[发明专利]坐标测量机、制造方法以及测量光学滤波器的方法

说明书

一种坐标测量机，包括用于光学采集工件的图像数据的光学传感器，其中光学传感器包括镜头和照明装置，镜头限定光轴，照明装置在图像数据的光学采集期间照明工件。照明装置包括漫射发光体和光学滤波器，光学滤波器具有彼此并排布置且彼此分开的多个光通道，其中由发光体发射的光在其下侧进入滤波器，穿过光通道，且在其相对顶侧从滤波器再次出现，其中每个光通道仅透射与相应光通道的纵向轴线的角度小于预定限制角的光线。镜头和滤波器相对于彼此倾斜，使得垂直于滤波器的顶侧对准的法向矢量与光轴形成不为0°的倾斜角。

技术领域

本发明涉及一种用于测量工件的空间坐标的坐标测量机。此外，本发明涉及一种制造坐标测量机的方法。此外，本发明涉及一种在根据本发明的坐标测量机中使用的测量光学滤波器的光学性质的方法。

背景技术

坐标测量机用于检查工件，例如作为质量保证的一部分，或作为所知的“反向工程”的一部分来完全确定工件的几何结构。此外，可以预期多样的其他应用可能性，例如，工艺控制应用，其中直接应用测量技术，以进行在线监测并调整制造和加工工艺。

在坐标测量机中，不同类型的传感器可以用于采集待测量的工件。作为示例，以触觉方式测量的传感器就此而言是已知的，如申请人以名称“VAST XT”或“VAST XXT”销售的。在此，用触针扫描待测量的工件的表面，所述触针在测量空间中的坐标在所有时间是已知的。这样的触针也可以沿着工件的表面移动，使得在测量过程中可以按限定的时间间隔采集多个测量点，作为所谓“扫描方法”的一部分。

此外，已知使用光学传感器，其使得能够进行工件或测量对象的坐标的非接触采集。本发明涉及这样的包括光学传感器的坐标测量机。

在光学规格度量中，如果意图以单个微米范围的精度测量工件的形状，通常产生大量花费。这通常归因于以下事实，相对复杂的机器沿着预先计划的轨迹引导相对复杂和沉重的传感器。随后或并行地，然后将光学采集的信息关联到由机器致动器系统提供的空间信息，使得可以重新构建待测量的对象的表面。

可以用于光学坐标测量机中的光学传感器的一个示例是申请人以商品名称“ViScan”销售的光学传感器。此类型的光学传感器可以用于各种类型的测量设置或坐标测量机中。这样的坐标测量机的示例为申请人销售的产品“O-SELECT”和“O-INSPECT”。

具有高分辨率镜头的照相机通常用作这样的光学坐标测量机中的光学传感器。在光学度量中，简而言之，评估测量对象的阴影投射(shadow casting)。为此，在测量对象在照相机芯片上的成像上，将黑白转变与测量对象的位置相关联。可以由光学单元的校准产生图形和对象之间的此关联。

然而，上述程序中的基本前提是，阴影投射，即在照相机芯片上成像的图像中的明亮和黑暗的位置也实际上精确地对应于测量对象的轮廓。因此，意图用于度量目的这样的光学系统具有严格要求，其不仅与成像系统有关，而且与照明系统有关。因此，照明与成像系统理想地适配，以能够实现最佳可能的测量结果。

为能够确保与照明系统有关的严格要求，远心照明光学单元通常用于光学坐标测量机中。然而，由于空间和/或成本原因，也可以由平坦设计的表面发光元件取代所述远心照明光学单元。然而，由于发散光在测量对象处的反射，此测量主要在体零件(volumepart)的情况下则限制测量精度。依照顺序，即使在这样的坐标测量机构造的情况下，为了再次获得使用远心照明光学单元可实现的测量精度范围，也可以用其他部件取代或扩展平坦设计的表面发光源。