CN104662388A - 用于坐标测量机的可替换照明模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于坐标测量机(10)的照明模块(24)，该坐标测量机借助于光学传感器(22)测量工件，其中该照明模块(24)包括具有传感器侧(62)和工件侧(64)的主体(61)，其中该传感器侧(62)具有至少用于在限定的位置连接该照明模块(24)的传感器侧的第一界面设备(58)，以及其中该照明模块(24)包括用于照明该工件(18)的至少一个照明布置(88、104、106)。此外，该主体(61)具有环的形式，该环具有自由中心区域(78)和边缘区域(80)，其中该至少一个照明布置(88、104、106)和该第一界面设备(58)设置在该边缘区域(80)。

Description

用于坐标测量机的可替换照明模块

技术领域

根据第一方面，本发明涉及一种照明模块，其用于借助于光学传感器测量工件的坐标测量机，其中该照明模块包括具有传感器侧和工件侧的主体，其中该传感器侧具有至少用于在限定位置连接该照明模块的传感器侧的第一界面装置，并且其中该照明模块包括用于照明该工件的至少一个照明布置。

根据第二方面，本发明涉及一种包括该照明模块的坐标测量机。

例如，从文献EP0362625A2知晓该照明模块。

根据第三方面，本发明还涉及一种拾取用于借助于光学传感器测量工件的坐标测量机的照明模块的方法，其中该坐标测量机包括夹持装置和至少一个第一照明模块，该第一照明模块可至少间接连接至该光学传感器，该夹持装置具有用于该第一照明模块的至少一个第一存放位置(magazine site)。

根据第四方面，本发明涉及一种计算机程序产品。

背景技术

在现有技术中，坐标测量机是众所周知的。坐标测量机用于在比如质量管理的情况下检测工件或用于在被称为“逆向工程”的情况下确定工件的几何特征。而且，可预想到多种多样的其他的应用可能性。

在该坐标测量机中，可以使用各种类型的传感器以设置待测量工件的坐标。举例来说，已知实现触觉测量的传感器是用于此目的的，例如由本申请人出售的产品名称为“VAST”、“VAST XT”或者“VAST XXT”的产品。在此情况下，使用在测量空间中的坐标为连续已知的探针来探查待测量工件的表面。该探针可以沿着工件表面移动，从而在被称为“扫描方法”(scanningmethod)的情况下的测量过程中，可以以限定的时间间隔检测多个测量点。

此外，已知使用能够无接触地检测工件坐标的光学传感器。该光学传感器的一个示例为由本申请人出售的产品名称为“ViScan”的光学传感器。

然后，该传感器可以用于各种类型的测量装置。该测量装置的一个示例是来自本申请人的产品“O-INSPECT”。在该机器中，同时使用光学传感器和触觉传感器从而在单独夹持待测量工件的情况下理想地在一台机器上实施不同的监测任务。

具有光学传感器的传感器系统在坐标测量技术中变得越来越重要。在此情况下，光学传感器因测量过程的高速而特别突出。这样，可以实现例如医学技术、整形外科技术以及电子和精密机械中的多个监测任务。此外，不言而喻，还可设想出各种其他装置。

传统地，光学传感器头或者光学传感器与支撑和移动该光学传感器系统的载体系统连接。在现有技术中，已知各种载体系统，例如龙门架系统、台、水平臂和臂系统以及所有各种机器人系统。在此情况下，载体系统还具有能够尽可能灵活地放置传感器头的系统部件。其中的一个示例为来自本申请人出售的名称为“RDS”的旋转-枢转铰接接头。此外，可以提供各种适配器以使该载体系统的不同系统部件彼此连接并连接至传感器系统。

此外，在坐标测量技术中，通常可在测量物体时应用不同类型的照明。相应的光学传感器则具有摄像机和/或照相机以及用于工件的相应的照明。此外，提供固定的成像光学器件，其将待测量工件成像到相机或者相机的光学传感器上。在此情况下，通常可提供具有固定集成的照明和成像光学器件的特定光学传感器以用于每个应用或者每种类型的测量。

举例来说，在引言中引用的文献EP0362625A2公开了一种用于光学探头的可交换的前部光学器件。所述前部光学器件设计为用于特定的工作距离和特定的照明类型。此外，它还包括将从工件反射的光线成像到光学传感器上的全部透镜。

然而，考虑到用于成像的光学元件，该前部光学器件相对沉重并且具有相对大的体积。此外，该前部光学器件仅能用于例如在一个特定的工作距离下的一种特定的应用，并且仅能用于一种特定的照明类型。

此外，文献EP0385262A2和EP1373827B1同样详述了用于坐标测量机的照明装置，其首先包括成像光学器件，其次包括例如可枢转或者可移动的照明元件的、设计相对复杂的照明元件，从而设置照明至不同的波长距离。然而，这也导致该照明元件的相对复杂的结构以及可能更大的重量和体积。考虑到与之相关的更大的惯性，这使得控制光学传感器头变得更困难，特别是在快速测量过程中。

发明内容

因此，本发明的一个目的是详述用于具有光学传感器的坐标测量机的照明模块，该照明模块以简单的方式构造，并且能够在该坐标测量机的光学传感器的使用中实现最大可能的灵活性。

因此，根据第一方面，本发明提出开发在引言中提到的照明模块，以实现：其主体具有环的形式，该环具有自由中心区域或者边缘区域，其中该至少一个照明布置和该第一界面装置设置在该边缘区域中。

在此情况下，“环”(ring)应当理解为意指任意的封闭横截面。因此，术语“环”无须意指该横截面绕着轴旋转从而形成圆环。“环”理解为意指沿着任意的封闭线挤压横截面。举例来说，如果沿着封闭的方形线挤压例如圆形或者矩形的任意横截面，“环”因此可以具有例如凸起(arises)的四边形外部形状。

在此情况下，中心区域保持自由，即为自由中心区域。主体以环形形状的方式在其中延伸的区域则为边缘区域。因此，“自由”应理解为意指照明模块最终具有中心镂空图案。最终会成像到光学传感器上的光能够通过该中心镂空图案而不会发生束偏转。

该至少一个照明布置和用于该照明模块的传感器侧的接连的该第一界面则设置在该边缘区域中。

在此情况下，“传感器侧”(sensor-side)理解为意指照明模块的面对光学传感器方向的那侧。它与照明模块的面对工件方向的“工作侧”相对放置。从照明模块的工作侧还发出用于照明工件的光。

这样，提供了以承载该照明的环的形式配置的照明模块。该自由中心区域允许从工件反射的光辐射通过光学传感器。因此可以免去任何成像光学器件。该构造允许容易地并且以减少必要元件的方式配置该照明模块，这最终在具体的应用方式中使得该照明模块能够被快速替换。在此情况下，可以手动或者自动更换照明模块。这样，不仅使提供不同的标准照明类型成为可能，而且还使提供用于与以传统方式配置的光学传感器相关的特定照明的定制解决方案变得可能。

根据第二方面，提出了提供一种用于通过光学传感器测量工件的坐标测量机，其中该坐标测量机包括夹持装置和至少一个照明模块，特别是多个照明模块，该照明模块是根据本发明的第一方面的照明模块，该夹持装置具有用于该照明模块或该多个照明模块的至少一个存放位置，特别是多个存放位置。

这样，使例如自动更换照明模块变得可能。该夹持装置可以具有例如多个存放位置，在每一个存放位置中放置有照明模块。借助于以任何方式提供的、用于移动光学传感器头的机架，可以借助于光学传感器以目标方式靠近存放位置，并且该存放位置可以与光学传感器连接。这样，还可以以目标方式在存放位置中再次放置照明模块，并且可以再次分离照明模块与光学传感器的连接。此后，举例来说，则可以拾取另一个照明模块。特别地，可以提供与触觉传感器的探针板对应的更换界面以用于该照明模块。这使得将存放位置同时用于探针板和照明模块成为可能。坐标测量机的控制装置则可以储存与将哪个类型的照明模块或者探针板放置在哪个存放位置相关的信息。在这点上，可以最小化所需的存放位置的数目，并且最优化应用中的灵活性。

根据本发明的第三方面，提出了提供一种用于拾取坐标测量机的照明模块的方法，该坐标测量机用于借助于光学传感器测量工件，其中该坐标测量机包括夹持装置和至少一个第一照明模块，该第一照明模块可至少间接连接至该光学传感器，该夹持装置具有用于该第一照明模块的至少一个第一存放位置，该方法包括以下步骤：

-使该坐标测量机的光学传感器和具有该第一照明模块的第一存放位置彼此相对移动至第一位置，其中该光学传感器和该第一照明模块可以借助于彼此相对的平移和/或旋转移动而至少间接连接，

-出于将该光学传感器至少间接连接至该第一照明模块的目的，在该光学传感器和该第一照明模块之间执行平移和/或旋转的相对移动，以及

-将至少间接连接至该光学传感器的该第一照明模块移出该第一存放位置。

这样，通过借助于以任何方式存在于坐标测量机中的促动器的简单移动顺序，使得将照明模块连接至光学传感器和从其相应的存放位置移除该照明模块变得可能。特别地，在光学传感器和第一照明模块之间的相对移动可以是纯平移的移动。

根据本发明的第四方面，还提供了一种计算机程序产品，其包括程序代码装置，该程序代码装置设计为在坐标测量机的控制装置上运行时执行根据本发明的第三方面或者本发明的其中一个实施例的方法。

因此完全实现初始陈述的目标。

在本发明的一个实施例中，在此情况下可以提供：该至少一个照明布置具有至少一个导光件和/或至少一个折射光学元件和/或至少一个衍射光学元件和/或至少一个全息光学元件和/或至少一个反射光学元件。

在下文中，所有这些类型的光学元件还可以概括为“无源照明布置”(passive illumination arrangement)。由此，该无源照明布置由其本身没有发光光源的事实而被区分。在此情况下，光源设置在例如自身的光学传感器中。经由第一界面装置，来自所述光源的光则可以结合到例如照明装置的导光件中，其中，借助于折射、衍射或者全息光学元件来偏转光和/或借助于至少一个反射光学元件来反射光，从而建立了期望的照明类型。

在本发明的又一个实施例中，可以提供：该至少一个照明布置具有环形的导光件。

可以通过例如拼接光纤电缆的末端以将其均匀分布在环形横截面上并且提供工件的环形照明来提供该环形的导光件。

此外，在根据第一方面的照明模块的一个实施例中，可以提供：该照明模块包括多个照明布置，每个该照明布置具有至少一个导光件。

因此，也有可能使用多个平行照明通道以根据需要照明工件。

在又一个实施例中，可以提供：该至少一个照明布置具有光源。

因此也可以提供：该至少一个照明布置本身由照明模块上的发光光源形成。在此情况下，可以特别提供：至少一个光源是LED(发光二极管)或者OLED(有机发光二极管)。也可以设想到，在该至少一个照明布置中以束成形光学器件使用激光或者使用偏光器。

该自发光或者具有光源的照明布置在下文中还可被称为“有源照明布置”。

不言而喻，照明模块也可能包括无源和有源照明布置两者的结合。

在本发明的一个实施例中，还可以提供：该照明模块的第一界面装置具有用于接收能量的能量接收装置，该能量特别是电能。

该能量接收装置可以是例如插座，在连接至光学传感器的过程中插头被插入该插座。然而，该能量接收装置也可以例如以无接触的方式实施。例如，经由第一界面装置，能量可以借助于磁感应传递。这样，有可能为所连接的照明模块提供能量，例如提供操作光源所必需的能量。

这样，可能借助于相应配置的照明模块来提供不同的照明类型。

举例来说，这样，可以提供漫射轴向光，其中光来自相机轴，从而在物体中不形成阴影和相机的反射。这可以用于例如反射表面或者反射腔。

此外，可能提供暗场照明，该暗场照明提供外延亮光，以特别照亮具有高透光度的物体边缘。该光适于例如识别表面缺陷和边缘检测。

此外，举例来说，可以将被称为“软反射光”(soft reflected light)的漫射且均匀分布的光横向照射至工件表面。根据相对于相机轴的入射角度，该软反射光可以用于例如识别比如划痕、线或者不平坦处等表面缺陷。

使用直接反射的光，即所谓的“亮场”(bright field)，光可以以特定的角度投射到工件上。这样，可产生可以改善对纹理和表面结构的识别的强对比和阴影。

此外，这样可以提供例如产生对称投射阴影的直接环形光。在此情况下，照射到工件上和从工件反射的光的数量大，因此特别适用于相对大的加工距离。

也可以以漫射方式实施该环形光。在此情况下降低了表面误差的影响，因此该环形光特别适用于有光泽的表面。

举例来说，这样可提供漫射拱顶照明以将光从所有方向投射在工件上，极大地避免了阴影的形成。特别地，此照明适合例如连接镜面反射表面。

所有这些照明类型在一些情况中彼此差异相当大，特别是例如光照射到工件上时相对于光学传感器的成像光学器件的光学轴的角度。借助于各自的照明模块，可提供用于任意工作距离等的任意照明类型，即：用于每个应用的定制解决方法，其在操作中可以被不同方案快速替换。

在本发明的又一个实施例中，可以提供：该主体具有圆环的形式。

如上所释，圆环形式的主体可以在照明布置的配置方面提供优点。举例来说，它可以与照明模块的照明布置的导光件相关联。特别地，主体的圆环形配置大体保证了照明布置的有利设置，从而相对于光学传感器的成像光学器件的光学轴提供旋转对称的照明。

在本发明的一个实施例中，还可以提供：该照明模块包括第二界面装置，用于将该照明模块的工件侧连接至又一个照明模块或者触觉传感器。

这样，使得例如以级联(cascade)方式使用多个照明模块变得可能。举例来说，可以设想将基本由漫射板组成的照明模块放置到提供定向照明的照明模块上。因此通过连接各自本身提供“基本照明类型”的多个照明模块来实现与特定应用相关的照明类型变得可能。这可以减小保持在坐标测量机中的照明模块的数目。在此情况下，可以将该第一界面装置和该第二界面装置实施为相同类型，从而提供各个照明模块相互之间的最大兼容性。特别地，此处应考虑：确保光可以跨过界面从一个照明模块耦合到另一个照明模块中，以及如有需要还确保每个照明模块的供电。此外，在根据第一方面的照明模块的一个配置中，可以提供：该照明模块包括探针界面装置。可以提供后者以用于将探针针尖连接至该照明模块的工件侧。这使提供一种包括借助于触觉探针针尖来光学地用探针检测工件的方法成为可能。

在根据第一方面的照明模块的又一个实施例中，可以提供：该照明模块包括识别装置，该识别装置至少用于识别照明模块的类型。

这样，对于坐标测量机或者坐标测量机的控制装置，可知晓哪个(些)照明模块连接到光学传感器。这样，可检查是否已经连接了期望的或者正确的照明模块。在手动更换的情况下，这样也可直接确定连接了哪个照明模块。在此情况下，该识别装置可以与至少一种类型的照明模块通信。然而，除此之外，该识别装置还可以提供照明模块的数据，例如电源的状态、一个或者多个照明布置的功能等。可以提供该识别装置以作为需要专用电源的有源识别装置或者作为不需要专用电源的无源识别装置。举例来说，识别装置可以实施为固定存储器，从中可以读出所需的照明模块数据。可以基于有线的方式或者无线的方式来实施该识别装置。举例来说，该识别装置也可以是RFID芯片。

在根据本发明第一方面的照明模块的又一个实施例中，可以提供：该第一界面装置具有用于连接照明模块的传感器侧的机械连接装置。

例如，借助于突起和镂空图案的互相结合(intermeshing)或者通过至少一个箝位仪器，可以提供该机械连接装置。该机械连接装置提供在操作中不需要供电以将照明模块连接至光学传感器的优势。

在根据第一方面的照明模块的又一个实施例中，可以提供：该第一界面装置具有用于连接照明模块的传感器侧的至少一个永磁体。

借助于该磁性连接装置，也可以提供照明模块和光学传感器的牢固连接。此外，无论如何，不必为了提供该连接而主动地为永磁体供电。此外，如果由承载光学传感器的机架的促动器对应施加的力大于该至少一个永磁体的磁力，则可以通过在照明模块和光学传感器之间的简单的相对移动来再次分开借助于至少一个永磁体的该连接。唯一确定的支撑点设置在照明模块的存放位置中，以在各个照明模块的更换过程中可重复地确保其位置。

在根据本发明第一方面的照明模块的又一个实施例中，可以提供：该照明模块包括用于将照明模块连接至坐标测量机的存放位置的更换界面装置。

这样，将照明模块引入存放位置并保持在该处可变得特别简单。举例来说，可以以简单的方式、借助于周向凹槽或者周向突起提供该更换界面装置，该周向凹槽或者周向突起整体或者部分地围绕照明模块的外周界延伸，并且与互补地设置在相应的存放位置中的镂空图案或者突起互相结合(intermesh)。

在根据本发明第二方面的坐标测量机的一个实施例中，可以提供：坐标测量机包括设计为控制拾取至少一个存放位置中的照明模块和/或将照明模块放置在至少一个存放位置中的过程的控制装置。

这样，以一种特别简单的方式提供了自动更换照明模块的可能性。如果已知夹持装置和该至少一个存放位置的位置，则控制拾取特定存放位置中的照明模块和/或将照明模块放置在特定存放位置中的过程的相应移动顺序可以储存在控制装置中。

在根据本发明第二方面的坐标测量机的又一个实施例中，可以提供：光学传感器可借助于活动套筒(quill)在第一方向上相对于横梁移动；其中该活动套筒可沿着横梁在第二方向上移动；其中该第一方向和该第二方向相互垂直；其中该夹持装置平行于该横梁而相对固定；以及，该至少一个存放位置可借助于滑块相对于光学传感器移动。

这样，在例如坐标测量机具有自身已知的龙门架结构的情况下，夹持装置可装配于离光学传感器相对较近的横梁。该至少一个存放位置可借助于另一个滑块在光学传感器下方移动，以使得可拾取或者放置照明模块。在这种设置的情况下，光学传感器的移动距离非常小，从而可快速更换照明模块。

在根据本发明第二方面的坐标测量机的又一个实施例中，可以提供：沿着第三方向排列该夹持装置，其中该第三方向垂直于该第一方向和该第二方向，以及其中该光学传感器和夹持装置可平行于第三方向相互移动。

这样，可以将该夹持装置以静止(stationary)形式安装在坐标测量机的其他位置，然后，借助于坐标测量机的机架的促动器，光学传感器可以自由地移向该夹持装置。

在根据本发明第二方面的坐标测量机的又一个实施例中，可以提供：该照明模块包括第一界面装置，其至少用于借助于永磁体在限定位置连接该照明模块的传感器侧，其中该坐标测量机还包括可转换(switchable)的电磁铁，以用于至少部分地抵消该永磁体的磁场。

如上所释，由于该至少一个永磁体不需要供电并且还可以借助于纯横向移动而简单地分开，可以借助于照明模块中的所述至少一个永磁体提供照明模块与光学传感器的特别可靠的连接。为了减小由坐标测量机的促动器施加的用于分开磁连接的力，还可以提供：在光学传感器中提供可转换的电磁铁，其可选地至少部分地抵消永磁体的磁场。

在根据第二方面的坐标测量机的又一个实施例中，可以提供：该至少一个存放位置具有为照明模块提供至少一个电源的存放位置界面。这使得即使在存放位置中也可操作照明模块。可以这样实施从而例如将照明模块保持在恒定温度水平并且具有恒定的温度分布。由此，可避免因温度水平的波动而必须进行校准。此外，如果照明模块被放置在存放位置中，可以使用该照明模块照明坐标测量机的测量空间。当存放位置直接装配于坐标测量机的可移动机架、特别是装配于或者平行于龙门架结构的横梁时尤其如此。

在根据本发明的第三方面的方法的一个实施例中，可以提供：该夹持装置至少具有该第一存放位置和第二存放位置，其中在该方法开始时，光学传感器至少间接地连接至第二照明模块，以及其中首先执行以下步骤：

-使至少间接连接至该光学传感器的该第二照明模块移动至该第二存放位置，

-出于将该光学传感器从该第二照明模块分离(decoupling)的目的，在该光学传感器和该第二照明模块之间执行平移和/或旋转的相对移动。

这样，借助于简单的移动顺序，还可以首先放置照明模块。特别地，该光学传感器和该第一照明模块之间的相对移动可以为纯平移移动。这样，如果先于根据本发明的第三方面的方法执行这些步骤，照明模块的简单更换变得可能，其中可仅借助于简单可控的横向移动实现该更换。或者，也可以设想到，当放置照明模块时，移动方向是垂直的。举例来说，也可以以叉形(fork)从上方放置照明模块。确切地说，由此，在结构相对长的照明模块的情况下，可以实现将照明模块的大部分设置在测量体积(measurement volume)外以及最优化坐标测量机上的可用空间。

在根据本发明的第三方面的方法的又一个实施例中，可以提供：在该方法开始时，光学传感器至少间接地连接至第二照明模块，并且其中执行该方法以将该第一照明模块连接至该第二照明模块。这样，可以以类似级联(cascade)的方式连接多个照明模块以及通过其照明模块的组合来提供特定的工件照明。

这也特别使得可以最小化保持在坐标测量机中的单独的照明模块的数目。在又一个实施例中，可以提供：提供分离辅助元件。该分离辅助元件可以确保：在类似级联(cascade)地连接第一照明模块和第二照明模块的情况下，在例如该第一和第二照明模块之间的正确位置处实施存放位置处的分离。该分离辅助元件可以是例如在期望的位置抵消磁性吸持力的电磁铁。也可以提供机械分离辅助元件，例如，其可以特别设置在存放位置处。举例来说，可以设置薄板金属元件，从而在将其引入存放位置的过程中将其引导至更换界面中，并且该薄板金属元件屏蔽磁性吸持力。在存放位置中，如果例如在该引入移动的过程中在磁体和其相对的侧之间插入合适的薄部件或者金属薄板，也可以被动地实现至少部分减小该磁性吸持力。该薄部件可以由例如导致磁场线的强屏蔽和由此导致其吸持力的强屏蔽的μ金属制得。

不言而喻，在不脱离本发明的范围的前提下，以上提及的和以下待解释的特征不仅可以以分别指明的组合形式使用，而且还可以以其他组合形式使用或者各自单独使用。

附图说明

本发明的实施例如附图所示，在以下描述中对这些实施例进行了更详细的解释。附图中：

图1示出了根据本发明的坐标测量机的一个实施例，

图2示出了坐标测量机的光学传感器的详细视图，所述光学传感器装配有根据本发明的照明模块，

图3示出了连接至光学传感器的照明模块的示意图，

图4示出了沿着图3中的VI-VI线的横截面示意图，

图5a至5c示出了根据本发明的照明模块的不同实施例，

图6示出了根据本发明的多个照明模块的级联连接的一个实施例，

图7示出了根据本发明的坐标测量机中夹持装置区域的示意性详细视图，

图8示出了根据本发明的方法的示意性流程图。

具体实施方式

图1示出了坐标测量机10的一个实施例。该坐标测量机10包括控制装置12，其设计为以自动方式控制该坐标测量机10。为此目的，该控制装置12还可具有数据处理单元14。此外，该控制装置12还可以具有显示装置，该显示装置向该坐标测量机10的用户显示关于所选择的操作模式、测量结果等的信息。此外，该坐标测量机10包括使用户能够控制该坐标测量机10的操作装置16。此处仅是示意性地示出该操作装置16。这首先是为了手动地移动该坐标测量机10。此外，该操作装置16可以设计为使用户能够将系统输入量输入控制器12中以选择操作模式等。此外，该控制装置12还可以自动控制该坐标测量机10。

该坐标测量机10用于测量工件18。为此目的，该坐标测量机10包括照明模块24和具有光学传感器22的光学传感器头20。该照明模块24连接至该光学传感器22。

为能相对于该工件18移动该光学传感器头20，所示出的实施例中的坐标测量机包括在Y方向可移动的龙门架26。滑块28安装在该龙门架26的横梁30上并且在X方向上是可移动的。这样，通过滑块28在横梁30上的移动，可以在X方向上移动该光学传感器头20。在该滑块28中提供活动套筒32，所述活动套筒可相对于滑块28在Z方向上移动。然后，该光学传感器头20装配至该活动套筒32。这样，可在所有三个空间方向X、Y和Z上移动该光学传感器头20。例如，借助于所谓的空气轴承，可实施滑块28、龙门架26和活动套筒32相对于彼此的安装。为了检测龙门架26、滑块28和活动套筒32的位置，该坐标测量机10可具有刻度。举例来说，可以提供用于X方向的刻度34、用于Y方向的刻度36和用于Z方向的刻度38。

此外，该坐标测量机10可以包括夹持装置40。在该夹持装置40中，提供了至少一个存放位置，特别提供多个存放位置。示出了第一存放位置42、第二存放位置44和第三存放位置46。可以提供存放位置42、44、46中的每一个以用于承载特定的照明模块24。然后可以以自动方式更换照明模块24，例如以如下方式：该控制装置12将当前连接的照明模块24放置在存放位置42、44、46中的一个位置处，然后从存放位置42、44、46中的又一个位置处拾取又一个照明模块(未示出)。

在示出的实施例中，该夹持装置40装配于该龙门架26，从而使该夹持装置40在横梁30下方、在X方向上平行于横梁30延伸。或者，也可以例如直接将该夹持装置40装配于该横梁30。借助于该夹持装置40的相应设置，可以使更换照明模块24的行程保持为特别短。然而，如示出的视图清楚所示，在示出的设置中，最初不可能在Y方向上彼此相对地移动该光学传感器22和该夹持装置40。因此，在示出的实施例中，该夹持装置40安装在龙门架26中的滑块48上，从而使该夹持装置40相对于该光学传感器22在Y方向上的相对移动变得可能。在此情况下，该夹持装置40在Y方向上相对于龙门架26的滑块48移动。

不言而喻，还可以设想到夹持装置40的其他可选设置。举例来说，该夹持装置40可位于示意性示出的安装位置50、52。此时该夹持装置40自由地位于该坐标测量机10中。然后，光学传感器22可以自由移动至存放位置42、44、46，以放置或者拾取照明模块24。

图2示出了坐标测量机10的一部分的示意性详细视图。再一次示意性地示出了滑块28和活动套筒32。从图2可以推断，举例来说，所谓的旋转-枢转单元54可以设置在活动套筒32上，所述单元使光学传感器22可以同时绕着Z方向和Y方向旋转。这样，可以在多个方向上排列该光学传感器22，以从期望的视角观察该工件18。在此情况下，通过更换表面56连接各种系统部件；举例来说，借助于该更换表面56，该光学传感器22连接至旋转-枢转单元54。通过该更换表面56提供电源线、通讯界面、光学界面等，从而首先为该光学传感器22供电并且其次照射工件18。此外，通过该更换表面56和设置在该处的界面、将由该光学传感器22检测到的数据传送至控制装置12及其数据处理单元14。

照明模块24沿着第一界面装置58连接至光学传感器22。在示出的实施例中，该照明模块24具有圆环的形式。此外，该光学传感器22还具有成像光学器件60，用于将从工件18接收的光辐照成像到该光学传感器22上。

在下文中参照其他附图说明该照明模块24的配置。

图3示意性地示出了连接至光学传感器22的照明模块24。

照明模块24包括主体61。该主体61又具有面对光学传感器22的传感器侧62。与该传感器侧62相对，该主体61具有在操作中面对工件18的工件侧64。

在连接状态下，主体61的传感器侧62与传感器22的连接侧66相对设置。

提供三点安装68以用于连接光学传感器22的连接侧66和主体61的传感器侧62。该三点安装大体上为本领域普通技术人员所知晓并且用于在明确位置处将照明模块24连接至光学传感器62。为此目的，可以在照明模块24的传感器侧62上提供三点支撑元件68，并且在光学传感器22的连接侧66上提供三点支撑元件72。举例来说，可以提供实现三点安装的设置。在此情况下，可以提供例如借助于滚珠对或者滚珠-滚柱对的安装，或者提供在用于第一滚珠的凹陷内的安装、在用于第二滚珠的V型槽内的安装以及在用于第三滚珠的表面上的安装。

为施加将照明模块24和光学传感器22保持在一起所需的吸持力，可以在主体61中提供永磁体74。在此情况下，设置该永磁体74以使得磁场线通过第一界面装置58延伸穿过光学传感器22，从而在该照明模块24和该光学传感器22之间提供合适的吸持力。当然，在此情况下的磁场线必须延伸穿过光学传感器22中的铁磁材料。光学传感器中也可存在另一个永磁体或者电磁铁(未示出)，以与永磁体74一起施加所需的吸持力。不言而喻，还可以在照明模块24和/或光学传感器22中同时提供附加的永磁体。不言而喻，也可以仅在光学传感器22中提供永磁体74。

此外，可以为光学传感器22提供可转换的电磁铁76。在此情况下，配置所述电磁铁以使其至少部分抵消由永磁体74施加的磁场，从而使照明模块24可以更容易地与光学传感器22分离。不言而喻，也可以在该照明模块24中提供一个或者多个电磁铁。为避免照明模块24的供电需求，一般将在光学传感器22中提供电磁铁。

然而，此外，能量接收装置77也可以作为照明模块24提供，所述能量接收装置以无线的方式或者以基于有线的方式通过第一界面装置58连接至光学传感器22，从而为该照明模块24提供电源。

图4为沿着图3中VI-VI线的横截面图。

从图4中的横截面可以看出，主体61具有圆环的形式。换句话说，主体基本具有圆柱体的形式，该圆柱体具有中心镂空图案。在此方面，照明模块24的主体61具有形成该镂空图案的自由中心区域78。此外，主体61具有边缘区域80。该边缘区域80则具有第一界面装置58，该第一界面装置58在示出的实施例中具有例如三个永磁体74；该边缘区域80还具有另一个光学界面82和电界面84，该光学界面82用于将光从光学传感器22导入照明模块24，该电界面84用于为照明模块24提供电源。

不言而喻，图4中的实施例应理解为仅为示例性的。例如，仅包括无源照明布置的照明模块24也可以在边缘区域80中不包括电界面84。此外，仅包括有源照明布置的照明模块24可能在边缘区域80中不包括光学界面82。

图5a通过示例方式示出了照明模块24的第一实施例。相同的元件通过相同的参考标记识别，下文中不再解释。

在示出的实施例中，光学传感器22具有至少一个光源86。在示出的实施例中，例如以环形的方式实施该光源86，即，其具有环形的发光元件。然而，该光源86例如也可以实施为以环形的方式设置的多个点光源，例如LED或者OLED或者激光。

照明模块24包括照明布置88。仅以无源的方式实施该照明布置88。因此该照明布置88具有环形的导光件89，并且还可具有折射光学元件90、衍射光学元件92、反射光学元件93和/或全息光学元件94。然而该情况不是必须的。可以设想到这些光学元件的任意组合，以借助于该照明布置88提供期望的照明。由光源86发出的光耦合到导光件89中，经引导穿过照明模块24并且以期望的方式被偏转，从而借助于该照明模块24最终提供工件18的合适照明。此外，该照明模块24包括更换界面装置96，其在示出的实施例中实施为周向突起。该周向突起则可以例如与夹持装置40的存放位置42、44、46中的周向凹槽相互作用，从而例如将该照明模块24插入该存放位置。

图5b示出了照明模块24的又一个实施例。相同的元件再次通过相同的参考标记识别。因此将只讨论区别。

照明模块24包括可以通过识别读取器100读取的识别装置98。在此情况下，可以以基于有线的方式或者以无线的方式实现该读取。该识别读取器100可以设置在光学传感器22中。然而，该识别读取器100也可以设置在坐标测量机10的任何其它元件中。该识别读取器100可以直接为控制装置12或者数据处理单元14的一部分。这样，可明确地识别照明模块24以及将该信息提供给该控制装置12。这首先用于识别照明模块24及其照明类型；其次，举例来说，照明模块24的尺寸也可以储存在识别装置98中并且可被读出，从而实现对连接至该照明模块24的光学传感器22的移动的无撞击控制。

在示出的实施例中，照明模块24配置为所谓的有源照明模块。其包括两个光源102。每个光源102形成一照明布置，从而图5b中的照明模块24包括两个照明布置88、104。

特别地，可以使用节能LED/OLED技术实施光源102。激光也可作为光源102。在等幅波操作或者脉冲操作中，光源102可以例如根据颜色区分从而成组使用。如果意图使用多个不同光源，那么在照明模块24中直接提供控制装置是有利的。相应地，可以通过第一界面装置58提供用于为该控制装置提供电源和控制信号的电界面。在此情况下，可以以无线的方式或者以基于有线的方式实施电源的供给。特别地，还可以彼此独立地实施用于控制装置的电源和用于光源102的电源。

图5c还示出了照明模块24的另一个实施例。图5c中的照明模块同时包括有源和无源照明布置88、104和106的组合。在示出的示例中，例如，照明布置88是仅借助于导光件89、103和反射光学元件93的圆环光，其引导由光学传感器22的光源86发出的光穿过照明模块24并根据需要将该光反射到工件18上。此外，以支撑的方式提供两个照明布置104和106，其每一个设置为有源地发光的光源102。

因此，根据本发明的照明模块24要么包括无源照明布置88、104、106，要么包括有源照明布置88、104、106，要么同时包括有源和无源照明布置88、104、106。

图6还示出了照明模块24的又一个实施例。所示出的该照明模块24包括在传感器侧62上的第一界面装置58，其将该照明模块24连接至光学传感器22。此外，该照明模块24包括在工件侧64上的第二界面装置110，其用于将第二照明模块108连接至该照明模块24。在此情况下，可以像第一界面装置58那样实施该第二界面装置110，以使照明模块24、108彼此之间的连接以及与光学传感器22之间的连接的兼容性尽可能最大化。然而，该情况不是必须的。也可以使第二界面装置110具有与界面装置58不同的配置。此外，可以同时在照明模块24和第二照明模块108中提供识别装置98，这样，识别读取器100可以知道全部的设置。在考虑撞击和优化功能性的情况下可以考虑后者。

借助于多个照明模块24、108的这种类似级联的连接尤其可以最小化坐标测量机10中设置的全部照明模块24、108的数目。特别地，例如，可以提供：两个照明模块24、108的连接提供一种类型的照明，从而不必为此另外提供单独的照明模块。因此在照明模块24、108的使用中提供了特别高的灵活性。

图7示意性地示出了坐标测量机10的一部分，展现了用于更换照明模块24的行程。在此情况下，仅示意性地示出各元件，并且由与其它附图相同的参考标记识别各元件。

在示出的实施例中，活动套筒32以铰接的方式附接于横梁30，并且活动套筒32可在Z方向112和X方向114上相对于该横梁30移动。

图例还示意性地示出：在第一存放位置42处该夹持装置40具有周向凹槽118，例如，如图5a所示的更换界面装置96可以接合到该周向凹槽中。又一个照明模块116设置在第二存放位置44中。借助于活动套筒32相对于横梁30在112、114方向上的移动，可以将已经连接至光学传感器22的照明模块24带至一个位置，在该位置中仍仅需实现活动套筒32和夹持装置40相互之间的横向移动120从而将照明模块24引入例如存放位置42中。例如，也可借助于滑块48、通过相对于活动套筒32移动该夹持装置40来执行该相对移动。然而，如果该夹持装置40设置在例如安装位置50、52中，则也可以借助于光学传感器22的相应移动来实现该相对移动，而同时该夹持装置40是固定不动的。

该照明模块24则位于存放位置42中，该更换界面装置96与该凹槽118互相结合(intermesh)。通过在Z方向112上移动该活动套筒32，可施加适当大的力，从而克服来自永磁体74的吸持力，由此将该照明模块24从光学传感器22“撕除”(tear away)。在此情况下，还可转换通过示例性方式提供的可转换电磁铁76，其至少部分抵消该永磁体74的吸持力。

图8示意性地示出了用于拾取照明模块24的方法140的流程图。

该方法始于起始步骤142，然后首先沿着步骤146中的分支144继续。在步骤146中，坐标测量机10的光学传感器22和具有照明模块的第一存放位置42彼此相对移动至第一位置。在该第一位置，如上所述，借助于彼此相对的至少一个平移移动，可以至少间接地、特别是直接地连接光学传感器22和第一照明模块24。

换句话说，光学传感器22和照明模块24相对于彼此设置在第一位置以使得照明模块24的传感器侧62和光学传感器22的连接侧66相互平行且相对放置。

在步骤148中，光学传感器22和该第一照明模块24之间执行纯平移的相对移动，由此至少间接地将该光学传感器22连接至照明模块24。在此情况下，“至少间接地”应理解为意指：要么该照明模块24直接连接至光学传感器22，要么一个或多个其他的照明模块108也可以位于该光学传感器22和照明模块24之间。

在步骤150中，具有至少间接连接的照明模块24的光学传感器被移出该第一存放位置42。在图7示出的实施例中，这是一个横向移动120。如果以更换界面装置96和凹槽118的方式提供连接以用于在存放位置42,44,46中保持照明模块24，那么可以平行于凹槽118执行所述移动。

该方法结束于停止步骤118。此时将照明模块24从相应的存放位置42、44、46中移除。

在最终提供的用于更换照明模块24的方法的实施例中，在步骤146之前执行了两个步骤154、156。

在此情况下，首先将已经连接至光学传感器22的照明模块放置在存放位置42、44、46之一中。

借助于例如结合图7所描述的首先在步骤154中将连接至光学传感器22的第二照明模块引入各自的存放位置42、44、46这一事实来执行上述移动。

如果照明模块24之后被连接至相应的存放位置42、44、46，那么活动套筒32在Z方向上移动。在此情况下，如果合适的话，以支撑方式切换电磁铁76。这样，克服了由永磁体74产生的吸持力，使光学传感器22与照明模块24分开。此时，该方法可以继续进行步骤146至158从而将下一个照明模块24连接至光学传感器22。

Claims (22)

1.一种照明模块(24)，用于借助于光学传感器(22)测量工件的坐标测量机(10)，其中该照明模块(24)包括具有传感器侧(62)和工件侧(64)的主体(61)，其中该传感器侧(62)具有至少用于在限定位置连接该照明模块(24)的传感器侧的第一界面装置(58)，并且其中该照明模块(24)包括用于照明该工件(18)的至少一个照明布置(88、104、106)，其特征在于，该主体(61)具有环的形式，该环具有自由中心区域(78)和边缘区域(80)，其中该至少一个照明布置(88、104、106)和该第一界面装置(58)设置在该边缘区域(80)中。

2.如权利要求1所述的照明模块，其特征在于，该至少一个照明布置(88、104、106)具有至少一个导光件(89、103)和/或至少一个折射光学元件(90)和/或至少一个衍射光学元件(92)和/或至少一个全息光学元件(94)和/或至少一个反射光学元件(93)。

3.如权利要求1或2所述的照明模块，其特征在于，该至少一个照明布置(88、104、106)具有环形的导光件(89)。

4.如权利要求1-3中任一项所述的照明模块，其特征在于，该照明模块(24)包括多个照明布置(88、104、106)，每个照明布置具有至少一个导光件(89、103)。

5.如权利要求1-4中任一项所述的照明模块，其特征在于，该至少一个照明布置(88、104、106)具有光源(102)。

6.如权利要求5所述的照明模块，其特征在于，该至少一个光源(102)是LED或者OLED或者激光。

7.如权利要求1-6中任一项所述的照明模块，其特征在于，该照明模块(24)的第一界面装置(58)具有用于接收能量、特别是电能的能量接收装置(77)。

8.如权利要求1-7中任一项所述的照明模块，其特征在于，该主体(71)具有圆环的形式。

9.如权利要求1-8中任一项所述的照明模块，其特征在于，该照明模块(24)包括第二界面装置(110)，用于将该照明模块(24)的工件侧连接至另一照明模块(108)或者触觉传感器。

10.如权利要求1-9中任一项所述的照明模块，其特征在于，该照明模块(24)包括识别装置(98)，该识别装置(98)至少用于识别照明模块(24)的类型。

11.如权利要求1-10中任一项所述的照明模块，其特征在于，该第一界面装置(58)具有机械连接装置，用于该照明模块(24)的传感器侧的连接。

12.如权利要求1-11中任一项所述的照明模块，其特征在于，该第一界面装置(58)具有至少一个永磁体(74)，用于连接该照明模块(24)的传感器侧。

13.如权利要求1-12中任一项所述的照明模块，其特征在于，该照明模块(24)包括更换界面装置(96)，用于将该照明模块(24)连接至该坐标测量机(10)的存放位置(42、44、46)。

14.一种坐标测量机，用于借助于光学传感器(22)测量工件(18)，其特征在于，该坐标测量机(10)包括夹持装置(40)和至少一个照明模块(24、116)，该照明模块(24、116)为如权利要求1-13中任一项所述的照明模块，该夹持装置(40)具有用于该照明模块(24、116)的至少一个存放位置(42、44、46)。

15.如权利要求14所述的坐标测量机，其特征在于，坐标测量机(10)还包括控制装置(14)，设计为控制拾取该至少一个存放位置(42、44、46)中的照明模块(24)和/或将照明模块(24)放置在该至少一个存放位置(42、44、46)中的过程。

16.如权利要求14或15所述的坐标测量机，其特征在于，该光学传感器(22)可借助于活动套筒(32)在第一方向(Z)上相对于横梁(30)移动，其中该活动套筒可在第二方向(Y)上沿着该横梁(30)移动，其中该第一方向(Z)和该第二方向(Y)是相互垂直的，其中该夹持装置(40)平行于该横梁(30)而相对固定，并且该至少一个存放位置(42、44、46)可借助于滑块(48)相对于该光学传感器(22)移动。

17.如权利要求14或15所述的坐标测量机，其特征在于，该夹持装置(40)沿着第三方向(Y)排列，其中该第三方向(Y)垂直于该第一方向(Z)和该第二方向(X),并且其中该光学传感器(22)和该夹持装置(40)可平行于该第三方向(Y)相互移动。

18.如权利要求14-17中任一项所述的坐标测量机，其特征在于，该照明模块(24、116)包括第一界面装置，该第一界面装置至少用于在限定位置、借助于永磁体(74)连接该照明模块(24)的传感器侧，其中该坐标测量机(10)还包括可切换电磁铁(76)，该可切换电磁铁(76)用于至少部分抵消该永磁体(74)的磁场。

19.一种用于拾取坐标测量机(10)的照明模块(24)的方法(140)，该坐标测量机(10)用于借助于光学传感器(22)测量工件(18)，其中该坐标测量机(10)包括夹持装置(40)和至少一个第一照明模块(24、116)，该至少一个第一照明模块(24、116)可至少间接地连接至该光学传感器(22)，该夹持装置(40)具有用于该第一照明模块(24、116)的至少一个第一存放位置(42、44、46)，该方法包括以下步骤：

-将该坐标测量机(10)的光学传感器(22)和具有该第一照明模块(24、116)的第一存放位置(42)彼此相对移动(146)至第一位置，在该第一位置中该光学传感器(22)和该第一照明模块(24、116)可借助于彼此相对的平移和/或旋转移动(120)而至少间接连接，

-出于将该光学传感器(22)至少间接连接至该第一照明模块(24、116)的目的，在该光学传感器(22)和该第一照明模块(24、116)之间执行(148)平移和/或旋转的相对移动，以及

-将至少间接连接至该光学传感器(22)的该第一照明模块(24)移出(150)该第一存放位置(42)。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，该夹持装置(40)至少具有该第一存放位置(42)和第二存放位置(44)，其中在该方法(140)开始时，该光学传感器(22)至少间接连接至第二照明模块(24、116)，并且其中首先执行以下步骤：

-将至少间接连接至该光学传感器(22)的该第二照明模块(24、116)移动(154)至该第二存放位置(44)，

-出于将该光学传感器(22)从该第二照明模块(24、116)分离的目的，在该光学传感器(22)和该第二照明模块(24、116)之间执行(156)平移和/或旋转的相对移动。

21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，在该方法(140)开始时，该光学传感器(22)至少间接连接至第二照明模块(24、116)，并且其中执行该方法(140)以将该第一照明模块(24、116)连接至该第二照明模块(24、116)。

22.一种计算机程序产品，包括程序代码装置，该程序代码装置被设计为在坐标测量机(10)的控制装置(12)上运行时执行如权利要求19-21中任一项所述的方法(140)。