CN104395689A - 用于坐标测量机的改进的照明模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明模块(24)，其用于通过光学传感器(22)测量工件(18)的坐标测量机，所述照明模块(24)包含具有传感器侧(62)和工件侧(64)的主体(61)。所述照明模块(24)具有位于主体(61)上的、照明所述工件(18)的至少一个照明布置(88，104，106)，所述至少一个照明布置(88，104，106)的发射特性(126，130)具有特定发射角(130)和在所述发射角(130)中的光强曲线(126)。本发明的特征在于，所述至少一个照明布置(88，104，106)的光强曲线(126)在所述发射角(130)中不对称。本发明还涉及一种包含该类型照明模块(24)的坐标测量机(10)。

Description

用于坐标测量机的改进的照明模块

技术领域

本发明涉及一种照明模块，其用于通过光学传感器测量工件的坐标测量机，其中，照明模块包含具有传感器侧和工件侧的主体，其中，照明模块包含位于主体上的、用于照明工件的至少一个照明布置，并且其中，至少一个照明布置的发射特性包含特定发射角和位于发射角内的光强分布。

根据第二方面，本发明涉及一种通过光学传感器测量工件的坐标测量机。

背景技术

例如，从文献EP 0 362 625 A2已知用于坐标测量机的照明模块。

在这种坐标测量机中，可使用各种类型的传感器，以设定要测量的工件的坐标。举例来说，因该目的已知实现触觉测量的传感器，例如产品名称为“VAST”、“VASTXT”、或“VASTXXT”的如由申请人出售的传感器。在该情况下，利用测量空间中的坐标连续已知的探针测量工件要测量的表面。这种探针还可沿着工件的表面移动，使得在这种测量过程中，在所谓的“扫描方法”背景中，多个测量点可以限定的时间间隔来检测。

另外，已知使用光学传感器，其使工件的坐标能够被无接触地检测。这种光学传感器的一个示例是申请人出售的产品名称为“ViScan”的光学传感器。

传感器然后可用于多种类型的测量机构中。这种测量测量机构的一个示例是来自申请人的产品“O-INSPECT”。在这种机器中，光学传感器和触觉传感器二者均用于在一个机器上且理想上在单独夹住要测量的工件的情况下执行不同检查任务。

具有光学传感器的传感器***变得在坐标测量技术中日益重要。在该情况中，光学传感器尤其以测量过程的高速度而出众。以此方式，可在例如医学技术、整形外科技术、电子精密机械中执行许多检查任务。不用说，另外还可设想多种其它机构。

传统上，光学传感器头或光学传感器连接至载体***，其支撑且移动光学传感器***。现有技术中已知多种载体***，例如龙门架***、台、水平臂和臂***，以及各种自动控制***。在该情况中，载体***可另外具有***组件，其使传感器头能够尽可能灵活地定位。传感器头的一个示例是申请人出售的商标名为“RDS”的旋转-枢转铰接接头。另外，可提供多种适配器以将载体***的不同***组件彼此连接并连接至传感器***。

另外，在坐标测量技术中，通常可在测量物体时应用不同类型的照明。那么，相应光学传感器具有摄相机和/或照相机以及用于工件的相应照明。另外，提供固定成像光学***，其将要测量的工件成像在相机或相机的光学传感器上。在该情况中，具有固定一体的照明和成像光学***的特定光学传感器通常提供为用于每个应用或各类型测量。

举例而言，引言中提及的文献EP 0 362 625A2公开用于光学探头的可交换的前光学***。所述前光学***设计为用于特定工作距离和特定类型的照明。另外，所述前光学***包含将由工件反射的光线成像至光学传感器上的整个镜头。

然而，由于用于成像的光学元件，这种前光学***相对较重且具有相对较大的体积。另外，这种前光学***可仅用于一个特定应用，即在一个特定工作距离处，以及用于一个特定照明类型。

另外，文献EP 0 385 262 A2和EP 1 373 827 B1同样指定用于坐标测量机的照明装置，其首先包含成像光学***，其次包含相对紧凑设计的照明元件，例如可枢转或可移动照明元件，从而为不同波长距离设定照明。然而，这还导致这种照明元件的相对复杂构造，以及可能较高的重量和体积，其由于与其关联的较高惯性而使得更难调节光学传感器头，尤其是在快速测量工艺期间。

取决于要检查的工件和利用光学传感器的测量方法，工件可以多种方式来照明。在该情况中，举例而言，测量工艺进行的工作距离可变化。另外，在某些情形下可期望处于工件表面上不同入射角的照明。因此，实际上，照明模块可被交换，或者照明模块包含多个替代可交换的光源，以提高不同类型的照明。然而，这种不知首先使照明模块更重，其次增加照明模块的成本。然而，原则上期望能利用照明模块提高更多类型的照明，即不同工作距离和/或不同入射角的照明。

发明内容

因此，本发明的目的是指定一种用于具有光学传感器的坐标测量机的照明模块，该照明模块以简单方式构造并使得能够最大可能灵活地使用坐标测量机的光学传感器，尤其是使用不同工作距离。

因此，本发明根据第一方面提出发展引言中提及的照明模块以达到至少一个照明布置在发射角内的光强分布不对称的效果。

光源的辐射强度是光源在给定空间方向上在任意小立体角单元中的总辐射功率比。因此，将单位为SI的辐射功率指定为：

$I=\frac{\mathrm{d\Φ}}{\mathrm{d\Ω}}$

其中，I为每立体弧度(sr)的辐射强度(单位为瓦特(W))，Φ为单位为瓦特的总辐射功率，Ω为单位为立体弧度的立体角。如果已知光源的方向分布函数，则辐射强度还可通过乘以总辐射功率来确定。在光的情况中，术语“光强”还用于代替辐射强度。在本申请的背景中使用术语的此意义。光强描述辐射功率或光功率在空间上的未加权分布。SI单位“发光强度”同样描述该分布，但是是以加权标准观测员的亮度知觉的方式。因为还可设想光学传感器和例如以红外波长范围工作的照明布置，但是原则上，在本情况中，考虑人眼的亮度知觉的光度学单位是不合适的。因此，在本申请的上下文中，照明布置的发射特征由光强分布描述，以实际给出纯能量比较。

在本情况中，“发射角”被理解为表示照明布置发射其最大光强的50％的方向之间的角度。

涉及辐射强度的SI单位是辐照度，其由下式指定：

$E=\frac{\mathrm{d\Φ}}{\mathrm{dA}}$

其中，E为每平方米(m²)的辐照度(单位为瓦特(W))，Φ为单位为瓦特的总辐射功率，A为单位平方米的面积。辐照度可通过例如辐射计来测量。两个变量通过以下等式可彼此转换：

$E=\frac{I}{r^2}$

其中，r为离辐射源的距离。辐射源的发射特征可以此方式来测量。

在本情况中，“发射角”为照明布置发射其最大光强的50％的方向之间的角度。

在本申请的上下文中，“环”应被理解为表示任意闭合的横截面。因此，术语“环”不必一定表示绕轴线旋转的横截面，由此导致圆环。“环”被理解为表示横截面沿着任意闭合线的突出部(extrusion)。举例而言，“环”因此可具有四边形外部形状，例如在任意横截面(例如圆形或矩形)沿闭合方形线突出时所出现的。

术语“空的”应被理解为表示照明模块可具有中央切口。最终意在成像在光学传感器上的光可通过该中央切口而没有光束偏转。至少一个光学布置和用于照明模块的传感器侧联接的第一接口装置然后可布置在边缘区域。

在该情况中，“传感器侧”被理解为表示照明模块面向光学传感器的方向的一侧。其与照明模块的面向工件方向的一侧“工件侧”相反。用于照明工件的光另外从照明模块的工件侧发射。

根据第一方面提出的照明模块使得可通过至少一个照明布置同时照明多个工件或工作平面。到目前为止，总是必须提供多个照明布置或照明布置组，用于可随意转换的不同的工作区域或工作平面。在其它实施例中，照明布置必须相对于传感器移动，以设定不同的工作距离。然而，通过本发明，不再需要这样。已建立的是，许多照明布置的光强足够高，使得甚至低于最大光强，仍可提供对工件的成分照明。尤其是，对于例如现代LED而言情况是如此。大体上，发射角内的所有位置，即光强超过50％的所有位置被成分照明以通过现代光学传感器检查可用图像。尤其是，如果如根据本发明所提，在发射角内的光强分布以非对称方式设定，则情况是这样的。这样，可形成关于光强的“形心”，确切地说，以这样的方式使得特定工作区域或工作平面被照射。这样，然后可以同时照射多个工作区域或工作平面至充分程度，使得可在多个工作平面中工作而不交换或转换照明。这样，可节省照明布置，并且可简化照明模块的结构化构造。

根据第二方面，提出提供用于通过光学传感器测量工件的坐标测量机，其中，坐标测量机包含根据本发明第一方面的至少一个照明模块，尤其是多个照明模块，以及其中光学传感器的测量锥、尤其是测量圆柱沿着旋转对称轴线延伸。另外，提供具有用于照明模块或各照明模块的至少一个储藏位置、尤其是多个储藏位置的保持装置。

根据本发明第二方面的坐标测量机因此具有与根据本发明第一方面的照明模块相同的优点。

最初陈述的目的因此完全实现。

在根据第一方面的照明模块的一个构造中，提供至少一个照明布置的光强分布关于照明布置的最大光强的方向不对称。

这样，在光锥中形成两个部分区域变得特别简单，在每个部分区域中提供期望的光强分布。然后，光锥可例如(如下文所说明)通过棱镜大致在最大光强的方向上适当分离，使得通过具有不同光强分布的光锥，那么设定因此可用于照明两个工作区域或工作平面。

在根据第一方面的照明模块的另一构造中，可提供至少一个照明布置在各个情况中具有至少一个光学元件，其调制相应照明布置的发射特性。

这使得可使用法线常规照明布置。在这点上，可使用例如常规光源和常用无源元件，例如光导等。当然，已具有不对称发射特性的特定光源是可能的，但是，例如具有基本上对称的定向发射特性的如LED的发射体更有成本效益。这通过利用至少一个光学元件的调制来实现。

在根据第一方面的照明模块的另一构造中，在该情况中可提供至少一个照明布置具有至少一个光导，其中该至少一个光学元件布置在光导的工件侧端部。

这样，照明模块可实施为例如无源照明模块，其以适当方式通过至少一个光导将光引导至工件。在工件侧端部，然后如所期望那样调制从光导发出的光。

在根据第一方面的照明模块的另一构造中，可提供至少一个照明布置具有光源，其中至少一个光学元件调制光源的发射特性。

因此，照明布置还可配置为具有专用光源的有源照明布置，该专用光源尤其布置在照明模块的工件侧。光源本身可以常规方式实施，例如可为以朗伯发射体的方式发射的定向光源。例如，覆盖光源的合适光学元件然后可如所期望的那样调制整个照明布置的发射特性。

在根据第一方面的照明模块的一个构造中，可提供至少一个光源为LED或发光二极管或OLED或有机发光二极管。另外，光源还可为激光(通过辐射受激发射的光放大)元件。发射的光可为在约380至780nm的可见光谱范围中的光。然而，确实还可为在不可见光谱范围中的光，例如在紫外范围或红外范围中的光。

在根据第一方面的照明模块的另一构造中，可提供至少一个光学元件为至少一个折射光学元件和/或至少一个衍射光学元件和/或至少一个全息光学元件和/或至少一个反射光学元件。

根据本发明，至少一个光学元件因此可以各种方式导致光学效果。尤其是，可提供折射光学元件设置用于影响发射特性。

在根据第一方面的照明模块的另一构造中，可提供至少一个光学元件具有布置在发射角的局部区中的棱镜。

这样，以结构上相对简单的方式，由照明布置发射的光的部分可“分叉”并被引导至不同的空间区中。这样，照明布置的发射锥一分为二。

在根据第一方面的照明模块的另一构造中，可提供至少一个光学元件具有布置在整个发射角中的弯月形透镜元件。

举例而言，在该情况中可提供弯月形透镜元件的一个表面以非球面方式配置，这样以产生在照明布置的发射特性中的适当不对称。弯月形透镜元件的一些其它不对称实施例也是可设想的，例如弯月形透镜的前表面和后表面仅在表面的局部区中相对于彼此倾斜，从而仅在该局部区导致棱镜效应。这样，同样可使用简单手段设定照明布置的期望的发射特性。

在根据本发明第一方面的照明模块的另一构造中，可提供传感器侧具有用于限定位置中照明模块的传感器侧联接的第一接口装置。

这样，照明模块相对于坐标测量机地光学传感器的预定布置成为可能，使得关于所述光学传感器的设定的发射特性检测并照明期望的工作平面。举例而言，可以实现三点安装。这包含例如提供通过球对(ball pair)、球滚柱对的安装或采用用于第一球的下陷部的安装，采用用于第二球的V-凹槽安装，以及采用用于第三球的表面上的安装。

在根据第一方面的照明模块的另一构造中，主体可具有环形状，该环具有空的中央区和边缘区，其中，至少一个照明布置布置在工件侧的边缘区中。

照明模块的特别简单的构造这样实现。通过空的中央区，可通过光学传感器以不受阻碍的方式观察工件。

在根据第一方面的照明模块的另一构造中，照明模块可包含关于旋转对称轴线旋转对称地布置在主体的工件侧的多个照明布置，其中各照明布置具有最大光强方向，以及其中各照明布置排列成使得各最大光强方向在位于旋转对称轴线的第一点处交叉。

这样可确保工件的来自所有侧的特别均匀的照明。

在根据第一方面的照明模块的另一构造中，各个照明布置的发射特性被调制，使得其具有第一局部区和至少一个第二局部区。在该情况中，第一局部区可在第一工作区中重合。第二照明区的工作区可在第二工作区中重合。另外，还可出现第三和第四局部区，它们分别在第三和第四工作区中重合。除此之外，还可设想其它局部区。

在根据第一方面的照明模块的另一构造中，各个照明布置的发射特性被调制，使得其具有第一局部区和至少一个第二局部区，其中第一局部区和第二局部区之间有阴影区，以及其中照明布置的第一局部区在第一工作区中重合，照明布置的第二局部区在第二工作区中重合。

这样，可照明两个分离的工作区。来自工件的中间区(intervening region)的可能干扰反射以该方式最小化或者被避免。

在根据第一方面的照明模块的另一构造中，各个照明布置的发射特性被调制，使得其具有第一局部区和至少一个第二局部区，其中第一局部区和第二局部区在第一点处接触，其中照明布置的第一局部区在第一工作区中重合，照明布置的第二局部区在第二工作区中重合，以及其中各个照明布置的发射特性被进一步地调制，使得照明布置的最大光强方向不平分发射角。

这样，同样可照明两个工作区。那么，通常的情况是，工作区位于离照明布置的不同距离处。因此，有利的是，设定照明光强方向，使得其不平分发射角。如果发射角为例如50°，则在该情况中，最大光强方向将不正好位于中心，使得朝着所有侧上的发射角的极限，最大光强方向与发射角极限之间有25°的角度。这种最大光强方向的排列使得可考虑工作区域照明布置之间的不同距离，以及确保在不同距离处有基本相同的功率作用在相同面积上，即辐照度保持基本不变。

在根据第一方面的照明模块的另一构造中，照明模块可包含用于识别至少一个类型的照明模块的识别装置。

有源与无源照明模块均可包含在该情况中。这样，坐标测量机或坐标测量机的调节装置变得可知道哪个照明模块联接至光学传感器。这样，可检查期望的或正确的照明模块是否已联接。同样，在手动改变的情况中，这样可直接确立联接哪个照明模块。在该情况中，识别装置可与至少一个类型的照明模块通讯。然而，在此之外，还可提供照明模块的进一步数据，例如能量供应状态、一个或多个照明布置的功能性等。识别装置可设置为有源识别装置(其需要专用的能量供应)，或者为无源识别装置(其不需要专用的能量供应)。举例而言，识别装置可实施为永久存储器，由其可读出照明模块的所需数据。识别装置可以基于配线的方式或替代地以无线方式嵌入。举例而言，识别装置还可为RFID芯片。

不用说，在不脱离本发明的范围的情况下，上文提及的特征以及下文要说明的那些可不仅以分别指示的组合而被使用，而且通过其本身以其它组合而被使用。

附图说明

本发明的实施例示于附图中且在下文的描述中更详细地说明。在附图中：

图1示出根据本发明的坐标测量机的一个实施例；

图2示出坐标测量机的光学传感器的详细视图，所述光学传感器装配有照明模块；

图3示出联接至光学传感器的照明模块的示意图；

图4示出沿线图3中的IV-IV的示意性截面视图；

图5a至5c示出根据本发明的照明模块的不同实施例；

图6示出根据本发明的多个照明模块的串联联接的一个实施例；

图7示出坐标测量机中的保持装置的区域中的示意性细节视图；

图8示出照明布置的发射特性的示意性图；

图9示出具有照明布置的发射特性的照明模块的一个实施例的示意图；

图10示出具有照明布置的发射特性的照明模块的另一个实施例的示意图；以及

图11示出沿图10中的线XI-XI的示意性截面视图。

具体实施方式

图1示出坐标测量机10的一个实施例。坐标测量机10包含调节装置12，其被设计为以自动方式控制坐标测量机10。为此，调节装置12可具有数据处理单元14。另外，调节装置12还可具有显示装置，其为坐标测量机10的用户显示关于所选操作状态的信息、测量结果等。另外，坐标测量机10包含操作装置16，其使用户能够控制坐标测量机10。操作装置16在此仅被示意性地示出。这首先意在使坐标测量机10手动地移动。另外，操作装置16可被设计为使用户能够将***输入数据输入调节装置12，从而选择操作模式等。调节装置12进一步还可自动地调节坐标测量机10。

坐标测量机10用于测量工件18。为此，坐标测量机10包含光学传感器头20，其具有光学传感器22和照明模块24。照明模块24联接至光学传感器22。

为了能够相对于工件18移动光学传感器头20，所示实施例中的坐标测量机包含龙门架26，其可在Y方向上移动。滑动装置28在X方向上可移动地安装在龙门架26的横梁30上。这样，光学传感器头20可通过横梁30上的滑动装置28的运动而在X方向上移动。套管轴32提供在滑动装置28上，所述套管轴在Z方向上相对于滑动装置28是可移动的。光学传感器头20则安装至套管轴32。这样，可在三个空间方向X、Y和Z上移动光学传感器头20。龙门架26、滑动装置28以及套管轴32的相对于彼此的安装可通过例如所谓的轴承来实施。为了检测龙门架26、滑动装置28以及套管轴32的位置，坐标测量机10可具有比例尺。举例而言，可提供用于X方向的比例尺34、用于Y方向的比例尺36以及用于Z方向的比例尺38。

另外，坐标测量机10可包含保持装置40。在保持装置40中提供至少一个储藏位置，尤其提供多个储藏位置。第一储藏位置42、第二储藏位置44和第三储藏位置46被示出。储藏位置42、44、46中的每一个可提供用于承载特定照明模块24。照明模块24则可例如以自动方式改变，使得调节装置12将当前联接的照明模块24安置在储藏位置42、44、46之一中，并接收来自储藏位置42、44、46中的另一个的其它照明模块(未示出)。

在所示实施例中，保持装置40安装至龙门架26，使得保持装置40延伸在横梁30下，并在X方向上平行于横梁30。替代地，例如，保持装置40还可直接安装至横梁30。通过保持装置40的相应布置，用于改变做照明模块24的行程可保持为特别短。然而，如从所示视图中所明白的，在所示布置中，最初根本没有可能使光学传感器22和保持装置40相对于彼此在Y方向上移动。因此，保持装置40安装在所示实施例中的龙门架26中的滑动装置48中，使得保持装置40相对于传感器22在Y方向上的运动变得可能。在该情况中，保持装置40相对于滑动装置48的龙门架26安装在Y方向上。

不用说，还可设想保持装置40的替代布置。举例而言，保持装置40可定位在示意性示出的安装位置50、52处。那么，保持装置40自由地位于坐标测量机10中。光学传感器22则可自由地移动至储藏位置42、44，以安置或接收照明模块24。

图2示出坐标测量机10的示意性细节视图。滑动装置28和套管轴32再次被示意性地示出。如从图2所获知，举例而言，所谓的旋转枢转单元54可布置在套管轴32上，所述单元使光学传感器22能绕两个轴旋转，尤其是例如在所示实施例中绕Z方向以及绕Y方向旋转。这样，光学传感器22可在多个方向上排列以从期望观察角度观察工件18。在该情况下，各***组件经由转换表面(change surface)56联接，举例而言，光学传感器22通过转换表面56联接至旋转枢转单元54。经由转换表面56提供供电线、通讯接口、光学接口等，以首先为光学传感器22供应能量，以及其次能够照射工件18。另外，光学传感器22检测的数据经由转换表面56和那里提供的接口传送至调节装置12和其数据处理单元14。

照明模块24联接至沿第一接口装置58的光学传感器22。在所示实施例中，照明模块24具有圆环的形状。另外，光学传感器22还具有成像光学***60，其用于将从工件18接收的光辐射成像至光学传感器22。

下文参考其它图说明照明模块24的构造。

图3示意性地示出联接至光学传感器22的照明模块24。

照明模块24包含主体61。主体61继而具有面向光学传感器22的传感器侧62。位于与传感器侧62相反处，主体61具有工件侧64，其在操作期间面向工件18。

在联接状态中，主体61的传感器侧62位于与传感器22的联接侧66相对。

三点安装68提供用于联接光学传感器22的联接侧66与主体61的传感器侧62。这种三点安装原理上对于本领域普通技术人员而言是已知的，并用于将照明模块24联接至清楚位置中的光学传感器62。为此，三点支承元件68提供在照明模块24的传感器侧62，三点支承元件72提供在光学传感器22的联接侧66。在该情况中，例如，提供通过球对、、球滚柱对的安装或三点安装的采用第一球的下陷部的安装，三点安装的采用第二球的V-凹槽的安装，以及三点安装的用于第三球的表面上的安装。

为了施加将照明模块24和光学传感器22保持在一起的期望力，永磁体74可提供在主体61中。在该情况中，永磁体74布置为使得磁场线经由第一接口装置58延伸通过光学传感器22，使得合适的保持力提供在照明模块24与光学传感器22之间。当然，该情况中的磁场线必须延伸通过光学传感器22中的铁磁材料。另一永磁体或电磁体(未示出)还可呈现在光学传感器中，以与永磁体74一起施加期望的保持力。不用说，另外还可在照明模块24和/或光学传感器22中均提供附加永磁体。不用说，还可将永磁体74仅提供在光学传感器22中。

另外，光学传感器22可具有可开关的电磁体76。在该情况中，所述电磁体配置为使得其至少部分地中和永磁体74施加的磁场，使得照明模块24可更容易与光学传感器22分离。不用说，还可将一个或多个电磁体提供为布置在照明模块24中。为了避免需要照明模块24的能量供应，电磁体通常提供在光学传感器22中。

然而，另外，能量接收装置77还可提供在照明模块24中，所述能量接收装置以无线方式或以基于布线的方式经由第一接口装置58联接至光学传感器22，使得照明模块24设有能量供应。

图4示出沿图3中的线IV-IV的截面视图。

如可从图4的截面所看出，主体61具有圆环的形状。换言之，主体61基本上具有带有中央切口的圆柱的形状。在该点上，照明模块24的主体61具有形成切口的中央区78。另外，主体61具有边缘区80。边缘区80则具有第一接口装置58，其在所示实施例中例如具有三个永磁体74及其它光学接口82(为了将来自光学传感器22的光引导至照明模块24中)，以及用于照明模块24的能量供应的电接口84。三点安装在此仅示意性地示于图4和以下附图中。

不用说，图4所示实施例应作为示例而被理解。例如，包含仅无源照明布置的照明模块24还可在边缘区80的任何地方都不包含电接口84。另外，包含仅有源照明布置的照明模块24可在边缘区80任何地方都不包含光学接口82。

图5a举例示出照明模块24的第一实施例。相同元件由相同参考符号标出并将不再于下文中解释。

在所示实施例中，光学传感器22具有至少一个光源86。在所示实施例中，光源86例如以环形方式实施，即其具有环形的发光元件。然而，光源86还可为例如以环形方式布置的多个点光源，例如LED或OLED或激光器。

照明模块24包含照明布置88。照明布置88仅以无源方式实施。照明布置88因此具有环形光导89，并另外可具有折射光学元件90、烟灰色光学元件92、反射光学元件93和/或全息光学元件94。然而，情况无需为此。为了通过照明布置88提供期望照明，可设想这种光学元件的任意组合。另外，除了环形光源89，当然还可设想以旋转对称方式或以圆形方式布置的多个照明布置，在该情况中，照明布置可为有源或无源的。光源86发射的光耦合进光导89中，被引导通过照明模块24，并以期望方式偏转，使得最终提供工件18的通过照明模块24的合适照明。另外，照明模块24包含转换接口装置96，其实施为所示实施例中的周向突出体。周向突出体则可例如与保持装置40的储藏位置42、44、46中的周向凹槽相互作用，使得照明模块24那么可***这种储藏位置。一个或多个光学元件90、92、93、94可改变相应照明布置的发射特性，使得相应照明布置的发射角中的光强分布是不对称的。

图5b示出照明模块24的另一实施例。相同元件再次由相同参考符号标出。因此，仅讨论区别。

照明模块24包含识别装置98，其可由识别阅读器100读出。在该情况中，读出可以基于布线的方式或者以无线方式进行。识别阅读器100可布置在光学传感器22中。然而，识别阅读器还可布置在坐标测量机10的任何其它元件中。识别阅读器还可直接为调节装置12或数据处理单元14的部分。这样，可模糊地识别照明模块2，并将该信息提供给调节装置12。这首先用于识别联接的照明模块24和其照明类型，其次，举例而言，照明模块24的尺寸还可存储在识别装置98中并被读出，这样以能够进行联接至照明模块24的光学传感器22的运动的无碰撞调节。

在所示实施例中，照明模块24配置为所谓的有源照明模块。照明模块包含两个光源102。每一个光源102形成照明布置，使得图5b中的照明模块24包含两个照明布置88、104。在该情况中，每一个照明布置具有光学元件105，其改变相应光源102的发射特性，使得相应光源102的发射角中的光强分布不对称。

特别地，光源102可使用节能LED/OLED技术实现或实现为激光器。例如可成组地、根据颜色分离地、以连续波操作或以脉冲操作来使用光源102。如果意在使用许多不同的光源，那么有利的是提供控制装置直接在照明模块24中。相应地，用于为这种控制装置供应能量和控制信号的电接口经由第一接口装置58来提供。在该情况中，电能供应可以无线方式或基于布线的方式实施。特别地，另外可将彼此分离地实施的控制装置的能量供应和光源102的能量供应。

图5c示出照明模块24的另一实施例。图5c中的照明模块24包含有源和无源照明布置88、104和106的组合。在所示示例中，例如，照明布置88是圆环光，其仅通过两个光导89、103和反射光学元件93将由光学传感器22的光源86发射的光引导通过照明模块24，并如所期望将该光反射至工件18上。另外，各设置为主动发射光的光源102的两个照明布置104和106以支撑方式提供。

因此，根据本发明的照明模块24可包含无源照明布置88、104、106或有源照明布置88、104、106，或者有源和无源照明布置88、104、106。在至少一个照明布置88、104、106的情况中，相应照明布置88、104、106的发射特性通过光学元件90、92、93、94、105来改变，使得相应照明布置88、104、106的发射角中的光强分布不对称。

图6示出照明模块24的另一实施例。在此所示的照明模块24包含传感器侧62上的第一接口布置58，其联接照明模块24至光学传感器22。另外，照明模块24包含在其工件侧64上的第二接口布置110，其用于联接第二照明模块108至照明模块24。在该情况中，第二接口装置110可像第一接口装置58那样实施，以使照明模块28、108关于它们彼此的联接以及与光学传感器22的联接的全部可能兼容性成为可能。然而，情况不是必须如此。第二接口装置110还可具有与接口装置58不同的构造。

通过多个照明模块24、108的该串联状联接，尤其是坐标测量机10中总共提供的照明模块24、108的数量可最小化。特别地，例如，两个照明模块24、108的联接提供一照明类型，为其必须提供分离的照明模块。因此提供使用照明模块24、108的特别高的灵活性。

图7示意性地示出坐标测量机10的部分，该坐标测量机呈现用于改变照明模块24的行进运动。在该情况中，各元件仅示意性地示出并由与其它图中一样的参考符号表示。

在所示实施例中，套管轴32以枢接方式附接至横梁30，并相对于横梁在Z方向112和X方向114上可移动。

示意图另外示意性地示出保持装置40的第一储藏位置42具有周向凹槽118，其中例如可啮合转换接口装置96(如图5a所示)。另一照明模块116布置在第二储藏位置44中。通过套管轴32相对于横梁30在方向112、114上的运动，已联接至光学传感器22的照明模块24可被带到一位置，在该位置，仅套管轴32和保持装置40相对于彼此的横向运动120仍必须进行，以将照明模块24引入例如储藏位置42。相对运动例如可由保持装置40来执行，保持装置通过滑动装置48相对于套管轴32移动。然而，如果保持装置40提供在例如安装位置50、52，则这可通过光学传感器22的相应运动(同时，保持装置40静止)来实现。

照明模块24则位于储藏位置42，转换接口装置96与凹槽118相互啮合。通过在Z方向112上移动套管轴32，那么可施加合适高力，使得来自永磁体74的保持力被克服，照明模块24因此“离开”光学传感器22。在该情况中，还可另外使作为示例提供的可开关电磁体76打开，其至少部分中和永磁体74的保持力。

图8示出显示光源102的常规发射特性的示意图。图8所示的发射特性在示图中以对称方式实施。换言之，该发射特性没有被调制到为不对称的程度。然而，对称示图确实适合用于图解目的。

绘制了在总共180°的角度轮廓上的光强122的分布。光源102为定向光源，例如LED。精确地朝前，即在0°的角度处，光源具有最大光强方向128。光强在角度上的进一步分布以线126示出。该分布逐渐减小，并最终在±90°处为0。这导致光强分布的所示特性卵形轮廓。术语发射角则表示位于描述光强的50％仍出现的空间方向的线之间的角度。所述线由参考符号129指示。所述线在所示示例中位于±50°处。反射角130因此在该情况中将为100°。光强在该发射角中的轮廓现在根据本发明而精确调制，使得与所示实施例不同，该轮廓不对称，而是不对称地行进在该发射角中。特别地，该轮廓实现为关于最大光强方向128不对称。这的示例在下文说明。

图9示出照明模块24的示意图，该照明模块例如包含LED形式的两个有源光源102。照明模块24提供为配合在坐标测量机10中。坐标测量机10的相应光学传感器22具有测量锥，尤其是测量圆柱132。在该情况中，测量锥或测量圆柱132被理解为表示空间区，光学传感器22与该空间区对准。照明布置的光源102关于旋转对称轴线134旋转对称地布置。光学传感器22关于所述旋转对称轴线134同轴对准。

各个照明布置102的发射特性在各情况中通过棱镜136来调制。原则上，光源102排列成使得出现最大光强128的空间方向在第一点135交叉。所述第一点135近似位于旋转对称轴线134上。通过棱镜可实现的是，图8中示意性地示出的部分光强锥折叠一定角度。举例而言，尝试约在最大光强区处造成发射特性的***。当然，可以说，不可能分割最大光强方向。因此，始终有精确的一个空间方向，在该空间方向出现最大光强，并且该空间方向由参考符号128指示。该图另外仅示意性地示出一空间方向，在该空间方向，该最大光强几乎在未折叠起来的其它区(这由参考符号128′标示)中达到。发射角中的发射特性因此关于具有最大光强128的空间方向不对称。

因此，第一局部区152和第二局部区154以有目的的方式产生。在这些局部区152、153之间，各个照明布置88则具有阴影区142。在该区中，不发射光或发射显著较少的光。图9所示的照明图案那么借助光源102的旋转对称布置而出现。所有的第一局部区152在第一工作区138中交叉。所有的第二局部区在第二工作区140中交叉。所有照明布置或光源102的光强在所述第一工作区138和第二工作区140中一致。在工作区138、140之间有阴影区142，其未被示出或未被均匀示出。第一工作距离144和第二工作距离146(离光学传感器22更远)以该方式示出。第一工作距离144和第二工作距离146在该情况中同时示出。因此，可在这两个工作距离144、146中测量，而不用通过光学传感器22在照明模块24上调换或转接。

图10示出照明模块的另一构造和照明布置或光源102的关联的发射特性。相同元件由相同参考符号标示并将不再于下文中解释。下文将仅讨论区别。

在所示构造中，各个光源102的发射特性通过弯月形透镜元件150调制。弯月形透镜元件的表面配置为使得发散发生在各个光源102的发射特性的第二局部区中。因此，不对称性继而出现在发射特性中。第一局部区152仅占据相对较小的立体角，第二局部区154占据相对较大的立体角。不用说，这还可以其它方式精确配置。

在这种构造的情况中，第一工作区138和第二工作区140在第一点135彼此接触。这样，可设定具有第一工作距离144的相对较小的第一工作区138，跟随其的是相对较大的第二工作区140。第二工作区尽管如此仍具有大于50％的光强。因此，测量仍可进行直至第二工作距离146。另外，中间区148出现在第一工作距离144与第二工作距离146之间，同样可在所述中间区中工作。在该方面，第一工作距离144与第二工作距离146之间的距离转变是可能的。因此通过光学传感器22可在相对较大距离范围上工作。

最后，图11示出沿图10中的线XI-XI的截面图的说明性图解。可看出照明布置88的光源102的关于旋转对称轴线134的旋转对称布置。在该情况中，光源102布置在边缘区80。光学传感器22在该情况中可通过空的中央区78观察工件。

Claims (16)

1.一种照明模块(24)，用于通过光学传感器(22)测量工件(18)的坐标测量机，其中，所述照明模块(24)包含具有传感器侧(62)和工件侧(64)的主体(61)，其中，所述照明模块(24)包含位于所述主体(61)上的、用于照明所述工件(18)的至少一个照明布置(88，104，106)，并且其中，所述至少一个照明布置(88，104，106)的发射特性(126，130)具有发射角(130)和在所述发射角(130)中的光强分布(126)，其特征在于，所述至少一个照明布置(88，104，106)的在所述发射角(130)中的光强分布(126)不对称。

2.如权利要求1所述的照明模块，其特征在于，所述至少一个照明布置(88，104，106)的所述光强分布关于所述照明布置(88，104，106)的最大光强方向不对称。

3.如权利要求1或2所述的照明模块，其特征在于，所述至少一个照明布置(88，104，106)均具有至少一个光学元件(90，92，93，94，103，136，150)，所述至少一个光学元件调制相应照明布置(88，104，106)的所述发射特性(126，130)。

4.如权利要求3所述的照明模块，其特征在于，所述至少一个照明布置(88，104，106)具有至少一个光导(89，103)，并且其中，所述至少一个光学元件(90，92，93，94，103，136，150)布置在所述光导(89，103)的工件侧端部。

5.如权利要求3所述的照明模块，其特征在于，所述至少一个照明布置(88，104，106)具有光源(102)，并且其中，所述至少一个光学元件(90，92，93，94，103，136，150)调制所述光源(102)的发射特性(126，130)。

6.如权利要求5所述的照明模块，其特征在于，所述至少一个光源(102)为LED或OLED或激光器。

7.如权利要求3至6中任一项所述的照明模块，其特征在于，所述至少一个光学元件(90，92，93，94，103，136，150)为至少一个折射光学元件(90，103，136，150)和/或至少一个衍射光学元件(92)和/或至少一个全息光学元件(94)和/或至少一个反射光学元件(93)。

8.如权利要求3至7中任一项所述的照明模块，其特征在于，所述至少一个光学元件(90，92，93，94，103，136，150)具有布置在所述发射角(130)的局部区中的棱镜(136)。

9.如权利要求3至7中任一项所述的照明模块，其特征在于，所述至少一个光学元件(90，92，93，94，103，136，150)具有布置在整个所述发射角(130)中的弯月形透镜元件(150)。

10.如权利要求1至9中任一项所述的照明模块，其特征在于，所述传感器侧(62)具有第一接口装置(58)，用于所述照明模块(24)在限定位置的传感器侧耦接。

11.如权利要求1至10中任一项所述的照明模块，其特征在于，所述主体(61)具有环的形式，所述环具有空的中央区(78)和边缘区(80)，其中，所述至少一个照明布置(88，104，106)布置在所述工件侧(64)的所述边缘区(80)中。

12.如权利要求1至10中任一项所述的照明模块，其特征在于，所述照明模块(24)包含多个照明布置(88，104，106)，所述多个照明布置布置在所述主体(61)的所述工件侧(64)且关于旋转对称轴线(134)旋转对称，其中，各个照明布置(88，104，106)具有最大光强方向(128)，并且其中，所述照明布置(88，104，106)排列成使得所述最大光强方向(128)在位于所述旋转对称轴线(134)上的第一点(135)处相交。

13.如权利要求1至12中任一项所述的照明模块，其特征在于，各个照明布置(88，104，106)的发射特性(126，130)被调制成使得所述发射特性具有第一局部区(152)和至少一个第二局部区(154)。

14.如权利要求13所述的照明模块，其特征在于，各个照明布置(88，104，106)的发射特性(126，130)被调制成使得所述发射特性具有第一局部区(152)和第二局部区(154)，其中，所述第一局部区(152)和所述第二局部区(154)之间有阴影区(142)，并且其中，所述照明布置(88，104，106)的所述第一局部区(152)在第一工作区(138)中重合，所述照明布置(88，104，106)的所述第二局部区(154)在第二工作区(140)中重合。

15.如权利要求13所述的照明模块，其特征在于，各个照明布置(88，104，106)的发射特性(126，130)被调制成使得所述发射特性具有第一局部区(152)和第二局部区(154)，其中，所述第一局部区(152)和所述第二局部区(154)在所述第一点(135)处接触，其中，所述照明布置(88，104，106)的所述第一局部区(152)在第一工作区(138)中重合，所述照明布置(88，104，106)的所述第二局部区(154)在第二工作区(140)中重合，并且其中，各个照明布置(88，104，106)的发射特性(126，130)被进一步调制成使得所述照明布置(88，104，106)的最大光强方向(128)不会平分所述发射角(130)。

16.一种通过光学传感器(22)测量工件(18)的坐标测量机(10)，其特征在于如权利要求12至15中任一项所述的照明模块(24)，其中，所述光学传感器(22)的测量锥(132)沿所述旋转对称轴线(134)行进。