[发明专利]具有一体形成的接口以及保护单元的光学探针

说明书

本发明涉及具有一体形成的接口以及保护单元的光学探针。测量探针适于安装至用于确定待测量的对象上的测量点的至少一个空间坐标的坐标测量机的探针头，测量探针包括：光学测量单元，适于提供对象上的测量点的距离测量；以及探针接口(21)，用于将测量探针模块化安装至坐标测量机的探针头及探针和坐标测量机之间的光学信号的传递、尤其双向传递。探针接口(21)被设计为一体形成的模块，模块提供了测量探针在探针头上的可重复安装性，并且包括：球支承部的单侧部件，所述单侧部件包括至少三个凹部或者至少三个半球形凸起(23)；容纳部(22)，其形成为以已知的精确位置和取向接收限定类型的探针套管(24)。

技术领域

本发明通常涉及用于将光学测量探针连接至坐标测量机(CMM)的探针头的接口的具体设计。

背景技术

通常的实践是在坐标定位装置(诸如坐标测量机(CMM))上检查生产后的工件，以便检查预定对象参数(例如对象的尺寸和形状)的正确性。而且，在许多工业应用中关注的是检测未知对象的表面。使用坐标测量机或者任何其他合适类型的扫描设备还能够典型地提供这种测量。

在常规3D坐标测量机中，探针头被支撑用于沿着三个相互垂直轴线(沿X、Y及Z方向)移动。从而，探针头能够被引导至坐标测量机的测量体积的空间中的任何任意点，并且对象能够利用由探针头承载的测量传感器(探针或者探测单元)测量。这种探测单元能够设计为触觉探针或者光学传感器，例如基于三角测量或者干涉测量的原理提供对表面的测量。

在简单形式的机器中，平行于每个轴线安装的合适的换能器或者线性编码器能够确定探针头相对于机器基座的位置，因此，能够确定被传感器照射的对象上测量点的坐标。为了提供探针头的可移动性，典型的坐标测量机能够包括：框架结构，探针头布置在该框架结构上；以及驱动部件，其用于将框架结构的框架部件相对于彼此移动。

典型的通用系统是门式类型的坐标测量机，诸如DE4325337中描述的，或者是3D坐标测量铰接臂，例如，从US5,402,582或者EP1474650已知的。

使用光学传感器的优势为，其不是必须接触待测量的部件，因此在测量期间不会使部件变形或者不破坏部件，触觉探针就是这种情形。

但是，与用于坐标测量机的光学测量方法并存的是，需要将光学信号从传感器元件引导至坐标测量机的控制单元，其中，此处典型地使用光纤作为光学导体以及用于测量辐射的光学信号传递。

合适的光纤在用于信号传递的通信中分布广泛。为了联接所述光纤，存在与相应的应用对象并列的多个插入联接件，能够使甚至高能量光学辐射经由光纤和插入联接件传递，同时损失较低。但是，插入联接件具有的决定性劣势为：它们主要是被生产用于静态连接。由于光学接口对污染和破坏的高水平灵敏性，它们不能够频繁被插入。公知联接件的预测服务寿命为例如500至1000个插入周期。但是，实践中打开它们仅是为了维护。此外，为了确保优化传递，在重新插入在一起之前需要清洁光纤的在光学接口处的表面。

为了能够使用坐标测量机来测量复杂测量对象，例如气缸体，需要较频繁地改变传感器元件。必须以这种方式选择用来测量特定工件的光学探针的类型，使得探针的测量属性适合于工件的相应部分的形状或者地形属性。

为了提供适合于相应测量要求的各个合适的探针，通常需要频繁改变附接至CMM的探针头的探针。而且，可获得用于相应测量要求的多个具体探针以用于确保不同工件的精确测量。

例如，为了测量镗孔，探针能够优选包括棱镜或者镜面，从而相对于探针触针的延伸轴线以预定角度例如90°发射测量光束。

正如粗略估计的，传感器元件需要大约每个小时改变一次。因为坐标测量机通常一小时被驱动一次，因此每周易于达到100个插入周期，因此公知于通信的光学插入联接件将最早在约3个月之后达到它们预期服务寿命的终点。