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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Sensor für
eine Messvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 5.
Der optische Sensor ist insbesondere für den Einsatz in
Mehrkoordinaten-Messgeräten (KMG) mit taktilen, wechselbaren
Sensoren geeignet, kann aber auch in einer anderen Bauform als Autofokus
und/oder Scanner mit linearem Messbereich bei optischen KMGs, Multisensor-KMGs,
Mikroskopen und anderen Mess- bzw. Prüfsystemen oder Vorrichtungen/Geräten
eingesetzt werden.
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Mehrkoordinaten-Messvorrichtungen
sind im Stand der Technik in verschiedenen Ausführungen wohlbekannt.
Man unterscheidet hier zwischen KMGs mit vorwiegend taktilen Sensoren
und KMGs mit optischen Sensoren bzw. Multisensoren, wobei bei diesen
KMGs die Sensoren fest integriert sind und nicht mittels einer entsprechenden
Wechseleinrichtung wechselbar sind.
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Eine
solche Mehrkoordinaten-Messvorrichtung ist beispielsweise in der
DE 38 06 686 A1 beschrieben.
Bei der in dieser Druckschrift offenbarten Vorrichtung ist mittels
eines Multisensortastsystems sowohl eine berührungsfreie
als auch eine mechanisch antastende Vermessung eines Messobjekts möglich.
Für die berührungsfreie Vermessung ist ein optischer
Sensor vorgesehen und für die mechanisch antastende Vermessung
ist ein mechanischer Tastkopf vorgesehen. Zur automatischen Konturerfassung
des Messobjekts weist der optische Sensor neben einem Videosensor
auch einen Lasersensor auf. Der in der
DE 38 06 686 A1 offenbarte
Lasersensor folgt der Oberflächenkontur des Messobjekts
in konstantem Abstand und erreicht damit eine Konturerfassung in
Quasi-Echtzeit mit hoher Genauigkeit. Im Scanbetrieb wird die z-Achse
kontinuierlich nachgeregelt, sodass der Lasersensor konstant in
der Fokusebene justiert bleibt. Der Lasersensor arbeitet als Triggertaster
ohne eigenen linearen Messbereich, d. h. die Scangenauigkeit hängt
nur von der Verfahrgeschwindigkeit des optischen Sensors bzw. von
der Größenordnung des Servo-Schleppfehlers ab.
Eine weitere Einschränkung der Messgenauigkeit bilden die so
genannten Speckles, die beim Fokussieren des kohärenten
Laserstrahls auf optisch raue Oberflächen (Unebenheiten
in der Größenordnung der Wellenlänge)
entstehen und die Auswertung des Messsignals des Lasersensors erschweren
oder unmöglich machen.
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Ferner
ist es in der Messtechnik bekannt, Messungen mit so genannten Weißlichtsensoren durchzuführen,
bei welchen das oben genannte Problem der Specklemuster nicht auftritt.
Derartige Weißlichtmesssysteme bestehen herkömmlicherweise
aus einem Sensorkopf, der über einen flexiblen Lichtleiter
mit einer Steuereinheit verbunden ist. Die Steuereinheit enthält
die Lichtquelle, den Empfänger in Form eines Spektrometers,
die Messdatenauswertung, eine Datenschnittstelle zu externen Geräten und
die Stromversorgung. Derartige Messsysteme sind als wechselbare
Sensoren für KMGs nicht verwendbar, da sie aufgrund der
großvolumigen Steuereinheit und der festen Verbindung zwischen
Sensorkopf und Steuereinheit nicht automatisch gewechselt werden
können. Auch ein kombinierter Einsatz mit anderen Sensortypen
ist im Allgemeinen nicht möglich. Des Weiteren sind die
generierten Messdaten nicht kompatibel mit der bestehenden Hard-
und Software von Messmaschinen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen
Sensor zu entwickeln, der eine Weißlichtquelle verwendet
und in Koordinaten-Messgeräten/vorrichtungen einsetzbar
und mit der bestehenden Hard- und Software solcher KMGs kompatibel
ist.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst
durch einen optischen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Der
optische Sensor für eine Messvorrichtung weist einen Weißlichtsensor
mit einer breitbandigen Strahlungsquelle (so genannte Weißlichtquelle)
und einem wellenlängenempfindlichen Empfänger sowie
ein mit dem Weißlichtsensor gekoppeltes Messobjektiv zum
Richten eines Messstrahles auf ein Messobjekt auf. Ferner weist
der optische Sensor eine Steuer- und Auswerteelektronik zum Steuern des
Weißlichtsensors und Auswerten der vom Weißlichtsensor
erzeugten Messsignale und einen Wechseladapter mit Anschlüssen
zum Verbinden des optischen Sensors mit der Messvorrichtung auf.
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Der
so aufgebaute optische Sensor beinhaltet bei kompakter, leichter
Bauweise alle wesentlichen Komponenten für seine Funktionsweise
und kann in allen Messvorrichtungen oder Prüfsystemen mit
automatischem Taster- bzw. Sensorwechsler eingesetzt werden. Die
mit dem optischen Sensor generierten Messdaten sind voll kompatibel
mit den Messdaten, die zum Beispiel durch taktile Taster der gleichen
Messvorrichtung erzeugt werden.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung enthält die Steuer- und
Auswerteelektronik einen Verstärker zum Verstärken
des vom Weißlichtsensor erzeugten Messsignals.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der
optische Sensor ferner einen Videosensor auf, dessen Strahlengang
durch das gleiche Messobjektiv wie jener des Weißlichtsensors
läuft und der vorzugsweise eine CCD-Kamera, eine CMOS-Kamera,
eine CCD/CMOS-Kamera oder dergleichen enthält. Auf diese
Weise kann der Weißlichtsensor in kompakter Weise mit einem
Videosensor kombiniert werden, sodass neben den durch die Verwendung
der Weißlichtquelle bedingten Vorteilen auch jene Vorteile
erzielt werden können, wie sie bei der herkömmlichen
Messvorrichtung der
DE
38 06 686 A1 durch die Kombination von Lasersensor und Videosensor
erzielt wurden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst
durch einen optischen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 5.
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Der
optische Sensor für eine Messvorrichtung weist einen Weißlichtsensor
mit einer breitbandigen Strahlungsquelle (so genannte Weißlichtquelle)
und einem wellenlängenempfindlichen Empfänger sowie
ein Messobjektiv zum Richten eines Messstrahles auf ein Messobjekt
auf. Ferner weist der optische Sensor einen Videosensor auf, wobei
der Strahlengang des Videosensors durch das gleiche Messobjektiv
wie jener des Weißlichtsensors läuft.
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Der
so aufgebaute optische Sensor kombiniert bei kompakter, leichter
Bauweise einen Weißlichtsensor mit einem Videosensor. Der
Weißlichtsensor arbeitet analog zum Lasersensor der in
der
DE 38 06 686 A1 beschriebenen
Messvorrichtung als Autofokus oder Scanner für den Videosensor,
allerdings ohne die eingangs erwähnten Nachteile des Lasersensors
(Specklemuster).
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Messobjektiv mit dem Videosensor
gekoppelt und der Strahlengang des Weißlichtsensors ist
in den Strahlengang des Videosensors eingespiegelt. Der Videosensor
enthält eine CCD-Kamera, eine CMOS-Kamera, eine CCD/CMOS-Kamera
oder dergleichen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der
optische Sensor ferner eine Steuer- und Auswerteelektronik zum Steuern
des Videosensors und des Weißlichtsensors und Auswerten der
vom Videosensor und Weißlichtsensor erzeugten Messsignale
sowie einen Wechseladapter mit Anschlüssen zum Verbinden
des optischen Sensors mit einer Messvorrichtung auf. Der optische
Sensor enthält damit alle wesentlichen Komponenten für
seine Funktionsweise und kann in allen Messvorrichtungen oder Prüfsystemen
mit automatischem Taster- bzw. Sensorwechsler eingesetzt werden.
Die mit dem optischen Sensor generierten Messdaten sind voll kompatibel
mit den Messdaten, die zum Beispiel durch taktile Taster der gleichen
Messvorrichtung erzeugt werden.
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Weitere
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der oben beschriebenen optischen
Sensoren sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung weist der der wellenlängenempfindliche
Empfänger des Weißlichtsensors eine chromatische
Linsenanordnung, eine Blende und eine wellenlängenempfindliche
Photodiodenanordnung auf. Die chromatische Linsenanordnung des wellenlängenempfindlichen Empfängers
kann dabei zum Beispiel aus einer asphärischen Linse oder
aus zwei sphärischen Linsen gebildet sein. Die Blende des
wellenlängenempfindlichen Empfängers besitzt vorzugsweise
einen Durchmesser von mindestens 3 μm.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die breitbandige
Strahlungsquelle des Weißlichtsensors eine Superlumineszenzdiode (Leuchtdiode,
bei der eine große Lichtausbeute erzielt wird) auf.
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In
einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Wechseladapter
des optischen Sensors für eine Betätigung durch
einen automatischen Wechsler der Messvorrichtung ausgebildet.
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Obige
sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der
nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
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1 eine
schematische Perspektivansicht einer Mehrkoordinaten-Messvorrichtung,
bei welcher die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise eingesetzt
werden kann;
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2 ein
schematisches Blockschaltbild des Grundaufbaus eines optischen Sensors
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 ein
schematisches Blockschaltbild eines Weißlichtsensors des
optischen Sensors von 2;
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4 ein
vereinfachtes Blockschaltbild einer beispielhaften Steuer- und Auswerteelektronik
des optischen Sensors von 2;
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5 ein
schematisches Blockschaltbild des Grundaufbaus eines optischen Sensors
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 ein
schematisches Blockschaltbild eines Weißlichtsensors und
eines Videosensors des optischen Sensors von 5; und
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7 ein
schematisches Blockschaltbild des Grundaufbaus eines optischen Sensors
gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Unter
Bezug auf 1 wird nun zunächst beispielhaft
der Aufbau einer Mehrkoordinaten-Messvorrichtung (KMG) näher
beschrieben, bei welcher der optische Sensor der vorliegenden Erfindung,
der weiter unten im Detail erläutert wird, in vorteilhafter
Weise eingesetzt werden kann. Die vorliegende Erfindung ist aber
selbstverständlich nicht nur auf diese spezielle Mehrkoordinaten-Messvorrichtung
beschränkt, sondern kann grundsätzlich mit beliebigen
Messvorrichtungen kombiniert werden, die einen optischen Sensor
einsetzen.
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1 zeigt
in perspektivischer Darstellung die wesentlichen Komponenten einer
Mehrkoordinaten-Messvorrichtung. Die Messvorrichtung ist eine in Portalbauweise
aufgebaute Messmaschine mit einem feststehenden Portal, das aus
zwei Seitenstützen 10, einer Traverse 12 und
einem Messtisch 14 ausgebildet ist. Die Traverse 12 bildet
gleichzeitig eine erste Führungsbahn 16 für
einen Querträger 18, der sich mit einer Stütze 20 auf
einer zweiten Führungsbahn 22 auf dem Rand des
Messtisches 14 abstützt. Der Querträger 18 kann
entlang der beiden parallel angeordneten Führungsbahnen 16, 22 bis
gegen Endanschläge (nicht dargestellt) in x-Koordinatenrichtung über
dem Messtisch 14 verfahren werden. Der Messtisch 14 ist
beispielsweise als Drehmesstisch ausgebildet und in der x-y-Ebene
fixiert.
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Die
Messmaschine ist über eine Signalleitung 24 mit
einer Auswerte- und/oder Steuereinheit 26 verbunden. Mit
der Auswerte- und/oder Steuereinheit 26 sind wiederum eine
Eingabevorrichtung 28 für den Benutzer, ein Monitor 30,
ein Drucker 32 und dergleichen verbunden. Die Steuerung
der Komponenten der Messmaschine und die Auswertung der Messsignale
erfolgt durch diese Auswerte- und/oder Steuereinheit 26.
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An
dem Querträger 18 der Messmaschine ist ein Schlitten 34 angebracht,
der entlang des Querträgers 18 in y-Koordinatenrichtung
bewegbar ist. Dieser Schlitten 34 nimmt eine in z-Koordinatenrichtung verschiebbare
Pinole 36 auf. Alternativ können an dem Schlitten 34 auch
zwei oder mehr separate Pinolen angebracht sein oder können
an dem Querträger 18 auch zwei oder mehr separate,
in y-Koordinatenrichtung bewegbare Schlitten vorgesehen sein, die jeweils
eine Pinole aufnehmen. Die verschiedenen Schlitten können
im letztgenannten Fall unabhängig voneinander angesteuert
werden.
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Am
unteren Ende der Pinole 36 (wahlweise der mehreren Pinolen)
ist ein optischer Sensor 38, der insbesondere gemäß der
vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, angebracht.
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In
einer alternativen Ausgestaltung ist es auch möglich, die
Mehrkoordinaten-Messvorrichtung mit einem in der x-y-Ebene verfahrbaren
Messtisch 14 und in x-y-Ebene fixierter Pinole 36 zu
versehen, wodurch die gleichen Relativbewegungen zwischen einem
Messobjekt auf dem Messtisch 14 und dem optischen Sensor 38 realisierbar
sind.
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Der
optische Sensor 38 kann jederzeit und in beliebiger Reihenfolge über
die (vorzugsweise automatische) Wechselvorrichtung der Messvorrichtung mit
einem taktilen Taster gewechselt werden, um eine große
Flexibilität bezüglich der zu bewältigenden Messaufgaben
zu gewährleisten. Durch den kombinierten Einsatz der einzelnen
Sensoren bzw. Taster können auch komplizierte Messaufgaben
in kurzer Zeit durchgeführt werden.
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Bezug
nehmend auf 2 bis 4 wird nachfolgend
ein erstes Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors 38 der
Erfindung näher erläutert, das zum Beispiel bei
der oben beschriebenen Mehrkoordinaten-Messvorrichtung einsetzbar
ist.
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Die
wesentlichen Bestandteile des optischen Sensors 38 sind
ein Weißlichtsensor 44 mit Lichtquelle und Empfänger,
ein mit dem Weißlichtsensor 44 gekoppeltes Messobjektiv 46 und
eine Steuer- und Auswerteelektronik 54 (siehe 2).
Alle diese Komponenten sind in einem kompakten Sensorgehäuse
mit einem Wechseladapter (Autojoint) 48 untergebracht.
Der Wechseladapter 48 weist mehrere Anschlüsse (nicht
dargestellt) zur Verbindung mit einer Messvorrichtung auf, die insbesondere
Anschlüsse zur Stromversorgung des optischen Sensors 38 und
Signalübertragung von Messdaten des optischen Sensors umfassen.
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Der
optische Sensor 38 der Erfindung ist in vorteilhafter Weise
zum Einsatz mit Koordinatenmessmaschinen mit automatischem Tasterwechsler geeignet.
Insbesondere enthält der optische Sensor 38 der
Erfindung in kompakter Bauweise (kleine Größe,
geringes Gewicht) alle wesentlichen Komponenten des optischen Sensors
wie Lichtquelle, Empfänger und Optiken (weiter unten im
Detail beschrieben) sowie auch eine integrierte Steuer- und Auswerteelektronik 54 und
die erforderlichen Schnittstellen zur Messmaschine über
den Wechseladapter 48. Der optische Sensor 38 kann
somit für den Benutzer analog zu herkömmlichen
Tastköpfen in einer Messvorrichtung benutzt werden.
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3 zeigt
den Aufbau des optischen Sensors 38 von 2,
genauer seines Weißlichtsensors 44 in mehr Einzelheiten,
wobei der Wechseladapter 48 der Einfachheit halber in 3 weggelassen
ist.
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Der
Weißlichtsensor 44 des optischen Sensors 38 weist
als wesentliche Bestandteile eine breitbandige Strahlungsquelle
(so genannte Weißlichtquelle) 50 und einen wellenlängenempfindlichen Empfänger 52 auf.
Die Steuer- und Auswerteelektronik 54 ist mit dem Empfänger 52 gekoppelt
und wird weiter unten anhand von 4 näher
beschrieben.
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Die
breitbandige Strahlungsquelle 50 weist insbesondere eine
Superlumineszenzdiode 56 zum Erzeugen eines polychromatischen
Lichtstrahls (Weißlicht) hoher Lichtintensität
je Flächeneinheit auf. Die spektrale Bandbreite der hier
eingesetzten Superlumineszenzdiode beträgt zum Beispiel
etwa 40 nm und liegt im Bereich etwa zwischen 820 nm und 860 nm.
Die polychromatischen Lichtstrahlen von der Superlumineszenzdiode 56 durchlaufen
zunächst eine chromatische Linsenanordnung 58,
welche die Wellenfronten der punktförmigen Lichtquelle 56 in
flache Wellenfronten umwandelt. Die chromatische Linsenanordnung
kann zum Beispiel aus einer asphärischen Linse oder aus
zwei sphärischen Linsen gebildet sein.
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Nach
Durchlaufen dieser ersten chromatischen Linsenanordnung 58 laufen
die Lichtstrahlen durch einen Strahlteiler 60 und anschließend
durch eine Linsenanordnung 62 des Messobjektivs 46,
um auf eine Messebene 64 eines Messobjekts als kleiner,
aber intensiver Lichtfleck fokussiert zu werden. Dabei werden die
Anteile des polychromatischen Lichts mit unterschiedlichen Wellenlängen
auf unterschiedliche Messebenen 64 fokussiert.
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Die
von dem Messobjekt reflektierten Lichtstrahlen treffen nach Durchlaufen
der Linsenanordnung 62 des Messobjektivs 46 wieder
auf den Strahlteiler 60 und werden von diesem um etwa 90° auf
die übrigen optischen Komponenten des Empfängers 52 umgelenkt.
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Nach
dem Strahlteiler 60 treffen die reflektierten Lichtstrahlen
im Empfänger 52 auf eine weitere chromatische
Linsenanordnung 66, die analog zur obigen ersten chromatischen
Linsenanordnung 58 der Strahlungsquelle 50 zum
Beispiel aus einer asphärischen Linse oder aus zwei sphärischen
Linsen aufgebaut sein kann. Dieser chromatischen Linsenanordnung 68 ist
eine Blende 68 mit einem sehr kleinen Durchmesser von wenigstens
3 μm oder wenigstens 5 μm nachgeschaltet. Durch
die Blendenöffnung kann aufgrund der chromatischen Linsenanordnung 66 jeweils
nur Licht einer Wellenlänge mit einem entsprechenden Fokus
gelangen.
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Das
durch die Blende 68 gelangende Licht trifft nach Durchlaufen
einer achromatischen Linse 70 auf eine wellenlängenempfindliche
Photodiode 72. Diese Photodiode 72 hat zum Beispiel
zwei Diodenbereiche, von denen einer eine verstärkte Antwort
im roten Bereich und der andere im blauen Bereich besitzt, sodass
zwei Photoströme proportional zur Wellenlänge
des einfallenden Lichts erzeugt werden. Das Verhältnis
der beiden Photostromstärken hängt nur von der
Wellenlänge des einfallenden Lichts ab, sodass aus diesem
Messsignal der Fokus der Messebene 64 und damit die z-Koordinate
eines Messpunktes auf einem Messobjekt bestimmt werden können.
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Die
von der wellenlängenempfindlichen Photodiode 72 erzeugten
Messsignale (Photoströme) werden der Auswerteelektronik 54 zugeführt,
welche ebenfalls in dem optischen Sensor 38 integriert
ist. Wie in 4 dargestellt, enthält
diese Auswerteelektronik 54 in einer Ausführungsform
zwei Transimpedanz-Verstärker 74 zur Verstärkung
der sehr kleinen Messsignale des Empfängers 52,
denen jeweils ein Analog/Digital-Umsetzer 76 nachgeschaltet
ist. Alternativ ist auch die Verwendung eines logarithmischen Verstärkers
denkbar. Die Ausgänge der beiden Analog/Digital-Umsetzer 76 werden
dann in einem Mikroprozessor 78 weiter bearbeitet und ausgewertet.
Dieser Mikroprozessor 78 ist mit einer Datenschnittstelle des
Wechseladapters 48 verbunden.
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Der
oben beschriebene Weißlichtsensor 44 mit der Weißlichtquelle 50 und
dem wellenlängenempfindlichen Empfänger 52 ermöglicht
eine problemlose, sehr genaue und schnelle Koordinatenerfassung
von Oberflächen, ohne durch Speckles irritiert zu werden,
wie dies bei der Verwendung eines Lasersensors der Fall wäre.
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Bezug
nehmend auf 5 und 6 wird nun
ein zweites Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors 38 der
vorliegenden Erfindung näher erläutert. Dabei
sind gleiche oder ähnliche Komponenten mit den gleichen
Bezugsziffern wir in dem ersten Ausführungsbeispiel von 2 bis 4 gekennzeichnet
und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
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Die
wesentlichen Komponenten dieses optischen Sensors sind ein Weißlichtsensor 44,
ein Videosensor 80 und ein Messobjektiv 46. Der
Weißlichtsensor 44 entspricht dabei jenem des
optischen Sensors des ersten Ausführungsbeispiels, wie
er insbesondere in 3 und 4 dargestellt
ist. Der Weißlichtsensor 44 und der Videosensor 80 sind
derart kombiniert, dass der Strahlengang des Videosensors 80 durch
das gleiche Messobjektiv 46 läuft wie jener des
Weißlichtsensors 44. Beispielsweise ist das Messobjektiv 46 mit
dem Videosensor 80 gekoppelt und der Strahlengang des Weißlichtsensors 44 ist
in jenen des Videosensors 80 eingespiegelt, wie in 5 angedeutet.
Alternativ ist es natürlich auch möglich, das
Messobjektiv 46 mit dem Weißlichtsensor 44 zu
koppeln und den Strahlengang des Videosensors 80 in jenen
des Weißlichtsensors 44 einzuspiegeln.
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Die
Kombination von Weißlichtsensor 44 und Videosensor 80 ist
in 6 in mehr Einzelheiten dargestellt. Auf eine Wiederholung
der Beschreibung des Weißlichtsensors 44 wird
jedoch der Einfachheit halber verzichtet.
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Der
Videosensor 80 besitzt eine Lichtquelle 82, von
der das Licht über eine Linse 84 auf einen Strahlteiler 84 gerichtet
wird, durch den das Licht in Richtung auf das gemeinsame Messobjektiv 46 umgelenkt
wird. Zur integralen Kopplung des Weißlichtsensors 44 und
des Videosensors 80 ist ein weiterer Strahlteiler 88 vorgesehen,
durch den einerseits das Licht von der Lichtquelle 82 des
Videosensors 80 und andererseits das Licht der Weißlichtquelle 50 des Weißlichtsensors 44 zum
Messobjektiv 46 und das am Messobjekt reflektierte Licht
zu den jeweiligen Empfängern zurück geleitet wird.
Der Videosensor 80 hat als Empfänger eine Kamera 92 (CCD,
CMOS, CCD/CMOS), der ein Tubus 90 vorgeschaltet ist.
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Der
Videosensor 80 soll im Rahmen dieser Erfindung nicht weiter
erläutert werden, da er dem Fachmann hinlänglich
bekannt ist und der erfindungsgemäße optische
Sensor 38 nicht auf die Kombination mit einem speziellen
Videosensor eingeschränkt ist.
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Der
optische Sensor 38 dieses Ausführungsbeispiels
sieht eine kompakte Einheit mit Weißlichtsensor 44 und
Videosensor 80 vor. Der Weißlichtsensor 44 kann
dabei insbesondere als Autofokus für den Videosensor 80 oder
als Scanner genutzt werden, wobei im Gegensatz zur Verwendung eines
Lasersensors aufgrund des beim Weißlichtsensor nicht vorhandenen
Problems der Specklemuster eine höhere Messgenauigkeit
erreichbar ist und der lineare Messbereich des Sensors das Scannen
ohne die Nachregelung der z-Koordinatenachse erlaubt. Daraus resultiert
eine weitaus höhere Scanngeschwindigkeit und Genauigkeit.
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Bezug
nehmend auf 7 wird nun ein drittes Ausführungsbeispiel
eines optischen Sensors 38 der vorliegenden Erfindung näher
erläutert.
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Der
optische Sensor 38 des dritten Ausführungsbeispiels
ist eine Kombination der optischen Sensoren der oben beschriebenen
ersten und zweiten Ausführungs beispiele. D. h. der optische
Sensor 38 weist insbesondere einen Weißlichtsensor 44 und einen
Videosensor 80 auf, wobei der Strahlengang des Weißlichtsensors 44 durch
das gleiche Messobjektiv 46 wie der Strahlengang des Videosensors 80 läuft.
Weiter enthält der optische Sensor eine Steuer- und Auswerteelektronik 54a für
den Weißlichtsensor 44 und eine Steuer- und Auswerteelektronik 54b für den
Videosensor 80 bzw. eine gemeinsame Steuer- und Auswerteelektronik 54 für
beide Sensoren 44, 80. Die genannten Komponenten
sind alle in einem kompakten, leichten Gehäuse mit einem
Wechseladapter 48 untergebracht.
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Die
einzelnen Komponenten und ihre Vorteile dieses optischen Sensors 38 wurden
bereits anhand der 2 bis 6 eingehend
erläutert, sodass an dieser Stelle auf eine nähere
Beschreibung verzichtet werden kann. Der in 7 veranschaulichte
optische Sensor 38 kombiniert nicht nur die Komponenten
des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels, sondern
natürlich auch deren Vorteile.
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Die
vorliegende Erfindung wurde oben anhand der Anwendung des erfindungsgemäßen
optischen Sensors in einer Mehrkoordinaten-Messvorrichtung im Detail
erläutert, ohne dass sie auf diese spezielle Anwendung
beschränkt sein soll. Der optische Sensor der Erfindung
kann auch bei anderen Mess- und Prüfsystemen zum Einsatz
kommen und ebenso in anderen Vorrichtungen/Geräten benutzt werden.
Zum Beispiel kann der optische Sensor mit dem Weißlichtsensor 44 als
Autofokus für eine Vorrichtung/ein Gerät zum Nachregeln
eines Bearbeitungslasers (z. B. YAG) verwendet werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten
des optischen Sensors werden sich dem Fachmann beim Studium der
vorliegenden Unterlagen unmittelbar ergeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3806686
A1 [0003, 0003, 0010, 0013]