具有光学监测系统的表面感测装置制造方法及图纸

本发明专利技术总的来说涉及一种表面感测装置，该表面感测装置包括用于测量中空触针的顶端相对于触针载体的位移的光学监测系统。根据本发明专利技术，光学监测系统的发光装置以这样的方式构建：使得光束具有至少两个具有给定特性分布的可区分的光特性。光学监测系统还包括光学编码部件(100)，其设置在触针载体中的光返回路径上，并被设计为将返回光束在光学编码部件(100)上的入射位置(50,50')的信息变换为返回光束的特性分布的变化，检测器装置对所述至少两个可区分的光特性敏感，并被构建用于依据返回光束的变化的特性分布产生电输出信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有光学监测系统的表面感测装置本专利技术涉及一种专用于定位设备，尤其是坐标测量机(CMM)或扫描机，中的表面感测装置。所述装置包括基座以及与待测量表面建立接触或无接触测量连接的探头。所述探头通过至少一个接头可移动地链接至基座，并且包括具有触针长度和触针顶端的中空触针。所述表面感测装置还包括光学监测系统，其用于测量触针顶端相对于触针载体的位移。所述光学监测系统包括用于产生光束的发光装置，即，至少一个光源，所述光束在触针内部被朝着触针顶端引导，其中至少部分光束被反射，成为沿着光返回路径传播的返回光束。另外，所述光学监测系统设置有用于返回光束的检测器装置，其能够产生指示触针顶端的位移的电输出信号。坐标测量机(CMM)用于确定物体的三维形貌。CMM通常包括能够相对于支撑物体的台在三个方向(X，Y，Z)上移动的臂。用合适的传感器测量臂在这些方向中的任何方向上的移动，由此测量臂相对于物体的实际位置。为了测量表面变化，已知基于触觉传感器和光学传感器的使用的测量原理。在国际专利申请No.WO89/07745中，公开了一种用于坐标测量机的探头。所述探头包括触针，其被支撑以进行轴位移和角位移。传感器感测由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.05 EP 10162017.71.一种表面感测装置，包括：基座；探头，其用于与待测量表面建立并保持接触或无接触测量连接，所述探头通过至少一个接头可移动地链接至所述基座，其中所述探头包括触针载体(61,161)和具有触针顶端的中空触针(62,62',162)；光学监测系统，其用于测量所述触针顶端相对于所述触针载体的位移，所述光学监测系统包括：发光装置(111,112,113,114,811,812,813,814,825,825',911)，其用于产生光束，所述光束在所述触针(62,62',162)内部被朝着所述触针顶端引导，其中至少部分所述光束被反射，成为沿着光返回路径传播的返回光束；以及用于所述返回光束的检测器装置(141,142,143,144,145,541,542,543,544,841,842,843,844,845,846,941)，其能够产生指示所述触针顶端的位移的电输出信号，其特征在于：所述发光装置以这样的方式构建：使得所述光束具有至少两个可区分的光特性，所述至少两个可区分的光特性具有给定特性分布，所述光学监测系统还包括光学编码部件(100,200,300,500,600)，其设置在触针载体(61,161)中的所述光返回路径上，并被设计为将所述返回光束在所述光学编码部件(100,200,300,500,600)上的入射位置(50,50')的信息变换为所述返回光束的特性分布的变化，并且所述检测器装置(141,142,143,144,145,541,542,543,544,841,842,843,844,845,846,941)对所述至少两个可区分的光特性敏感，并被构建用于依据所述返回光束的变化的特性分布产生所述电输出信号，其中，所述光学编码部件(100,200,300,500,600)以这样的方式设计：依据所述返回光束在所述光学编码部件(100,200,300,500,600)上的入射位置修改所述返回光束的特性分布，从而从所述光学编码部件(100,200,300,500,600)向所述检测器装置(141,142,143,144,145,541,542,543,544,841,842,843,844,845,846,941)传播的具有修改的特性分布的所述返回光束指示所述触针顶端的位移，而与所述返回光束在所述光返回路径内的确切传播路径无关。2.根据权利要求1所述的表面感测装置，其特征在于：从所述光学编码部件(100,200,300,500,600)向所述检测器装置(141,142,143,144,145,541,542,543,544,841,842,843,844,845,846,941)传播的具有所述修改的特性分布的所述返回光束指示所述触针顶端的位移，而与所述返回光束在所述光返回路径内的确切传播路径无关，使得能够通过光纤将具有所述修改的特性分布的所述返回光束光学波导至所述检测器装置，而不会失去所述返回光束所携带的所述触针顶端的位移的光学指示。3.根据权利要求1或2所述的表面感测装置，其特征在于：所述表面感测装置被设置为具有关节臂的坐标测量机，其一端形成所述基座，其另一端包括用于可移除地附接所述探头的承窝，所述发光装置(111,112,113,114,811,812,813,814,825,825',911)以及所述检测器装置(141,142,143,144,145,541,542,543,544,841,842,843,844,845,846,941)设置在所述探头外部，并且由所述发光装置(111,112,113,114,811,812,813,814,825,825',911)产生的光束以及从所述光学编码部件(100,200,300,500,600)向所述检测器装置(141,142,143,144,145,541,542,543,544,841,842,843,844,845,846,941)传播的所述返回光束通过光纤在所述关节臂中波导；或者所述表面感测装置被设置为桥式坐标测量机，其包括：两个门型支柱(921,922)，所述门型支柱(921,922)可移动地连接至所述基座并支撑桥(923)，X托架(924)，其能够沿着所述桥移动，以及Z柱(925)，其可移动地连接至所述X托架(924)，并包括用于可移除地附接所述探头的承窝。4.根据权利要求3所述的表面感测装置，其特征在于：所述发光装置(111,112,113,114,811,812,813,814,825,825',911)包括一个或多个激光光源。5.根据权利要求3所述的表面感测装置，其特征在于：所述检测器装置(141,142,143,144,145,541,542,543,544,841,842,843,844,845,846,941)包括一个或多个光检测器。6.根据权利要求3所述的表面感测装置，其特征在于：其中利用循环器(150)作为光束导向装置将所述光束外耦合出传输光纤(119)以及将所述返回光束内耦合入传输光纤(119)中。7.根据权利要求3所述的表面感测装置，其特征在于：当所述表面感测装置被设置为桥式坐标测量机时，所述承窝为所述探头提供相对于所述Z柱(925)的旋转自由度，当所述表面感测装置被设置为具有关节臂的坐标测量机时，所述承窝为所述探头提供相对于所述关节臂的另一端的旋转自由度。8.根据权利要求1或2所述的表面感测装置，其特征在于：所述至少两个可区分的光特性由具有不同的波长或波长范围和/或不同偏振状态的产生光束的光分量给出，并且所述特性分布由每一光分量的比例或份额给出。9.根据权利要求1或2所述的表面感测装置，其特征在于：所述光学编码部件(100,200,300,500,600)包括分区段滤光器(100,200,300,500,600)，其位于所述光返回路径中第二光纤准直器(72)的入瞳平面内，所述滤光器(100,200,300,500,600)包括具有不同的透射特性的至少两个区段(101,102,103,104,105,106,201,202,203,301,302,501,502,503)。10.根据权利要求9所述的表面感测装置，其特征在于：所述不同的透射特性不重叠。11.根据权利要求9所述的表面感测装置，其特征在于：所述分区段滤光器(100,200,300,600)是设置有光谱不重叠透射窗口的彩色滤光器(100,200,300,600)，所述光谱不重叠透射窗口的光谱距离为100或200GHz，即，对应于电信ITU规范，C和L谱带中0.8nm或1.6nm。12.根据权利要求1或2所述的表面感测装置，其特征在于：所述光学编码部件(100,200,300,500,600)包括用于所述返回光束的光学折射部件(303)，所述光学折射部件(303)能够使所述返回光束在接收平面内在垂直于所述返回光束的传播方向的方向上产生局部变化的偏转。13.根据权利要求1或2所述的表面感测装置，所述中空触针(62,62',162)具有触针长度，其特征在于：所述光学编码部件(100,200,300,500,600)包括设计用于干涉距离测量的信号传输的区段，以确定所述触针长度的变化。14.根据权利要求1或2所述的表面感测装置，其特征在于：所述返回光束在经过形成光束分布器(19,99)的至少一个分束器(17,97a,97b)之后被引导向所述光学编码部件(100,200,300,500,600)。15.根据权利要求14所述的表面感测装置，其特征在于：所述光束分布器(19,69)与所述光学编码部件(100,200,300)一起设置作为粘合在一起的微光学部件。16.根据权利要求15所述的表面感测装置，其特征在于：所述微光学部件设置有陷光器(20)。17.根据权利要求15所述的表面感测装置，其特征在于：所述微光学部件设置有吸收黑玻璃背侧以用于减小非透射光的干扰反射。18.根据权利要求1或2所述的表面感测装置，其特征在于：所述光学编码部件是分区段滤光器(500)，并设置有具有偏振选择性透射的区段(501,502)。19.根据权利要求18所述的表面感测装置，其特征在于：所述光学编码部件另外包括四分之一波片(503)，所述四分之一波片(503)允许利用偏振计确定不同偏振的返回光束路径之间的相位关系。20.根据权利要求1或2所述的表面感测装置，其特征在于：所述发光装置(111,112,113,114,811,812,813,814,825,825',911)是发射不同波长的大量激光光源(111,112,113,114,811,812,813,814,911)；并且所述检测器装置(141,142,143,144,145,541,542,543,544,841,842,843,844,845,846,941)由对不同波长敏感的大量检测器(141,142,143,144,145,541,542,543,544,841,842,843,844,845,846,941)...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·延森，克努特·西尔克斯，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：
国别省市：