特開 2024-68202 座標測定器、光源および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024068202

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】座標測定器、光源および方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/03 20060101AFI20240510BHJP

【ＦＩ】

G01B11/03 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023189598

(22)【出願日】2023-11-06

(31)【優先権主張番号】22205389

(32)【優先日】2022-11-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】504269327

【氏名又は名称】クリンゲルンベルク・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｋｌｉｎｇｅｌｎｂｅｒｇ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100184343

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 茂雄

(72)【発明者】

【氏名】シュテファー，ヨーナス

(72)【発明者】

【氏名】フィンケルダイ，マルクス

【テーマコード（参考）】

2F065

【Ｆターム（参考）】

2F065AA04

2F065AA06

2F065CC05

2F065DD04

2F065FF01

2F065GG24

2F065LL04

2F065LL22

2F065NN02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】歯車の光学的測定を改善できる座標測定器を特定する。
【解決手段】座標測定器は、２つ以上の直線軸（ｘ，ｙ，ｚ）を有しており、少なくとも１つの回転軸Ｃを有しており、測定対象のワークピース上の測定点を検出するための光学距離センサと、光源１０を有しており、直線軸及び回転軸は測定対象のワークピースと光学距離センサとの間の相対動作を実施するように適合されており、光源は光学距離センサのためのソース光１１を提供し、キャリアボード１２上に実装されており、広帯域光を放射する材料を有する発光体１４と、発光体を励起するためのレーザ１８と、光源により生成されるソース光の光強度を能動的に調節するための装置２２と、光源内の温度を能動的に調節するための装置２４と、光学系２６と、光ガイド２８とを有しており、光学系はソース光を光ガイドに集光するように適合されており、光ガイドは光学距離センサに結合されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

座標測定器であって、
２つ以上の直線軸（ｘ，ｙ，ｚ）を有しており、
回転軸（Ｃ）を有しており、
測定対象のワークピース（６）上の測定点を検出するための光学距離センサ（４）を有しており、
光源（１０）を有しており、
前記直線軸（ｘ，ｙ，ｚ）及び前記回転軸（Ｃ）は、前記ワークピース（６）と前記光学距離センサ（４）との間の相対動作を実施するように適合されており、
前記光源（１０）は、前記光学距離センサ（４）のためのソース光（１１）を提供するように適合されており、
前記光源（１０）は、
キャリアボード（１２）上に実装されており、リンなどの励起下で広帯域光を放射する材料を有する、発光体（１４）と、
前記発光体（１４）をレーザ光（２０）により励起するためのレーザ（１８）と、
前記光源（１０）により生成されるソース光（１１）の光強度を能動的に調節するための装置（２２）と、
前記光源（１０）内の温度を能動的に調節するための装置（２４）と、
光学系（２６）と、
光ガイド（２８）と
を有しており、
前記光学系（２６）は、前記ソース光（１１）を前記光ガイド（２８）に集光するように適合されており、
前記光ガイド（２８）は、前記光学距離センサ（４）に結合されている、
座標測定器。

【請求項2】

前記温度を能動的に調節するための前記装置（２４）が熱電素子などのヒータ装置（３）を有している、
及び／又は
前記温度を能動的に調節するための前記装置（２４）が冷却装置を有している、特に、前記温度を能動的に調節するための前記装置が冷却媒体、ファンなどによる冷却回路など能動的な冷却装置を有している、
及び／又は
前記温度を能動的に調節するための前記装置が冷却フィンなどの受動的な冷却装置を有している、
及び／又は
前記温度を能動的に調節するための前記装置（２４）が、ペルチェ素子などの加熱装置であり且つ冷却装置である熱電素子を有している
ことを特徴とする、請求項１に記載の座標測定器。

【請求項3】

前記光学系（２６）は２枚のレンズ（３４）特に２枚の非球面レンズ（３４）を有しており、
前記光学系（２６）はフィルタ要素（３６）を有しており、前記フィルタ要素（３６）は特にロングパスフィルタ（３６）を有しており、前記ロングパスフィルタ（３６）は特に４７５ｎｍを超える波長に対して透過性を有しており、前記フィルタ要素（３６）は特に前記レンズ（３４）の間に配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の座標測定器。

【請求項4】

フォトダイオード（４０）など、前記生成されるソース光（１１）の光強度を測定するための光センサ（４０）が設けられている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の座標測定器。

【請求項5】

前記光センサ（４０）は前記レンズ（３４）の間に配置されている、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の座標測定器。

【請求項6】

前記レーザ光（２０）は、波長が５００ｎｍ未満、特に波長が４５０ｎｍである、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の座標測定器。

【請求項7】

温度センサ（４２）が、温度を測定するため、特に前記発光体（１４）及び／又は前記キャリアボード（１２）及び／又は前記レーザ（１８）の前記温度を測定するために設けられており、
及び／又は
前記光ガイド（２８）が、前記光学系（２６）を収容するハウジング（４４）に着脱可能且つ交換可能に取り付けられており、特にプラグイン接続によって前記ハウジングに取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の座標測定器。

【請求項8】

前記光学系（２６）は、前記発光体（１４）に対して変位可能であり、特に、前記光学系（２６）の光軸（４６）に対して横方向に変位可能である、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の座標測定器。

【請求項9】

機械的な調整装置（４８）が前記光学系（２６）と前記発光体（１４）との間の相対位置を調節するために設けられており、
特に、前記機械的な調整装置（４８）が特に２つ以上のマイクロメータスクリュ（５０，５２）を有しており、
前記２つ以上のマイクロメータスクリュ（５０，５２）のうち少なくとも第１マイクロメータスクリュ（５０）が第１方向（ｘ）における前記光学系（２６）と前記発光体（１４）との間の相対位置を調整するように適合されており、特に前記２つ以上のマイクロメータスクリュ（５０，５２）のうち少なくとも第２マイクロメータスクリュ（５２）が第２方向（ｙ）における前記光学系（２６）と前記発光体（１４）との間の相対位置を調整するように適合されており、
前記第１方向（ｘ）が、特に、前記第２方向（ｙ）に対して直交するように配向されている、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の座標測定器。

【請求項10】

前記光学系の前記焦点を調節するための装置が設けられており、前記焦点を調節するための前記装置は、特に機械的に設計されており、調整ネジ（５４）を有しており、
前記調整ネジ（５４）は、回転を並進的な焦点のシフトに変換するように適合されている、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の座標測定器。

【請求項11】

前記光源（１０）の能動的な作動時間をカウントするためのカウンタが設けられており、
さらなるレーザ（１８）が、レーザ光（２０）による前記発光体（１４）を励起するために設けられており、
及び／又は
前記距離センサ（４）が共焦点クロマティック距離センサ（４）であり、
及び／又は
触覚測定装置（８）が、測定対象の前記ワークピース(６)上の測定点を検出するための測定プローブを備えており、
及び／又は
前記光源（１０）が、広域白色光源であり、前記光源（１０）は２０ｎｍを超える帯域幅を有するソース光を生成するように適合されており、光源（１０）が４００ｎｍを超え７００ｎｍ未満の波長を生成するように適合されている、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の座標測定器。

【請求項12】

模擬光源（５６）が設けられており、
前記光源の前記レーザ（１８）をオン・オフに切り替えること又はパルス化するための、切替装置（５８）が設けられており、
前記模擬光源（５６）が、前記レーザ（１８）がオフに切り替えられた場合又はパルス化作動に切り替えられた場合の前記光源（１０）の作動パラメータを模擬し、該作動パラメータを、前記光強度を能動的に調節するための前記装置（２２）及び／又は前記温度を能動的に調節するための前記装置（２４）に転送するように適合されている、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の座標測定器。

【請求項13】

光源であって、
キャリアボード（１２）上に実装されており、リンなどの励起下で広帯域光を放射する材料を有する、発光体を有しており、
前記発光体（１４）をレーザ光（２０）により励起するためのレーザ（１８）を有しており、
前記光源（１０）により生成される前記ソース光（１１）の光強度を能動的に調節するための装置（２２）を有しており、
前記光源（１０）内の温度を能動的に調節するための装置（２４）を有しており、
光学系（２６）を有しており、
光学距離センサ（４）に連結できる又は光ガイド（２８）に接続するための出力を有する前記光ガイド（２８）を有しており、
前記光学系（２６）は、前記ソース光（１１）を前記光ガイド（２８）又は出力に集光するように適合されている、光源。

【請求項14】

方法であって、
請求項１３に記載の光源又は請求項１から１２のいずれか１つに記載の座標測定器を提供すること、
前記光源（１０）により生成される前記ソース光（１１）の前記光強度を能動的に調節すること、
前記光源（１０）の内側の前記温度を能動的に調節すること
を含む方法。

【請求項15】

前記模擬光源は、前記レーザ（１８）がオフに切り替えられた場合又はパルス化モードに切り替えられた場合に、前記光源の作動パラメータを模擬し、該作動パラメータを、前記光強度を能動的に調節するための前記装置（２２）及び／又は前記温度を能動的に調節するための前記装置（２４）に転送する、
請求項１４及び請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、座標測定器に関する。本発明はさらに、光源と、座標測定器及び光源を操作するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

座標測定器は、歯車計測において、製造される歯車の指定された公称形状からの偏差を、製造工程の前または製造工程の間に判断するため、又は製造された歯車の品質を測定するために判断される。

【0003】

歯車計測に使用される座標測定器は、回転テーブル又は回転軸を中心に作られている点で、従来のガントリータイプ座標測定器とはしばしば異なっている。回転テーブルは、測定対象の歯車を保持し、測定中に測定対象の歯車を自軸の周りに回転させるために使用される。

【0004】

これまで触覚測定システムは、歯車計測において最高の測定精度を達成してきた。このような触覚測定システムは、例えば、シャフトの先端にプローブボールが取り付けられた測定プローブを特徴としている。歯車の形状を触覚で測定する場合、プローブを歯のスペースに移動させ、歯車の歯面に接触させる。測定プローブは、複数の測定点を検出するために、プロファイル及び／又は側面方向に沿って歯面に接触するように移動させることができ、又は個々の測定点に接近してプロービングによって測定できる。歯の空間の関連する側面を測定又はプロービングした後、測定プローブを後退させ、すなわち歯の空間から移動させ、次の測定すべき歯の空間にねじ込む。触覚測定の速度は、測定プローブと歯車との間に必要な物理的接触により制限されることがわかる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここ数年来、非接触の光学計測は、一般的な座標計測だけでなく、より専門的な歯車計測の分野でも頻繁に用いられてきた。光学計測を使用する１つの理由は、測定データの品質は同等でありながら、測定時間が短縮されることである。

【0006】

歯車の光学測定は、歯車の幾何学的形状と測定される表面の性質のために、特別な困難を伴う。歯の傾きや相互に陰になるため、光学測定に最適なプロービング角度を達成できないことが多い。さらに、歯面は反射率が高いため、光学的な測定は困難である。製造に近い測定では、汚染、振動、温度変化も光学測定システムの機能を制限する可能性がある。したがって、光学歯車計測の課題は、歯車計測における絶対精度と再現性の両方に対する高い要求を満たすことである。

【0007】

ある時間間隔内のある量の光を評価する光学測定システムの能力は、光学測定によって所定の時間内に達成できる精度、すなわち光学測定システムがどの程度の速度で作動するか、または作動できるかについて結論を引き出すことを可能にする。これは、測定時間の利得、すなわち触覚システムと比較した測定時間の短縮が、触覚システムよりも光学式測定システムの使用を正当化するための中心的な要件だからである。

【0008】

ある時間間隔内のある量の光を評価する光学測定システムの能力に関して、とりわけ、信号対雑音比が十分に高いことが重要である。さらに、光学測定の品質は、光学測定システムのセンサヘッドの光学部品の特性、例えば開口数または透過率、及び使用される部品の他の透過特性、ならびに検出器の効率、すなわちＣＭＯＳ又はＣＣＤベースの検出器の量子効率に依存する。

【0009】

光学測定システムの品質に関する他の決定的な要因は、使用される光源の品質であり、これは例えば、対象となっている光源の強度、帯域幅、安定性、及びスペクトルの均一性によって評価できる。これは特に歯車計測において顕著で、例えばチョークスプレーなどを使って測定用に特別に部品を準備できないからである。

【0010】

このような背景から、本発明は、歯車の光学的測定を改善できる座標測定器を特定するという技術課題に基づいている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上述の技術課題は、独立請求項によって解決される。本発明のさらなる実施形態およびさらなる展開は、従属請求項及び以下の説明からもたらされる。

【0012】

本発明によれば、座標測定器が特定され、該座標測定器は、２つ以上の直線軸を有し、少なくとも１つの回転軸を有し、測定対象のワークピース上の測定点を検出するための光学距離センサを有し、光源を有している。直線軸及び回転軸は、測定対象のワークピースと光学距離センサとの間の相対運動を実施するように適合されている。光源は、光学距離センサにソース光を供給するように適合されている。光源は、キャリアボード上に取り付けられておりリンなどの励起下で広帯域光を放射する材料を有する発光体と、レーザ光によって発光体を励起するためのレーザと、光源によって生成されたソース光の光強度を能動的に調節するための装置と、光源内の温度を能動的に調節するための装置と、光学系と、光ガイドとを備えている。光学系はソース光を光ガイド内に集光するように適合されている。光ガイドは光学距離センサに結合されている。

【0013】

能動的な温度の調節と能動的な光強度の調節とを組み合わせることによって、特に安定した、広帯域でスペクトル的に均質な光源を特定できることが示されており、これは光学距離センサによる歯車測定に特に適している。このように、全体として、光学歯車測定用の改良された座標測定器を特定できる。

【0014】

光ガイドは光ファイバでもよい。

【0015】

光ガイドはコア直径が５０マイクロメートル（μｍ）であってもよい。

【0016】

光ガイドはコア直径が２５マイクロメートル（μｍ）であってもよい。

【0017】

ソース光には、発光体及びレーザ光によって放射される光が含まれてもよい。そのため、ソース光は、発光体を励起するのに使用されるレーザ光と放射光との組み合わせから構成されてもよい。このため、本明細書では「ソース光」、「放射光」、及び「レーザ光」を区別する。

【0018】

ソース光とは、光源によって発生し、光学距離センサに送るように光ガイドに導入される、光である。

【0019】

放射光は、発光体の励起又は発光体へのレーザ光のエネルギ入力によって生成される。

【0020】

レーザ光はポンプ光とも呼ばれてもよく、レーザによって生成される。

【0021】

レーザ光は特定の波長を有するが、放射光は特に広帯域であり、レーザ光に比べて波長範囲が広い。

【0022】

レーザ光の波長は放射光の波長範囲と異なる場合があるので、レーザ光の波長は発光体によって放射される光のスペクトルにない。

【0023】

ソース光は、発光体によって放射された光で構成され、レーザ光は含まれないことが、提供されてもよい。これは、例えば、光ガイドの入力の上流に接続されたフィルタが、レーザ光又はポンプ光を本質的に完全にフィルタすることによって実現され得る。

【0024】

座標測定器の一実施形態によれば、温度を能動的に調節するための装置が、抵抗ヒータ素子、熱電素子などのヒータ装置を有することが提供されてもよい。

【0025】

温度を能動的に調節する装置は、冷却装置を有してもよい。

【0026】

温度を能動的に調節する装置は、冷却媒体を有する冷却回路、ファンなどの能動的な冷却装置を有してもよい。

【0027】

代替的又は補完的に、能動的に温度を調節する装置は、冷却フィンなどの受動的な冷却装置を有してもよい。

【0028】

能動的に温度を調節するための装置が、キャリアボードの温度を調節するように適合されていることが提供されてもよい。キャリアボードは、発光体の温度を調節するための熱インターフェイスとして機能するため、発光体の温度はキャリアボードを介して間接的に調節され得る。

【0029】

ヒータ装置、特に熱電素子がキャリアボードに結合されていることが提供されてもよい。ヒータ装置、特に熱電素子がキャリアボードに一体化されていることが提供されてもよい。

【0030】

能動的な冷却装置がキャリアボードに結合されていることが提供されてもよい。能動的な冷却装置がキャリアボードに一体化されていることが提供されてもよい。ファンを設ける場合、キャリアボードに冷却空気を供給するように適合されてもよい。

【0031】

キャリアボードが受動的な冷却装置に結合されていることが提供されてもよい。キャリアボードが受動冷却装置を有することが提供されてもよい。

【0032】

能動的に温度を調節するための装置は、ペルチェ素子などのヒータ装置及び冷却装置である熱電素子を有してもよい。例えば、所定の目標温度を設定でき、この目標温度は、作動条件及び環境条件に応じて、熱電素子の加熱または冷却作動によって調整される。

【0033】

光学系は２枚のレンズ、特に２枚の非球面レンズを有してもよい。光学系はちょうど２枚の非球面レンズを有してもよい。

【0034】

光学系は２枚以上のレンズを有してもよい。光学系は球面レンズ及び／又は非球面レンズを有してもよい。

【0035】

光学系はフィルタ要素を含んでもよく、フィルタ要素は特にロングパスフィルタであり、ロングパスフィルタは特に４７５ナノメートル（ｎｍ）を超える波長に対して透過性を有している。

【0036】

フィルタ要素はレンズの間に配置されてもよい。

【0037】

光源は、レーザ光によって発光体を励起するための他のレーザを有してもよい。特に、光源は、レーザ光によって発光体を励起するために、ちょうど２つのレーザを有してもよい。

【0038】

光源は、フォトダイオードなど、生成されたソース光の光強度を測定するための光センサを含んでもよい。

【0039】

光センサはレンズの間に位置してもよい。

【0040】

特に、光強度を能動的に調節する装置は、光センサに接続されてもよく、光センサによって測定された光強度に基づいて、レーザ光による発光体の励起を調節するように適合されてもよい。特に、レーザの出力または電流は、発光体に入力されるエネルギを調節し光強度を調整するために、光強度を能動的に調整するための装置によって調節されてもよい。したがって、光強度を能動的に調節する装置は、１つ又は複数のレーザを調節するのに使用される。

【0041】

２つ以上の光センサが設けられてもよい。

【0042】

レーザ光は波長が５００ナノメートル（ｎｍ）未満であってもよい。特に、レーザ光は波長が４５０ナノメートル（ｎｍ）であってもよい。

【0043】

光源は、温度を測定するための、特に、発光体及び／又はキャリアボード及び／又はレーザの温度を測定するための、温度センサを有してもよい。

【0044】

温度を能動的に調節するための装置は、温度センサに接続され、温度センサによって測定された温度に基づいて、発光体及び／又はキャリアボード及び／又はレーザの能動的な加熱及び／又は能動的な冷却を調節するように適合されてもよい。

【0045】

２つ以上の温度センサが設けられてもよい。

【0046】

光ガイドは、光学系を収容するハウジングに着脱可能かつ交換可能に取り付けられてもよく、特にプラグイン接続によってハウジングに取り付けられてもよい。

【0047】

光学系は，発光体に対して変位可能であってもよく，特に光学系の光軸に対して横方向に変位可能であってもよい。このようにして、光学系は、最大光量が得られるように、すなわち、発光体の励起によって発生した光の可能な限り最大の割合が光学系によって光ガイドにガイドされるように、発光体に対して相対的に変位可能であってもよい。

【0048】

光源は、光学系と発光体との間の相対位置を調整するための機械的調整装置を含んでもよい。したがって、光学系と発光体との間の相対位置が、簡単な方法で調整され、固定され得る。

【0049】

機械的調整装置は、２つ以上のマイクロメータスクリュを有してもよい。マイクロメータスクリュによって、光学系の発光体に対する相対位置を簡単な方法で正確に微調整できる。

【0050】

２つ以上のマイクロメータスクリュのうち少なくとも第１マイクロメータスクリュが、第１方向における光学系と発光体との間の相対位置を調整するように適合されており、２つ以上のマイクロメータスクリュのうち少なくとも第２マイクロメータスクリュが、第２方向における光学系と発光体との間の相対位置を調整するように適合されており、第１方向が、特に、第２方向に対して直交するように配向されることが提供されてもよい。例えば、相対位置の調整は、光学系の光軸に直交する向きの平面内で行うことができ、発光体に対する光学系の第１並進変位が第１方向に沿って行われてもよく、発光体に対する光学系の第２並進変位が第２方向に沿って行われてもよい。

【0051】

光源は、光学系の焦点を調整するための装置を有してもよく、焦点を調整するための装置は、特に機械的に設計され、調整ネジを有しており、調整ネジは、回転を並進的な焦点のシフトに、特に光学系の光軸に沿った並進的な焦点のシフトに変換するように適合されている。

【0052】

座標測定器は、光源の能動的な作動時間をカウントするためのカウンタを有してもよい。これにより、光源、レーザ、他の部品の摩耗状態を、作動時間に基づいて判断できる。

【0053】

光源が広帯域白色光源であり、光源が２０ナノメートル（ｎｍ）を超える帯域幅を有するソース光を生成するように適合されており、光源が４００ナノメートル（ｎｍ）を超え７００ナノメートル（ｎｍ）未満の波長を生成するように適合されていることが提供されてもよい。

【0054】

距離センサは、共焦点クロマティック距離センサであってもよい。

【0055】

光学距離センサは、光学距離測定用のポイントセンサであってもよい。特に、ポイントセンサは個々の測定点を次々に測定できる。各測定点は、ポイントセンサによって、他の測定点から独立して個別に検出されてもよい。これは、ポイントセンサによって、特に、さらなる測定点を同時に検出することなく、単一の測定点を検出することが可能であることを意味する。個々の測定点には、３つの空間座標例えば、デカルト座標系ｘ－ｙ－ｚにおけるｘ値、ｙ値、ｚ値が割り当てられてもよい。

【0056】

光学距離センサの焦点直径が５０ミクロン以下、特に２０ミクロン以下であることが提供されてもよい。

【0057】

光学距離測定用ポイントセンサが深さ分解能を有することが提供されてもよい。

【0058】

例えば、ポイントセンサの光軸に沿って見て、深さ、すなわち、所定の座標系における光軸に沿った光学的にプローブされる表面又は歯面の距離を、光軸に沿った深さ測定範囲、例えば、所定の座標系の原点までの距離、又はレンズの位置などの他の幾何学的基準までの距離で測定できる。距離測定は光軸に沿った１次元的なものであり、３次元的な測定値が光学測定システムの位置に基づいて計算されることが提供されてもよい。

【0059】

例えば、ポイントセンサの光軸に沿って見て、深さ、すなわち、所定の座標系における光軸に沿った光学的にプローブされる表面又は歯面の距離、例えば、所定の座標系の原点までの距離、又はレンズの位置などの他の幾何学的基準までの距離が、光軸に沿って数センチメートル又は数ミリメートルの深さ測定範囲、又は１ミリメートル未満の深さ測定範囲で測定できる。特に、ポイントセンサの距離情報に基づいて、３次元測定点が生成され、光学式ポイントセンサを支持する座標測定器の軸位置に関する情報が考慮され得る。距離測定は光軸に沿って１次元的に行われ、３次元測定値が光学距離センサの位置に基づいて計算されることが提供されてもよい。

【0060】

座標測定器が光学距離測定用の２つ以上のポイントセンサを有することが提供されてもよい。

【0061】

ポイントセンサは、線に沿って並ぶように配置され、又はグリッドのように行と列に分散して配置される。したがって、各ポイントセンサは、特に光学距離測定のために上述した方法で適合され、特に光軸に沿った深さ分解能を有する深さ測定範囲を有する。ポイントセンサは同時に測定値を記録してもよい。

【0062】

特に、座標測定器は、ワークピースの幾何学的形状の光学的な測定のためのカメラを有していない。特に、座標測定器は２次元撮影用のカメラを有していない。

【0063】

特に、画像解析又は画素解析による測定点の取得のために、カメラが設けられていないことが提供されてもよい。特に、画像解析または画素解析による測定点の取得のために、２次元撮影用のカメラが設けられていないことが提供されてもよい。

【0064】

測定点は、特に、それぞれの歯面の端部から離れた位置における歯車のそれぞれの歯面上で記録される。

【0065】

歯面上の測定点を検出する際の光学距離センサの光軸が、歯面と９０°に等しくない角度をなすことが提供されてもよい。換言すれば、測定点を起点とする歯面上の法線が光軸に対して平行に配向していないことが提供されてもよい。

【0066】

複数の測定点が、歯幅に沿って、すなわち歯すじ（フランクライン）方向に、それぞれの歯面上で検出されることが提供されてもよい。歯幅に沿って、すなわち歯すじ方向における複数の測定点が、それぞれの歯面の個々の測定点として検出され、特に、歯すじ方向における第１個別測定点が、歯すじ方向における第２個別測定点よりも時間的に前に検出されることが提供されてもよい。

【0067】

本明細書では、歯面と側面という用語が同義的に使用される。

【0068】

座標測定器は特に歯車測定器であってもよい。歯車測定器は、測定された歯車の予め定義された公称歯車形状からの偏差に基づいて、歯車研削盤及び／又は歯車フライス盤などの歯切盤に補正パラメータを提供するように設定され得る。

【0069】

座標測定器は、測定対象のワークピース上の測定点を検出するための測定プローブを有する触覚測定装置を有してもよい。したがって、座標測定器は、光学距離センサに加えて、触覚歯車測定のための触覚測定システムを有してもよい。

【0070】

座標測定器は、模擬光源が設けられていること、光源のレーザをオン・オフに切り替えること又はパルス化するための切替装置が設けられていること、及び模擬光源が、レーザがオフに切り替えられた場合又はパルス化モードである場合の光源の作動パラメータを模擬し、該作動パラメータを、光強度を能動的に調節するための装置及び／又は温度を能動的に調節するための装置に転送するように、適合されていることを特徴としてもよい。

【0071】

光強度の調節は、特に、短時間のレーザのオン・オフの切り替え、いわゆるパルス化によって行うことができる。光強度を能動的に調節するための装置及び／又は温度を能動的に調節するための装置の過度な調節の応答を回避するために、模擬された作動パラメータが光強度を能動的に調節するための装置及び／又は温度を能動的に調節するための装置に転送されてもよく、それによって、光強度を能動的に調節するための装置及び／又は温度を能動的に調節するための装置にとって、レーザが常時オンになっているように見える。上記は、２つ以上のレーザが設けられる場合にも同様に適用でき、その場合、２つ以上のレーザがパルス化され、模擬光源は光源の模擬された作動パラメータを生成する。

【0072】

模擬光源は、光源の電気的特性を模擬する電気回路によって提供されてもよいが、それ自体は発光しない。

【0073】

例えば、模擬センサ信号は、電気回路によって生成されて、光強度を能動的に調節するための装置及び／又は温度を能動的に調節するための装置に転送されてもよく、その値は、光源がオンに切り替えられる作動時に光強度を能動的に調節するための装置及び／又は温度を能動的に調節するための装置に転送されるセンサ信号に対応する。したがって、光強度を能動的に調整するための装置及び／又は温度を能動的に調整するための装置にとって、光源がオンに切り替えられているように依然として見える。したがって、模擬光源は、例えば信号レベルで生成されてもよい。

【0074】

代替的に、模擬光源はソフトウェアベースの態様で提供されてもよい。光源がオフ及び／又はパルス化モードに切り替えられる時、模擬光源をソフトウェアによって「作動」させることができる。この場合、例えば、光強度を能動的に調節するための装置及び／又は温度を能動的に調節するための装置が、変化したセンサデータにかかわらず、変化した操作変数を生成しないことが提供されてもよい。したがって、この場合、模擬信号は、光強度を能動的に調節するための光源及び／又は温度を能動的に調節するための装置の継続した作動の外観を作り出すように信号レベルでは生成されないが、制御ソフトウェアで処理されるセンサの入力データは、光源の継続した作動を反映する値に上書きされ置き換えられる。

【0075】

代替的に、光源がオフに切り替えられる場合及び再びオンに切り替えられる場合、又はパルス作動の場合に、光強度を能動的に調節するための装置及び／又は温度を能動的に調節するための装置の調節作動がそれぞれの場合に「フリーズ状態」になり、光強度を能動的に調節するための装置及び／又は温度を能動的に調節するための装置が、変化した入力信号に関係なく、所定の期間、変化していない作動パラメータで作動され続けることが提供されてもよい。

【0076】

座標測定器が３つ以上の直線軸を有していることが提供されてもよい。

【0077】

座標測定器は、ちょうど３つの直線軸とちょうど１つの回転軸とを有することが提供されてもよい。

【0078】

光学距離センサが、直線軸によって並進移動可能であり、回転軸が長手方向軸または回転軸を中心に部品をピックアップして回転するように設定されていることが提供されてもよい。

【0079】

「部品」と「ワークピース」という用語は、本明細書では同義的に使用される。

【0080】

座標測定装置は、測定点の検出中に光学距離センサに対して部品を相対的に移動させるように適合させることができる。特に、部品は軸を中心に回転させることができる。特に、光学距離センサが静止している間及び／又は１つ以上の直線軸によって移動している間、部品を、軸を中心に回転させてもよい。

【0081】

座標測定装置は、測定点の検出中、光学距離センサに対して部品を連続的に移動させるように適合させることができる。特に、光学距離センサが静止している間、及び／又は１つ以上の直線軸によって移動している間、部品を、軸を中心に連続的に回転させてもよい。

【0082】

本発明は、光源に関し、該光源は、キャリアボード上に実装され、リン等の励起下で広帯域の光を放射する材料を有する発光体を有しており、レーザ光によって発光体を励起するためのレーザを有しており、光源によって生成されるソース光の光強度を能動的に調節するための装置を有しており、光源内の温度を能動的に調節するための装置を有しており、光学系を有しており、光学距離センサに結合可能な光ガイドを有しており、又は光ガイドを接続するための出力を有しており、光学系はソース光を光ガイド又は出力に集光するように適合されている。

【0083】

温度の能動的な調節と光強度の能動的な調節とを組み合わせることによって、光学距離センサによる歯車測定に特に適した、安定した広帯域でスペクトル均質な光源を提供することができることが示されている。

【0084】

座標測定器の光源を参照して先に説明した特徴はすべて、本発明に係る光源にも同様に適用でき、又は本発明に係る光源の一部とすることもできる。

【0085】

本発明のさらなる態様によれば、本発明による光源又は本発明による座標測定器を提供するステップと、光源によって生成されるソース光の光強度を能動的に調節するステップと、光源内の温度を能動的に調節するステップと、を含む方法が与えられる。

【0086】

模擬光源は、レーザがオフに切り替えられる場合に、光源の作動パラメータを模擬し、該作動パラメータを光源の光強度を能動的に調節するための装置及び／又は温度を能動的に調節するための装置に転送することが提供されてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0087】

以下、例示的な実施形態を示す図面を参照しながら、本発明をさらに詳細に説明する。
いずれの場合も、図は模式的に示している。

【図1】本発明による座標測定器を示す。

【図2】本発明による光源を示す。

【発明を実施するための形態】

【0088】

図１は、本発明による座標測定器２を示している。

【0089】

座標測定器２は、３つの直線軸ｘ、ｙ、ｚと回転軸Ｃを有する。図において、参照符号ｘ、ｙ、ｚとそれらに関連付けられた矢印は、デカルト座標系とＣＮＣ制御の直線軸との両方と、相対的な測定動作を行うためのそれぞれの並進自由度を表している。同じことが、参照符号Ｃを有する回転軸にも適用され、参照符号Ｃは、相対測定動作を実行するための回転自由度とＣＮＣ制御の回転駆動との両方を表している。

【0090】

座標測定器２は、測定対象のワークピース６上の測定点を光学的に検出するための光学距離センサ４を有している。

【0091】

座標測定器２は、測定対象のワークピース６上の測定点を触覚的に検出するための測定プローブ８を有している。測定対象のワークピース６は歯車である。座標測定器２は歯車測定器である。

【0092】

座標測定器２は、光学距離センサ４にソース光１１を供給するための本発明による光源１０を有している。光源１０は図２を参照して以下に説明される。

【0093】

光源１０は、キャリアボード１２に実装された発光体１４を有しており、発光体１４は、励起されるとき広帯域の光１６を放射する、特に白色光を放射するリンなどの材料を有している。

【0094】

光源１０は、レーザ光２０を用いて発光体１４を励起するための２つのレーザ１８を有している。

【0095】

光源１０は、光源１０によって生成されるソース光１１の光強度を能動的に調節するための装置２２を有している。この目的のために、装置２２は、レーザ１８の出力、したがってレーザ１８の発光体１４へのエネルギ入力を調節する。

【0096】

光源１０は、光源１０内の温度を能動的に調節するための装置２４を有しており、この場合、キャリアボード１２の温度を能動的に調節する。

【0097】

光源１０は、光学系２６と光ガイド２８とを有しており、光学系２６はソース光１１を光ガイド２８に集光するように適合されている。光ガイド２８は光学距離センサ４（図１）に結合されている。

【0098】

能動的に温度を調節するための装置２４は、ヒータ装置３０を有している。ヒータ装置３０は熱電素子である。

【0099】

温度を積極的に調節するための装置２４は、能動的な冷却装置３２を含んでいる。

【0100】

代替的な実施形態によれば、温度を能動的に調節するための装置２４が、ヒータ装置であり冷却装置である熱電素子、すなわちペルチェ素子であることが提供されてもよい。

【0101】

光学系２６は２枚の非球面レンズ３４を有している。

【0102】

レンズ３４の間にはフィルタエレメント３６が配置されている。

【0103】

フィルタエレメント３６は、ロングパスフィルタであり、ロングパスフィルタは４７５ナノメートル（ｎｍ）を超える波長に対して透過性を有している。したがって、波長が４５０ナノメートル（ｎｍ）であるレーザ光２０は、実質的に完全に除去される。したがって、発光体１４によって放射される光１６のみが、ソース光１１として光ガイド２８に入射する。代替的な例示的実施形態によれば、レーザ光２０と放射光１６の組み合わせが、ソース光１１として光ガイド２８に集光されることが提供されてもよい。

【0104】

光源１０は、生成したソース光１１の光強度を測定するための光センサ４０を有している。光センサ４０はフォトダイオードである。光センサ４０はレンズ３４の間に配置されている。

【0105】

光強度を調節するための装置２２は、光センサ４０によって測定された光強度を測定値として使用し、レーザ１８の出力を調整または調節する。

【0106】

光源１０は、キャリアボード１２の温度を測定するための温度センサ４２を有しており、キャリアボード１２の温度を調節するための装置２４は、温度センサ４２によって測定された温度を用いて、能動的なヒータ手段３０及び能動的な冷却手段３２を調節する。

【0107】

光ガイド２８は、光学系２６を収容するハウジング４４に着脱能且つ交換可能に取り付けられており、プラグイン接続によって提供されている。

【0108】

光学系２６は、発光体１４に対して変位可能であって、すなわち光学系２６の光軸４６に対して横方向に変位可能である。このため、光源１０は、光学系２６と発光体１４との間の相対位置を調整するための機械的な調整装置４８を含んでいる。機械的な調整装置４８は、マイクロメータスクリュ５０，５２を有している。

【0109】

第１マイクロメータスクリュ５０は、第１方向ｘにおける光学系２６と発光体１４との間の相対位置を調整するのに使用される。

【0110】

第２マイクロメータスクリュ５２は、第２方向ｙにおける光学系２６と発光体１４との間の相対位置を調整するのに使用される。第１方向ｘは第２方向ｙに対してと直交して方向付けられている。

【0111】

光源１０は、光学系２６の焦点調節のための装置を有しており、焦点調節のための装置は、機械的に構成され、調整ネジ５４を含んでいる。調整ネジ５４は、回転を、光軸４６に沿ってすなわちｚ方向における並進的な焦点のシフトに変換するように適合されている。

【0112】

光源１０は、広帯域白色光源であり、光源は、２０ナノメートル（ｎｍ）を超える帯域幅を有するソース光を生成するように適合されており、光源は、４００ナノメートル（ｎｍ）を超え７００ナノメートル（ｎｍ）未満の波長を生成するように適合されている。

【0113】

距離センサ４は共焦点クロマティック距離センサである。

【0114】

光源１０は模擬光源５６を有している。模擬光源５６は、光源１０の電気的特性を模擬する電気回路であるが、それ自体は発光しない。

【0115】

光源１０は切替装置５８を有しており、光源１０のレーザ１８のオン・オフを切り替える－この場合はそれらをパルス化する－ために設けられている。

【0116】

模擬光源５６は、レーザ１８がオフの場合又はパルス化作動の間に、光源１０の作動パラメータを模擬し、光源１０の光強度を能動的に調節するための装置２２及び光源１０内の温度を能動的に調節するための装置２４にそのようなパラメータを提供するように適合されている。

【符号の説明】

【0117】

２ 座標測定器
４ 距離センサ
６ ワークピース／部品／歯車
８ 測定プローブ
１０ 光源
１１ ソース光
１２ キャリアボード
１４ 発光体
１６ 広帯域光／放射光
１８ レーザ
２０ レーザ光
２２ 光強度を能動的に調節するための装置
２４ 温度を能動的に調節するための装置
２６ 光学系
２８ 光ガイド
３０ ヒータ装置
３２ 冷却装置
３４ レンズ
３６ フィルタ要素
４０ 光センサ
４２ 温度センサ
４４ ハウジング
４６ 光軸
４８ 機械的な調整装置
５０ マイクロメータスクリュ
５２ マイクロメータスクリュ
５４ 調整ネジ
５６ 模擬光源
５８ 切替装置
ｘ 座標軸／ＮＣ軸／並進自由度
ｙ 座標軸／ＮＣ軸／並進自由度
ｚ 座標軸／ＮＣ軸／並進自由度
Ｃ 回転軸／ＮＣ軸／回転自由度

【図1】

【図2】

【外国語明細書】