本发明专利技术涉及一种用于物体(14)的几何测量的装置和方法，该装置具有：支座(12)，限定轴向方向和径向方向；支架(26)，可相对于支座(移动且设置有距离测量设备(30)；至少一个基准物体(18,19,20)，相对于该支座是可固定的，其中在支架和基准物体中的一个上布置纵向延伸的第一基准结构(22)和纵向延伸的第二基准结构(24)，以及其中在支架和基准物体中的另一个上布置对准至第一基准结构的第一基准传感器(32)和对准至第二基准结构的第二基准传感器(34)，并且其中至少所述第二基准结构或所述第二和第一基准结构相对于所述径向方向以及相对于所述轴向方向以预定的角度对准。对于所述轴向方向以预定的角度对准。对于所述轴向方向以预定的角度对准。
【技术实现步骤摘要】
用于物体的几何测量的装置和方法
[0001]本申请是于2019年8月9日提交的名称为“用于物体的几何测量的装置和方法”的专利技术专利申请201980053182X的分案申请。
[0002]本专利技术涉及一种用于物体的几何测量的装置，此物体特别是光学元件，例如透镜。本专利技术还涉及对此类物体进行几何测量的一种对应的方法以及计算机程序。
技术介绍
[0003]为了保证品质及监控工业制造过程，尤其是在精密仪器
、光学系统以及机械和电子微结构的制造过程中，对于工件或一般物体的高分辨率且精确的测量存在不断提高的需求。
[0004]因此，由DE 10 2011 011 065 B4中已知一种用于测量一个安置于支座的物体的至少一个表面区段的装置。该装置在此具有一个可相对于该支座固定的基准物体(Referenzobjekt)以及在至少第一方向上可相对于该基准物体移动的支架。在该支架上布置一个基准体以及一个距离传感器，它们安置成可相对于彼此旋转。因此,该距离测量设备形成为确定至该物体的表面区段的第一点的第一距离以及至该基准体与第一点对应的第二点的第二距离。称为距离测量器的距离测量设备在此具有一个面向该物体的第一距离传感器和一个面向该基准体的第二距离传感器。因此，这些传感器正好相对地反向互相对准。
[0005]利用上述装置，能以高精确率且无接触地以光学方式探测或扫描物体的表面。
[0006]由DE 10 2011 011 065 B4基本已知的装置示意性示于图1中。装置100具有支座12，在该支座上可旋转或可移位地安置有待测量的物体14，例如透镜。装置100还具有可在图1中示出的x
‑
z平面中移动的支架26，在该支架上布置有距离测量设备30。距离测量设备30具有面向物体14的第一距离传感器36以及背向该物体而对准基准体40的第二距离传感器38。基准体可以具有形成为圆柱体内壁的反射式或镜面式的基准面42。基准面例如可以设计成中空镜面。第二距离传感器38可以相对于第一距离传感器36相对向地布置并且反向地对准。两个距离传感器36、38呈刚性相互联接。
[0007]距离传感器36指向物体14的待测量的表面16。距离传感器36、38被形成为光学距离传感器，并且因此用于光信号的发射和检测。传感器36、38以反射几何学进行测量。这意味着，指向物体14的测量点17的测量光束相应于物体14的表面外形被反射并且传回，并且由于该测量光束与物体14的表面16的近似正交的对准再由传感器36检测并且最后输送到传感器单元和检测单元的与距离传感器36联接的控制器。依据待测量的物体14的外形以及支架26相对于物体14的相对位置，距离传感器36、38的对准或定向相对于支架26上的旋转轴线51而改变，并在各情况下自适应地调整以保持测量所需的正交条件。
[0008]为了进一步精确地确定距离测量设备30的位置，特别是两个距离传感器36、38的位置以及基准体40在x
‑
z平面中的位置，在支架26上设置有另外两个距离传感器，当前称为
基准传感器32、34，所述基准传感器根据支座26的移位方向或移动方向(x，z)相对于位置固定的基准物体18、20对准，并且借助于所述基准传感器可以测量支座26在z方向上到基准物体18的基准面22的轴向距离和在x方向上到另一位置固定地布置的基准物体20以及到其基准面24的径向距离。
[0009]特别是在待测量的物体14的表面16重度弯曲、大致上凹入成拱形的情况下，可以表明困难的是：将距离测量设备30相对于物体14的表面16以所需的距离和在距离测量所需的取向上定位。如例如在图2中示出的那样，可能出现如下情况：基准传感器34相对于轴向方向(z)沉入到物体14的表面16的中空空间中，由此由基准传感器34发出的信号被物体14或其表面16吸收或分散。相对于对应的基准物体20的参照因此不再是可能的。距离测量设备30到表面16的距离必须相应地增加，这有时会以测量精度和测量速度为代价。
[0010]由于距离传感器36的受限制的接收角度，距离传感器36和物体14的待测量的表面16之间的距离应选择成尽可能小，以便测量装置的实际操作。此外，从距离传感器36指向物体的测量光束通常聚焦在物体表面上，以便获得用于物体表面的可扫描的测定的尽可能高的横向空间分辨率。
[0011]相比之下，本专利技术的目的是提供一种用于物体的几何测量的改进型装置和方法以及计算机程序，其适合于可靠地、精确地且快速地测定(特别是扫描)待测量的物体的相对严重弯曲的表面。在此应该能可靠地避免基准传感器的信号的可能的碰撞或由物体或其表面引起的遮蔽，而不会由此限制测量精度或测量速度。
[0012]另外，应可以测量较大面积的物体，特别是相对于径向方向或横向方向(即，垂直于支座的轴向方向)具有较大的伸展度的物体，而不必因此大大地提高该装置的空间尺寸。在该装置尽可能保持相同的体积时，这应适合于测量相对较大的物体。
[0013]此目的通过根据独立权利要求1的装置，根据权利要求14的方法以及根据权利要求15的计算机程序来实现。在此，有利的设计方案是从属权利要求的主题。
[0014]就此而言，提供了一种用于物体的几何测量的装置。该装置具有用于物体的支座。用于物体的支座限定轴向方向(z)和径向方向(x)。轴向方向和径向方向通常依据一般的圆柱坐标。用于物体的支座特别是用作用于光学组件的支座。当将物体(例如透镜)放置或安装在支座上时，物体的光轴通常与支座的轴向方向重合或平行于支座的轴向方向延伸。
[0015]支座可以可旋转地安装在基座上。依据物体的特性，支座还可以相对于装置的基座横向或纵向可移位地，例如垂直于轴向方向而安置。
[0016]该装置还具有支架，该支架可相对于支座关于轴向方向以及关于径向方向移动。通常，支架可在由支座的轴向方向和径向方向所跨越的平面中相对于支座运行或移位。因此，支架可以在轴向方向和径向方向所跨越的平面中扫描支座。
[0017]支座可以可旋转地安置，使得通过布置在支座上的物体的旋转，可以利用布置在支架上的距离测量设备完全扫描物体的面对支架的表面。该装置还包括布置在支架上的这种距离测量设备。
[0018]将距离测量设备形成为确定到布置在支座上的物体的表面的距离。将距离测量设备通常形成为非接触式距离测量设备。它具有例如以光学方式实施的距离测量器，该距离测量器以反射几何学来确定到物体的表面上的一个点或多个点的一个距离或多个距离，从而几乎逐点或逐线地扫描表面外形。
[0019]该装置还具有可以相对于支座固定的基准物体。支座和基准物体通常位置固定地布置并且彼此处于固定的几何关系。
[0020]在支架和基准物体之一上布置纵向延伸的第一基准结构和纵向延伸的第二基准结构。在支架和基准物体中的另一个上也布置与第一基准结构对准的第一基准传感器和与第二基准结构对准的第二基准传感器。可以设想并设置，基准结构布置在位置固定的基准物体上或多个位置固定的基准物体上，并且面向各个基准结构的基准本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于物体(14)的几何测量的装置，具有：
‑
用于该物体(14)的支座(12)，该支座限定轴向方向(z)和径向方向(x)，
‑
支架(26)，该支架关于该轴向方向(z)以及关于该径向方向(x)都能够相对于该支座(12)移动，
‑
距离测量设备(30)，该距离测量设备布置在该支架(26)上，
‑
至少一个基准物体(18，19，20)，所述至少一个基准物体相对于该支座(12)是可固定的，
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纵向延伸的第一基准结构(22)和纵向延伸的第二基准结构(24)，布置在支架(26)和基准物体(18，19，20)中的一个上，
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第一基准传感器(32)，与第一基准结构(22)对准；以及
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第二基准传感器(34)，与第二基准结构(24)对准，其中所述第一基准传感器(32)和所述第二基准传感器布置在支架(26)和基准物体(18，19，20)中的另一个上，
‑
其中该第一基准结构(22)在该径向方向(x)上对准且该第二基准结构(24)以预定的角度相对于该轴向方向(z)倾斜地对准，或
‑
其中该第一基准结构(22)和该第二基准结构(24)分别以预定的角度相对于该径向方向(x)以及相对于该轴向方向(z)而对准，以及
‑
其中该距离测量设备(30)至少相对于第一轴(51)可摆动地布置在该支架(26)上。2.根据权利要求1所述的装置，其中该第二基准结构(24)随着至该支座(12)的变大的轴向距离而具有至该支座(12)的变小的径向距离。3.根据前述权利要求中的一项所述的装置，其中该第二基准结构(24)以5
°
至75
°
之间的角度相对于该轴向方向(z)倾斜地对准。4.根据权利要求1或2所述的装置，其中该第二基准结构(24)以40
°
至50
°
之间的角度相对于该轴向方向(z)倾斜地对准。5.根据权利要求1或2所述的装置，其中该第二基准结构(24)以5
°
至30
°
之间的角度相对于该轴向方向(z)倾斜地对准。6.根据权利要求1或2所述的装置，其中该第二基准结构(24)以10
°
至20
°
之间的角度相对于该轴向方向(z)倾斜地对准。7.根据权利要求1或2所述的装置，其中纵向延伸的所述第一基准结构(22)和第二基准结构(24)彼此固定在基准物体(18)上。8.根据权利要求1或2所述的装置，其中该第一基准传感器(32)布置在该支架(26)上且垂直于该第一基准结构(22)的纵向延伸而对准，并且其中该第二基准传感器(34)布置在该支架(26)上且垂直于该第二基准结构(24)的纵向延伸而对准。9.根据权利要求1或2所述的装置，其中该第一轴(51)与该第一基准传感器(32)的第一测量方向的假想的第一延长部(52)和该第二基准传感器(34)的第二测量方向的假想的第二延长部(54)的第一交点叠合。10.根据权利要求1或2所述的装置，其中在该支架(26)上布置基准体(40)并且其中形成该距离测量设备(30)以用于当该物体(...
【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：泰勒，
类型：发明
国别省市：
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