用于测量装置的光学配置制造方法及图纸
Optical configuration for a measuring device
A scanning probe is provided for use in a coordinate measuring machine. The scanning probe includes a rotating position detecting configuration and axial position detection configuration, rotating position detecting configuration output said stylus connecting part rotates around the center of rotation of the X and Y position signal, the axial position detection output said stylus part along the axial direction of the position of the position signal Z. The Z position signal is insensitive to the motion of the axial detection deflector in at least one direction in the transverse direction. X, Y and Z position signal can be processed to determine the contact part of the stylus 3D position, which may include a combination of known trigonometry scanning probe using Z position signal, from at least one remove axial movement of cross coupling component X or Y position signal in.
【技术实现步骤摘要】
用于测量装置的光学配置
本公开涉及精确计量学，并且更特别地涉及用于坐标测量机的探针的感测配置。
技术介绍
坐标测量机(CMM)可以获得被测工件的测量值。在美国专利No.8,438,746中描述了一个示例性现有技术CMM，其全部内容通过引用并入本文，所述CMM包括于测量工件的探针、用于移动探针的移动机构、以及用于控制移动的控制器。在美国专利No.7,652,275中描述了包括表面扫描探针的CMM，其全部内容通过引用并入本文。如其中所公开的，机械接触探针或光学探针可以扫描工件表面。在美国专利No.6,971,183(’183专利)中还描述了采用机械接触探针的CMM，其全部内容通过引用并入本文。其中公开的探针包括具有表面接触部分的触针、轴向运动机构和旋转运动机构。轴向运动机构包括移动构件，其允许接触部分在测量探头的中心轴线方向(也称为Z方向或轴向方向)上移动。旋转运动机构包括旋转构件，其允许接触部分垂直于Z方向移动。轴向运动机构嵌套在旋转运动机构内。接触部分位置和/或工件表面坐标是基于旋转构件的位移以及轴向运动移动构件的轴向位移而确定的。诸如’183专利中公开的那些的运...
【技术保护点】
一种用于坐标测量机的扫描探针，所述扫描探针包括：触针悬挂部分，包括：触针联接部分，其配置为刚性地联接至触针；以及触针运动机构，其配置为实现所述触针联接部分沿着轴向方向的轴向运动，以及所述触针联接部分围绕旋转中心的旋转运动；以及触针位置检测部分，包括：光源配置；旋转位置检测配置，包括：旋转检测光束路径，配置为接收来自所述光源配置的光；旋转检测偏转器，其沿着所述旋转检测光束路径定位，并且联接至所述触针悬挂部分；以及旋转检测器部分，其接收来自所述旋转检测偏转器的可变偏转光束，并且输出表示所述触针联接部分围绕所述旋转中心的旋转的X和Y位置信号；以及轴向位置检测配置，包括：轴向检测光...
【技术特征摘要】
2015.12.17 US 14/973,4311.一种用于坐标测量机的扫描探针，所述扫描探针包括：触针悬挂部分，包括：触针联接部分，其配置为刚性地联接至触针；以及触针运动机构，其配置为实现所述触针联接部分沿着轴向方向的轴向运动，以及所述触针联接部分围绕旋转中心的旋转运动；以及触针位置检测部分，包括：光源配置；旋转位置检测配置，包括：旋转检测光束路径，配置为接收来自所述光源配置的光；旋转检测偏转器，其沿着所述旋转检测光束路径定位，并且联接至所述触针悬挂部分；以及旋转检测器部分，其接收来自所述旋转检测偏转器的可变偏转光束，并且输出表示所述触针联接部分围绕所述旋转中心的旋转的X和Y位置信号；以及轴向位置检测配置，包括：轴向检测光束路径，配置为接收来自所述光源配置的光；轴向检测偏转器，其沿着所述轴向检测光束路径定位，并且联接至所述触针悬挂部分，以响应于所述轴向运动在轴向方向上移动，其中所述轴向检测偏转器还响应于所述旋转运动在横向于所述轴向方向的至少一个方向上移动；以及轴向检测器部分，其接收来自所述轴向检测偏转器的可变偏转光束，并且输出表示所述触针联接部分沿着所述轴向方向的位置的Z位置信号，其中所述轴向位置检测配置被配置为使得所述Z位置信号对所述轴向检测偏转器在横向于所述轴向方向的所述至少一个方向上的运动基本上不敏感。2.如权利要求1所述的扫描探针，其中所述轴向检测器部分包括Z位置光电检测器，其输出所述Z位置信号，所述Z位置信号响应于来自所述轴向检测偏转器的所述可变偏转光束在所述Z位置光电检测器上形成的点或线的位置。3.如权利要求2所述的扫描探针，其中所述轴向位置检测配置还配置为使得来自所述轴向检测偏转器的所述可变偏转光束至少部分地由所述轴向检测偏转器聚焦，以在所述Z位置光电检测器上形成所述点或线，并且所述轴向检测偏转器沿着横向于所述轴向方向的第一方向的运动改变所述点或线焦点，而基本上不改变所述点或线在所述Z位置光电检测器上的有效位置。4.如权利要求3所述的扫描探针，其中所述轴向检测偏转器包括透镜。5.如权利要求3所述的扫描探针，其中所述轴向位置检测配置还配置为使得：来自所述轴向检测偏转器的所述可变偏转光束至少部分地由所述轴向检测偏转器聚焦，以在所述Z位置光电检测器上形成所述点；所述Z位置信号响应于所述点沿着所述Z位置光电检测器的单个敏感轴线的位置；以及所述轴向检测偏转器沿着横向于所述轴向方向的第二方向的运动改变形成在所述Z位置光电检测器上的所述点沿着正交于所述Z位置光电检测器的敏感轴线的方向的位置。6.如权利要求1所述的扫描探针，其中所述轴向检测偏转器和所述旋转检测偏转器刚性地彼此联接。7.如权利要求1所述的扫描探针，其中所述轴向检测偏转器和所述旋转检测偏转器刚性地联接至所述触针联接部分。8.如权利要求1所述的扫描探针，其中所述扫描探针还包括外壳，并且所述光源配置、所述轴向检测器部分和所述旋转检测器部分刚性地联接至所述外壳。9.如权利要求8所述的扫描探针，其中所述X和Y位置信号结合所述Z位置信号实现确定所述触针联接部分相对于所述外壳的绝对3D位置。10.如权利要求1所述的扫描探针，还包括分束器，其配置为将来自所述光源配置的光源的光分成沿着所述轴向检测光束路径的轴向检测光束和沿着所述旋转检测光束路径的旋转检测光束。11.如权利要求1所述的扫描探针，其中所述光源配置包括：第一光源，其配置为沿着所述轴向检测光束路径提供轴向检测光束；以及第二光源，其配置为沿着所述旋转检测光束路径提供旋转检测光束。12.如权利要求1所述的扫描探针，其中所述旋转检测器部分包括X-Y位置光电检测器，其输出X位置信号，所述X位置信号响应于来自所述旋转检测偏转器的所述可变偏转光束在所述X-Y位置光电检测器上形成的点沿着所述X-Y位置光电检测器的第一轴线的位置；并且其还输出Y位置信号，所述Y位置信号响应于来自所述旋转检测偏转器的所述可变偏转光束在所述X-Y位置光电检测器上形成的点沿着所述X-Y位置光电检测器的第二轴线的位置。13.如权利要求12所述的扫描探针，其中：所述旋转检测偏转器联接至所述触针悬挂部分，以响应于所述旋转运动而移动，并且所述轴向检测偏转器还响应于所述轴向运动在轴向方向上移动；并且所述旋转位置检测配置名义上配置为使得，当没有所述触针联接部分围绕所述旋转中心的旋转时，所述X和Y位置信号对所述旋转检测偏转器沿着所述轴向方向的运动基本上不敏感。14.如权利要求12所述的扫描探针，其中所述旋转位置检测配置被配置为使得来自所述旋转检测偏转器的所述可变偏转光束至少部分地由所述旋转检测偏转器聚焦，以在所述X-Y位置光电检测器上形成所述点。15.如权利要求14所述的扫描探针，其中所述旋转检测偏转器包括凹面镜。16.如权利要求1所述的扫描探针，其中：所述旋转检测偏转器包括具有沿着所述轴向方向取向的光轴的凹面镜，并且沿着沿所述轴向方向延伸的旋转检测光束路径的一部分定位，并且所述旋转运动横向于其光轴移动所...
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