本發(fā)明的目標(biāo)在于一種用于測量工件的一個(gè)或者更多個(gè)區(qū)域的各個(gè)區(qū)段上的幾何特征和結(jié)構(gòu)的方法。

本發(fā)明的另外的目標(biāo)在于一種用于確定幾何特征和/或結(jié)構(gòu)的設(shè)備。

背景技術(shù)：

為了測量復(fù)雜幾何形狀的尺寸，使用各種觸覺、觸覺光學(xué)、光學(xué)或者計(jì)算斷層攝影傳感器。優(yōu)選地，所述傳感器在坐標(biāo)測量機(jī)(cmm)中操作，并且也在一個(gè)機(jī)器中組合多個(gè)傳感器(多傳感器cmm)。

特別地，為了測量所謂的微特征，即諸如在至少一個(gè)方向上具有顯著小于1毫米的尺寸諸如孔直徑或者間隙寬度的孔、凹部、間隙等的特征，需要對應(yīng)地具有小接觸形狀元件、諸如球體、盤體、尖端等的傳感器。當(dāng)探針必須進(jìn)入工件中非常遠(yuǎn)，使得待測量區(qū)段存在于遠(yuǎn)在特定區(qū)域或者特征中的可直接觸及表面下方時(shí)，出現(xiàn)特定挑戰(zhàn)。

這些微特征的典型問題是燃料噴射器上、特別是用于乘用車和商用車輛的柴油燃料噴射器，或者用于乘用車的汽油燃料噴射器上的噴射孔口。噴射孔口通常通過諸如博世(bosch)公司的de10360080a1中所述的電火花放電加工(edm)，或者諸如激光鉆孔的激光加工生產(chǎn)。如博世公司的ep2753821a1中所發(fā)現(xiàn)的，之后進(jìn)行硬化。進(jìn)口半徑，即燃料噴射器的內(nèi)部(下文也稱為通道)和噴射孔口之間的過渡部分通常諸如通過研磨膏而磨圓，因此噴射孔口的形狀誤差減小，或者如西門子公司的wo2004004973a1中所述，通過水侵蝕磨圓法而磨圓。

柴油燃料噴射器的噴射孔口向內(nèi)成錐形，即其直徑增大。使用所謂的錐度系數(shù)(k系數(shù))來描述錐角，并且錐度系數(shù)(k系數(shù))通常以每1mm長度直徑增大10μm步長的尺寸單位給出。因此，k＝1意指對于每毫米的向內(nèi)深度半徑增加10μm。典型的燃料噴射器具有0-7范圍內(nèi)的k系數(shù)，例如k＝5。例如，在文獻(xiàn)中也存在涉及噴射孔口的進(jìn)口和出口直徑的不同定義。k系數(shù)也能夠被指示用于汽油燃料噴射器，但是通常指示錐角或者半錐角，因?yàn)殚L度通常小于1mm，并且k系數(shù)不實(shí)用。汽油燃料噴射器通常具有向外增大直徑，該向外增大直徑具有從3°至10°，通常為5°的錐角，并且通常在外部區(qū)域中具有凹部以擴(kuò)大噴灑噴口。由于噴射孔口的長度短，即錐軸短，所以為了確定錐角需要非常高的測量精確度。

必須在豎直柱形表面或者接近豎直或者均勻底切的柱形表面，即錐形表面上記錄噴射孔口的測量點(diǎn)，并且必須從所述點(diǎn)確定直徑、形狀誤差和粗糙度。由于噴射孔口在約90μm(乘用車的柴油燃料噴射器)或者約250μm(商用車的柴油燃料噴射器)或者約100μm至200μm(乘用車的汽油燃料噴射器)范圍內(nèi)的小直徑，以及對于各種深度的直徑的約5μm至20μm范圍內(nèi)的低公差，其中最大深度延伸至約0.7mm或者也延伸至1.2mm(乘用車的柴油燃料噴射器)，或者延伸至約1.4mm或者也延伸至約1.5mm(商用車的柴油燃料噴射器)，或者延伸至約0.2mm或者也延伸至約0.4mm(乘用車的汽油燃料噴射器)，所以當(dāng)前僅通過使用機(jī)械探測以所需精確度進(jìn)行上述過程是可能的，其中僅允許非常小的偏轉(zhuǎn)以便防止軸接觸。因此，適合的傳感器包括存在于針軸上的接觸形狀元件(也一起稱為針延伸體)，該針軸接觸將被測量的工件的區(qū)段并且為了記錄測量點(diǎn)而偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)的確定或者是純觸覺的，即通過借助撓曲剛性針軸將偏轉(zhuǎn)傳遞至針軸上方的傳感器單元(評價(jià)單元)，或者是光學(xué)的，特別是通過捕捉與所述元件相關(guān)聯(lián)或者存在于針軸上的接觸形狀元件或者目標(biāo)標(biāo)記的圖像處理傳感器。前者觸覺傳感器是本領(lǐng)域技術(shù)人員充分已知的。在申請人的下列說明書中描述了后者觸覺/光學(xué)傳感器。

ep0988505描述了一種方法和一種設(shè)備，其中探針元件(第一目標(biāo)標(biāo)記)和可選地另外的目標(biāo)標(biāo)記通過撓曲彈性軸從針延伸體冒出，通過光學(xué)傳感器確定目標(biāo)標(biāo)記在偏轉(zhuǎn)時(shí)的坐標(biāo)。

在ep1071921中描述了類似的傳感器，其中通過撓曲彈性軸的剛性調(diào)節(jié)接觸力，其中僅彎曲長度l變化。

在ep1082581中描述了一種具有用于對應(yīng)傳感器的調(diào)節(jié)設(shè)備的光機(jī)械接口。

de19824107描述了用于表面仿形方法的對應(yīng)傳感器的使用。

在de102004022314中，對應(yīng)傳感器在旋轉(zhuǎn)或者樞轉(zhuǎn)接頭上操作。

pct/ep01/10826描述了在背向傳感器一側(cè)涂覆探針元件或者針延伸體，以便通過綜合以下過程在探針元件的內(nèi)部產(chǎn)生發(fā)光標(biāo)記：在涂層處反射輻射，所述輻射被引入探針元件或者針延伸體的軸內(nèi)部，測量探針元件或者針延伸體的長度，并且使標(biāo)記與探針元件相關(guān)聯(lián)并標(biāo)記由探針元件的發(fā)光軸的變暗區(qū)域形成。

de102010060833描述了一種觸覺/光學(xué)傳感器，其中除了使用第一傳感器，諸如圖像處理傳感器來確定接觸形狀元件或與接觸形狀元件相關(guān)聯(lián)的至少目標(biāo)標(biāo)記在坐標(biāo)測量機(jī)的x和/y方向上的位置之外，第二傳感器，諸如距離傳感器還確定z方向，其中使用至少一個(gè)柔性連接元件以將接觸形狀元件和目標(biāo)標(biāo)記安裝在安裝元件中，所述連接元件被第一傳感器的光束路徑在光束方向上穿透，其中該至少一個(gè)柔性連接元件是透明的，和/或相對于第一傳感器嚴(yán)重地離焦。捕捉接觸形狀元件或者與接觸形狀元件相關(guān)聯(lián)的至少目標(biāo)標(biāo)記在z方向(豎直方向)上的偏轉(zhuǎn)的距離傳感器被提出例如為干涉儀，特別是絕對測量外差干涉儀。

完全引用申請人的所有上述說明書的公開內(nèi)容。

然而，這些觸覺或者觸覺/光學(xué)傳感器的使用受到下列事實(shí)的限制，即如果測量要精確，則僅允許接觸形狀元件與工件的接觸。特別是必然進(jìn)入工件的針軸在接觸形狀元件偏轉(zhuǎn)(軸接觸)時(shí)必須不接觸所述工件。當(dāng)?shù)焦ぜ械牟迦胼^深，開口的直徑小時(shí)，這特別關(guān)鍵，并且因?yàn)獒樰S通常由于其直徑小而必然有撓曲彈性，并且僅允許小的偏轉(zhuǎn)，當(dāng)待接觸的表面的傾斜角度相對于開口的中心軸線不同時(shí)特別如此。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標(biāo)在于測出對應(yīng)傳感器的尺寸，該對應(yīng)傳感器用于微特征的尺寸測量或者粗糙度測量，特別是接觸形狀元件、針軸以及可選地目標(biāo)標(biāo)記的尺寸，并且使用該對應(yīng)傳感器作為測量序列的一部分，使得在工件(諸如燃料噴射器)的一個(gè)或者多個(gè)不同區(qū)域(諸如噴射孔口)中沒有軸接觸的情況下，在多個(gè)區(qū)段(噴射孔口內(nèi)的表面線或者周界線或者其它類型的測量線，或者單個(gè)測量點(diǎn))中記錄測量點(diǎn)，其中不同區(qū)段特別地能夠(柴油燃料噴射器)，但是不是必需(汽油燃料噴射器)具有相對于開口的中心軸線并且因而相對于針軸的不同傾斜角度。

通過定義，因而一個(gè)區(qū)域是工件的與其它區(qū)域分離的一部分，其中僅可能在不同區(qū)域中進(jìn)行單獨(dú)插入，并且其中一個(gè)區(qū)域能夠包括多個(gè)區(qū)段。相反，區(qū)段是其中將記錄測量點(diǎn)的一部分區(qū)域。來自區(qū)域的一個(gè)或者更多區(qū)段的測量點(diǎn)被鏈接以確定幾何特征或者結(jié)構(gòu)。幾何特征或者結(jié)構(gòu)為圓、柱形、錐形或者其它幾何元素，以及與其相關(guān)聯(lián)的尺寸，諸如直徑、長度、角度或者其它特征，諸如形狀誤差或者粗糙度。

本發(fā)明涉及一種確定工件上的幾何特征和/或結(jié)構(gòu)的方法，該方法通過借助至少一個(gè)第一傳感器以至少一個(gè)開口、一個(gè)凹部或者一個(gè)偏移形式確定工件的一個(gè)或者更多區(qū)域的不同區(qū)段處的測量點(diǎn)來確定幾何特征和/或結(jié)構(gòu)，其中第一傳感器包括具有針軸的至少一個(gè)針延伸體、接觸形狀元件，以及優(yōu)選地目標(biāo)標(biāo)記，目標(biāo)標(biāo)記與接觸形狀元件相關(guān)聯(lián)并從所述針軸延伸，其中當(dāng)接觸形狀元件接觸工件時(shí)捕捉接觸形狀元件或者目標(biāo)標(biāo)記的偏轉(zhuǎn)，其中為了到達(dá)待測量區(qū)段，第一傳感器的接觸形狀元件塞入一定區(qū)域中或者被沿該區(qū)域調(diào)節(jié)，該區(qū)域特別是工件的面朝第一傳感器的表面中的開口或者凹部。

通過下列方法實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的至少一些考慮事項(xiàng)，該方法的特征在于在測量區(qū)域的每個(gè)區(qū)段之前，或者測量區(qū)域的區(qū)段之前，在第一傳感器和工件之間進(jìn)行一定程度的機(jī)械對齊，使得在捕捉幾何特征和/或結(jié)構(gòu)期間在針軸和工件之間不發(fā)生接觸。

機(jī)械對齊的意思是傳感器和工件被相對于彼此在平移(x、y和z方向)和旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)和傾斜)方向上定位。這里使用的機(jī)械對齊是為了精確地定位，使得針軸能夠在不碰撞的情況下進(jìn)入工件的窄開口，以便之后測量區(qū)域的一個(gè)或者更多區(qū)段。必要條件是已知空間中的區(qū)域的確切位置。因此，機(jī)械對齊始終包括用于確定區(qū)域的所述位置的計(jì)量步驟。然后基于所述確定結(jié)果進(jìn)行精確定位。確定區(qū)域的位置之前的步驟也能夠包括與特定區(qū)域的所謂的粗略機(jī)械對齊。這意味著為了通過計(jì)量手段捕捉區(qū)域的位置，必須首先通過定位將所述區(qū)域相對于傳感器粗略地布置。然而，所述位置需要至少粗略地了解區(qū)域的位置。所述了解從規(guī)定數(shù)據(jù)，諸如繪圖數(shù)據(jù)例如cad數(shù)據(jù)獲得，并且從對工件外部的易于觸及特征的測量或者捕捉獲得，因此不來自區(qū)域自身的測量。作為粗略對齊的結(jié)果，特定區(qū)域被相對于傳感器布置，使得能夠進(jìn)行對區(qū)域的精確捕捉。對于易于觸及的開口，特別是具有朝著外部增大的直徑時(shí)，之后不捕捉區(qū)域位置的粗略機(jī)械對齊足以直接地開始對特定區(qū)域的區(qū)段的測量。因而，在這種情況下，粗略機(jī)械對齊實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械對齊。對于難以觸及的開口，特別是直徑朝著內(nèi)部增大時(shí)，在粗略對齊之后捕捉開口的位置，然后執(zhí)行(精細(xì))機(jī)械對齊的定位步驟，然后實(shí)際測量區(qū)域的區(qū)段。為了測量特定區(qū)段，需要插入工件，即工件表面中。相關(guān)聯(lián)的探測深度指示圍繞開口的工件表面和測量工件區(qū)段與接觸形狀元件的接觸點(diǎn)之間的垂直距離。對于球形接觸形狀元件和垂直接觸，所述距離接近表面和接觸球的中心之間的距離。

根據(jù)本發(fā)明的另外的優(yōu)選實(shí)施例，接觸形狀元件的直徑被選為小于開口的沿其深度的最小直徑，并且取決于由區(qū)段限定的最大探測深度并且取決于開口的直徑在朝著工件的內(nèi)部的方向上，即向內(nèi)方向上增大還是減小而另外地選擇接觸形狀元件的直徑，其中

-對于0.6mm至1.3mm的最大探測深度以及在向內(nèi)方向上增大的開口直徑，選擇接觸形狀元件的直徑為20μm與90μm之間，優(yōu)選地為70μm，并且

-對于1.3mm至1.6mm的最大探測深度以及在向內(nèi)方向上增大的開口的直徑，選擇接觸形狀元件的直徑為90μm與200μm之間，優(yōu)選地為150μm至200μm，并且

-對于0.2mm至0.4mm的最大探測深度以及在向內(nèi)方向上減小的開口的直徑，選擇接觸形狀元件的直徑為90μm與200μm之間，優(yōu)選地為90μm至150μm。

根據(jù)本發(fā)明，所述區(qū)域能夠?yàn)橹位蛘咤F形，特別是漸縮開口，優(yōu)選地開口到工件的內(nèi)部的通道中，所述區(qū)域特別為汽油或者柴油燃料噴射器的噴射孔口。

因此，噴射孔口特別地處于相同高度，即，在沿燃料噴射器的中心軸線的相同位置繞周界均勻地分布。因此通過純旋轉(zhuǎn)動(dòng)作進(jìn)行區(qū)域與區(qū)域之間的粗略對齊。噴射孔口的數(shù)目能夠?yàn)榕紨?shù)或者奇數(shù)。典型的燃料噴射器包括5(乘用車)至14個(gè)(船用柴油機(jī))噴射孔口。噴射孔口通常包括關(guān)于中心軸線不等于90°的角度(仰角)。為了與該仰角粗略對齊而提供工件的樞轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在繞工件的周界分布的多個(gè)區(qū)域處測量區(qū)段，其中對于每個(gè)區(qū)域，優(yōu)選地對于每個(gè)區(qū)域的每個(gè)區(qū)段，在測量之前通過旋轉(zhuǎn)/傾斜設(shè)備機(jī)械對齊工件和至少第一傳感器。

特別是朝著內(nèi)部增大的錐形幾何形狀，諸如柴油燃料噴射器的噴射孔口，能夠執(zhí)行與接近的一個(gè)單個(gè)錐形表面線，即與被投影到錐形表面上的錐形的中心軸線的對齊，而不發(fā)生與當(dāng)前窄開口的軸接觸。這特別需要在插入之前在旋轉(zhuǎn)方向上機(jī)械對齊。對于具有朝著外部或者柱形開口增大的直徑的其它窄開口，所述程序也可行，因?yàn)槊總€(gè)旋轉(zhuǎn)或者樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也涉及在插入狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)期間需要補(bǔ)償?shù)钠揭埔莆?，以便防止碰撞?/p>

根據(jù)本發(fā)明，區(qū)域能夠包括在朝著工件內(nèi)部的方向上，即向內(nèi)增大的直徑，優(yōu)選地具有大于1至最大為7，諸如5的錐度系數(shù)(c系數(shù))，并且多個(gè)區(qū)域優(yōu)選地為柴油燃料噴射器的噴射孔口，并且其中在每個(gè)區(qū)域處測量多個(gè)區(qū)段，其中每個(gè)區(qū)段都沿錐形表面曲線延伸，并且其中對每個(gè)區(qū)段發(fā)生機(jī)械對齊。

根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施例，在測量開口的對應(yīng)的下一區(qū)段之前，按時(shí)間順序以下列順序執(zhí)行下列步驟：

-通過線性軸線，優(yōu)選地覆蓋三個(gè)空間方向的坐標(biāo)測量機(jī)的測量軸線將接觸形狀元件定位在開口外部，

-通過旋轉(zhuǎn)/傾斜設(shè)備與下一區(qū)段旋轉(zhuǎn)地機(jī)械對齊，

-垂直于開口的中心軸線地，優(yōu)選地在中心軸線上橫向地機(jī)械對齊，

-通過待測量區(qū)段的方向上借助線性軸線定位，優(yōu)選地首先在中心軸線的方向上并且然后垂直于中心軸線定位而塞入開口中，與待測量區(qū)段橫向地機(jī)械地對齊。

進(jìn)一步優(yōu)選地，每個(gè)待測量區(qū)段都在區(qū)域的深度的主要部分上延伸，但至少是始于工件表面下方0mm至0.1mm，并且止于最大深度上方0mm至0.1mm的深度范圍，其中

-對于80μm至100μm，優(yōu)選地90μm的區(qū)域的平均直徑，范圍的最大深度為0.7mm至1.2mm或者

-對于100μm至250μm的區(qū)域的平均直徑，范圍的最大深度為1.2mm至1.5mm。

與柴油燃料噴射器的噴射孔口相反，也存在具有朝著內(nèi)部增大，即朝著外部減小的直徑的開口，其中通過機(jī)械對齊可在無軸接觸的情況下觸及所有可能區(qū)段。因此，區(qū)段也能夠沿周界延伸，從表面線偏離，或者沿區(qū)域或者開口的錐形表面或者柱形表面任意地延伸。與下一區(qū)域的機(jī)械對齊通常也僅包括旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的另外的優(yōu)選實(shí)施例，區(qū)域具有在朝著工件的內(nèi)部的方向上，即朝內(nèi)，優(yōu)選地以3°至7°，優(yōu)選地5°的漸縮角減小的直徑，并且優(yōu)選地，區(qū)域?yàn)槠腿剂蠂娚淦鞯膰娚淇卓冢⑶移渲性诿總€(gè)區(qū)域處測量多個(gè)區(qū)段，其中每個(gè)區(qū)段都沿錐形表面線或者沿錐體的周界，或者任意地沿錐形表面延伸，并且其中對區(qū)域的所有區(qū)段發(fā)生單次機(jī)械對齊。

特別強(qiáng)調(diào)，將接觸形狀元件定位在開口外部并且旋轉(zhuǎn)地機(jī)械對齊不發(fā)生在每個(gè)區(qū)域的多個(gè)區(qū)段的測量之間，并且發(fā)生在待測量的下一區(qū)段的方向上的定位。

因此也存在下列特征，即待測量區(qū)段覆蓋每個(gè)區(qū)域的深度的主要部分，但至少是始于工件的表面下方，或者存在于工件表面處的凹部下方0mm至0.1mm，并且止于最大深度上方0mm至0.1mm的深度范圍，其中對于100μm至200μm的區(qū)域的平均直徑，范圍的最大深度為0.2mm至0.4mm。

特別地，對于燃料噴射器的噴射孔口，必須確定直徑在深度上的發(fā)展、錐角(c系數(shù))、開口內(nèi)的粗糙度以及周界處或者沿表面線的形狀誤差。為此，作為單個(gè)點(diǎn)或者通過在區(qū)段內(nèi)掃描而記錄多個(gè)測量點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施例，通過對單個(gè)點(diǎn)的多次接觸或者掃描來對每個(gè)區(qū)段記錄多個(gè)測量點(diǎn)，并且從區(qū)域的多個(gè)區(qū)段的測量點(diǎn)計(jì)算至少一個(gè)幾何特征或者結(jié)構(gòu)：

-從每個(gè)深度的周界處的至少3個(gè)，優(yōu)選地4個(gè)測量點(diǎn)計(jì)算，優(yōu)選地從沿表面線的多次掃描獲得，或者從沿周界的掃描計(jì)算的一個(gè)或者更多深度處的直徑，

-相對于從每個(gè)深度處的測量點(diǎn)計(jì)算的最佳擬合圓，或者相對于從各個(gè)深度處的周界處的測量點(diǎn)計(jì)算的最佳擬合錐形或者最佳擬合柱形，每個(gè)深度的周界處的測量點(diǎn)的形狀誤差，

-從在各個(gè)深度的周界處記錄的測量點(diǎn)計(jì)算的最佳擬合錐形的k系數(shù)或者錐角，

-從恒定深度的周界處的測量點(diǎn)，優(yōu)選地從沿周界的掃描計(jì)算的形狀誤差和/或粗糙度，

-沿每個(gè)都沿表面線延伸的區(qū)段，優(yōu)選地通過掃描記錄的形狀誤差和/或粗糙度。

優(yōu)選地提供，至少第一傳感器和工件通過旋轉(zhuǎn)/傾斜設(shè)備彼此旋轉(zhuǎn)地機(jī)械對齊，并且通過線性軸線，優(yōu)選通過覆蓋三個(gè)空間方向的坐標(biāo)測量機(jī)的測量軸線橫向地機(jī)械對齊，優(yōu)選地工件通過旋轉(zhuǎn)/傾斜設(shè)備和至少一個(gè)線性軸線對齊，并且傳感器通過至少兩個(gè)線性軸線對齊，使得遠(yuǎn)離每個(gè)區(qū)段的表面延伸的表面法線都與針軸遠(yuǎn)離工件的方向包圍不超過90°的角α。

區(qū)段的表面法線指的是該區(qū)段和接觸形狀元件之間的每個(gè)接觸點(diǎn)處的法線方向，即垂直于接觸點(diǎn)處的表面的方向。在圖3和4的實(shí)施例示例中，表面法線被標(biāo)以附圖標(biāo)記11。

角α的所述設(shè)置使得基本上能夠在無軸接觸的情況下執(zhí)行測量。小于90°的值認(rèn)為即使當(dāng)接觸形狀元件偏轉(zhuǎn)時(shí)，特別是對于撓曲彈性針軸和相關(guān)聯(lián)的偏轉(zhuǎn)下彎曲，也避免了軸接觸。

捕捉開口的位置基本上包括確定開口的中心軸線，更確切的是空間中的方向，以及到開口中的頂部進(jìn)入點(diǎn)的中心的位置，即所述中心軸線到工件表面一側(cè)的特定開口中的進(jìn)入點(diǎn)，即開口的中心。對于中心軸線和開口的中心，規(guī)定值通?？蓮墓ぜ膱D中獲得，但是通常沒有在實(shí)際工件上理想地產(chǎn)生，使得能夠?qū)崿F(xiàn)無碰撞和精確測量，要求確切了解開口的位置。通常從測量程序獲得待測量區(qū)段的位置的規(guī)定值，優(yōu)選地，將通過測量程序檢查從圖獲得的公差。由于通常旋轉(zhuǎn)對稱的幾何形狀，所以該區(qū)段的確切位置較不關(guān)鍵，或者通過機(jī)械對齊足夠精確，這是因?yàn)閰^(qū)段的位置涉及開口或者區(qū)域的位置。然而，首先僅基于來自圖的錐角的規(guī)定值或者k系數(shù)的規(guī)定值限定區(qū)段關(guān)于中心軸線的傾斜度。如果限定角度將被設(shè)定在針軸和待測量區(qū)段的表面之間，則為了可靠地避免軸接觸并且精確地測量，必須為了機(jī)械對齊而使用錐角或者c系數(shù)的所述值或者可選地迭代測量值。為了測量直徑朝著內(nèi)部增大的區(qū)域，待測量區(qū)段，即對應(yīng)的錐形表面角被單獨(dú)地對齊，其中上述角α被選為小于90°至少0.3°，優(yōu)選地至少0.5°。對于直徑朝著外部增大的區(qū)域，對所有區(qū)段形成恒定角α，其中針軸與中心軸線對齊，在這種情況下角α僅對應(yīng)于區(qū)域的錐角一半的對角。僅在對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械對齊，以及可選地垂直于中心軸線的平移機(jī)械對齊之后，進(jìn)行到開口中的插入。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在機(jī)械對齊之前確定特定區(qū)域的中心軸線的方向，即所述中心軸線，和中心軸線到特定開口中的進(jìn)入點(diǎn)，即所述開口的中心，并且該對齊基于以下各項(xiàng)發(fā)生：所確定的中心軸線、所確定的開口的中心以及特定區(qū)域內(nèi)的區(qū)段的位置的規(guī)定值和特定區(qū)段相對于中心軸線的傾斜度的規(guī)定值，即特定區(qū)段的表面法線相對于中心軸線的傾斜度的規(guī)定值，特別是從k系數(shù)的規(guī)定值或者錐角的規(guī)定值獲得的規(guī)定值，其中

-對于直徑向內(nèi)增大的區(qū)域，通過分別用于沿不同錐形表面線延伸的區(qū)段的旋轉(zhuǎn)/傾斜設(shè)備來設(shè)定旋轉(zhuǎn)機(jī)械對齊，其中α被設(shè)定為最大89.7°，優(yōu)選地最大89.5°，并且

-對于直徑向外增大的區(qū)域，旋轉(zhuǎn)機(jī)械對齊對于區(qū)域的所有區(qū)段通過旋轉(zhuǎn)/傾斜設(shè)備發(fā)生一次，針軸平行于中心軸線地對齊，使得α對應(yīng)于區(qū)域的錐角一半的補(bǔ)角，

并且之后僅發(fā)生其中接觸形狀元件塞入工件的開口中的部分橫向機(jī)械對齊。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)，反復(fù)地執(zhí)行機(jī)械對齊，中心軸線和開口的中心被再次確定并且用于重復(fù)機(jī)械對齊，和/或使用第一傳感器確定k系數(shù)，并且該k系數(shù)代替其規(guī)定值用于重復(fù)的機(jī)械對齊，其中優(yōu)選地重復(fù)機(jī)械對齊，直到前一對齊的中心軸線和所測量的中心軸線之間的角度低于預(yù)先限定的極限角度，諸如0.2°，和/或直到k系數(shù)的規(guī)定值和所測量的k系數(shù)之間的差低于預(yù)先限定的極限，諸如1。

開口的位置，即，中心軸線和開口的中心，通過第一傳感器或者通過另一觸覺傳感器或者圖像處理傳感器確定。該確定也能夠被實(shí)施為通過單個(gè)傳感器的測量的組合。

因此，根據(jù)本發(fā)明，中心軸線和開口的中心能夠通過被實(shí)施為圖像處理傳感器的第二傳感器，和/或通過第一傳感器，和/或通過另外的觸覺傳感器確定，其中在使用工件的外部特征以及工件的規(guī)定數(shù)據(jù)，諸如cad數(shù)據(jù)之前，將區(qū)域與使用的傳感器預(yù)先對齊。

用于確定中心軸線和開口的中心的測量與通過第一傳感器的實(shí)際測量的不同在于，由于缺乏精確機(jī)械對齊，不能通過一個(gè)傳感器，特別是觸覺傳感器，諸如第一傳感器完全實(shí)現(xiàn)到開口中的插入的全部所需深度。因此，觸覺測量優(yōu)選地被執(zhí)行為不超過最大深度的一半，或者處于開口的內(nèi)部端部，使得通過光學(xué)圖像處理傳感器捕捉存在于到通道的過渡部分處的測量點(diǎn)。在進(jìn)口區(qū)域中，即區(qū)域的底端部，諸如噴射孔口處通過圖像處理傳感器的測量要求通過所謂的內(nèi)部燈，作為被插入通道中的擴(kuò)散光源進(jìn)行的良好照明。然而，對于通過研磨膏磨圓的進(jìn)口，已證明難以進(jìn)行上述動(dòng)作，并且優(yōu)選地在最大深度的一半處執(zhí)行觸覺測量。

在使用圖像處理傳感器的可替選方法中，通過旋轉(zhuǎn)和傾斜以及可選地垂直于開口移位來最大化離開開口的光的總亮度。在最大亮度下，中心軸線與圖像處理傳感器的光學(xué)軸線的方向?qū)R，所述軸線繼而與針軸對齊。所述方法也要求通過內(nèi)部燈的良好照明，以及工件的穩(wěn)固安裝，使得定位期間的傾斜不引起干涉。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由中心軸線的位置限定垂直于中心軸線的方向(z)的開口的中心的位置(x,y)，其中根據(jù)下列三種方法其中之一確定中心軸線：

1.在不同深度處在開口上測量兩個(gè)圓，并且連接圓的圓心的線限定中心軸線，其中

ο通過圖像處理傳感器，在面朝工件表面的區(qū)域的頂端部的周界處測量一個(gè)圓，并且在面朝通道的區(qū)域的底端部的周界處測量一個(gè)圓，或者

ο通過圖像處理傳感器在面朝工件表面的區(qū)域的頂端部的周界處測量一個(gè)圓，并且通過第一傳感器或者所述另外的觸覺傳感器在在開口的最大深度的近似一半處測量一個(gè)圓，優(yōu)選地通過在周界處分布的3個(gè)測量點(diǎn)，特別優(yōu)選地通過4個(gè)測量點(diǎn)測量，或者

ο通過第一傳感器或者另外的觸覺傳感器，在面朝工件表面的區(qū)域的頂端部處或者在所述端部下方不超過0.2mm處測量一個(gè)圓，并且在開口的最大深度的近似一半處測量一個(gè)圓，每個(gè)圓優(yōu)選地都通過在周界處分布的3個(gè)測量點(diǎn)，特別優(yōu)選地通過4個(gè)測量點(diǎn)測量；

2.通過第一傳感器或者另外的觸覺傳感器，優(yōu)選地通過在區(qū)域的周界處分布的至少3條，優(yōu)選4條表面線記錄測量點(diǎn)，所述線從面朝工件表面的區(qū)域的頂端部或者在所述端部下方不超過0.2mm處延伸至開口的最大深度的近似一半，并且通過最佳擬合計(jì)算，從測量點(diǎn)確定錐形或者柱形，其中錐形或者柱形軸線限定中心軸線；

3.旋轉(zhuǎn)/傾斜單元的旋轉(zhuǎn)和/或傾斜位置變化，直到圖像處理傳感器捕捉的被布置在工件的通道中的優(yōu)選擴(kuò)散光源的強(qiáng)度達(dá)到最大，其中圖像處理傳感器連續(xù)地完整地捕捉面朝工件表面的區(qū)域的端部，其中工件和圖像處理傳感器被可選地至少垂直于圖像處理傳感器的光學(xué)軸線相對于彼此重新定位，并且然后通過從面朝工件表面的區(qū)域的頂端部獲得的圓的中心點(diǎn)和處于所設(shè)定的旋轉(zhuǎn)/傾斜設(shè)置的圖像處理傳感器的光學(xué)軸線來限定中心軸線。

也能夠通過圖像處理傳感器確定輪廓點(diǎn)，即，垂直于中心軸線的開口的直徑和中心。從直接與開口相鄰的工件表面上的一個(gè)或者更多測量點(diǎn)獲得開口在中心軸線方向上的中心的位置，該一個(gè)或者更多測量點(diǎn)通過諸如也能夠通過圖像處理傳感器執(zhí)行的自動(dòng)對焦測量，即光學(xué)距離測量，或者通過觸覺測量而記錄。

根據(jù)本發(fā)明，能夠通過借助距離傳感器，優(yōu)選地自動(dòng)對焦傳感器或者傅科(foucault)距離傳感器，優(yōu)選地在前一旋轉(zhuǎn)對齊之后，確定直接圍繞開口的工件的表面上的至少一個(gè)測量點(diǎn)，來確定開口的中心在中心軸線的方向上的z位置。

此外，當(dāng)通過圖像處理傳感器測量時(shí)，必須在“圖像上(ontheimage)”測量和“圖像中(intheimage)”測量之間做出區(qū)分，在“圖像上”測量中，對每個(gè)測量點(diǎn)存在單獨(dú)測量窗口，該測量窗口通常小于全部記錄傳感器面積，在“圖像中”測量中，在通常填充接近全部傳感器面積的一個(gè)測量窗口內(nèi)捕捉多個(gè)測量點(diǎn)，特別是用于獲得特征諸如圓的所有測量點(diǎn)。優(yōu)選地在區(qū)域的頂端部處的測量以“圖像中”形式執(zhí)行，并且在區(qū)域的底端部處的測量以“圖像上”形式執(zhí)行。在該對齊階區(qū)段，已經(jīng)能夠從所述測量結(jié)果確定噴射孔口的形狀誤差，并且能夠可選地中斷測量。

根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施例，通過圖像處理傳感器在面對工件表面的區(qū)域的頂端部處的周界處和/或處于面對通道的區(qū)域的底端部處的周界處測量圓，其中在每種情況下都記錄多個(gè)測量點(diǎn)，并且為了計(jì)算每個(gè)圓而確定最佳擬合圓，其中在通過被插入通道中的優(yōu)選擴(kuò)散光源實(shí)施的透射光照明下并且優(yōu)選地通過用于每個(gè)測量點(diǎn)的單獨(dú)測量窗口，執(zhí)行底端部處的測量(圖像上測量)，并且在透射光照明下或者在入射光照明下并且優(yōu)選地通過囊括所有測量點(diǎn)的一個(gè)測量窗口，執(zhí)行頂端部處的測量(圖像中測量)。

進(jìn)一步優(yōu)選地，通過圖像處理傳感器的測量在通過第一傳感器測量區(qū)域的區(qū)段之前或者之后或者期間發(fā)生，并且相對于從每個(gè)測量點(diǎn)計(jì)算的最佳擬合圓檢查多個(gè)測量點(diǎn)中每個(gè)測量點(diǎn)的的形狀誤差，并且優(yōu)選地，如果超過規(guī)定最大形狀誤差，則至少對特定區(qū)域中斷測量序列。

根據(jù)本發(fā)明的另外的優(yōu)選實(shí)施例，至少垂直于針軸，并且優(yōu)選地在針軸方向上的接觸形狀元件的偏轉(zhuǎn)被針軸傳遞至布置在針軸上方的傳感器單元并且被其捕捉，其中針軸優(yōu)選地為撓曲剛性的。

然而，根據(jù)特別優(yōu)選替選，提出至少在區(qū)段中有撓曲彈性的針軸，其中通過圖像處理確定垂直于針軸的偏轉(zhuǎn)。由于待測量陡峭區(qū)段，所述方法通常是足夠的，平行于針軸的偏轉(zhuǎn)很少存在，并且對于精確測量甚至能夠忽略不計(jì)。

與通過圖像處理傳感器捕捉區(qū)段，諸如區(qū)域的頂端部和底端部的純光學(xué)捕捉相比，觸覺測量，包括通過光學(xué)捕捉接觸形狀元件的根本優(yōu)點(diǎn)在于，任何存在的毛刺在光束路徑上不存在陰影效應(yīng)，而是也被精確地測量。陰影也導(dǎo)致主要在底端部處的純光學(xué)測量中的系統(tǒng)偏差。這種偏差對于確定中心軸線的位置是允許的，但是對于精確測量，例如直徑則不允許。

特別優(yōu)選地，對垂直于針軸的接觸形狀元件或者可選存在的目標(biāo)標(biāo)記的偏轉(zhuǎn)的捕捉通過側(cè)向測量圖像處理傳感器進(jìn)行，并且針軸包括撓曲彈性區(qū)段，并且在針軸的方向上的偏轉(zhuǎn)的捕捉優(yōu)選地通過距離傳感器進(jìn)行，距離傳感器捕捉從針軸延伸的可選的另外的目標(biāo)標(biāo)記的偏轉(zhuǎn)。

然而，當(dāng)光學(xué)地捕捉處于大深度下的接觸形狀元件時(shí)，稍微系統(tǒng)性的偏差能夠由于陰影或者與工件的接觸，或者接觸形狀元件的圖像地亮度，根據(jù)探測深度等等而發(fā)生。因此，優(yōu)選地執(zhí)行安裝在針軸上的附加目標(biāo)標(biāo)記，諸如接近球形的增厚的捕捉。其中所述標(biāo)記無陰影，并且甚至在接觸形狀元件的插入狀態(tài)下也以恒定亮度存在于開口上方。例如，接觸形狀元件的直徑為20μm至100μm，特別是70μm，目標(biāo)標(biāo)記的直徑為30μm至120μm，特別是95μm，并且兩者之間的距離為1.3mm至1.5mm，特別是1.5mm，特別是以便測量柴油燃料噴射器的噴射孔口。接觸形狀元件和標(biāo)記之間的區(qū)域。

因而，本發(fā)明的特征還能夠在于捕捉目標(biāo)標(biāo)記，并且與目標(biāo)標(biāo)記上方的區(qū)段相比，接觸形狀元件和目標(biāo)標(biāo)記之間的區(qū)段為撓曲剛性的，其中接觸形狀元件和目標(biāo)標(biāo)記之間的距離被選擇為大于最大探測深度，并且其中目標(biāo)標(biāo)記的直徑優(yōu)選地被選擇為比接觸形狀元件的直徑大10％至40％，接觸形狀元件特別優(yōu)選地具有60μm至80μm的直徑，和/或目標(biāo)標(biāo)記具有85μm至100μm的直徑，和/或距離具有1.2mm至1.6mm的長度。

根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施例，接觸形狀元件和/或可選存在的目標(biāo)標(biāo)記被布置在與圖像處理傳感器相關(guān)聯(lián)的鏡片的光學(xué)軸線中，并且針延伸體可互換或者能夠被放下，優(yōu)選地可自動(dòng)互換或者能夠在換出接口處放下，其中如果存在可選距離傳感器，則優(yōu)選地至少在鏡片的工件側(cè)存在具有圖像處理傳感器的公共光束路徑。

優(yōu)選地提供，第一傳感器以及可選存在的圖像處理傳感器和可選存在的距離傳感器被集成在坐標(biāo)測量機(jī)中，優(yōu)選地在多傳感器坐標(biāo)測量機(jī)中與其它傳感器，優(yōu)選地觸覺傳感器、光學(xué)傳感器、觸覺光學(xué)傳感器或者計(jì)算斷層攝影傳感器一起使用，并且當(dāng)針延伸體被放下時(shí)，圖像處理傳感器和距離傳感器優(yōu)選地獨(dú)立于第一傳感器操作以測量工件。

獨(dú)立發(fā)明的目標(biāo)在于一種幾何地確定工件上的特征的設(shè)備和方法，所述設(shè)備和方法通過用于直接測量工件表面或者用于確定撓曲彈性探針的偏轉(zhuǎn)的圖像處理傳感器或者光學(xué)距離傳感器確定特征。

根據(jù)用于借助相同的前鏡片通過圖像處理傳感器和彩色距離傳感器測量的已知方法，諸如us8736849中所述的方法，沒有提供的是，對所使用的圖像處理傳感器的工作距離或者成像比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，特別是獨(dú)立于彩色距離傳感器的光束路徑進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外的問題在于當(dāng)使用具有彩色縱向瑕疵的公共前鏡片時(shí)，圖像誤差存在于圖像處理光束路徑中，并且導(dǎo)致歪曲的測量結(jié)果。

因此，本發(fā)明的另外的目標(biāo)在于提供雖然使用具有彩色傳感器的彩色縱向瑕疵的公共前鏡片也使用圖像處理傳感器實(shí)現(xiàn)無誤差測量的裝置。因此特別實(shí)施彩色傳感器與圖像處理傳感器之間的耦合，該圖像處理傳感器具有可選擇性調(diào)節(jié)的工作距離和圖像比例。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)在于，圖像處理傳感器和距離傳感器的兩個(gè)光束路徑通過分光器，特別是波長選擇分光器耦合，并且具有彩色縱向缺陷的鏡片，特別是非球面鏡被用作前鏡片。

本發(fā)明的另外的目標(biāo)在于當(dāng)相對于可用光功率耦合上述兩個(gè)光束路徑時(shí)損失盡可能少地工作。

為此，根據(jù)本發(fā)明，波長選擇分光器分開光的光譜，使得例如圖像處理傳感器僅接收少部分光譜，并且彩色傳感器接收其余光譜部分，特別是來自測量物體方向的全部光。

根據(jù)本發(fā)明，存在對應(yīng)的波長選擇分光器，諸如二色性或者干涉濾光器，其中光譜范圍被劃分，特別是通過將兩個(gè)二色性濾光器級聯(lián)而產(chǎn)生帶通和帶阻濾光器的組合，其中兩個(gè)二色性濾光器具有不同的分離波長或者極限波長。

本發(fā)明的另外的目標(biāo)在于對圖像處理傳感器和第二傳感器設(shè)定不同的工作距離，其中將對于使透鏡或者透鏡組移位的驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)最簡單的可能構(gòu)造。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)特別地在于，一個(gè)或者更多透鏡組被至少部分結(jié)合地在兩個(gè)光束路徑中移位。

本發(fā)明的另外的目標(biāo)在于相對于圖像處理傳感器和距離傳感器，特別是傅科距離傳感器的前鏡片設(shè)定不同工作距離。例如當(dāng)將光學(xué)地確定前鏡片前方安裝的接觸形狀元件的偏轉(zhuǎn)時(shí)，這是必要的，其中距離傳感器和圖像處理傳感器捕捉接觸形狀元件或者與接觸形狀元件相關(guān)聯(lián)并且被布置成不同工作長度的標(biāo)記。特別地實(shí)施諸如wo2011064339中所述的對應(yīng)傳感器，使得將被圖像處理傳感器捕捉的接觸形狀元件，或者被布置在針上，特別是針軸上的接觸形狀元件上方的標(biāo)記被布置在離前鏡片比被布置在針的頂側(cè)上的標(biāo)記更大距離處并且被布置成更接近前鏡片，從而被距離傳感器捕捉。這特別提出了使用不同長度的針的挑戰(zhàn)，其中，圖像處理傳感器的工作距離必須是可調(diào)節(jié)的，其中特別地，距離傳感器的工作距離應(yīng)保持恒定。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)在于，圖像處理傳感器和距離傳感器的兩個(gè)光束路徑中的鏡片是可調(diào)節(jié)的，使得能夠?qū)嵤┎煌墓ぷ骶嚯x。

本發(fā)明涉及一種用于幾何地確定特征，特別是工件上的表面測量點(diǎn)的設(shè)備，該設(shè)備包括圖像處理傳感器(第一傳感器)和至少一個(gè)光學(xué)分光器諸如分光層，圖像處理傳感器具有圖像處理傳感器光束路徑(第一光束路徑)，第一光束路徑包括至少一個(gè)前透鏡諸如面朝待測量工件的前物鏡或者前鏡片，至少一個(gè)光學(xué)分光器特別是被布置在前鏡片的背向工件一側(cè)的波長選擇分光器，第二光束路徑通過分光器耦合至圖像處理光束路徑，并且公共光束路徑被形成為使得從待測量工件方向穿過前鏡片的光至少部分地離開公共光束路徑耦合到第二光束路徑中，第二光束路徑與第二光學(xué)傳感器(第二傳感器)，特別是距離傳感器，優(yōu)選地為彩色距離傳感器或者使用傅科原理的距離傳感器相關(guān)聯(lián)，圖像處理傳感器和第二傳感器被實(shí)施為用于直接測量工件表面和/或用于確定標(biāo)記的偏轉(zhuǎn)，或者每個(gè)傳感器用于確定一個(gè)標(biāo)記的偏轉(zhuǎn)，標(biāo)記與撓曲彈性探針相關(guān)聯(lián)，其特征在于前鏡片被實(shí)施為非球面鏡，和/或前鏡片包括彩色縱向瑕疵。

非球面鏡是特別適合的，因?yàn)槟軌蚓_并且易于實(shí)施限定彩色縱向瑕疵。

本發(fā)明的特征特別在于，圖像處理傳感器包括圖像傳感器，諸如ccd或者cmos相機(jī)，并且單獨(dú)的至少兩個(gè)可移位透鏡或者透鏡組被布置在第一光束路徑中的圖像傳感器和分光器之間，和/或前鏡片和分光器之間，以獨(dú)立地調(diào)節(jié)工作距離和成像比例。

非球面鏡優(yōu)選地包括不同的彩色色差(彩色縱向瑕疵)，并且對波長敏感的檢測器，諸如光譜儀被布置在第二光束路徑中，并且其中至少一個(gè)分光器對波長有選擇性，使得來自工件方向并且入射在分光器上的光的僅有限波長范圍的光譜被朝著圖像處理光束路徑的圖像傳感器引導(dǎo)，

-分光器被實(shí)施為使得所述分光器反射或者透過波長上限以上的有限波長范圍，其中波長上限優(yōu)選地大于約600納米，因此基本上紅光朝著圖像傳感器透過，其中分光器優(yōu)選地為二色性的，或者

-分光器被實(shí)施為使得所述分光器反射或者透過低于波長下限的有限波長范圍，其中波長下限優(yōu)選地小于約500納米，因此基本上藍(lán)光朝著圖像傳感器透過，其中分光器優(yōu)選地為二色性的，或者

-分光器被實(shí)施為帶通或者帶阻濾光器，使得所述分光器反射或者透過波長下限以上并且低于波長上限的有限波長范圍，其中波長范圍優(yōu)選地接近單色，優(yōu)選地包括不超過100納米，特別優(yōu)選地不超過50納米的光譜寬度，其中分光器優(yōu)選地包括至少一個(gè)干涉濾光器。

因此實(shí)施為圖像處理傳感器的圖像傳感器僅接收窄光譜范圍，因此被前鏡片引入的彩色誤差被最小化。

本發(fā)明的特征特別在于，選擇性波長分光器將沒有被朝著圖像傳感器引導(dǎo)的光的部分光譜進(jìn)入第二光束路徑中，或者選擇性波長分光器將該光的全部光譜引導(dǎo)到第二光束路徑中。

因此實(shí)施為可獲得用于評價(jià)的盡可能大部分光，其中特別是存在于第二光束路徑中的波長敏感檢測器接收通過彩色距離傳感器評價(jià)距離所需的寬光譜。

根據(jù)本發(fā)明，用于耦合第二光束路徑的中性分光器優(yōu)選地被布置在至少一個(gè)波長選擇分光器和前鏡片之間，其中第二光束路徑優(yōu)選地包括寬帶光源，寬帶光源的光朝著工件耦合，并且特別優(yōu)選地，波長選擇性分光器為二色性的或者是濾色器。

通過使用中性分光器，可獲得用于彩色距離傳感器的全部波長光譜。因此，為了最小化圖像處理光束路徑中的彩色誤差，僅需要一個(gè)二色性濾光器或者濾色器。

此外，為了照亮工件或者探針的被前鏡片捕捉的區(qū)域，存在用于耦合到第一光束路徑和/或第二光束路徑中的至少一個(gè)寬帶光源和設(shè)備，并且優(yōu)選地存在用于耦合到第一光束路徑和/或第二光束路徑中的至少一個(gè)另外的光源和裝置，其中另外的光源的光譜部分與被波長選擇性分光器朝著圖像傳感器引導(dǎo)的相鄰波長范圍大體上重疊。

本發(fā)明的另外的特征在于，非球面鏡包括不同的彩色色差(彩色縱向瑕疵)，并且波長敏感檢測器，諸如光譜儀被布置在第二光束路徑中，并且其中兩個(gè)波長敏感分光器，優(yōu)選地二色性分光器被一個(gè)挨一個(gè)地布置在公共光束路徑中，并且每個(gè)分光器都以極限波長將從工件的方向入射在分光器上的光的光譜分開，因而反射在所述極限以上的光譜并且透過低于所述極限的光譜或者反之亦然，其中兩個(gè)分光器具有不同的極限波長，極限波長之間的差優(yōu)選地小于100納米，優(yōu)選地低于50納米，并且極限波長之間的光譜范圍被朝著圖像傳感器引導(dǎo)，并且其余光譜范圍被朝著波長敏感檢測器引導(dǎo)。

根據(jù)上述提議，不發(fā)生光功率損失，并且設(shè)備能夠使用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，諸如二色性濾光器，并且因而成本特別低。通過選擇兩個(gè)極限波長，能夠調(diào)節(jié)被引導(dǎo)至圖像傳感器的部分，使得能夠有意調(diào)節(jié)和最小化圖像傳感器光束路徑中的彩色色差引起的誤差。

本發(fā)明的特征特別在于，沒有被朝著圖像傳感器引導(dǎo)的兩個(gè)光譜范圍的光：

-被耦合到不同光纖中，其中每個(gè)光纖都通往單獨(dú)的波長敏感檢測器，或者光纖被耦合并且引導(dǎo)至波長敏感檢測器，或者

-通過設(shè)定二色性分光器的傾斜度而偏轉(zhuǎn)，其中對應(yīng)的光是在二色性分光器處和/或被偏轉(zhuǎn)反光鏡和/或鏡片反射到與波長敏感檢測器大體相同范圍的光，或者對應(yīng)的光被耦合到通往波長敏感檢測器的光纖中。

根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施例，第一光束路徑和第二光束路徑，并且因而第一傳感器和第二傳感器包括相對于前鏡片的不同工作距離，其中能夠獨(dú)立于第二傳感器的工作距離設(shè)定圖像處理傳感器的工作距離。

因此能夠?qū)τ趽锨鷱椥葬樆蛘邠锨鷱椥葬樠由祗w的不同長度的針獨(dú)立于距離傳感器的工作距離設(shè)定圖像處理傳感器的工作距離。

特別優(yōu)選地，第二光束路徑包括至少一個(gè)透鏡或者透鏡組，通過該至少一個(gè)透鏡或者透鏡組實(shí)施與圖像處理傳感器的光束路徑偏離，特別是比圖像處理傳感器的光束路徑短的工作距離。

本發(fā)明的特征還在于，第二光束路徑包括至少兩個(gè)單獨(dú)的可移位透鏡或者透鏡組，以獨(dú)立地設(shè)定工作距離和成像比例，其中第二光束路徑的透鏡或者透鏡組可獨(dú)立于第一光束路徑的透鏡或者透鏡組移位，或者第一光束路徑的至少一個(gè)透鏡或者透鏡組可與第二光束路徑的透鏡或者透鏡組一起移位，特別優(yōu)選地，第一光束路徑的一個(gè)透鏡或者透鏡組可與第二光束路徑的一個(gè)透鏡或者每個(gè)透鏡一起移位。

本發(fā)明的特征特別在于，分光器是二色性的，其中第二光束路徑與基于傅科原理的距離傳感器相關(guān)聯(lián)，并且第二光束路徑包括窄帶光源，并且分光器將窄帶光源的光引導(dǎo)至工件，并且將工件反射的相同的窄帶光引導(dǎo)回第二光束路徑，并且其中分光器將來自與圖像處理傳感器相關(guān)聯(lián)的第二光源的光引導(dǎo)至工件，第二光源的光被反射到圖像處理傳感器的光束路徑中，并且分光器將被工件反射的光的至少一部分光譜朝著圖像傳感器引導(dǎo)。

根據(jù)本發(fā)明，具有至少一個(gè)用于接觸工件的接觸形狀元件的撓曲彈性探針被布置在或者能夠優(yōu)選地被布置在前鏡片前方，其中探針包括至少一個(gè)第一標(biāo)記，該至少一個(gè)第一標(biāo)記與探針或者優(yōu)選地處于探針的頂端部的接觸形狀元件相關(guān)聯(lián)，所述標(biāo)記被光學(xué)距離傳感器的第二光束路徑捕捉，并且其中探針優(yōu)選地包括第二標(biāo)記，該第二標(biāo)記與探針或者接觸形狀元件相關(guān)聯(lián)，并且第二標(biāo)記被布置在探針上接觸形狀元件上方，其中接觸形狀元件或者第二標(biāo)記被圖像處理傳感器的光束路徑捕捉，并且其中第一傳感器和第二傳感器具有相對于前鏡片的不同工作距離。

根據(jù)本發(fā)明，還通過一種用于使用上述設(shè)備幾何地確定特征，特別是工件上的表面測量點(diǎn)的方法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，其特征在于測量點(diǎn)被圖像處理傳感器或者彩色傳感器選擇性地直接記錄在工件的表面上，其中被工件反射的光的僅窄帶光譜范圍，優(yōu)選地不超過100納米寬，特別優(yōu)選地不超過50納米寬，諸如約450至500納米之間的藍(lán)色范圍被波長選擇性分光器引導(dǎo)至圖像傳感器或者圖像處理傳感器以用于分析，并且被工件反射的光的寬帶光譜范圍或者多個(gè)光譜范圍被波長選擇性或者中性分光器引導(dǎo)至彩色傳感器。

對圖像處理傳感器使用藍(lán)色范圍具有下列優(yōu)點(diǎn)，即由于例如與紅色范圍相比的短波長，能夠?qū)崿F(xiàn)更高結(jié)構(gòu)分辨率。然而，本發(fā)明不限于藍(lán)色范圍。提供所有其它可見光譜的范圍，或者可被圖像傳感器接收的范圍。

根據(jù)本發(fā)明，還通過一種用于使用上述設(shè)備幾何地確定特征，特別是工件上的表面測量點(diǎn)的方法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，其特征在于測量點(diǎn)被可替選地通過圖像處理傳感器或者使用傅科原理的距離傳感器直接記錄在工件的表面上，其中通過單獨(dú)地調(diào)節(jié)在相關(guān)聯(lián)的光束路徑中存在的至少兩個(gè)透鏡或者透鏡組來設(shè)定圖像處理傳感器和傅科傳感器的工作距離，其中

-第二光束路徑的透鏡或者透鏡組獨(dú)立于第一光束路徑的透鏡或者透鏡組移位，或者

-第一光束路徑的至少一個(gè)透鏡或者透鏡組與第二光束路徑的至少一個(gè)透鏡或者透鏡組一起移位，或者

-第一光束路徑的一個(gè)透鏡或者透鏡組與第二光束路徑的一個(gè)透鏡或者透鏡組一起移位。

根據(jù)本發(fā)明，還通過一種用于使用上述設(shè)備幾何地確定特征，特別是工件上的表面測量點(diǎn)的方法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，其特征在于當(dāng)接觸形狀元件接觸工作距離時(shí)記錄測量點(diǎn)，其中使用不同長度的探針，并且通過單獨(dú)調(diào)節(jié)第一光束路徑中存在的至少兩個(gè)透鏡或者透鏡組而將圖像處理傳感器的工作距離調(diào)節(jié)為在每種情況下都使用探針，其中優(yōu)選地，

-第一光束路徑的透鏡或者透鏡組獨(dú)立于第二光束路徑的透鏡或者透鏡組移位，或者

-第一光束路徑的至少一個(gè)透鏡或者透鏡組與第二光束路徑的至少一個(gè)透鏡或者透鏡組一起移位，或者

-第一光束路徑的一個(gè)透鏡或者透鏡組與第二光束路徑的一個(gè)透鏡或者透鏡組一起移位，

其中優(yōu)選地對圖像處理傳感器和傅科傳感器設(shè)定不同的工作距離，特別是傅科傳感器的工作距離比圖像處理傳感器的工作距離短。

獨(dú)立發(fā)明的目標(biāo)在于一種使用高度精確的光學(xué)距離傳感器，諸如干涉儀確定工件表面上的測量點(diǎn)(表面點(diǎn))的位置的方法和設(shè)備。

對于已知的用于測量距離的干涉式或者類似的高度精確的光學(xué)方法，傳感器的原始信號的測量范圍或者無歧義性范圍通常限于幾毫米或者更小。因此，所述傳感器不適合復(fù)雜工件上的坐標(biāo)測量技術(shù)。

零差干涉儀以通常由激光器發(fā)射的一個(gè)波長工作。零差干涉儀的無歧義性范圍與被用于對觀察穿過的干涉條紋的相位位置進(jìn)行解調(diào)的信號(正弦和/或余弦信號)的波長相聯(lián)系。通常使用來自兩個(gè)偏移接收器的兩個(gè)信號(90°相位偏移的一個(gè)正弦和一個(gè)余弦信號)，以便將所獲得的相位位置的無歧義性范圍增大至一個(gè)全波長。通常，我們將這里的無歧義性范圍(相位位置)稱為干涉儀的干涉級，或者干涉條紋的干涉級。條紋相對于被測量光束對準(zhǔn)的測量反射器或者表面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)速率(所穿過的干涉條數(shù))取決于干涉儀的構(gòu)造。對于所謂的λ/2干涉儀，測量和參考光束之間的路徑差以測量反射器位置的變化速率的兩倍變化。因此，無歧義性范圍為λ/2，即對于可見光僅為約200-350nm。對于λ/4干涉儀，僅所述范圍的一半可用，等等。低無歧義性范圍將對應(yīng)干涉儀的使用限于短測量路徑，即確切地一個(gè)干涉級，或者要求在測量期間測量信號不中斷，使得也能夠?qū)λ┻^的條紋并且因而正弦波的數(shù)目，即所穿過的干涉級計(jì)數(shù)。另外，不能使用所述類型執(zhí)行絕對測量，僅能夠執(zhí)行相對測量。所述特征對測量工件具有明顯限制，因?yàn)闇y量信號在臺階處或者甚至是表面傾斜度太大處中斷。另外的不利在于對應(yīng)的評價(jià)電子裝置僅包括有限帶寬，并且太快速的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致信號損失。因而不可能進(jìn)行諸如坐標(biāo)測量技術(shù)中通常存在的，在工件上的兩個(gè)位置之間的快速移位或者快速掃描。

外差干涉儀以兩個(gè)或者更多波長工作，并且允許某一范圍內(nèi)的絕對測量。使用第二波長產(chǎn)生用于評價(jià)的合成波長(差拍)，因此取決于所選波長將無歧義性范圍稍微增大至幾毫米。可能存在更大測量范圍，但是降低精確度，使得能夠使用具有更大測量范圍的其它絕對測量傳感器，諸如本文稱為第二距離傳感器的距離傳感器。能夠通過另外從一個(gè)波長評價(jià)干涉信號的相位位置來提高精確度。

對于短相干干涉儀或者光學(xué)相干干涉儀，使用多個(gè)波長導(dǎo)致無歧義性范圍稍微增大。然而，這里的精確度也隨著無歧義性范圍增大而減小。

在ep2104833中描述了一種用于解決測量無歧義性的方法，其中使用聚焦檢測器布置以保持被限定在原點(diǎn)一側(cè)的部分相干干涉儀的測量點(diǎn)。因此，測量范圍仍保持限于干涉儀的無歧義性范圍。

本發(fā)明的另外的目標(biāo)在于通過干涉儀或者其它高度精確傳感器，以最大可能精確度執(zhí)行測量，因此實(shí)際上產(chǎn)生較低無歧義性范圍。同時(shí)應(yīng)確保在工件的單個(gè)區(qū)域上測量之間，諸如當(dāng)橫跨大表面傾斜度的邊緣或者臺階或者位置時(shí)，或者有時(shí)甚至在測量期間，諸如橫向于測量方向高速掃描時(shí)，干涉儀信號能夠被中斷，而不失去對坐標(biāo)測量機(jī)的坐標(biāo)系的參考。

本發(fā)明的目標(biāo)被實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楣ぜ谋砻姹话ǜ鬁y量范圍，因此比干涉儀更大無歧義性范圍的(第二)距離傳感器同時(shí)地捕捉，以便在干涉儀信號中斷后實(shí)施干涉儀信號與參考坐標(biāo)測量機(jī)的坐標(biāo)系的正確位置的關(guān)聯(lián)。第二距離傳感器必須僅足夠精確以確定每個(gè)干涉儀的干涉級。從干涉儀信號獲得準(zhǔn)確測量值，諸如原始信號或者差拍的相位位置。因而實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)在于，使用包括比干涉儀精度低的第二距離傳感器，但是其精度足夠高，以決定干涉儀存在于哪個(gè)干涉級。第二距離傳感器的精確度應(yīng)至少稍微大于干涉儀的無歧義性范圍的一半，以便能夠結(jié)合干涉儀信號可靠地確定存在哪個(gè)干涉級。如果干涉儀信號恰好處于在無歧義性范圍的中心，并且距離傳感器的精確度恰好是一個(gè)干涉級的一半，則不能完全確定存在哪個(gè)干涉級。

通過一種用于確定工件上的測量點(diǎn)(表面點(diǎn))的位置的方法實(shí)現(xiàn)了該目標(biāo)，該方法通過第一光學(xué)距離傳感器和第二光學(xué)聚傳感器確定所述位置，第一光學(xué)距離傳感器包括多個(gè)無歧義性范圍，優(yōu)選地為具有作為無歧義性范圍的干涉級的干涉式傳感器(干涉儀)，第二光學(xué)聚傳感器包括具有至少一個(gè)無歧義性范圍的測量范圍，優(yōu)選地在坐標(biāo)測量機(jī)中使用第一光學(xué)距離傳感器和第二光學(xué)距離傳感器，坐標(biāo)測量機(jī)包括用于工件和距離傳感器之間的相對移位的測量軸線，

其特征在于第一距離傳感器在測量方向上和/或垂直于測量方向具有比第二距離傳感器更高的精度，特別是更高的分辨率，并且第二距離傳感器在測量方向上具有比第一距離傳感器的一個(gè)無歧義性范圍更大的測量范圍和/或無歧義性范圍，并且其中在第一測量模式下，第一距離傳感器和第二距離傳感器同時(shí)捕捉工件表面，特別地與工件表面的重疊區(qū)域?qū)R，并且其中在第一測量模式下，獲得用于確定每個(gè)測量點(diǎn)的位置的測量距離值，使用被第二距離傳感器同時(shí)捕捉的測量值將第一距離傳感器的對應(yīng)測量值指定給一定范圍的無歧義性，并且從所指定的無歧義性范圍(干涉級)以及第一距離傳感器的測量值，并且優(yōu)選地通過借助測量軸線確定的工件和距離傳感器之間的相對位置確定測量點(diǎn)的位置。

上述根據(jù)本發(fā)明的方法以及對應(yīng)設(shè)備也能夠被用于以高精確度執(zhí)行已知的觸覺光學(xué)測量。

上文指示了對應(yīng)的觸覺光學(xué)方法和設(shè)備。在ep0988505中描述了通過圖像處理傳感器側(cè)向測量(在x和/或y方向上)接觸形狀元件或者與其相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記(第一標(biāo)記)的偏轉(zhuǎn)或者位置。例如在de102010060833中描述了包括通過光學(xué)距離傳感器測量與接觸形狀元件相關(guān)聯(lián)的另外的標(biāo)記(第二標(biāo)記)的垂直偏轉(zhuǎn)或者位置(在z方向上)的擴(kuò)展。所述光學(xué)距離傳感器能夠被實(shí)施為外差干涉儀。在de102014111086中也描述了通過干涉儀捕捉第一標(biāo)記在垂直方向上的偏轉(zhuǎn)，因此有利結(jié)果在于當(dāng)通過接觸形狀元件接觸待測工件時(shí)，接觸形狀元件(潛在地第一標(biāo)記)被直接捕捉，并且潛在地在接觸元件和第二標(biāo)記之間產(chǎn)生測量偏差，諸如在接觸形狀元件和第二標(biāo)記從其中冒出的針延伸體撓曲的情況下。這里完全引用de102014111086(用作de102014117978a1的優(yōu)先權(quán))。

上述現(xiàn)有技術(shù)的方法的缺點(diǎn)在于，僅就捕捉表面點(diǎn)來說，對于使用干涉儀存在上述限制。

本發(fā)明的另外的目標(biāo)在于以較高精確度，特別是使用干涉儀執(zhí)行觸覺光學(xué)測量，其中與現(xiàn)有技術(shù)相比，測量范圍優(yōu)選地增大超過干涉儀的無歧義性范圍，其中干涉儀被用于獨(dú)立地測量。

為了避免上述限制，繼而通過第二光學(xué)距離傳感器將干涉式測量結(jié)果指定給一個(gè)無歧義性范圍。由于已經(jīng)證明了難以通過兩個(gè)光學(xué)距離傳感器捕捉觸覺/光學(xué)傳感器的相同標(biāo)記或者接觸形狀元件，所以單獨(dú)標(biāo)記從探針延伸體，例如纖維諸如光纖，特別是柔性探針延伸體伸出，并且在測量方向，即優(yōu)選使用的坐標(biāo)測量機(jī)的垂直或者z方向上彼此間隔開。因此，當(dāng)探針延伸體撓曲地偏轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)光學(xué)距離傳感器之間的測量偏差首先出現(xiàn)。然而，如果保持所述偏差足夠小，這能夠通過相對于長度、直徑和剛度適當(dāng)?shù)卮_定尺寸，并且通過在工件被接觸形狀元件接觸時(shí)的適當(dāng)偏轉(zhuǎn)實(shí)施，則正確的干涉級仍將通過第二距離傳感器與第一距離傳感器相關(guān)聯(lián)。因此，優(yōu)選地已進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的定尺寸和選擇，使得取決于干涉儀的類型，兩個(gè)光學(xué)距離傳感器的測量距離值之間的偏差小于一個(gè)干涉級，特別是小于一個(gè)干涉級的一半，或者更小。

根據(jù)本發(fā)明，因而通過一種用于確定工件表面上的測量點(diǎn)(表面點(diǎn))的位置的方法實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)，該方法通過觸覺/光學(xué)傳感器確定所述位置，觸覺/光學(xué)傳感器包括至少一個(gè)第一a距離傳感器并且優(yōu)選地包括側(cè)向測量光學(xué)傳感器，諸如圖像處理傳感器，觸覺/光學(xué)傳感器包括從探針延伸體，優(yōu)選地柔性探針延伸體延伸的接觸形狀元件以接觸工件，

接觸形狀元件或者與接觸形狀元件相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記在接觸形狀元件的背向工件一側(cè)從探針延伸體延伸從而形成第一標(biāo)記，并且第二標(biāo)記，諸如反射鏡或者分光層，諸如二色性分光器，從探針延伸體延伸的并且被布置在第一標(biāo)記的背向工件的第一標(biāo)記的側(cè)面上一側(cè)的分光器，優(yōu)選地，在坐標(biāo)測量機(jī)中使用觸覺/光學(xué)傳感器，坐標(biāo)測量機(jī)包括用于在工件和觸覺/光學(xué)傳感器之間的相對移位的測量軸線的坐標(biāo)測量機(jī)中使用觸覺/光學(xué)傳感器，并且

第一光學(xué)距離傳感器捕捉第一標(biāo)記，優(yōu)選地接觸形狀元件，并且確定第一標(biāo)記在豎直方向，諸如坐標(biāo)測量機(jī)的z方向上的位置，并且側(cè)向測量光學(xué)傳感器優(yōu)選地捕捉第一標(biāo)記，優(yōu)選地接觸形狀元件，并且確定第一標(biāo)記在一個(gè)或者兩個(gè)側(cè)向方向，特別是垂直于第一光學(xué)距離傳感器或者第二光學(xué)距離傳感器的測量方向延伸的方向，諸如坐標(biāo)測量機(jī)的x和/或y方向的位置，并且從中優(yōu)選地從測量軸線確定的工件和觸覺/光學(xué)傳感器之間的相對位置確定測量點(diǎn)在側(cè)向方向上的位置，

其特征在于，觸覺/光學(xué)傳感器包括第二光學(xué)距離傳感器，第二光學(xué)距離傳感器用于捕捉第二標(biāo)記以及用于確定第二標(biāo)記在豎直方向，諸如坐標(biāo)測量機(jī)的z方向上的位置，其中第一光學(xué)距離傳感器在測量方向上包括多個(gè)連續(xù)的無歧義性范圍，并且優(yōu)選地為具有作為無歧義性范圍的干涉級的干涉式傳感器(干涉儀)，特別是諸如零差干涉儀，并且其中第二光學(xué)距離傳感器包括具有至少一個(gè)無歧義性范圍的測量范圍，并且其中第一距離傳感器在測量方向上和/或垂直于測量方向具有比第二距離傳感器更高的精確度，特別是更高的分辨率，并且第二距離傳感器在測量方向上具有比第一距離傳感器的一個(gè)無歧義性范圍更大的測量范圍和/或無歧義性范圍，并且其中在觸覺光學(xué)測量模式下獲得第一標(biāo)記在豎直方向，諸如z方向上的位置的測量距離值，以確定被接觸形狀元件接觸的每個(gè)測量點(diǎn)的位置，因?yàn)槭褂玫诙嚯x傳感器的同時(shí)捕捉的測量值將第一距離傳感器的特定測量值指定給第一距離傳感器的無歧義性范圍，并且從所指定的無歧義性范圍(干涉級)以及第一傳感器的測量值確定第一標(biāo)記在豎直方向上的位置，并且從中優(yōu)選地從通過借助測量軸線確定的工件和觸覺光學(xué)傳感器之間的相對位置確定測量點(diǎn)在豎直方向上的位置。

與工件表面的互相重疊區(qū)域，特別是相同區(qū)域?qū)R是必要的，使得在相同位置進(jìn)行測量。因此，測量點(diǎn)中心或者形心的最大偏差不應(yīng)大于較大測量點(diǎn)的半徑。兩個(gè)傳感器的測量點(diǎn)，即工件的反射輻射從其進(jìn)入特定傳感器的評價(jià)范圍的區(qū)域在尺寸上能夠不同。測量范圍是能夠在測量方向上捕捉的區(qū)域。同時(shí)測量的意思是，例如使用觸發(fā)器或者脈沖發(fā)生器引起兩個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)記錄同時(shí)發(fā)生。然而，取決于測量速度和表面條件，可允許輕微的時(shí)間偏移，因?yàn)榈诙鞲衅鲀H需要檢測干涉級。

本發(fā)明的特征特別在于，第二距離傳感器的精度比第一距離傳感器的無歧義性范圍的一半更好。

優(yōu)選地提供，在第二測量模式下，第一距離傳感器和/或第二距離傳感器選擇性地獨(dú)立于另一距離傳感器確定表面點(diǎn)的位置，其中可選存在的探針延伸體被移除，優(yōu)選地被自動(dòng)地放下到存放站中。

本發(fā)明的特征特別在于，使用干涉儀，特別是零差干涉儀，或者外差干涉儀，或者白光干涉儀，或者短相干干涉儀，或者使用光學(xué)相干斷層掃描原理的傳感器作為第一距離傳感器。

根據(jù)本發(fā)明，使用傅科原理的激光距離傳感器，或者彩色傳感器，特別是彩色共焦傳感器，或者自動(dòng)對焦傳感器，或者變焦傳感器，或者共焦傳感器，或者白光傳感器，或者白光干涉儀，或者短相干干涉儀，或者三角測量傳感器，或者激光直線傳感器，或者照相測量傳感器，或者剛性或樣本投影傳感器，或者立體相機(jī)，或者立體感相機(jī)，或者光場相機(jī)優(yōu)選地被用作第二距離傳感器。

此外，第一距離傳感器測量點(diǎn)和/或第二距離傳感器測量點(diǎn)，特別包括工件表面上的圓形或者橢圓形測量點(diǎn)，或者可選地第二標(biāo)記上的第二距離傳感器具有小于1平方毫米，優(yōu)選地小于0.5mm²的面積。

本發(fā)明的特征還在于，使用同時(shí)測量的至少一個(gè)另外的傳感器，特別是在測量方向上具有比第二距離傳感器的一個(gè)無歧義性范圍更大測量范圍和/或無歧義性范圍的另外的光學(xué)距離傳感器，將第二距離傳感器的無歧義性范圍指定給第二距離傳感器，以便確定第二距離傳感器的測量值。

一種根據(jù)本發(fā)明的用于確定工件表面上的測量點(diǎn)(表面點(diǎn))的位置的設(shè)備，該設(shè)備包括第一光學(xué)距離傳感器和第二光學(xué)聚傳感器，第一光學(xué)距離傳感器在測量方向上包括多個(gè)連續(xù)無歧義性范圍，優(yōu)選地為具有作為無歧義性范圍的干涉級的干涉式傳感器(干涉儀)，第二光學(xué)聚傳感器包括具有至少一個(gè)無歧義性范圍的測量范圍，第一光學(xué)距離傳感器和第二光學(xué)距離傳感器優(yōu)選地被集成在坐標(biāo)測量機(jī)中，坐標(biāo)測量機(jī)包括用于在工件和距離傳感器之間的相對移位的測量軸線，其特征在于第一距離傳感器在測量方向上和/或垂直于測量方向具有比第二距離傳感器更高的精度，特別是更高的分辨率，并且第二距離傳感器在測量方向上具有比第一傳感器的一個(gè)無歧義性范圍更大的測量范圍和/或無歧義性范圍，并且其中設(shè)備被實(shí)施為使得第一距離傳感器和第二距離傳感器在第一測量模式下同時(shí)捕捉工件表面，并且能夠獲得用于確定每個(gè)測量點(diǎn)的位置的測量距離值，能夠使用在每種情況下同時(shí)捕捉的第二距離傳感器的測量值將第一距離傳感器的無歧義性范圍指定給第一距離傳感器的特定測量值，并且能夠從所指定的無歧義性范圍(干涉級)和第一傳感器的測量值，并且優(yōu)選地通過借助測量軸線確定的工件和距離傳感器之間的相對位置確定測量點(diǎn)的位置。

一種根據(jù)本發(fā)明的用于確定工件表面上的測量點(diǎn)(表面點(diǎn))的位置的設(shè)備，該設(shè)備通過觸覺/光學(xué)傳感器確定所述位置，該設(shè)備包括至少一個(gè)第一光學(xué)距離傳感器并且優(yōu)選地包括側(cè)向測量光學(xué)傳感器，諸如圖像處理傳感器，觸覺/光學(xué)傳感器包括從探針延伸體，優(yōu)選地柔性探針延伸體延伸的接觸形狀元件以接觸工件，接觸形狀元件或者與接觸形狀元件相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記在接觸形狀元件的背向工件一側(cè)從探針延伸體延伸從而形成第一標(biāo)記，并且

第二標(biāo)記諸如反光鏡或者分光層，諸如二色性分光器，從探針延伸體延伸并且被布置在第一標(biāo)記的背向工件一側(cè)，觸覺/光學(xué)傳感器優(yōu)選地被集成在坐標(biāo)測量機(jī)中，坐標(biāo)測量機(jī)包括用于工件和觸覺/光學(xué)傳感器之間的相對移位的測量軸線，并且第一光學(xué)距離傳感器被實(shí)施為捕捉第一標(biāo)記，優(yōu)選地接觸形狀元件，并且確定第一標(biāo)記在豎直方向，諸如坐標(biāo)測量機(jī)的z方向上的位置，并且側(cè)向測量光學(xué)傳感器優(yōu)選地被實(shí)施用于捕捉第一標(biāo)記，優(yōu)選地接觸形狀元件，并且確定第一標(biāo)記在一個(gè)或者兩個(gè)側(cè)向方向，特別是垂直于第一光學(xué)距離傳感器或者第二光學(xué)距離傳感器的測量方向延伸的方向，諸如坐標(biāo)測量機(jī)的x和/或y方向上的位置，以及從中優(yōu)選地從通過測量軸線確定的工件和觸覺/光學(xué)傳感器之間的相對位置確定測量點(diǎn)在側(cè)向方向上的位置，其特征在于觸覺/光學(xué)傳感器包括第二光學(xué)距離傳感器，第二光學(xué)距離傳感器被實(shí)施為用于捕捉第二標(biāo)記并且用于確定第二標(biāo)記在豎直方向，諸如坐標(biāo)測量機(jī)的z方向上的位置，其中第一光學(xué)距離傳感器在測量方向上包括多個(gè)連續(xù)的無歧義性范圍，并且優(yōu)選地為具有作為無歧義性范圍的干涉級的干涉式傳感器(干涉儀)，特別是諸如零差干涉儀，并且其中第二光學(xué)距離傳感器包括具有至少一個(gè)無歧義性范圍的測量范圍，并且其中第一距離傳感器在測量方向上和/或垂直于測量方向具有比第二距離傳感器更高的精度，特別是更高的分辨率，并且第二距離傳感器在測量方向上具有比第一距離傳感器的一個(gè)無歧義性范圍更大的測量范圍和/或無歧義性范圍，并且其中能夠在觸覺光學(xué)測量模式下獲得第一標(biāo)記在豎直方向，諸如z方向上的位置的測量距離值，以確定接觸形狀元件接觸的每個(gè)測量點(diǎn)的位置，能夠使用第二距離傳感器的同時(shí)捕捉的測量值將第一距離傳感器的特定測量值指定給第一距離傳感器的無歧義性范圍，并且從所指定的無歧義性范圍(干涉級)和第一傳感器的測量值確定第一標(biāo)記在豎直方向上的位置，并且能夠從中優(yōu)選地通過借助測量軸線確定的工件和觸覺光學(xué)傳感器的相對位置確定測量點(diǎn)在豎直方向上的位置。

本發(fā)明的特征特別在于，第一距離傳感器和第二距離傳感器與工件表面的互相重疊區(qū)域?qū)R，特別是包括具有相同重心的測量點(diǎn)，第一距離傳感器和第二距離傳感器至少部分地包括公共光束路徑，特別是包括公共前鏡片。

根據(jù)本發(fā)明，第一距離傳感器和第二距離傳感器優(yōu)選地從公共單元出發(fā)，其中能夠通過坐標(biāo)測量機(jī)的測量軸線相對于彼此調(diào)節(jié)該單元和工件或工件固定裝置。

本發(fā)明的另外的特征在于，第一距離傳感器和/或第二距離傳感器能夠被實(shí)施用于在能選擇的第二測量模式下獨(dú)立于另一距離傳感器確定表面點(diǎn)的位置，其中可選存在的探針延伸體能夠被移除，優(yōu)選地被自動(dòng)放下到存放站中。

權(quán)利要求中發(fā)現(xiàn)的特征能夠被可選地任意組合，而與權(quán)利要求中考慮的引用無關(guān)。

附圖說明

本發(fā)明的另外的細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和特征不僅來自權(quán)利要求，其中存在的特征—單獨(dú)地和/或組合地—也來自下文的附圖的說明。

其中示出：

圖1是使用根據(jù)本發(fā)明的方法測量的安裝在旋轉(zhuǎn)固定裝置中的工件的原理表示；

圖2是工件和用于機(jī)械地對齊工件的集成在坐標(biāo)測量機(jī)中的旋轉(zhuǎn)/傾斜設(shè)備的原理表示；

圖3是第一工件的區(qū)域的待測量區(qū)段和用于以適當(dāng)?shù)臋C(jī)械對齊測量的第一傳感器的針軸的原理表示；

圖4是第二工件的區(qū)域的待測量區(qū)段和用于以適當(dāng)?shù)臋C(jī)械對齊測量的第一傳感器的針軸的原理表示；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的用于通過分光器耦合兩個(gè)光束路徑的設(shè)備的原理圖；

圖6是分光器的第一詳圖；

圖7是分光器的第二詳圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明的具有撓曲彈性針的設(shè)備的另外的原理表示；

圖9是根據(jù)本發(fā)明的具有用于捕捉探針延伸體上的標(biāo)記的第一光學(xué)干涉式距離傳感器和第二光學(xué)距離傳感器的設(shè)備的另外的原理表示。

具體實(shí)施方式

圖1示出作為一個(gè)示例的呈乘用車或者商用車輛的燃料噴射器形式的典型工件1的簡化表示，并且工件1具有被實(shí)施為開口、諸如區(qū)域2的多個(gè)微幾何形狀，區(qū)域2在示例中為在繞中心軸線3d的周界處分布的多個(gè)噴射孔口2。燃料噴射器的表示不是完整的，而是被虛線中斷。特別地，在機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸線3的方向上在區(qū)域2下方的區(qū)域具有復(fù)雜地多的結(jié)構(gòu)，但是在此僅簡要示出。區(qū)域(噴射孔口)2在其底端部6a處開口到存在于燃料噴射器的內(nèi)部的通道5中，并且延伸至存在于工件的表面9處或者接近表面9的頂端部6b。為了使得多個(gè)區(qū)域2可觸及以用于通過傳感器測量，即機(jī)械對齊所述區(qū)域，燃料噴射器1能夠通過機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸3的旋轉(zhuǎn)部3a上的夾緊固定裝置4旋轉(zhuǎn)，機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸3沿箭頭3c相對于固定部3b繞旋轉(zhuǎn)軸線3d旋轉(zhuǎn)。該示例中的噴射孔口2的中心軸線形成關(guān)于中央軸線3d的近似相同角度(仰角)。然而，也可獲得具有處于不同或者甚至是多個(gè)仰角的噴射孔口的燃料噴射器，并且，必須對每個(gè)區(qū)域2非常精確地執(zhí)行機(jī)械對齊，使得工件1通過這里未示出但是在圖2中示出的機(jī)械傾斜軸傾斜。機(jī)械傾斜軸12和機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸3通常一起形成旋轉(zhuǎn)/傾斜設(shè)備。

也由1'箭頭指示燃料噴射器1的頂部區(qū)域的放大圖。工件的表面9的表面法線被標(biāo)以附圖標(biāo)記n，并且指示垂直于直接圍繞每個(gè)開口2的區(qū)域中的表面9。表面法線n與圖3和4中所示的區(qū)段7的表面法線11不同。

圖2示出坐標(biāo)測量機(jī)13的示例，坐標(biāo)測量機(jī)13具有多個(gè)傳感器8、21、24、23、27、旋轉(zhuǎn)傾斜設(shè)備以及工件1，旋轉(zhuǎn)傾斜設(shè)備包括機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸3和機(jī)械傾斜軸12，工件1通過夾緊固定裝置4緊固至旋轉(zhuǎn)傾斜設(shè)備。旋轉(zhuǎn)/傾斜設(shè)備被安裝在測量臺14上，并且所述臺繼而可在y方向上通過測量軸線從基部15移位。門架17安裝在其上的兩個(gè)支撐件16也從基部15伸出。滑架18可通過測量軸線沿門架17的x方向移位。兩個(gè)壓頭19和20從滑架18出發(fā)，并且可在z方向上通過測量軸線相對于滑架18移位。

這里也稱為附加傳感器的圖像處理傳感器21和這里被稱為第一傳感器的觸覺/光學(xué)傳感器存在于第一壓頭19上，觸覺/光學(xué)傳感器包括探針延伸體8與圖像處理傳感器21。探針延伸體包括針軸8d、8b，接觸形狀元件8a和目標(biāo)標(biāo)記8c從針軸8d、8b伸出。直接處于目標(biāo)標(biāo)記8c上方的針軸的區(qū)域8d在例如被實(shí)施為玻璃纖維的區(qū)段中是撓曲彈性的。由于剛性區(qū)域8b的長度短，由于接觸待測量的工件1的區(qū)段導(dǎo)致的垂直于針軸軸線的接觸形狀元件8a的偏轉(zhuǎn)被很大程度撓曲的剛性區(qū)域8b傳遞至目標(biāo)標(biāo)記8c，并且通過借助圖像處理傳感器21捕捉目標(biāo)標(biāo)記8c而測量該偏轉(zhuǎn)。

圖像處理傳感器23、包括背向接觸形狀元件8a的頂端部上的第二目標(biāo)標(biāo)記25的變型探針延伸體24以及光學(xué)距離傳感器27也存在于第二壓頭20上，一起形成另外的觸覺/光學(xué)傳感器，特別是用于捕捉接觸形狀元件8a的三維偏轉(zhuǎn)的觸覺/光學(xué)傳感器。目標(biāo)標(biāo)記25是被至少部分實(shí)施為反射表面，并且將附加距離傳感器27的測量光束反射回傳感器27的反射器25。因此，所述傳感器間接地捕捉接觸形狀元件8a在針軸8d、8b的軸軸線方向上的偏轉(zhuǎn)。繼而通過借助圖像處理傳感器23捕捉目標(biāo)標(biāo)記8c實(shí)施與該方向垂直的偏轉(zhuǎn)。因此，距離傳感器27和圖像處理傳感器23至少部分地使用相同的成像鏡片28或者22，只要這里未示出的距離傳感器也被安裝在第一壓頭19上。

使用兩個(gè)壓頭和兩個(gè)傳感器組8、21以及23、24、27僅是一個(gè)示例。全部傳感器8、21、24、23、27也能夠被安裝在一個(gè)壓頭上。也可能存在傳感器8、21和27的組合。另外，每個(gè)探針延伸體8和24都能夠被手動(dòng)或者優(yōu)選自動(dòng)地放下到這里未示出的更換盒中。然后，傳感器22、23和27也能夠彼此獨(dú)立地捕捉物體1的表面。如下文使用圖3解釋的，也能夠部分地通過圖像處理傳感器22、23捕捉存在于開口中的結(jié)構(gòu)。

由于能夠?qū)崿F(xiàn)的高精確度，坐標(biāo)測量機(jī)13的例證性構(gòu)造對應(yīng)于優(yōu)選用于測量微特征的“固定橋”型式，但這種型式不對本發(fā)明產(chǎn)生限制。也可設(shè)想其它型式，諸如“移動(dòng)橋”、“桌上單元”、“懸臂”或者“支架”。

為了使每個(gè)區(qū)域2都能夠被一個(gè)傳感器捕捉，除了通過上述測量軸線的平移定位之外，工件也能夠被旋轉(zhuǎn)/傾斜設(shè)備，借助上述機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸3旋轉(zhuǎn)，以及傾斜。優(yōu)選地通過機(jī)械傾斜軸12執(zhí)行傾斜，允許可傾斜部12a在箭頭12c的方向上繞傾斜軸線12d相對于固定部12b傾斜。平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被用于粗略對齊并且也用于機(jī)械(精細(xì))對齊。除了別的原因之外，需要旋轉(zhuǎn)，以便從一個(gè)區(qū)域2過渡至另一個(gè)區(qū)域；使用傾斜以調(diào)節(jié)至一定仰角。

圖3a和3b示出區(qū)域2處的兩個(gè)區(qū)段7的測量，其中已經(jīng)提前對每個(gè)區(qū)段進(jìn)行了單獨(dú)的機(jī)械對齊。在接觸形狀元件8a和具有其區(qū)域8b的針軸進(jìn)入開口2之前執(zhí)行旋轉(zhuǎn)機(jī)械對齊。所述對齊是為了使兩個(gè)區(qū)域7安全穿過而不軸接觸所必要的，因?yàn)閰^(qū)域2的直徑在朝著內(nèi)部通道5的方向上增大。因此，例如在柴油燃料噴射器的噴射孔口的情況下，在區(qū)域2的底端部6a處存在比頂端部6b更大的直徑。區(qū)域2到通道5中的過渡部分包括圓角6e。區(qū)域2的最大深度被標(biāo)以6f，中心軸線為6c，并且稱為開口的中心的到開口2中的進(jìn)入點(diǎn)為6d。

作為示例，區(qū)域2被實(shí)施為具有錐形形狀。也可設(shè)想柱形實(shí)施方式。待測量區(qū)域7為表面線或者錐形表面線，并且在被投射到錐形表面上的中心軸線6c的方向上延伸。為了使接觸形狀元件8a進(jìn)入開口2而不碰撞，并且測量作為單個(gè)點(diǎn)的測量點(diǎn)或通過沿區(qū)段7掃描而測量，提前發(fā)生旋轉(zhuǎn)機(jī)械對齊，使得針軸8b在接觸該接觸形狀元件8a時(shí)遠(yuǎn)離包括區(qū)段7的區(qū)域2的壁體延伸，使得在區(qū)段7的表面法線11和軸軸線10之間形成角α，并且角α小于90°。優(yōu)選地，α近似為89.7°，高達(dá)89.5°，使得甚至在接觸形狀元件8a偏轉(zhuǎn)時(shí)也不發(fā)生軸接觸。如果該角太小，則存在將與區(qū)域2的相對壁發(fā)生軸接觸或者碰撞的風(fēng)險(xiǎn)?？稍O(shè)想精確為90°，僅少量偏轉(zhuǎn)的角。

必須注意，接觸形狀元件8a的直徑和區(qū)域2的直徑與深度6f的參數(shù)比為示例。在噴射孔口的情況下，接觸形狀元件的深度6f和直徑比該區(qū)域的直徑更大。

例如，深度6f為0.7mm至1.2mm，特別是1mm，區(qū)域6a和6b中的直徑，或者6a和6b之間的平均直徑為80μm至90μm，特別是90μm，并且接觸形狀元件8a的直徑為20μm至80μm，特別是70μm。例如，優(yōu)選存在的目標(biāo)標(biāo)記8c的直徑為80μm至120μm，特別是95μm，并且目標(biāo)標(biāo)記8c和接觸形狀元件8a之間的距離為1.3mm至1.5mm，優(yōu)選為1.5mm。

在實(shí)際機(jī)械對齊，即平移和旋轉(zhuǎn)定位之前，必須確定特定區(qū)域的位置，該位置以中心軸線6c的位置和開口的中心6d的位置為特征。為此提供多種方法。在使用規(guī)定數(shù)據(jù)粗略對齊之后，對于根據(jù)本發(fā)明的一種方法，通過借助圖像處理傳感器21測量圓而確定頂側(cè)6b上的區(qū)域2的中心點(diǎn)?？商孢x地，能夠通過觸覺光學(xué)第一傳感器執(zhí)行確定，即，接觸形狀元件8a被插入開口中僅稍微低于頂側(cè)6b。另外，在底端部6a的高度或者最大深度6f約一半處通過觸覺光學(xué)第一傳感器確定第二中心點(diǎn)。連接兩個(gè)中心點(diǎn)的線限定中心軸線6c。使用通過被引入通道5中的擴(kuò)散光源實(shí)施的未示出的透射光照明來執(zhí)行通過圖像處理傳感器21的測量?？商孢x地，表面線被觸覺/光學(xué)第一傳感器連續(xù)地掃描至最大深度的一半，并且計(jì)算最佳擬合柱形或者最佳擬合錐形，該柱形或錐形的軸線形成中心軸線6c。通過借助圖像處理傳感器以自動(dòng)對焦模式，或者借助另外的距離傳感器27確定開口2附近的工件的表面9上的測量點(diǎn)而確定開口的中心6d，其中優(yōu)選地通過增大圖像處理傳感器21或者距離傳感器27的工作距離而已經(jīng)放下探針延伸體8或24，或者已經(jīng)使探針延伸體8或24離焦。

之后使用特定區(qū)段7的表面法線11執(zhí)行(精細(xì))機(jī)械對齊，產(chǎn)生角α，其中從規(guī)定數(shù)據(jù)，諸如cad數(shù)據(jù)產(chǎn)生區(qū)段7的位置。僅在機(jī)械旋轉(zhuǎn)對齊之后執(zhí)行到開口2中的平移定位。

與圖3類似，圖4a和4b示出對處于第二工件的區(qū)域2的兩個(gè)區(qū)段7的測量，然而，其中未對每個(gè)區(qū)段執(zhí)行單獨(dú)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)對齊，因?yàn)閰^(qū)域2的直徑朝著內(nèi)部減小，使得所有區(qū)域7都能夠被觸及，同時(shí)在無軸接觸的情況下在旋轉(zhuǎn)/傾斜單元的一個(gè)旋轉(zhuǎn)/傾斜位置保持相同角度α。因此，針軸10平行于中心軸線6c地對齊。例如，第二工件為汽油燃料噴射器，并且區(qū)域2為其噴射孔口。恒定旋轉(zhuǎn)對齊的意思是現(xiàn)在除了表面線之外，還可測量區(qū)段7a。所述區(qū)段能夠沿錐形的周界，或者在區(qū)域2諸如錐形表面內(nèi)任意地延伸。

圖5示出通過分光器603耦合圖像處理傳感器的第一光束路徑601和距離傳感器的第二光束路徑602。在結(jié)合后，兩個(gè)光束路徑601和602朝著工件605行進(jìn)公共光束路徑，這里作為示例僅包括附加前鏡片604，其中分光器603也是公共光束路徑的一部分。第一光束路徑601還包括兩個(gè)可移位透鏡組606和607，以及用于耦合來自光源609的光的另外的光束分光器608，以及圖像傳感器610，諸如ccd和cmos相機(jī)610。第二光束分光器602包括至少可移位透鏡組611和612。用于通過光束分光器614耦合的光源615優(yōu)選地也存在于第二光束路徑602中。接收器613也是光束路徑602的一部分，并且在彩色傳感器的情況下被實(shí)施為光譜儀，并且在傅科傳感器的情況下被實(shí)施為差分二極管。在傅科傳感器的情況下，也在光束路徑602中設(shè)置刀口616。

對于第二光束路徑602包括彩色傳感器的情況，例如，光束路徑能夠被至少部分地實(shí)施為透鏡組612和光束分光器614之間的光纖。分光器603和透鏡組611之間的區(qū)域也能夠被至少部分地實(shí)施為光纖。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的相對于分光器603的設(shè)備的第一實(shí)施例。所述分光器被實(shí)施為使得源自工件605方向的光，即寬帶光i0被分為在第二光束路徑602的方向上具有光譜分布i2的部分光束618，以及部分光束619中的強(qiáng)度i1，后者被朝著圖像傳感器610反射到第一光束路徑601中。因此使得彩色傳感器可獲得用于評價(jià)距離的更大光譜范圍，并且圖像處理傳感器僅接收基本不具有彩色誤差的窄光譜范圍。為此，分光器603具有一個(gè)或者更多特殊的波長選擇層。

在圖7中示出分光器603的可替選實(shí)施例。因此，所述分光器為具有兩個(gè)分光層，特別是二色性層620和621的級聯(lián)分光器。第一二色性層620具有極限波長λg1，并且第二二色性層621具有更高極限波長λg2。因此，第一二色性層620在第二光束路徑的方向618上反射低于λg1的波長范圍，并且允許λg1以上的光譜部分在方向622中朝著第二二色性層621穿過。光束622的其余光譜部分i3在二色性層621處被再次分為λg2以上的范圍以及兩個(gè)極限波長λg1和λg2之間的部分i1，λg2以上的范圍對應(yīng)于在到第二光束路徑中的箭頭618的方向上的強(qiáng)度i2，部分i1在到朝著圖像傳感器610的方向上的第一光束路徑中的箭頭623的方向上。例如，光譜范圍618被光纖624接收，并且光譜范圍618’被第二光纖625接收，其中所述范圍被在彩色傳感器的第二光束路徑中朝著光譜儀613引導(dǎo)，并且優(yōu)選地通過光纖耦合器結(jié)合。

圖8示出作為前鏡片604前方的工件側(cè)上的撓曲彈性針626的圖5中的表示的放大圖，撓曲彈性針626例如被布置在未示出的換出接口處，并且可自動(dòng)互換地連接至光學(xué)光束路徑601。用于通過接觸測量工件的接觸形狀元件627從針626伸出。垂直于針626的軸線，即垂直于光束路徑601的光學(xué)軸線的偏轉(zhuǎn)被圖像處理傳感器610的第一光束路徑，作為示例示出為第一光束路徑的光束601a捕捉。作為直接捕捉接觸形狀元件627的代替，朝著前鏡片604的方向上針上的，即接觸形狀元件627上方的標(biāo)記能夠被圖像處理傳感器捕捉，該標(biāo)記這里未示出但是本文稱為第二標(biāo)記。第一標(biāo)記628進(jìn)一步從針626伸出，例如被實(shí)施為針626的涂層，針626被實(shí)施為纖維，或者例如被實(shí)施為粘貼反射鏡或者部分反射鏡，其中部分反射鏡允許一部分光穿過，以便使得能夠照亮接觸形狀元件627或者第二標(biāo)記，并且反射部分光，以便使得所述光可用于測量。根據(jù)本發(fā)明，第二標(biāo)記628用于至少部分地反射第二光束路徑，特別是距離傳感器的測量光束629，以便測量針軸線方向上的接觸形狀元件627的偏轉(zhuǎn)。因此，第二傳感器602的光束路徑被分光器603在朝著被安裝在針的頂端部處的第一標(biāo)記628的方向629上偏轉(zhuǎn)，并且被前鏡片604聚焦在標(biāo)記628上。用于選擇性地代替針626安裝的針626’被以虛線示出，并且包括接觸形狀元件627’和例如相同位置628處的第二標(biāo)記。為了使接觸形狀元件627’或者與其相關(guān)聯(lián)的第二標(biāo)記能夠被圖像處理光束路徑601在檢測器610上成像，有必要至少通過使透鏡組606和607或者兩個(gè)透鏡組606和607其中之一移位而調(diào)節(jié)工作距離，使得示出具有附圖標(biāo)記601a’的光束捕捉接觸形狀元件627’。在所示示例中，距離傳感器602的第二光束路徑的工作距離必須保持恒定，以便捕捉標(biāo)記628。然而，根據(jù)本發(fā)明，第二針構(gòu)造的標(biāo)記628，即標(biāo)記628’的位置被布置在針軸線方向上偏移的位置處，因而必須也可通過使透鏡組611和/或612移位而調(diào)節(jié)第二傳感器602的工作距離。然而，如果未提供所述移位，則能夠可選地消除透鏡組611和612的可調(diào)性，或者不提供這些透鏡組。然而，作為代替，能夠提供代替透鏡組611和612的另外的透鏡或者透鏡組，以在標(biāo)記628處設(shè)定固定的工作距離。

圖9示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另外的原理表示，特別是具有用于捕捉從探針延伸體704伸出的標(biāo)記701、726的第一光學(xué)干涉式距離傳感器705和第二光學(xué)距離傳感器750的觸覺/光學(xué)傳感器。

因此通過接觸形狀元件701的接觸執(zhí)行對工件710的測量，所述元件在接觸工件710時(shí)偏轉(zhuǎn)，并且從探針延伸體、特別是撓曲彈性探針延伸體704出發(fā)。如現(xiàn)有技術(shù)中充分描述的，接觸形狀元件701或者可替選地布置在其上方的未示出的標(biāo)記，諸如探針延伸體704的球形增厚部分(都稱為第一標(biāo)記)的偏轉(zhuǎn)或者位置被包括相機(jī)712的圖像處理傳感器703在兩個(gè)側(cè)向方向(垂直于圖像處理傳感器703的光學(xué)軸線702的x和y方向)上捕捉。在豎直方向(z方向)上，通過兩個(gè)光學(xué)距離傳感器705和750同時(shí)發(fā)生測量，所述測量根據(jù)本發(fā)明組合，以便將無歧義性范圍與第一距離傳感器705的測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)。

第一光學(xué)距離傳感器705被實(shí)施為干涉儀，并且捕捉第一標(biāo)記701(接觸形狀元件或者存在于其上方的第一標(biāo)記)，這里是接觸形狀元件701。第二光學(xué)距離傳感器705被實(shí)施為傅科傳感器，并且捕捉被布置在探針延伸體704的頂端部處的第二標(biāo)記726，并且被實(shí)施為例如反射鏡，特別是部分透光反射鏡，或者二色性層，以便使優(yōu)選被實(shí)施為用于照亮(自照明)接觸形狀元件701和第一標(biāo)記的光纖的探針延伸體704中的光至少部分透過，從而除了在通過光學(xué)分光器，諸如分光反射鏡755反射到圖像處理傳感器703的光束路徑756、708中并且沿其光學(xué)軸線延伸之后，反射第二距離傳感器的測量光束之外，還被圖像處理傳感器703捕捉。第二光學(xué)傳感器750包括用于產(chǎn)生測量光束的光源751、光學(xué)分光器752、刀口753以及差分二極管布置754，差分二極管布置754用于評價(jià)在第二標(biāo)記726處反射并且被光學(xué)分光器755反射回第二光學(xué)距離傳感器750中的測量光束。然而，也提供與第二光學(xué)距離傳感器不同的其它光學(xué)距離傳感器。

另外的優(yōu)選與觸覺/光學(xué)傳感器相關(guān)聯(lián)的是成像鏡片707，成像鏡片707通常包括多個(gè)透鏡并且也潛在地被實(shí)施為放大鏡片，可選地具有可獨(dú)立于放大級調(diào)節(jié)的工作距離，以便沿聚焦在接觸形狀元件701上或者與其相關(guān)聯(lián)的第一標(biāo)記上的光學(xué)軸線702形成至少一個(gè)光束路徑756、708。光學(xué)軸線702、成像鏡片707和光束路徑708、756首先與側(cè)向測量光學(xué)傳感器703相關(guān)聯(lián)，隨后也被至少部分地用于第一干涉式距離傳感器705和第二光學(xué)距離傳感器750。

如現(xiàn)有技術(shù)中充分描述的，在透射光照明或者自照亮接觸形狀元件701或者自照亮第一標(biāo)記下的接觸形狀元件701或者第一標(biāo)記的陰影能夠被圖像處理傳感器703捕捉。在本說明書的背景下，優(yōu)選地使用第二變體，稱為自照明。產(chǎn)生所述自照明，其中探針延伸體704的背向工件710一側(cè)726，即探針延伸體的進(jìn)一步遠(yuǎn)離或者背向接觸元件一側(cè)的光被耦合到其中并且從其中透射至接觸形狀元件701，或者透射至如果存在的第一標(biāo)記。為此，探針延伸體704被實(shí)施為用于至少部分地發(fā)射光，例如作為玻璃或者塑料纖維。接觸形狀元件701和第一標(biāo)記通過從現(xiàn)有技術(shù)已知的涂層實(shí)施，以便發(fā)出被成像鏡片707捕捉，并且在評價(jià)單元，諸如傳感器703和705的相機(jī)712和接收器713的方向上成像。為此，兩個(gè)傳感器的光束路徑共同地延伸至光學(xué)分光器711，并且因此被引導(dǎo)在側(cè)向測量傳感器(圖像處理傳感器)703的分析單元712的方向上的一側(cè)，并且在第一光學(xué)干涉式距離傳感器705的分析單元713的方向上的另一側(cè)。光學(xué)分光器711被實(shí)施為分光反射鏡，諸如半透明膜(薄膜)或者例如為分光立方體。例如，分析單元712、713為具有優(yōu)選平面的接收器表面的相機(jī)，諸如ccd或者cmos相機(jī)，并且可選地具有與其上游連接的附加成像透鏡。耦合到用于自照明的探針延伸體中的光能夠由第一干涉式距離傳感器705的測量光束719和/或第二光學(xué)距離傳感器750的測量光束，和/或未示出的單獨(dú)光源形成，該單獨(dú)光源的光被也未示出的另外的光學(xué)分光器反射到光束路徑756中。

除了成像鏡片707和分析單元713之外，光源714和715、光纖717a、717b和717c以及耦合布置716與豎直測量的干涉式第一光學(xué)距離傳感器705相關(guān)聯(lián)。后者通常包括具有在上游連接的光束成形鏡片的光纖端，并且使來自光源714和715的光束718耦合出光纖717c，使得能夠耦合到探針延伸體704中。來自兩個(gè)光源714和715的光被將光纖717a和717b連接至光纖717c的y耦合器組合。光源714和715、光纖717a、717b和717c以及耦合布置716也能夠被可替選地直接布置在單元706中。在作為具有不同光譜，特別是不同窄帶波長的兩個(gè)光源714和715的外差干涉儀實(shí)施例的替選實(shí)施例中，也提供作為零差干涉儀的實(shí)施例，其中僅一個(gè)光源714發(fā)出窄帶光，所述光被光纖717a和耦合布置716耦合。

優(yōu)選可互換或者換出單元706包括探針延伸體704、用于安裝探針延伸體704的裝置737、用于將光束718分為在探針延伸體704的背向工件710一側(cè)726方向上的測量光束719的裝置722以及裝置727、728、729，諸如用于形成參考光束路徑721a、721b、721c的反射器，其中參考光束因此部分傾斜地，特別是垂直于光學(xué)軸線(區(qū)段721a、721c)并且部分平行于光學(xué)軸線(區(qū)段721b)地延伸，因而被折疊(偏轉(zhuǎn))多次。因此，反射器727、728和729存在于光束路徑708外部，特別是與光學(xué)光束路徑708側(cè)向相鄰。

單元706還包括未示出的裝置，諸如用于可釋放地安裝在換出接口735上的永磁體。例如，光束718的耦合優(yōu)選地側(cè)向于在作為開口實(shí)施的接口736處的單元706進(jìn)行，但是也能夠在換出接口735內(nèi)進(jìn)行。然后，光束718的附加偏轉(zhuǎn)可能是必要的。如果光源714和715、光纖717a、717b和717c以及耦合布置716被直接布置在單元706中，則通過換出接口735發(fā)送對光源714和715的所需電力饋入。

離開接觸形狀元件的測量光束719被成像鏡片707捕捉，并且通過光學(xué)分光器711偏轉(zhuǎn)至分析單元713。因此，通過在被偏轉(zhuǎn)反光鏡727、728、729、再到728、再到727以及分光器722反射后在相同方向上延伸的參考光束路徑720執(zhí)行重疊(干涉)。

與參考圖9所述的觸覺/光學(xué)測量模式相反，如果在工件710的表面上通過兩個(gè)光學(xué)距離傳感器705、750共同地(第一測量模式)或者單獨(dú)地(第二測量模式)以上述第一或者第二測量模式直接地捕捉和測量多個(gè)測量點(diǎn)(表面點(diǎn))，則根據(jù)本發(fā)明，探針延伸體704被移除，優(yōu)選地被自動(dòng)地放下到存放站中，其中整個(gè)單元706都被移除并且優(yōu)選地被自動(dòng)地放下到存放站中。對于本文所示的光束718的光束方向，未示出的單元706a必須被布置成代替單元706，至少用于使用第一光學(xué)距離傳感器705測量，所述單元包括光學(xué)分光器722和偏轉(zhuǎn)設(shè)備727、728和729。然而，根據(jù)本發(fā)明，對于第一光學(xué)距離傳感器，也設(shè)置其中在單元706外部引導(dǎo)參考光束路徑的這些傳感器，因此，在單元706a中設(shè)置僅光學(xué)分光器722，或者其中光束718的光束方向也已經(jīng)在光學(xué)軸線702的方向上在單元706外部延伸，因此不需要單元706a。