ES2205809T3 - Procedimiento y dispositivo para la medicion de estructuras de un objeto. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la medición de estructuras de un objeto por medio de un elemento de exploración (10) que está asociado a un aparato de medición de coordenadas y que parte desde un árbol elástico flexible (12), donde el elemento de exploración se pone en contacto con el objeto y a continuación se determina directa o indirectamente su posición con un sensor óptico a través de al menos una marca de destino asociada al elemento de exploración, caracterizado porque el árbol (12) se extiende, con la excepción de una longitud de flexión (16) libre, que comprende el elemento de exploración (10) y/o la marca de destino, dentro de una guía (30) rígida o esencialmente rígida y porque la fuerza de exploración que se produce entre el elemento de exploración y el objeto en contacto con éste, se ajusta a un valor adaptado a las particularidades del objeto a través de la previsión de la longitud de flexión (16).

Description

Procedimiento y disposición para la medición de estructuras de un objeto.

La invención se refiere a un procedimiento y una disposición para la medición de estructuras de un objeto por medio de un elemento de exploración que está asociado a un aparato de medición de coordenadas y que parte desde un árbol elástico flexible, donde el elemento de exploración se pone en contacto con el objeto y a continuación se determina directa o indirectamente su posición con un sensor óptico a través de al menos una marca de destino asociada al elemento de exploración.

Ya se conoce (DE 297 10 242 U1) una disposición del tipo descrito al principio. En esta disposición conocida, se mide la topografía de la superficie de un objeto con un sistema de fotogrametría y con el elemento de exploración. El elemento de exploración, por ejemplo una bola, está dispuesto en el extremo de un árbol elástico. En el árbol pueden estar aplicadas marcas de destino, cuyas posiciones con respecto a un sistema de referencia de exploración son detectadas por el sistema de fotogrametría. La posición del elemento de exploración se determina, por ejemplo, a partir de las posiciones de las marcas de destino.

Se conoce también un sistema de medición para la detección de la topografía de la superficie de objetos con un sensor del valor de medición, que está constituido por un lápiz d exploración y una fuente de luz de forma definida en su extremo. La fuente de luz es guiada a lo largo del contorno a registrar. En este procedimiento, un receptor óptico detecta la posición respectiva de la fuente de luz, que forma un foco de luz o punto luminoso, en un sistema de coordenadas cartesiano tridimensional. Un ordenador evalúa los resultados de la medición. La fuente de luz tiene, como prolongación del lápiz de exploración, por ejemplo, la forma de una fibra de vidrio engastada concéntricamente (DE 40 02 043 C2).

Se conoce, además, un sistema de exploración para la medición de estructuras pequeñas, que se basa en un cuarzo oscilante, que excita una fibra de vidrio con elemento de exploración. Al entrar en contacto con la superficie de la pieza de trabajo, se evalúa la atenuación del sistema. Esta técnica posibilita, en efecto, fuerzas de exploración pequeñas, pero adolece de una inexactitud relativamente grande (error de medición
5 \mum).

Por último, se conoce determinar por medio de un microscopio la posición de un elemento de exploración para la medición de estructuras, donde, condicionado por los aparatos, hay que trabajar en el procedimiento al trasluz, de manera que solamente se pueden medir taladros u otras aberturas que atraviesan las estructuras.

La presente invención se basa en el problema de desarrollar un procedimiento y un dispositivo para la medición de la topografía de la superficie de objetos, con los que se pueden determinar estructuras y objetos discrecionales con diferentes durezas de la superficie con una exactitud alta de la medición.

El problema se soluciona en un procedimiento para la medición de estructuras de un objeto por medio de un elemento de exploración que está asociado a un aparato de medición de coordenadas y que parte desde un árbol elástico flexible, que se pone en contacto con el objeto y a continuación se determina directa o indirectamente su posición con un sensor óptico a través de al menos una marca de destino asociada al elemento de exploración, con las características de la reivindicación 1.

La fuerza de exploración se puede ajustar a través del desplazamiento del árbol dentro de la guía.

La fuerza de exploración tiene en muchos objetos una influencia esencial sobre los resultados de la medición. Con el procedimiento según la invención es posible adaptar la fuerza de exploración como parámetro de la medición a las particularidades del objeto como la topografía de la superficie y la dureza de la superficie.

En una forma de realización preferida, se determina la fuerza de exploración del elemento de exploración según la ecuación siguiente:

F = \frac{3 \cdot E \cdot f \cdot l}{I^{3}}

en la que con F se designa la fuerza de exploración, con E el módulo de elasticidad del árbol (12), con l la longitud de flexión activa libre del árbol entre una guía rígida y el elemento de exploración, con I el par de la superficie axial del árbol y con f la desviación del elemento de exploración fuera de su posición de reposo. El módulo de elasticidad, el par de la superficie axial o par de inercia y la longitud están predeterminados a través de las propiedades constructivas o bien del material del dispositivo y se pueden agrupar en una constante. De esta manera, la fuerza de exploración es proporcional a la desviación y se puede determinar rápidamente y sin operaciones y tiempos de cálculo costosos.

Dado el caso, el árbol se puede desplazar dentro de la guía para modificar la longitud de flexión efectiva. Independientemente de ello, a través del alojamiento rígido del árbol está siempre asegurado de una manera reproducible que el árbol presenta una longitud de flexión definida.

En una forma de realización conveniente, la fuerza de exploración es ajustada como variable de regulación en un circuito de regulación a un valor predeterminable, constante o casi constante, donde el soporte de fijación puede ser movido por al menos un accionamiento motor como miembro de ajuste. La fuerza de exploración se puede mantener en esta forma de realización en un valor predeterminado durante toda la medición de una estructura. Para la medición de la topografía de la superficie es a veces favorable que el soporte de fijación se pueda mover con el árbol elástico que parte desde el mismo a través de accionamientos en cinco grados de libertad. A tal fin son adecuados circuitos de regulación numéricos. El soporte de fijación está conectado especialmente con el mecanismo de ajuste para el sistema óptico para formar una unidad, que se puede desplazar a motor en cinco grados de libertad.

Además, es ventajoso que la desviación del elemento de exploración sea medida por medio de un sensor óptico, que detecta la diferencia entre la posición del elemento de exploración en su posición de reposo y la posición del elemento de exploración al entrar en contacto con la superficie del objeto. El sensor, que es el mismo que para la medición de la estructura, se mueve en este caso de una manera más conveniente junto con el soporte de fijación.

La posición del elemento de exploración y/o de la al menos una marca de destino se determinan ópticamente por medio de radiación reflexiva y/o por radiación que proyecta una sombra sobre el elemento o la marca y/o por radiación que se refleja desde el elemento de exploración y desde la marca de destino, respectivamente. De manera más conveniente, la prolongación del dispositivo de exploración o bien el árbol están configurados como conductores de luz o comprenden un conductor de luz de este tipo, para alimentar a través de éste la necesaria al elemento de exploración o bien a la marca de destino.

También existe la posibilidad de que el elemento de exploración y/o la marca de destino estén configurados como elemento electrónico autoluminoso, tal como LED, o comprendan un elemento de este tipo.

En particular, la invención se caracteriza también por una disposición para la medición de estructuras de un objeto por medio de un elemento de exploración que está asociado a un aparato de medición de coordenadas y que parte desde un árbol elástico flexible, que se puede poner en contacto con el objeto y cuya posición se puede determinar a continuación directa o indirectamente con un sensor óptico a través de al menos una marca de destino asociada al elemento de exploración, donde la disposición se caracteriza porque el árbol se extiende, con la excepción de una longitud de flexión libre, que presenta el elemento de exploración y/o la marca de destino, dentro de una guía rígida o esencialmente rígida. De esta manera, definida a través de la longitud de flexión efectiva, se predetermina la fuerza de exploración, con lo que la disposición se puede adaptar a las particularidades de las propiedades de la superficie del objeto a medir.

En particular, la disposición se caracteriza porque está previsto un sensor para la medición de la desviación del elemento de exploración y/o de la marca de destino a partir de una posición de reposo, porque el árbol se extiende, con la excepción de una longitud de flexión libre, que comprende el elemento de exploración y/o la marca de destino, dentro de una guía rígida o esencialmente rígida y porque la guía se puede mover junto con el árbol con al menos un accionamiento motor con respecto a la superficie del objeto y porque se puede determinar la fuerza de exploración con una instalación de evaluación a partir de la desviación del elemento de exploración y/o de la marca de destino desde la posición de reposo. Con este dispositivo se puede adaptar la fuerza de exploración del elemento de exploración a las particularidades de las propiedades de la superficie del objeto. Por ejemplo, la fuerza de exploración se puede adaptar a las propiedades de dureza de tal forma que se consigue una exactitud de medición lo más alta posible. En este caso, existe la posibilidad de que el árbol esté dispuesto de forma desplazable dentro de la guía.

En particular, la disposición determina la fuerza de exploración a partir del valor de medición de la desviación del elemento de exploración según la siguiente ecuación:

F = \frac{3 \cdot E \cdot f \cdot l}{I^{3}}

en la que con F se designa la fuerza de exploración, con f la desviación, con l la longitud del árbol en su longitud de flexión efectiva, con E el módulo de elasticidad del árbol y con I el par de la superficie axial del árbol. Puesto que en esta ecuación, excepto la desviación f y la fuerza de exploración, todas las magnitudes son constantes, se puede calibrar la desviación teniendo en cuenta las constantes en la unidad de la fuerza de exploración.

En una forma de realización conveniente, está previsto un sistema óptico para la detección de la desviación del elemento de exploración o de la marca de destino a partir de la posición de reposo y se puede mover al menos con el elemento de exploración y el árbol como unidad. Con el sistema, con el que se determina especialmente también la topografía de la superficie, se puede determinar la posición de reposo del elemento de exploración o bien de la al menos una marca de destino o varias marcas de destino, cuando no tiene lugar ningún contacto con un objeto. La posición geométrica correspondiente del elemento de exploración o de la al menos una marca de destino se puede memorizar y se puede adaptar de una manera correspondiente en el caso de modificación de la posición del sistema. Al entrar en contacto el elemento de exploración con la superficie del objeto, se detecta la diferencia entre la posición de reposo y la posición durante el contacto, por ejemplo a partir de la posición del elemento de exploración y la posición de reposo asociada. El sistema óptico para la detección de la desviación del sistema de exploración o de la marca de destino está dispuesto especialmente como transmisor del valor real en un circuito de regulación, cuya variable de regulación es la fuerza de exploración y que presenta como miembro de ajuste al menos un accionamiento motor para el movimiento de la unidad que contiene el elemento de exploración, el árbol y el sensor. El elemento de exploración puede estar colocado en el árbol a través de encolado, soldadura u otros tipos de unión adecuados. El elemento de exploración y/o la marca de destino pueden ser también una sección de la prolongación de exploración propiamente dicha.

El árbol propiamente dicho puede estar configurado en el lado extremo como palpador o puede comprender un palpador de este tipo. En particular, el elemento de exploración y/o la marca de destino pueden estar conectados de forma substituible con la prolongación de exploración como árbol.

Para poder determinas estructuras casi discrecionales, está previsto, por otro lado, que el elemento de exploración con el árbol y el sistema óptico sea regulable por un soporte de fijación que se puede ajustar en cinco grados de libertad. El soporte de fijación propiamente dicho puede formar de nuevo con el sensor una unidad o bien puede estar conectado con el sensor. Con preferencia, el elemento de exploración y el árbol son un conductor de luz, donde se puede alimentar luz al elemento de exploración a través del conductor de luz. En este caso, se ilumina el elemento de exploración, que es detectado como foco de luz o punto de luz por el sistema óptico. El elemento de exploración y/o la al menos una marca de destino pueden estar configurados también como elementos de reflexión de luz. Pero existe también la posibilidad de configurar el elemento de exploración y/o la marca de destino como elemento autoluminoso, tal como LED.

El sistema óptico, que se utiliza para la determinación de la desviación del elemento de exploración a partir de su posición de reposo y para la medición de la estructura, es especialmente una cámara electrónica. La medición de la desviación se realiza especialmente también con un sistema de enfoque, como se conoce ya en la técnica de medición óptica de coordenadas durante el enfoque sobre la superficie de la pieza de trabajo. En este caso, la función de contraste de la imagen es evaluada en la cámara
electrónica.

Para la determinación de la estructura de los objetos se utiliza la medición directa de la posición del elemento de exploración. En principio, para esta medición directa se contemplan muchos principios físicos diferentes. Puesto que la medición de la desviación del elemento de exploración debe realizarse muy exactamente en una región de medición grande en el espacio, por ejemplo para posibilitar procesos de escaneo continuo, y para registrar una sobrecarrera grande durante la exploración de objetos (por ejemplo, por razones de seguridad, pero también para reducir el gasto para una determinación exacta de la posición, se puede emplear también un procedimiento fotogramétrico. Se podrían utilizar dos sistemas de cámaras con ejes inclinados entre sí. Se pueden emplear esencialmente las técnicas de evaluación conocidas a partir de la fotogrametría industrial.

Con dos cámaras "intermitentes" inclinadas, por ejemplo, con respecto a la dirección longitudinal del elemento de exploración o bien con respecto a los extremos dirigidos hacia éste de una prolongación de palpador, tal como árbol, se pueden solucionar todos los cometidos de medición, en los que el elemento de exploración no "desaparece" detrás de recesos. La utilización de un número redundante de cámaras (por ejemplo, tres) posibilita también medir en objetos con contornos empinados. En el caso de medición en taladros pequeños, se puede utilizar una cámara que está dispuesta de tal forma que "mira" en la dirección longitudinal del elemento de exploración o bien de la prolongación del palpador sobre el elemento de exploración. En principio, en las mediciones bidimensionales (es decir, por ejemplo, en mediciones en taladros) es suficiente una única cámara, que está alineada sobre la dirección longitudinal de la prolongación del palpador que retiene el elemento de exploración.

También es posible según la invención colocar sobre el árbol, configurado como guía de ondas de fibra óptica, otras bolas iluminadas u otras marcas de destino, detecta la posición de estas marcas de destino especialmente fotogramétricamente y calcular de una manera correspondiente la desviación del elemento de exploración. Las bolas representan en este caso marcas de destino claras, comparativamente ideales, que no existen, por lo demás, sobre la fibra. Se consigue un buen acoplamiento de la luz en las bolas a través de la interferencia de las propiedades de los conductores de luz, por ejemplo acoplando las bolas perforadas de dispersión del volumen sobre el árbol, es decir, la prolongación del palpador, y encolándolas con éste. Las bolas de dispersión del volumen pueden estar adheridas también lateralmente en el árbol, siendo posible también un acoplamiento de la luz en el supuesto de que el árbol conduzca luz hasta su superficie, por lo tanto no presente una envolvente en el punto de adhesión. Se consigue una exactitud especialmente alta cuando la posición del elemento de exploración es detectada (calibrada) experimentalmente como función de la posición de la fibra y de la curvatura de la fibra (zonas de la fibra a distancia íntima del elemento de exploración). También aquí de nuevo es posible la medición de marcas de destino colocadas a lo largo de la fibra en lugar de la medición de la fibra propiamente dicha.

Otros detalles, ventajas y características de la invención se deducen no sólo de las reivindicaciones, de las características que se deducen de éstas !0L!por sí y/o en combinación-, sino también a partir de la descripción siguiente de ejemplos de realización preferidos que se deducen del dibujo.

En el dibujo se representa de forma esquemática una disposición para la detección de la topografía de la superficie o bien de la estructura de la superficie o bien de la geometría de objetos.

La disposición contiene un elemento de exploración 10, especialmente una bola transparente a la luz. El elemento de exploración 10 está conectado con un árbol 12, un conductor de luz, en forma de guía de ondas de fibra óptica. El árbol 12 está guiado en una funda rígida 14 o casquillo con una primera sección no representada en detalle. El casquillo 14 fija la posición de esta sección. Una segunda sección 16 del árbol elástico flexible 12 se proyecta más allá del casquillo 14 y lleva en su extremo el elemento de exploración 10. A través de la posición de la sección 16 se determina la longitud de flexión efectiva del árbol 12. En este caso, a través del desplazamiento del árbol dentro del casquillo 14 se puede modificar de una manera selectiva la longitud de flexión. Evidentemente, la longitud de la sección 16 se puede predeterminar, por ejemplo a través de la técnica de medición o condicionada por el aparato, de manera que un es necesaria una regulación.

El casquillo 14 está fijado en su extremo alejado de la sección 16 en un soporte 18, que está conectado con una carcasa 20. En la carcasa 20 se encuentra, delante del extremo no representado del árbol 18, una óptica 22, con la que la luz emitida por una fuente de luz 24 es alimentada al árbol 12. Con la carcasa 120 está conectada una unidad 26, que contiene un sistema óptico no representado en detalle para la medición de la posición del elemento de exploración 10. Para la detección de la posición del elemento de exploración 10 se puede utilizar una instalación que es conocida en sí y se emplea también para la medición de la estructura. La posición del elemento de exploración 10 se puede fijar con un sensor, por ejemplo, con un sistema electrónico de procesamiento de imágenes, tal como una cámara electrónica. También se puede detectar la posición del elemento de exploración 10 durante su contacto con el objeto de medición a través de la evaluación de una función de contraste de la imagen por medio de una cámara electrónica. Otra posibilidad consiste en determinar la posición del elemento de exploración 10 en contacto con el objeto de medición a partir de la modificación del tamaño de la imagen al menos de una marca de destino, que está dispuesta en el árbol 12. La modificación del tamaño resulta a partir de la relación óptica de los rayos entre la distancia del objeto y el aumento.

La posición del elemento de exploración 10 se puede determinar también a partir de la modificación aparente el tamaño de la marca de destino, que se produce a partir de la pérdida de contraste debido a desenfoque. En este caso se determina la posición durante el contacto del elemento de exploración y del objeto en comparación con el eje óptico 28 del sistema de procesamiento de imágenes o bien de la cámara electrónica o de manera alternativa con un sistema de fotogrametría.

Durante el contacto entre el elemento de exploración 10 y el objeto actúa entre ambos una fuerza que tiene una influencia sobre los resultados de la medición. Para conseguir una medición exacta se adapta esta fuerza de exploración a las particularidades del objeto, por ejemplo a la dureza de la superficie, a la rugosidad de la superficie, etc. A tal fin, se mide en primer lugar la fuerza de exploración. La medición de la fuerza de exploración se realiza a través de la detección de la desviación o bien de la flexión de la sección 16 del árbol 12. La magnitud de la desviación se determina a través de la diferencia entre la posición del elemento de exploración 10 en la posición de reposo, que se representa en el dibujo, y la posición durante el contacto entre el elemento de exploración y el objeto. En este caso, se utiliza la idea de la invención en el sentido de que el árbol 12 solamente es flexible sobre una longitud definida, a saber, la sección 16, que sobresale sobre el casquillo 14.

La fuerza de exploración se determina en este caso según la siguiente ecuación:

F = \frac{3 \cdot E \cdot f \cdot l}{I^{3}}

Con l = longitud de la sección 16, es decir, de la fibra libre, f = flexión (desviación del elemento de exploración 10 desde la posición de reposo), E = módulo de elasticidad del árbol 12 o bien de la sección 16 e I = par de la superficie axial del árbol 12 o bien de la sección 16.

La posición de reposo del elemento de exploración 10 se mide con el sistema óptico de la unidad 26. La sección 16 y una parte 30 de la funda rígida 14 se extienden a lo largo del eje óptico 28. La funda 14 está acodada o bien doblada. La otra parte acodada, no representada en detalle, de la funda 14 está fijada con su extremo en el casquillo 18.

La carcasa 20 con la fuente de luz 24 y la óptica 22 está dispuesta sobre un soporte común 32, que solamente se representa de forma esquemática. El soporte 32 es desplazable con motor al menos en las tres direcciones del sistema de coordenadas cartesianas. Con preferencia, el soporte es desplazable en cinco grados de libertad.

Durante el desplazamiento del soporte 32 en el espacio; es decir, en el caso de la modificación de la orientación del eje óptico 28 se determina por cálculo la posición del elemento de exploración 10 en la posición de reposo, que corresponde a esta posición del eje en el espacio.

Si el elemento de exploración 10 toca una superficie de un objeto, entonces se determina con el sistema óptico de la unidad 26, a partir de la magnitud de la desviación del elemento de exploración 10, la fuerza de exploración según la ecuación anterior.

Puesto que, a excepción de la fuerza de exploración y la desviación, todas las variables de la ecuación son constantes, a fuerza de exploración es proporcional a la desviación, con lo que se puede determinar de una manera rápida y sencilla la fuerza de exploración. La desviación del elemento de exploración 10 no sólo se utiliza en combinación con la posición espacial del soporte 32 para la medición de la topología de la superficie, sino también para la medición de la fuerza de exploración.

La fuerza de exploración se puede representar en una pantalla. A través de una modificación de la posición del soporte 32 por medio de uno o varios accionamientos a motor, que están representados en el dibujo de forma simbólica a través de un único motor 34, se puede ajustar la fuerza de ajuste a valores deseados.

La fuerza de exploración medida es alimentada, como valor real de la magnitud de regulación, a un comparador en un circuito de regulación, cuyo valor teórico se ajusta por medio de una unidad de entrada 36. Componente del circuito de regulación es un ordenador 38, que determina el valor real de la magnitud de regulación a partir de la posición de reposo calculada del elemento de exploración 10 en el espacio con respecto a la posición respectiva del eje óptico en el espacio y a partir de la desviación medida y con la ayuda del valor teórico se determina la desviación de la regulación. El ordenador 38 emite señales de ajuste al motor 34 a través de un circuito de activación 40. A través de la regulación se mantiene la fuerza de exploración en un valor constante o casi constante. Éste depende del algoritmo de regulación seleccionado. De esta manera se adapta la fuerza de exploración a las particularidades del objeto de medición y se mantiene durante la medición de la estructura. Para la altura seleccionada de la fuerza de exploración es determinante la topología de la superficie y la dureza de la superficie del objeto de medición.

El elemento de exploración 10 utilizado para la determinación de la fuerza de exploración es el mismo que para la medición de la topografía de la superficie.

La funda rígida 14 o bien el casquillo son con preferencia de metal.

La fuerza de exploración se ajusta a valores reducidos durante la medición de estructuras en objetos, que tienen durezas reducidas del material o bien propiedades elásticas de la superficie, con lo que la influencia de la fuerza de exploración sobre la exactitud de la medición es sólo reducida.

Claims (19)

1. Procedimiento para la medición de estructuras de un objeto por medio de un elemento de exploración (10) que está asociado a un aparato de medición de coordenadas y que parte desde un árbol elástico flexible (12), donde el elemento de exploración se pone en contacto con el objeto y a continuación se determina directa o indirectamente su posición con un sensor óptico a través de al menos una marca de destino asociada al elemento de exploración, caracterizado porque el árbol (12) se extiende, con la excepción de una longitud de flexión (16) libre, que comprende el elemento de exploración (10) y/o la marca de destino, dentro de una guía (30) rígida o esencialmente rígida y porque la fuerza de exploración que se produce entre el elemento de exploración y el objeto en contacto con éste, se ajusta a un valor adaptado a las particularidades del objeto a través de la previsión de la longitud de flexión (16).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el árbol (12) se dispone de forma desplazable dentro de la guía (30).

3. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fuerza de exploración del elemento de exploración (10) se determina según la siguiente ecuación:

F = \frac{3 \cdot E \cdot f \cdot l}{I^{3}}

en la que con F se designa la fuerza de exploración, con E el módulo de elasticidad del árbol (12), con l la longitud de flexión activa libre (16) del árbol fuera de la guía, con I el par de la superficie axial del árbol y con f la desviación del elemento de exploración fuera de su posición de reposo.

4. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fuerza de exploración se ajusta como variable de regulación en un circuito de regulación a un valor predeterminable, constante o casi constante, y porque un soporte de fijación, desde el que parte el árbol (12), es movimiento por al menos un accionamiento motor como miembro de ajuste.

5. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la desviación del elemento de exploración (10) es medida por medio de un sensor óptico, que detecta la posición del elemento de exploración en su posición de reposo y la posición del elemento de exploración al entrar en contacto con la superficie de un objeto.

6. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la posición del elemento de exploración (10) y/o la al menos una marca de destino se determinan por medio de radiación reflexiva y/o radiación que proyecta una sombra sobre el elemento o la marca y/o radiación que se refleja desde el elemento de exploración.

7. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la posición de reposo del elemento de exploración (10) es medida en una posición predeterminada del sensor óptico, porque las posiciones de reposo del elemento de exploración en posiciones, que se desvían de estas posiciones del sensor óptico, son determinadas a partir de la posición predeterminada y a partir de la posición de la modificación del sensor óptico y porque la posición del elemento de exploración se mide con el sensor óptico al entrar en contacto con el objeto y son procesados los valores de medición para la estructura del objeto y para la determinación y la desviación de la fuerza de exploración.

8. Disposición para la medición de estructuras de un objeto por medio de un elemento de exploración (10) que está asociado a un aparato de medición de coordenadas y que parte desde un árbol elástico flexible (12), que se puede poner en contacto con el objeto y cuya posición se puede determinar a continuación directa o indirectamente con un sensor óptico a través de al menos una marca de destino asociada al elemento de exploración, caracterizada porque el árbol (12) se extiende, con la excepción de una longitud de flexión (16) libre, que presenta el elemento de exploración (10) y/o la marca de destino, dentro de una guía (30) rígida o esencialmente rígida.

9. Disposición según la reivindicación 8, caracterizada porque está previsto un sensor para la medición de la desviación del elemento de exploración y/o de la marca de destino a partir de una posición de reposo, porque el elemento de exploración y el árbol elástico se pueden mover junto con la guía (30) con al menos un accionamiento motor (34) con relación a la superficie del objeto a medir y porque se puede determinar la fuerza de exploración con una unidad de evaluación, a partir de la magnitud de la desviación del elemento de exploración y/o de la marca de destino desde la posición de reposo.

10. Disposición según al menos la reivindicación 9, caracterizada porque la fuerza de exploración se determina a partir del valor de la magnitud de la desviación según la siguiente ecuación:

F = \frac{3 \cdot E \cdot f \cdot l}{I^{3}}

en la que con F se designa la fuerza de exploración, con f la magnitud de la desviación desde la posición de reposo, con l la longitud del árbol elástico (12) entre el elemento de exploración (10) y un casquillo rígido (30), con E el módulo de elasticidad del árbol (12) y con I el par de la superficie axial del árbol (12).

11. Disposición según al menos una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque está previsto un sistema óptico para la detección de la desviación del elemento de exploración (10) o de la al menos una marca de destino desde la posición de reposo y se puede mover como unidad al menos con el elemento de exploración (10) y el árbol (12).

12. Disposición según al menos una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizada porque el sistema óptico está dispuesto para la detección de la desviación del elemento de exploración en un circuito de regulación, cuya variable de regulación es la fuerza de exploración y que presenta como miembro de ajuste al menos un accionamiento motor para el movimiento de la unidad que contiene el elemento de exploración, el árbol y el sensor.

13. Disposición según al menos una de las reivindicaciones 11 y 12, caracterizada porque el elemento de exploración (10) es desplazable con el árbol (12) y con el sistema óptico por un soporte de fijación que se puede mover en cinco grados de libertad.

14. Disposición según al menos una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizada porque el elemento de exploración (10) y el árbol (12) son conductores de luz y porque se puede alimentar luz al elemento de exploración (10) a través de los conductores de luz.

15. Disposición según al menos una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizada porque el sistema óptico para la determinación de la desviación del elemento de exploración (10) es una cámara electrónica o un sistema de enfoque.

16. Disposición según al menos una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizada porque el sistema óptico para la detección de la desviación del elemento de exploración (10) desde la posición de reposo está previsto también para la medición de la estructura del objeto.

17. Disposición según al menos una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizada porque está previsto un ordenador para el cálculo de la posición del elemento de exploración y cuando se cambia la posición del sistema óptico en el espacio.

18. Disposición según al menos una de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizada porque la longitud de flexión efectiva del árbol (12) guiado o bien recibido en una guía, tal como un casquillo (14), está determinada a través de su sección (16) que se extiende fuera de la guía y que presenta el elemento de exploración (10).

19. Disposición según al menos una de las reivindicaciones 8 a 18, caracterizada porque el árbol (12) está dispuesto desplazable dentro de la guía (14).