器还可仅使用该波长频谱的部分范围和/或低于380nm的紫外范围中的邻近波长和/或高于780nm的红外波长中的邻近波长。

在本发明的上下文中，“耦合元件”应理解为指的是至少部分地反射入射光(即反射入射光的至少一部分)的光学元件。原则上，耦合元件可完全反射入射光，即可以是反射镜。然而，在一个优选构造中，耦合元件是分束器。分束器可以设计成其反射入射光的50％，并允许通过或透射入射光的50％。如此，入射光束可分为具有相同强度的两个光束。

在该构造中，在第一透镜元件组和可移动的第二透镜元件组之间有限定的最小距离，第二透镜元件组不能使得小于(undershot)该最小距离。该空隙使得可在光束路径中容纳分束器和/或将色组件(chromatic assembly)引入第一透镜元件组和第二透镜元件组之间的物镜中。该构造增加了新的物镜的灵活性，因为其尤其还便于针对不同传感器原理耦合进限定的照明。