CN110823126A - 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 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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
技术领域
本发明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。
背景技术
在许多技术领域，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。
发明内容
本发明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发明其他方面限定的方法实现的。
根据本发明的一种(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，本发明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，根据本发明，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。为了有效改装本发明的测量器件，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***、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。
本发明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。
本发明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，或者该光束相对于位置与旋转轴线同心的圆切向地延伸。在这种情况下，这个光束在基本上垂直于旋转驱动的接受器的旋转轴线的平面内传播。
在至少部分实施例中，光束的平面可以设置为稍微倾斜，例如，这可以用于测量锥齿轮。
根据本发明的(坐标)测量器件的有利的实施例可以从从属权利要求中推断出来。
本发明可以与(齿轮)部件上的一维、二维和三维表面测量结合使用，所述部件例如为齿轮、平面离合元件和类似物。
在这里，所述器件不是用于成像方法的器件，而是适合用于高精度距离测量的器件。本发明的共焦测量方法是一种逐点测量方法。其目标不是成像，而是从表面反射所投射的光点。从该反射中，仅仅检测到聚焦的光的波长。距离可以从波长判定，即，它仅仅是点距离测量。只有从这样测量的多个距离的组合和与此关联的坐标才可以用计算机重构表面，该坐标是从轴线位置形成的。
附图说明
本发明的示例性实施例将在下文参照附图更详细地描述。
图1A示出了示意图，用于解释本发明的基本原理，其中仅仅示出齿轮部件的单个齿和共焦－彩色光***的光束路径；
图1B示出了示意图表，该图表能够解释本发明器件的检测器的功能；
图2示出了示出本发明实施例细节的示意图；
图3示出了示出本发明的进一步实施例细节的示意图；
图4示出了示出本发明的光学装置的进一步实施例细节的示意图；
图5A示出了进一步实施例的光学装置的第一部分的端部面的示意视图；
图5B示出了进一步实施例的光学装置的进一步的第一部分的端部面的示意视图；
图6示出了本发明的进一步实施例的示意视图。
具体实施方式
本说明结合使用的术语也用于相关出版物和专利。然而，需要指出的是，使用这些术语仅仅是为了更好的理解而服务。本发明的概念和权利要求的保护范围不受具体选择的术语的解释限制。本发明可以容易地转移到其他术语***和/或技术领域。这些术语将相应地应用于其他技术领域。
本发明的基本原理将在下文基于图1A非常示意性的图进行描述。在图1A中仅仅示出了齿轮部件11的单个齿1.1。此外，图1A示意性地示出共焦-彩色光***的光束路径。
使用光学器件50，该光学器件包括第一部分器件51和第二部分器件52。在所示示例性实施例中，第一部分器件51经由光波导53固定地连接到光源LD和检测器26。第二部分器件52可拆卸地布置在第一部分器件51上。
在图1A中可以看出，测量装置17(在此包括光源LD、检测器26、光波导53、第一部分器件51，和第二部分器件52)设计为使其能够沿着光轴线向着齿轮部件11的目标平面OE的方向发出光束LS。光束LS的光由光源LD产生，并由光波导53耦合到第一部分器件51中。从那里，光束LS延伸穿过第二部分器件52，以在目标平面OE上产生强力聚焦的光点。
可以使用白色光源LD，该光源产生白色光的所有光谱成分，也可以使用产生具有多个波长成分的光作为光束LS的光源LD。产生具有多个波长成分的光的光源LD在这里也称为广－光谱光源。
因为光束LS包括多个不同波长的成分(彩色光成分)，以及因为光学装置50设计为使得不同的波长成分每种都具有不同的焦距，所以光学装置50和目标平面OE之间的距离可以按下面描述的方式测量。
图1A通过例子的方法示出，红色光成分的波长λr和黄色光成分的波长λg、绿色光成分的波长λgr，蓝色光成分的波长λb相比具有不同的焦距。在示出的例子中，目标平面OE恰好位于红色光成分的焦点上。因此，主要是红色光成分被反射回来，并通过光学装置50传导至检测器26。检测器26在本例中主要接收并检测红色波长成分。
在图1B中，光强I是基于示意图表沿波长绘制的。强度在红色波长λr具有最大值。
例如，因为光学装置50的焦距是已知的，该光学装置在此包括第一部分器件51，所以到目标平面OE的相对距离可以从强度最大值的位置和焦距计算出来。
总之，可以这样说，光学装置50设计为使光束LS的不同光谱成分在距离光学装置50不同的距离上聚焦。测量范围MB就这样产生了，该范围在图1A中表明。
使用两个或者多于两个不同的第二部分器件52，其中这些器件52中的每一个都具有不同的测量范围MB。例如，因为这些部分器件52包括具有不同聚焦属性的透镜54，所以产生不同的第二部分器件52的不同的测量范围MB。
如果在器件11中光学装置50在三维空间中的位置是已知的，则目标平面OE在三维空间中的绝对位置可以这样从相对于目标平面OE的相对距离确定。
在包括具有数控控制轴线的测量器件10(该测量器件10在此识别为坐标测量器件10)的那些实施例中，各个轴的位置是已知的。光学装置50在三维空间中的位置可以从各个轴的瞬时位置计算出来。图4和图6示出了数控控制的线性轴线X1、Y1、Z1可能的分配。
图2示出了本发明的进一步实施例的细节。首先在该图中可以看到光学装置50的内部结构。光学装置50包括第一部分51和第二部分52。第二部分52在此包括光透镜54，该光透镜设计成将白色光分离成为具有不同焦距的光谱成分。
在至少部分实施例中，使用具有彩色像差的聚光透镜作为透镜54。在图中仅仅示意性地示出这个透镜54的外形。透镜54是具有正焦距的平面－凸面透镜，该透镜未经色散修正。即，透镜54展示出与波长有关的折射性能。透镜54对短波光(蓝色)的折射比长波光(红色)更加强烈，白光就这样被分解成其光谱颜色。即，透镜54对各种波长具有不同的焦距。
图2用不同虚线示出三种不同波长的光束路径。红色光(见λr)具有距离透镜54最远的焦点。黄色光的焦点(见λg)和绿色光的焦点(见λgr)随后。光束LS在此没有或只有较少的蓝色成分。
光学装置50还包括透镜55，该透镜在此布置在第一部分51中，该透镜从光束簇56产生平行的光束路径57。在至少部分实施例中，使用菲涅耳透镜作为透镜55。除了菲涅耳透镜，聚光透镜也可用作透镜55，而可以定尺寸/设计为使得该透镜将光束56的发散光束会聚形成具有平行光束的光束簇57。
在至少部分实施例中，光学装置50可以包括针孔屏58，以将从光波导53引导到第一部分51的内部中的光折射成为光束簇56。
将在物体平面OE上反射的光往回向针孔屏58的方向引导通过透镜54和透镜55。在针孔屏58处，将此光耦合到光波导53中，并在光波导53中传导到检测器26。如果采用共焦彩色光学装置50，则照明光束路径和成像光束路径沿着同一光学路径延伸。
在至少部分实施例中，检测器26被设计为光谱分析仪，以能够确定成像光束路径的主要光成分(光谱成分)。
在至少部分实施例中，光学装置50设计为使得照明光束路径和成像光束路径至少部分地沿着不同的光学路径延伸。从图3可以推断出对应的例子。参考图2结合图3的描述。下文将仅仅描述基本的差别。
图3的实施例包括半透明的镜60，该镜布置在光束路径中，使得成像光束路径向着针孔屏58和检测器26的方向被引导通过镜60。光源LD的光经由光波导61引导到另一个针孔屏62。在这个针孔屏幕62处，光通过折射扇形展开，并且经由镜60以共焦方式耦合成光束捆56。
在至少部分实施例中，照明光束路径也可以完全地经过光学装置50投射到目标平面OE上。
在至少部分实施例中，如果要在齿轮部件11的目标平面OE上执行光学距离测量，则使用以下步骤。步骤的顺序不是必然需要对应下文给出的顺序。
该方法优选地包括以下步骤:
－从一组因光测量范围MB不同而不同的部分器件中选择一个部分器件52(在此识别为第二部分器件52)。例如，部分器件可以提供在测量器件10附近的储存器中。部分器件52的选择可以手动地或自动地进行。
－通过将选定的第二部分器件52附接到第一部分器件51来提供光学装置50，附接的方式产生光学装置50的光轴线OA，该光轴线向着目标平面OE的方向同心地延伸穿过第一部分器件51和第二部分器件52。第二部分器件52至第一部分器件51的附接可以手动地或自动地进行(例如，使用机器人手臂)。
－将光学装置50相对于目标平面OE定位，其中光学装置50与目标平面OE之间的相对距离是指定的，该距离处于选定的第二部分器件52的光测量范围MB的范围内。所述定位优选地通过移动测量器件10的一个或者多个轴线执行。特别优选的方法途径是指定相对于目标平面OE的平均距离，该平均距离大约位于光测量范围MB内的中间。通过相对地移动光学装置50的方式而用于设定焦点的大约相同的路径则在正方向和反方向产生两个运动方向(例如，垂直于目标平面观察)。
－具有多个光谱成分的白色光或广-光谱光中的耦合使得白色光或者广-光谱光对于光测量范围MB内的光谱成分形成不同的焦点(如通过图1A、图2和图3中例子的方式所示)。
－将光谱成分(在此也称为观察光束路径)耦合到光学装置50中，该光谱成分的焦点遇到了目标平面OE。
－将该光谱成分引导向检测器26，该探测器是为了该光谱成分的光谱分析而设计的。
－确定该光谱成分的波长或检测该光谱成分。
－从确定的波长和从定义所选定的部分器件52的光测量范围MB的信息确定距离信息。
在至少部分实施例中，光学装置50包括定位装置70，该定位装置使第二部分器件52能够与第一部分器件51精确地连接到位。在所有实施例中，定位装置70优选地包括三个旋转对称体71(例如，三个球或圆柱元件)和三个对应的容纳区域。在图4中看不到对应的容纳区域，因为它们在第二部分器件52的不可见端部面上。这样的结果是第二部分器件52在第一部分器件51上的精确限定的三点安装(准确地说，是六点安装)。
例如，第一部分器件51和第二部分器件52每个都具有中空圆柱的基本形状。光元件(例如，透镜54、透镜55、针孔屏58、半透明镜60、棱镜、光栅等等)可以布置在中空圆柱的内部，如通过图2、图3例子的方式所示。
图5A以非常示意性的形式示出了示例性第一部分器件51的端部面的视图。在本实施例中第一部分器件51也具有中空圆柱形状。在端部面的区域，由于中空圆柱的壁厚的原因而产生了垂直于光轴线OA的环形表面72。也可以是因为在中空圆柱上提供有套环或肩而产生了环形表面72。
如图5A所示，在此使用三个球71(如灰色所示)作为旋转对称体。这些旋转对称体在此具有120°的相互角度距离。第二部分器件52在端部面上具有对应的环形表面，该环形表面面向第一部分器件51。在该对应的环形表面的区域内，提供了三个棱柱形凹部，这三个棱柱形凹部之间也具有120°的相互角度距离。所述棱柱形凹部的尺寸和布置设置成使其与旋转对称体71对应。在图5A中，通过虚线三角形指示三个棱柱形凹部73的轮廓。
将第二部分器件52与第一部分器件51连接在一起后，因为使用定位装置70，两个中空圆柱的圆柱轴线发生自动定心。通过自动定心保证了光轴线相对于两个圆柱轴线的位置是同心的。
图5B以非常示意性的形式示出了另一个示例性的第一部分器件51的端部面视图。在此参考图5A的描述。与图5A的实施例相比对，图5B的实施例包括具有三个(永久)磁体74的磁体装置。可以通过磁体74的磁体力和定位确定所产生的保持力的大小，恰恰以这样的方式，第二部分器件52固定地连接到第一部分器件51，并且可以通过施加确定的分离力将第二部分器件52从第一部分器件51分离而不会产生任何问题。在图5B示出的示例性实施例中，使用了三个(永久)磁体74，该磁体相对于旋转对称体71具有60°的角度距离。这三个(永久)磁体每个互相具有120°的角度距离。
因为(坐标)测量器件10是敏感的器件，使用(永久)磁铁74操作的实施例可以包括能够使第二部分器件52从第一部分器件51小心地分离的措施。经由(坐标)测量器件10上的第一部分器件51所施加的仅仅小的牵引力和/或剪切力的程序在此被认为是小心的分离。
为了这个目的，例如，可以提供带有杆或手柄元件的第一部分器件51和/或第二部分器件52，该杆或手柄元件作用于各自的另一部分器件，使得在(永久)磁体74和金属对应部分之间产生小的空气间隙。通过产生小的空气间隙，保持力明显减小，这样几乎不用力就可以将第二部分器件52从第一部分器件51分离。
如图6以示意性形式所示，为了上述目的，也可以在第一部分器件51上提供环元件62。例如，环元件62可以装有弹簧，使得通过在x方向拉环元件62会扩大(永久)磁体74和金属对应部分之间的距离。通过此种拉动则明显减小了保持力，这样几乎不用力就可以将第二部分器件52从第一部分器件51分离。环元件62也可以对应地设计为使得通过环元件62绕着中空圆柱的圆柱轴线旋转来减小保持力，该中空圆柱是第一部分器件51的部件。
在至少部分实施例中，弹簧装置、产生部分真空的***、具有卡口式组件的装置、或者螺栓(例如，电动机械地作动的螺栓)可以代替磁体装置用作(坐标)测量器件10的部分，用于施加所需的保持力。
至少部分实施例是基于测量器件10的整体集群，其中(齿轮)部件11安置为使其旋转轴线与器件旋转驱动接受器的旋转轴线A1同心。在这种情况下，可旋转驱动接受器的旋转轴线A1在空间中是竖直的(平行于图4所示的Y1轴线)。在这个优选的整体集群中，测量装置50设计为使其发出光束LS，该光束相对于旋转驱动接受器的旋转轴线A1径向地延伸，或者相对于与旋转轴线A1同心的圆切向地延伸。在这种情况下，光束LS在平面内传播，该平面基本垂直于旋转驱动接受器的旋转轴线A1。在图4的例子中，该平面平行于由X1轴线和Z1轴线形成的平面。
在至少部分实施例中，光束LS的平面可以设置得稍微倾斜，例如，这可以用于测量锥齿轮。
参考标记列表：
Figure BDA0002164918640000121
Figure BDA0002164918640000131
Figure BDA0002164918640000141

Claims (10)

1.一种测量器件(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***。
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)的所述光成分进行光谱分析，所述光成分在所述目标平面上反射(OE)。
7.根据权利要求1至6中的任一权利要求所述的测量器件(10)，其特征在于，所述光学装置(50)的所述第二部分器件(52)经由定位装置(70)准确到位地连接到所述第一部分器件(51)，其中所述定位装置(70)包括三个旋转对称体(71)和三个对应的容纳区域(73)。
8.根据权利要求1至7中的任一权利要求所述的测量器件(10)，其特征在于，所述光学装置(50)的所述第二部分器件(52)是经由下述装置连接到所述第一部分器件(51)：
－磁体装置，
－弹簧装置，
－产生部分真空的***，
－具有卡口式组装件的装置，或者
－螺栓，特别是电动机械地作动的螺栓。
9.根据权利要求1至8中的任一权利要求所述的测量器件(10)，其特征在于，除了所述第二部分器件(52)，所述测量器件还包括至少一个另外的部分器件，其中这些部分器件(52)的不同之处在于它们具有不同的光测量范围(MB)和/或不同的测量距离。
10.一种用于对部件的目标平面(OE)进行光距离测量的方法，所述部件特别是齿轮部件(11)，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(52)，所述一组部分器件因不同的光测量范围(MB)和/或不同的测量距离而不同，
－通过将所选定的部分器件(52)附接到第一部分器件(51)上来提供光学装置(50)，由此使得所述光学装置(50)的光学轴线(OA)向着所述目标平面(OE)的方向同心地穿过所选定的部分器件(52)和所述第一部分器件(51)两者，
－相对于所述目标平面(OE)定位所述光学装置(50)，其中所述光学装置(50)与所述目标平面(OE)之间的相对距离是指定的，所述距离在所选定的部分器件(52)的光测量范围(MB)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(MB)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(OE)相遇的光谱成分耦合到所述光学装置(50)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(26)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(52)的光测量范围(MB)的信息确定距离信息。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020221818A1 (de) * 2019-05-02 2020-11-05 Inproq Optical Measurement Gmbh Zahnradprüfverfahren und -einrichtung
WO2020221859A1 (de) * 2019-05-02 2020-11-05 Inproq Optical Measurement Gmbh Oberflächenprüfverfahren und -einrichtung
EP4015986A1 (en) * 2020-12-18 2022-06-22 TESA Sàrl Contactless sensor unit for a coordinate measuring machine
EP4220073A1 (de) 2022-01-26 2023-08-02 Klingelnberg GmbH Verfahren und koordinatenmessmaschine
DE102022109267A1 (de) 2022-04-14 2023-10-19 Carl Mahr Holding Gmbh Tasteinheit und Halterung für eine Tasteinheit

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008017481B4 (de) * 2008-04-03 2013-10-24 Sirona Dental Systems Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur optischen 3D-Vermessung und zur Farbmessung
JP6331428B2 (ja) * 2014-01-31 2018-05-30 オムロン株式会社 光学計測装置用のセンサヘッド
DE102015121582A1 (de) * 2014-12-12 2016-06-16 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Merkmalen an Werkstücken
EP3321628B1 (de) * 2016-11-10 2020-01-01 Klingelnberg AG Koordinaten-messvorrichtung mit optischem sensor und entsprechendes verfahren

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