一种测量器件及用于对部件的目标平面进行光距离测量的方法技术

一种测量器件具有：旋转轴线；至少一个受控轴线；用于待测量部件的接受器，该待测量部件特别是齿轮部件，所述接受器绕旋转轴旋转驱动，并且具有包含光源、光学装置和光学检测器的光学无接触操作测量装置，所述测量装置设计为使其能够：当所述部件被布置在所述接受器内时，发出从所述光源始发的沿光轴线向着所述部件的目标平面的方向的光束；引导在所述目标平面上被反射的具有不同波长的光成分，向着所述光学检测器的方向通过所述光学装置，所述光学装置包括第一部分器件和第二部分器件，第一部分器件经由光波导固定地连接到所述检测器，第二部分器件可拆卸地布置在第一部分器件上。本发明专利技术还涉及一种用于对部件的目标平面进行光距离测量的方法。

A measuring device and a method for measuring the optical distance of the target plane of the component

【技术实现步骤摘要】
一种测量器件及用于对部件的目标平面进行光距离测量的方法
本专利技术涉及一种具有光测量装置的测量器件和一种使用该测量装置实施光距离测量的方法。
技术介绍
在许多
，部件的精确测量具有重要意义。例如，存在用于触觉获取部件的几何轮廓或表面的轮廓和情况的测量器件。为此目的，探针的尖端通常被引导到待测量的表面上。机械测量通常是耗时的。初看起来，光测量可以作为机械测量的替代。在此使用光测量传感器将是理想的。首先，光测量方法可以作为对旋转对称部件的测量(例如，齿轮部件的齿轮齿的测量)的可行替代。然而，由于各种原因，对于齿轮齿测量的要求来说，光学测量传感器已经展示出仅仅具有有限的适用性。在测量齿轮齿的情况下应用的特殊要求或标准是:·不利的扫描角度，·光滑的表面，例如，齿的侧面，·因为相邻齿产生的阴影，·对于测量精度的高要求(在0.1μm-0.5μm的范围内)，·污物问题(例如，因为油而产生)，·在与待测量部件齿的碰撞事件中，传感器的毁损风险，和·干扰性折射或反射效应，例如，因为在齿的狭窄间隙中的多次反射。目前存在对于能够执行齿轮齿测量的需求，例如，在齿轮部件的生产或质量控制范围内，由此能够检查各种齿轮部件。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种器件，该器件使得快速和精确的测量能够在旋转对称部件上，特别是齿轮部件上执行。此外，提供了对应的方法。在对齿轮部件进行测量的情况下，这样的测量任务涉及例如分度测量，在分度测量中判定从齿侧面到齿侧面的角度距离。该目的是通过根据本申请限定的技术方案限定的测量器件和通过本专利技术其他方面限定的方法实现的。根据本专利技术的一种(坐标)测量器件包括：－旋转轴线，－至少一个受控轴线，－用于待测量部件的接受器，该待测量部件特别是齿轮部件，所述接受器绕旋转轴线旋转驱动，并且具有－具有光源、光学装置和光学检测器的光学无接触操作测量装置，其中，所述测量装置设计为使其能够：－当所述待测量部件被布置在所述接受器内时，发出从所述光源始发的沿光轴线向着所述待测量部件的目标平面的方向的光束，－将在所述目标平面上被反射的具有不同波长的光成分向着所述光学检测器的方向引导通过所述光学装置，并且其中，所述光学装置包括第一部分器件和第二部分器件，其中，所述第一部分器件经由光波导固定地连接到所述光学检测器，并且其中，所述第二部分器件可拆卸地布置在所述第一部分器件上。本申请还涉及一种用于对部件的目标平面进行光距离测量的方法，所述部件特别是齿轮部件，该方法包括下述步骤：－从一组部分器件中选择一个部分器件，所述一组部分器件因不同的光测量范围和/或不同的测量距离而不同，－通过将所选定的部分器件附接到第一部分器件上来提供光学装置，由此使得所述光学装置的光学轴线向着所述目标平面的方向同心地穿过所选定的部分器件和所述第一部分器件两者，－相对于所述目标平面定位所述光学装置，其中所述光学装置与所述目标平面之间的相对距离是指定的，所述距离在所选定的部分器件的光测量范围的范围内，－在具有多个光谱成分的白光或广－光谱光中进行耦合，由此使所述白光或广－光谱光在所述光测量范围内针对所述光谱成分形成不同的焦点，－将其焦点与所述目标平面相遇的光谱成分耦合到所述光学装置中，－将该光谱成分引导到为此光谱成分进行光谱分析所设计的检测器中，－确定该光谱成分的波长或者检测该光谱成分，－从确定的所述波长和从定义所选定的部分器件的光测量范围的信息确定距离信息。在至少部分实施例中，本专利技术基于具有高分辨率的共焦－彩色光测量装置的使用。但是，如果希望满足上述条件，这样的测量装置需要相对较大数值的孔径。这样就产生了相对较宽的光锥。如果希望避免光锥在相邻齿上的阴影，该阴影是在齿轮齿测量期间由不利的陡峭扫描角度产生的。然而，在扫描角度陡峭的情况下，测量装置的检测器不会接收到可用的反射光信号。替换地，共焦-彩色光测量装置的光单元可以移动得距离待测量的表面相对较近，以获得可用的反射光信号。但是，此外还需要在此尽可能精确地设置光学装置与(齿轮)部件的目标平面之间的合适距离。因为在共焦-彩色测量情况下，对于第一(齿轮)部件合适的集群和对于第二(齿轮)部件合适的集群相比是不同的，所以，根据本专利技术，还详细说明了在测量各种(齿轮)部件的每种情况下的光学装置的各种集群。为了有效改装本专利技术的测量器件，使用可更换的光单元。光学装置是特别设计的，使得仅仅通过更换可更换的光单元(也称为第二部分器件)就可以完成适应。因为使用了能够使光学装置的第二部分器件精确地连接到位至第一部分器件的定位装置，所以这种可更换光单元的更换可以特别有效地进行。在至少部分实施例中，除定位装置外，使用了磁体装置，该磁体装置确保在测量期间将第二部分器件可靠地连接到第一部分器件所需的保持力。通过选择和安置磁体装置的磁体，可以恰好地确定出保持力的大小，使得第二部分器件固定地连接到第一部分器件，并且通过施加确定的分离力就可以从第一部分器件分离第二部分器件，而不会带来任何问题。在至少部分实施例中，可以使用弹簧装置、形成部分真空的系统、具有卡口式组装件的装置、或者螺栓(例如，电动机械地促动的螺栓)，代替磁体装置施加所需的保持力。在至少部分实施例中，第二部分器件仅仅包括若干光部件(例如，仅仅包括一个光透镜)，以将第二部分器件的成本维持在可接受的限度内。本专利技术的测量器件优选地在至少部分实施例中配备有至少一个(数控)受控的轴线，例如，其中所述轴线可以是用于相对于(齿轮)部件移动光学、无接触的测量装置的线性轴线，和/或用于相对于测量装置可旋转驱动(齿轮)部件的旋转轴线。这样的测量器件具有至少一个能够使光学装置相对于目标平面高精度定位的(数控)受控的轴线。本专利技术基于至少一个光测量装置的使用，由于合适的可更换的光单元为了分别的使用情况暂时地固定在测量装置上，该光测量装置能够实现高精度和快速的距离确定。例如，在至少部分实施例中，测量装置的标称距离可以是在5mm至50mm的范围内。为了能够覆盖标称距离的这个距离范围，在至少部分实施例中，测量范围可以包括两个或多于两个不同的可更换光单元。如果在每种情况下临时安装合适的可更换的光单元，那么在至少部分实施例中，测量装置的测量范围可以是(例如)在±0.3mm的范围内。在至少部分实施例中，一个线性轴线/多个线性轴线使光学装置相对于目标平面能够高精度地定位(其中测量器件的一个或多个轴线可以是数控控制的)。至少部分实施例是基于测量器件的整体集群的，(齿轮)部件容纳在其中，该(齿轮)部件的旋转轴线与该器件可旋转驱动的接受器的旋转轴线同心。在这种情况下，可旋转驱动的接受器的旋转轴线在空间中是竖直的。在这个优选的整体集群中，测量装置设计为使得其发出光束，该光束相对于旋转驱动的接受器的旋转轴线径向地延伸，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量器件(10)具有/n－旋转轴线(A1)，/n－至少一个受控轴线(X1，Y1，Z1)，/n－用于待测量部件的接受器，该待测量部件特别是齿轮部件(11)，所述接受器绕旋转轴线(A1)旋转驱动，并且具有/n－具有光源(LD)、光学装置(50)和光学检测器(26)的光学无接触操作测量装置(17)，/n其中，所述测量装置(17)设计为使其能够：/n－当所述待测量部件(11)被布置在所述接受器内时，发出从所述光源(LD)始发的沿光轴线(OA)向着所述待测量部件(11)的目标平面(OE)的方向的光束(LS)，/n－将在所述目标平面(OE)上被反射的具有不同波长(λr、λg、λgr、λb)的光成分向着所述光学检测器(26)的方向引导通过所述光学装置(50)，/n并且其中，所述光学装置(50)包括第一部分器件(51)和第二部分器件(52)，其中，所述第一部分器件(51)经由光波导(53)固定地连接到所述光学检测器(26)，并且其中，所述第二部分器件(52)可拆卸地布置在所述第一部分器件(51)上。/n

【技术特征摘要】
20180814 DE 102018119697.01.一种测量器件(10)具有
－旋转轴线(A1)，
－至少一个受控轴线(X1，Y1，Z1)，
－用于待测量部件的接受器，该待测量部件特别是齿轮部件(11)，所述接受器绕旋转轴线(A1)旋转驱动，并且具有
－具有光源(LD)、光学装置(50)和光学检测器(26)的光学无接触操作测量装置(17)，
其中，所述测量装置(17)设计为使其能够：
－当所述待测量部件(11)被布置在所述接受器内时，发出从所述光源(LD)始发的沿光轴线(OA)向着所述待测量部件(11)的目标平面(OE)的方向的光束(LS)，
－将在所述目标平面(OE)上被反射的具有不同波长(λr、λg、λgr、λb)的光成分向着所述光学检测器(26)的方向引导通过所述光学装置(50)，
并且其中，所述光学装置(50)包括第一部分器件(51)和第二部分器件(52)，其中，所述第一部分器件(51)经由光波导(53)固定地连接到所述光学检测器(26)，并且其中，所述第二部分器件(52)可拆卸地布置在所述第一部分器件(51)上。


2.根据权利要求1所述的测量器件(10)，其特征在于，所述光源(LD)是白色光源，所述光源发出白光作为所述光束(LS)，或者所述光源(LD)是广－光谱光源，该广－光谱光源发出具有多个波长成分的光作为所述光束(LS)。


3.根据权利要求2所述的测量器件(10)，其特征在于，所述测量装置(17)被设计为共焦－彩色光系统。


4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的测量器件(10)，其特征在于，所述光束(LS)沿着照明光束路径被引导向所述目标平面(OE)的方向，并且已经在所述目标平面(OE)上反射的所述光成分沿着观察光束路径被引导向所述光学检测器(26)的方向。


5.根据权利要求4所述的测量器件(10)，其特征在于
－所述照明光束路径，
－或所述观察光束路径，
－或所述照明光束路径和所述观察光束路径
被引导通过所述光学装置(50)。


6.根据权利要求1至5中的任一权利要求所述的测量器件(10)，其特征在于，所述光学检测器(26)设计为用于对具有不同波长(λr、λg、λgr，λb)的所述光成分进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·米斯，F·罗伊特，
申请(专利权)人：科令志因伯格有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE