CN106895778A - 具有一体形成的接口以及保护单元的光学探针 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有一体形成的接口以及保护单元的光学探针。测量探针适于安装至用于确定待测量的对象上的测量点的至少一个空间坐标的坐标测量机的探针头，测量探针包括：光学测量单元，适于提供对象上的测量点的距离测量；以及探针接口(21)，用于将测量探针模块化安装至坐标测量机的探针头及探针和坐标测量机之间的光学信号的传递、尤其双向传递。探针接口(21)被设计为一体形成的模块，模块提供了测量探针在探针头上的可重复安装性，并且包括：球支承部的单侧部件，所述单侧部件包括至少三个凹部或者至少三个半球形凸起(23)；容纳部(22)，其形成为以已知的精确位置和取向接收限定类型的探针套管(24)。

Description

具有一体形成的接口以及保护单元的光学探针

技术领域

本发明通常涉及用于将光学测量探针连接至坐标测量机(CMM)的探针头的接口的具体设计。

背景技术

通常的实践是在坐标定位装置(诸如坐标测量机(CMM))上检查生产后的工件，以便检查预定对象参数(例如对象的尺寸和形状)的正确性。而且，在许多工业应用中关注的是检测未知对象的表面。使用坐标测量机或者任何其他合适类型的扫描设备还能够典型地提供这种测量。

在常规3D坐标测量机中，探针头被支撑用于沿着三个相互垂直轴线(沿X、Y及Z方向)移动。从而，探针头能够被引导至坐标测量机的测量体积的空间中的任何任意点，并且对象能够利用由探针头承载的测量传感器(探针或者探测单元)测量。这种探测单元能够设计为触觉探针或者光学传感器，例如基于三角测量或者干涉测量的原理提供对表面的测量。

在简单形式的机器中，平行于每个轴线安装的合适的换能器或者线性编码器能够确定探针头相对于机器基座的位置，因此，能够确定被传感器照射的对象上测量点的坐标。为了提供探针头的可移动性，典型的坐标测量机能够包括：框架结构，探针头布置在该框架结构上；以及驱动部件，其用于将框架结构的框架部件相对于彼此移动。

典型的通用系统是门式类型的坐标测量机，诸如DE4325337中描述的，或者是3D坐标测量铰接臂，例如，从US5,402,582或者EP1474650已知的。

使用光学传感器的优势为，其不是必须接触待测量的部件，因此在测量期间不会使部件变形或者不破坏部件，触觉探针就是这种情形。

但是，与用于坐标测量机的光学测量方法并存的是，需要将光学信号从传感器元件引导至坐标测量机的控制单元，其中，此处典型地使用光纤作为光学导体以及用于测量辐射的光学信号传递。

合适的光纤在用于信号传递的通信中分布广泛。为了联接所述光纤，存在与相应的应用对象并列的多个插入联接件，能够使甚至高能量光学辐射经由光纤和插入联接件传递，同时损失较低。但是，插入联接件具有的决定性劣势为：它们主要是被生产用于静态连接。由于光学接口对污染和破坏的高水平灵敏性，它们不能够频繁被插入。公知联接件的预测服务寿命为例如500至1000个插入周期。但是，实践中打开它们仅是为了维护。此外，为了确保优化传递，在重新插入在一起之前需要清洁光纤的在光学接口处的表面。

为了能够使用坐标测量机来测量复杂测量对象，例如气缸体，需要较频繁地改变传感器元件。必须以这种方式选择用来测量特定工件的光学探针的类型，使得探针的测量属性适合于工件的相应部分的形状或者地形属性。

为了提供适合于相应测量要求的各个合适的探针，通常需要频繁改变附接至CMM的探针头的探针。而且，可获得用于相应测量要求的多个具体探针以用于确保不同工件的精确测量。

例如，为了测量镗孔，探针能够优选包括棱镜或者镜面，从而相对于探针触针的延伸轴线以预定角度例如90°发射测量光束。

正如粗略估计的，传感器元件需要大约每个小时改变一次。因为坐标测量机通常一小时被驱动一次，因此每周易于达到100个插入周期，因此公知于通信的光学插入联接件将最早在约3个月之后达到它们预期服务寿命的终点。

为了能够合理使用坐标测量机中的光学传感器元件，光学联接件必须满足至少如机械或者机械/电联接元件的坚固性和精度的相同要求。

因而坐标测量机和相应的探针典型地包括接口，接口允许机械及光学地联接两个部件，尤其还允许电联接两个部件。通过这种接口，探针能够相对快速地以及利用较低努力附接至探针头以及由用于测量目的的探针头携带以及定位。这种光学-机械接口例如公知于EP2356401B1。

根据该方法，每当元件彼此联接时，套管或者纤维必须精确地对准。联接件包括用于该目的的具体对准单元。这种系统提供了用于角度对准的相当紧密的容差，这同时是该方法的一个劣势。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种改进的探针和/或CMM设计，其允许快速、容易以及高可重复性地使测量条件适应于期望测量要求。

这些目的通过第一方面的特征实现。在其它方面中以可替换或者有利方式描述进一步发展的本发明的特征。

本发明涉及坐标测量机的技术领域。更精确地，本发明处理的问题是如何模块化地、精确地、可重复地以及可靠地将测量探针(尤其光学探针)与CMM的探针头连接。总体构思是将相关接口部分集成为一个单个接口部件，以及通过该单个接口提供接口配对部分的精确对准性。

典型地提供了两侧式接口，用于连接光学探针与探针头。该接口的一个部分分配给探针头，另一部分分配给光学探针。通过联接这些部分，建立光学和/或电连接，并且可获得利用由CMM控制的光学探针进行的测量。

本发明涉及一种测量探针，其适于附接至坐标测量机的探针头，坐标测量机用于确定待测量的对象的测量点的至少一个空间坐标。

测量探针能够优选设计为依靠发射以及接收测量激光束来提供对测量点的距离测量的光学探针。优选地，这种探针能够是光学扫描探针或者三角测量传感器。

测量探针包括适于提供对对象上的测量点的距离测量的光学测量单元。这种测量单元能够测量距离并且包括光学元件，例如激光源、透镜组件等，用于提供如上所述的测量功能性。而且，测量探针包括探针接口，该探针接口提供了将测量探针模块化安装至坐标测量机的探针头并且在探针和坐标测量机之间(当联接至探针头时)传递、尤其双向传递光学信号。

此外，探针接口设计为一体形成的模块，其提供了将测量探针安装至探针头的可重复安装性。探针接口包括球支承部的单侧部件，所述球支承部包括至少三个凹部或者至少三个半球形凸起。换句话说，支承部的一侧设计在探针接口一侧。支承部的配对部分优选通过对应接口部分(机器接口)设置在CMM一侧，尤其设置在探针头上。通过将各接口部分进行联接完成了支承部。

正如提到的，形成至少三个凹部或者至少三个凸起。接口配对部分提供了那些未由探针接口提供的元件。

因此，至少以及优选3球式支承部是通过将探针接口与对应配对接口部分联接而提供的。3球式支承部有利地提供了以高精度及以限定的可重复横向对准来安装接口部分。

探针接口还包括容纳部，该容纳部形成为以公知的精确位置和取向接收限定类型的探针套管。容纳部包括根据精确位置和取向固定地布置的探针套管。容纳部具有精确成形的尺寸，因而提供将光学套管布置在内部以及通过其调节的尺寸和形状提供套管的精确对准。由此，依靠精确布置的套管，利用相应光学轴线的限定位置和取向，能够提供激光的发射或接收方向。

球支承部的部件和容纳部由一个件形成(以集成方式)。尤其硬金属主体包括所述的凹部和容纳部，因而代表根据本发明的探针接口。优选地，凹部和容纳部由硬金属主体而成形。

为了提供模块化的可安装接口配对部分的联接，测量探针能够包括联接机构，联接机构提供了通过磁联接单元将测量探针模块化安装至探针头，所述磁联接单元适于根据需要提供磁吸引保持力，尤其其中，磁联接单元包括电磁元件。探针接口能够通过分别施加磁力而被保持至探针头。

联接机构能够包括弹性元件，尤其是弹簧，其在安装状态提供了沿配对机器接口的方向对探针接口的按压，因而提供了接口的浮动支撑。

根据本发明的实施例，测量探针包括防尘单元。

尤其，防尘单元设计成以模块化方式附接至测量探针并且能够分别被拆卸。在上下文中，防尘单元能够被构建为独立单元，用于与光学测量探针结合(还见下文的描述)。

防尘单元设计成使得处于未安装状态的探针套管通过保护元件保护而免于接触灰尘。处于未安装状态的保护元件定位在阻挡位置，使得用于传递光学信号的路径被阻挡。依靠探针套管将光学信号传递至处于安装状态的探针头以及从处于安装状态的探针头传递光学信号是通过定位在打开位置的保护元件提供的，使得光路径未被阻挡。

一些类型的移动机构提供了保护元件的根据其相应安装状态的位移，即提供了在安装或者拆卸探针的过程中保护元件的移动。

根据防尘单元的具体实施例，该单元包括保护元件，保护元件沿着位移轴线可移动地布置，位移轴线横向于、尤其是垂直于由接口限定的期望安装方向所限定的安装轴线。单元还包括在结构上连接至保护元件的第一磁性元件和沿着致动轴线可移动地布置的第二磁性元件，该致动轴线基本平行于或者共轴于安装轴线。第一磁性元件和第二磁性元件相对于彼此布置并且彼此协作，使得保护元件的横向位移(沿着位移轴线)取决于第二磁性元件沿着致动轴线的位置。

尤其，第一磁性元件定向成使得其磁极沿基本平行于位移轴线或者基本平行于安装轴线的方向依次布置。

尤其，相应地，第二磁性元件定向成使得其磁极沿基本平行于安装轴线或者基本平行于位移轴线的方向依次布置。

第二磁性元件能够机械地从第一磁性元件脱开。

根据本发明的实施例，关于磁性元件的相对布置，第二磁性元件布置成，使得在未安装状态吸引力源自于第一和第二磁性元件的磁极的相对布置并且保护元件被保持在阻挡位置。在安装状态时，排斥力源自于第一和第二磁性元件的磁极的相对布置并且保护元件被保持在未阻挡位置。

优选地，第一磁性元件定向成使得其磁极沿基本平行于位移轴线的方向依次布置，第二磁性元件定向成使得其磁极沿基本平行于安装轴线的方向依次布置。当然，只要提供了保护元件的相应位移，就能够实现磁性元件的可替换对准以及布置。

尤其，第二磁性元件布置成使得当将测量探针从未安装状态设定为安装状态时，第二磁性元件的最靠近第一磁性元件的磁极切换。由此，所引起的磁力的性质改变，例如从吸引力变为排斥力。

保护单元的位移取决于第一和第二磁性元件的相对布置。在第一相对位置，例如根据探针的未安装状态，由于它们的相对位置以及磁极的取向能够生成磁吸引力，且保护元件被保持或者移动在所述阻挡位置，用于保护光学套管。

可替换地，在这种第一相对位置，两个磁性元件之间的磁力能够忽略，且保护元件能够借助于联接至保护元件的弹簧被保持在阻挡位置。

在第二相对位置，例如根据探针的安装状态，由于磁极的相对位置和取向能够生成排斥的磁力，且保护元件被保持或者移动在用于依靠套管提供光传递的打开位置。

磁性元件能够设计成使得得到的磁力在第二位置大于由弹簧提供的排斥力，因而保护元件抵抗弹簧力而移动。

根据本发明的另一实施例，保护单元包括与第二磁性元件联接并且沿安装方向提供回复力的回复设备(例如弹簧)。由此，只要探针不安装至探针头，第二磁性元件能够设置在限定位置。当将探针安装至头部时，第二磁性元件移离限定位置并且引起保护元件的位移。

根据防尘单元的实施例，保护元件沿着位移轴线可移动地布置，位移轴线横向于、尤其垂直于由接口限定的安装方向所限定的安装轴线，防尘单元包括滑动机构，其设计成这样并且与保护元件布置成，使得在安装或者拆卸处理的过程中，滑动机构被致动并且引起保护元件沿着位移轴线移动。

这种滑动机构能够包括结构上的接头元件，接头元件可相对于彼此移动。该机构的第一端能够连接至保护单元以提供相应的位移，该机构的第二端能够连接至沿着安装轴线可移动地布置的元件。通过移动该元件，例如在安装探针的过程中，能够提供保护元件的相应移动。

尤其，保护单元包括回复设备，该回复设备联接保护元件并且沿着位移轴线在要保护的探针套管的方向提供回复力。

优选地，至少一个回复设备实施为复位弹簧。

关于接口的设计，在一个实施例中，探针套管依靠粘着剂、尤其是胶水固定在容纳部的内部。容纳部能够形成为其内径大于套管的直径，以能够在套管和容纳部之间应用胶水。

一体形成的模块能够由金属，尤其是由硬金属，尤其由碳化钨或者硬化钢制成。

本发明还涉及探针的配对部分和探针接口，即CMM(探针头)和对应机器接口。

因此，本发明还涉及一种坐标测量机，其用于确定待测量的对象的测量点的至少一个空间坐标，坐标测量机包括具有多个结构部件的机器结构，结构部件包括至少一个基座和用于接近测量点的探针头，其中，机器结构提供了将探针头链接至基座。探针头包括提供了将测量探针模块化安装至探针头的机器接口。

机器接口设计为一体形成的模块，其提供了测量探针在探针头上的可重复安装性并且包括球支承部的单侧部件，该球支承部包括至少三个凹部或者至少三个半球形凸起以及容纳部。容纳部形成为以公知的精确位置和取向接收限定类型的机器套管，并且具有根据精确位置和取向固定地布置的这种机器套管。球支承部的部件和容纳部形成为一个件。

机器接口设计成使得探针接口匹配机器接口，以提供以期望的可重复方式联接探针。

尤其，机器套管依靠粘着剂、尤其是胶水固定在容纳部内部。

而且，机器接口能够实施为一体形成的模块，其由金属、尤其由硬金属、尤其由硬化钢制成。

关于根据本发明实施例的接口部分(机器和探针)的联接方式，机器接口包括适于根据需要提供磁保持力的磁联接单元，尤其其中，磁联接单元包括电磁元件。尤其，配对探针接口部分还提供了用于建立保持力的相应磁性元件。

如上所述，构思涉及将接口的两侧进行联接。因而，本发明还涉及一种由上述的坐标测量机(具有机器接口)以及上述的测量探针(具有探针接口)构成的系统。

该系统的测量探针依靠部件(探针头和测量探针)的接口联接至探针头，其中，探针接口和机器接口相对于彼此这样设计以及布置，使得探针套管和机器套管相对于彼此以非接触方式精确地定位并且定向，其中，在套管之间设置限定间隙。精确的球支承部是通过彼此协作的相应一侧球支承部部件的相互作用而提供的。

尤其，探针套管和机器套管共轴对准，并且间隙的宽度为最大200μm，尤其是最大为100μm或者50μm。

正如上文已经提到的，保护单元不是必须、但是能够设置为单独的，优选是模块化安装部件(可安装至光学探针或者其接口)。

因此，本发明的另一方案涉及一种保护单元，其用于坐标测量机的光学测量探针的光学探针套管。探针套管适于以及布置成双方向地从测量探针传递光学信号以及传递光学信号至测量探针。

在测量探针的未安装状态下，保护单元为测量探针的光学探针套管提供防尘。保护单元设计成使得通过定位在阻挡位置的保护元件来保护处于未安装状态的探针套管免受污染，尤其被灰尘污染，使得套管至少部分地被覆盖，且用于传递光学信号的路径至少部分地被阻挡，以及使得依靠处于安装状态的探针套管的光学信号传递通过保护元件来提供，该保护元件处于打开位置，使得路径未被阻挡。保护单元设计成使得其模块化地可附接(可安装/可拆卸)至坐标测量机的测量探针。保护单元包括位移机构，位移机构提供了在安装光学探针(至所述探针头)的过程中保护元件从阻挡位置自动移位至打开位置。

根据本发明的实施例，防尘单元包括保护元件，保护元件沿着位移轴线可移动地布置，位移轴线横向于、尤其垂直于由用于光学探针的安装方向限定的安装轴线。单元包括：第一磁性元件，其在结构上连接至保护元件；第二磁性元件，其沿着基本平行于安装轴线或与安装轴线共轴的致动轴线可移动地布置。第一磁性元件和第二磁性元件相对于彼此布置并且彼此协作，使得保护元件的横向位移取决于第二磁性元件沿着致动轴线的位置。

尤其，第一和/或第二磁性元件定向成使得其磁极沿基本平行于位移轴线或者基本平行于安装轴线的方向依次布置。

第二磁性元件优选从第一磁性元件机械地脱开。

在另一实施例中，第二磁性元件布置成使得在未安装状态中吸引力源自于第一和第二磁性元件的磁极的相对布置，并且保护元件保持在阻挡位置，和/或在安装状态时，排斥力的源自于第一和第二磁性元件的磁极的相对布置，并且保护元件保持在非阻挡位置。

尤其，第二磁性元件布置成使得当将测量探针从未安装状态设定为安装状态时，第二磁性元件的最靠近第一磁性元件的磁极切换。

根据本发明的另一实施例，保护元件沿着位移轴线可移动地布置，位移轴线横向于、尤其垂直于通过由接口限定的安装方向限定的安装轴线，防尘单元包括滑动机构，滑动机构这样设计以及布置，使得在安装或者未安装处理的过程中，滑动机构被致动并且引起保护元件沿着位移轴线移动。

保护单元能够包括第一回复设备，其联接第二磁性元件并且沿致动轴线的方向提供第一回复力，尤其其中，保护单元包括第二回复设备，其联接保护元件并且沿着位移轴线在向阻挡位置的方向上提供第二回复力，和/或至少一个回复设备实施为复位弹簧。当然，第二回复元件能够独立于第一回复元件而设置。

要理解的是，上文测量探针提供以及描述的保护单元的具体实施例还适用于独立的保护单元，反之亦然。

附图说明

仅仅通过举例，参考附图示意示出的作业例子，下文将描述或者更详细地解释根据本发明的设备。具体地，

图1示出了用于根据本发明的坐标测量机的一体形成的接口；

图2示出了根据本发明的探针接口的顶侧视图；

图3a示出了光学以及机械接口的实施例，根据本发明用于提供限定的及精确的接口部件的相对位置，接口部件中的一个分派给探针头，另一个分派给CMM的光学测量探针；

图3b和图3c示出了根据本发明的光学以及机械接口的另一实施例；

图4a和图4b示出了坐标测量机的探针头的接口部分以及设计成要安装在探针头处的光学探针的接口配对部分；

图5示出了以独立方式设计的根据本发明的保护单元的实施例；以及

图6示出了以独立方式设计的根据本发明的保护单元的另一实施例。

具体实施方式

图1示出了两部分式接口10，其设计成重复地以及精确地将测量探针连接至根据本发明的坐标测量机的探针头。示出了接口10的剖切立体图。接口10包括机器接口部分11和探针接口部分21。

机器接口部分11由硬金属制成并且环状地形成。容纳部12设置在机器接口11的中心，用于在内部附接光纤或者套管。此外，机器接口11包括至少三个凹部13(示出了其中两个)，它们代表三点支承(尤其3球式支承部)的一侧。描述的整个模块以非常高的精度一体地形成(即，由一个件形成)。这种构造允许以非常高的位置精度来设计部件，以进一步相对于接口连接状态提供高精度的重复性。

套管14(光纤15终止于其中)固定地布置在凹部12内。凹部12和套管14以对应方式成形并且形成，即，凹部12的内径和/或形状基本对应于套管14的外径和/或形状。尤其，套管14粘合在凹部12中。例如沿着凹部的凹槽允许胶水在套管以及凹部之间漫延，从而以低横向容差实现紧密固定。

当将位于一侧和另一侧的两个接口部分联接时，为了提供对应高精度，用于硬金属接口11的制造容差较低，还提供将套管14高精度地插入到机器接口11中。

探针接口部分21设计成匹配机器接口11，即，尤其用于三点支承和/或用于光传递的配对部分的尺寸和形状设置成适合于机器接口11的相应部分。

根据本实施例，探针接口2也由一个件制成，即一体地形成。

探针接口21的整体主体26包括凹部22，套管24附接在凹部22内，用于传递通过光学探针纤维25提供或者接收的光。此外，探针接口21包括用于机器接口11的凹部13的至少三个配对部分23。这些配对部分实施为半球形凸起23，当探针接口21附接至探针头并且接口部分11、21彼此联接时其提供(至少)三点支承，使得凸起23与凹部13协作。

由于设置了三点支承，所以以高精度以及可回复/可重复方式提供了探针接口21和机器接口11的相对定位。

接口10设计成使得在联接状态下套管14和24之间存在(空气)间隙，因而防止彼此接触，因此防止由这种物理接触引起的破坏。套管14、24的端表面之间的距离(＝空气间隙)优选设置为100μm。

正如能够看见的，接口10的探针侧能够包括联接机构，联接机构提供了将探针附接至探针头。这种机构能够包括弹簧状布置27，其中，弹簧确保限定量的按压力，按压力提供了在连接状态中接口部分11和21的稳定连接。探针接口21通过弹簧布置27被按压至机器接口11。

图2示出了根据本发明的探针接口31的顶侧视图。接口主体36设置为单个硬金属块(例如硬化钢)，其包括三个凹部33以及一个容纳部32。

容纳部32设计成接收纤维套管，纤维套管用于经由套管提供测量激光的传递。能够以非常精确的方式实现这种光的传递，以便非常精确形成容纳部32和凹部33。三个凹部33提供了将接口31相对于接口(未示出)的配对部分进行稳定及可重复的安装。三点支承设置在探针接口31的安装状态中，即当连接至探针头的接口配对部分时。

由于包括容纳部32和凹部33的接口主体36的整体设计(一个件)，给出了它们相对位置和取向的结构稳定性。因而能够避免变形或者位移，或者至少降低至最小。使用类似于硬化钢的相对刚硬的材料能够进一步改善接口的行为(尤其是结构稳定性)。

三点支承(例如3球式支承部)提供了两个对应接口部分的自身对准，这引起分别与两个接口部分布置的两个对置套管的相应的精确对准。对于经由套管的光学传递，这种设计实现了非常精确的联接。

将理解的是，在本发明的内容中，在CMM的探针头处的机器接口能够根据示出的探针接口31来设计，然后对应探针接口将在结构上适于匹配接口。

图3a示出了根据本发明的光学以及机械接口40的实施例，其用于提供接口部件41、42的限定的及精确的相对位置，接口部件41、42中的一个分配给探针头，另一个分派给CMM的光学测量探针。

接口部件41和42都以集成方式实施，即由一个单个件形成的精度相关元件。

接口部分41和42均包括容纳部43和44以及相应的接触元件45和46，相应的接触元件45和46在联接状态中尤其通过在联接状态下构建三点支承而提供部分41和42相对于彼此的精确对准。

套管47和48布置(例如粘合)在相应的容纳部43、44的内部，并且由于接触元件45、46的精确对准性而提供光传递。因此，套管47、48相对于彼此对应地精确地对准。

在联接状态中，由套管47、48限定的光学轴线优选地彼此共轴对准。因此，能够以最合适的方式经由套管47、48提供光传递，即避免或者降低光强度的损失。这种改进的更可靠的光传递是部件41、42的实心结构的结果，其提供了接口元件(套管47、48和支承元件45、46)精确及长期的稳定布置以及对置部件41、42的接口元件的高精度相对对准。

另外，接口部件41、42包括相应的及共同作业的联接元件49a和49b。这些元件49a、49b实施为磁性元件，更精确地实施为可切换的电磁体。当已经对磁体49a、49b切换时，部件41、42之间提供磁吸引力，且下部42(例如是光学探针的部分)通过该力被保持至上部41(例如，是CMM的探针头的部分)。通过关断(switch off)磁体，相应地力被关断，并且能够将部件41、42分离。

图3b示出了根据本发明的光学以及机械接口50的另一实施例，用于提供接口部件51、52的限定的及精确的相对位置，接口部件51、52中的一个分派给探针头，另一个分派给CMM的光学测量探针。

接口的两侧(即部件51和52)以集成方式设计。每个部件包括容纳部53、54，用于接收光纤或者纤维套管以提供测量激光的精确传递。此外，每个部件51、52包括凹部55、56，尤其包括三个凹部，它们用于提供三点支承，与相应的球57结合在接口50的闭合状态下，即联接状态下，提供球支承部。

以这种方式布置凹部55、56、球57和光纤或者套管，使得套管/纤维在联接状态中彼此没有任何接触。图3c中能够看到这种联接状态。通过避免套管的物理接触，尤其通过联接或者断开接口，显著降低引起破坏套管的可能性。因此，由于更稳定的信号传递，利用装备有这种接口的光学探针的测量更可靠。

套管之间的间隙或者此处纤维端部之间的间隙(在联接状态中)尤其保持为至少50μm或者最多200μm。

图4a示出了坐标测量机的探针头的接口部分61，并且光学探针的接口配对部分71设计成安装在探针头处。

探针头接口61实施为一个件62，其由硬金属制成并且包括容纳部，套管63被接收在容纳部的内部。此外，凹部64(尤其三个，示出了其中一个)通过集成接口主体62的相应形状形成及提供。

探针接口71包括容纳部以及相应的凹部74(尤其三个，示出了其中一个)，容纳部的内部接收套管73。设置在联接状态(见图4b)的相应的球75，作为例如3球式支承部的元件位于凹部74处。探针接口还以集成方式设计，即包含凹部74和容纳部的接口主体72由一个单个部件制成。

由于接口61的结构上的集成设计，如上所述，提供了精确的联接以及信号传递。

另外，防尘系统80附接至接口部分61、71。上部61包括截挡元件81(拨爪)，通过截挡元件81能够在探针接口71处启动保护单元82的保护功能。

尤其，以模块化方式设计防尘系统80，即截挡元件81和保护单元82能够模块化地安装至接口以及从接口拆卸。根据可替换实施例，截挡元件81由CMM的探针头的结构部分表示。

保护单元82在探针接口71处包括保护元件83，在光学探针的未安装状态(正如图4a示出的)，其提供了对套管73的覆盖。由此，能够避免可能弄脏或者污染套管73的光传递端部。在未联接状态中这种保护的巨大优势在于，在保持光学探针可用在测量期间(例如在相应的探针交换单元中)的同时，能够防止上述弄脏。

保护元件83沿着位移轴线A可移动地布置。位移轴线A垂直于将光学探针联接至探针头的方向。保护元件83优选布置成或者实施为滑架，其能够至少基本平行于位移轴线A而移动。

此外，第一磁性元件84(例如永磁体)连接至保护元件83。第一磁性元件84的磁极沿基本平行于位移轴线A的方向依次布置。

保护单元82进一步包括可移动切换元件85，其具有第二磁性元件86。切换元件85沿着基本垂直于位移轴线A的致动轴线B可移动地布置。

正如能够看到的，切换元件85和滑架相对于彼此布置，使得第一磁性元件84和第二磁性元件86的磁力彼此相互作用。

作为一个例子，第二磁性元件86的上部代表南磁极，第二磁性元件86的下部代表北磁极。相应地，第一磁性元件84的左部代表其南磁极，第一磁性元件84的右部代表北磁极。

由于这种构造，在图4a所示的联接状态中，第一磁性元件86被第二磁性元件84吸引，这引起通过保护元件83覆盖套管73。

相比之下，在图4b所示的联接状态中，切换元件85沿着致动轴线B向下移动，这引起两个磁性元件84和86的相同磁极的对置布置，例如，如示出的，南磁极布置成最靠近彼此。当接口联接时由于第二磁性元件86引发的移动-该移动是通过将截挡元件81按压在切换元件85上提供的，磁吸引力变为磁排斥力，这使得保护元件83移动至非阻挡位置。套管不再被保护元件83覆盖，并且提供了光传递。

根据本发明的优选实施例，弹簧或者任何其他类型的回复元件与切换元件85连接，并且引起在未联接状态下的切换元件85移动到上取向置，如图4a所示的。

可替换地，例如，切换元件85通过具体连接设备连接至截挡元件81，因而根据截挡元件81的垂直移动而移动，例如该连接设备包括另一磁性元件。

根据保护单元80的另一实施例(未示出)，由于沿着位移轴线的方向施加的回复力，保护元件83的位移保持在覆盖位置。保护因排斥力被解除，排斥力是通过切换元件沿着致动轴线的相应移动导致的对置相同磁极而引发的。切换单元的磁性元件能够布置成，使得其磁极沿基本平行于位移轴线的方向依次设置。

根据本发明的具体实施例，保护元件83能够包括位于其远侧端部处(面向套管73)的清洁表面。这种清洁表面在套管73的每次覆盖/暴露处理时提供了对套管73的清洁。

图5示出了以独立方式设计的根据本发明的保护单元82的实施例，尤其用于附接至CMM的探针以保护光学连接件(例如光纤的套管或者端部)免受污染。

图6示出了以独立方式设计的根据本发明的保护单元92的实施例。致动部件即保护元件93和切换元件95，沿着上文已经描述的相应的移动轴线布置。单元92再次包括两个磁性元件94和96，它们相对于彼此布置并且定向，使得在如图所示的未安装状态下，在这些元件之间引起可忽略的排斥磁力。排斥磁极面向彼此。

两个弹簧97和98布置成用于向相应的部件提供回复力。第一弹簧97将切换元件95保持在上取向置，第二弹簧将保护元件93保持在阻挡位置。

通过向下移动切换元件95，例如通过由探针头的部分引起的按压，在磁性元件94、96之间建立或者增加排斥磁力。磁力具有的量值使得第二弹簧98被压缩，并且保护元件93向右移动(相对于切换元件95)。因此，保护元件93移位至打开位置。

虽然部分地参考一些具体实施例在上文示出了本发明，必须理解的是，能够进行实施例的不同特征的多种修改以及结合，并且不同特征能够彼此结合，或与公知于现有技术的坐标测量机结合。

Claims (15)

1.一种测量探针，所述测量探针适于安装至用于确定待测量的对象上的测量点的至少一个空间坐标的坐标测量机的探针头，所述测量探针包括：

●光学测量单元，所述光学测量单元适于提供所述对象上的测量点的距离测量，

●探针接口(21、31、41、42、51、52、71)，所述探针接口用于：

□将所述测量探针模块化安装至所述坐标测量机的探针头，以及

□所述探针和所述坐标测量机之间的光学信号的传递，尤其是双向传递，

其特征在于，

所述探针接口(21、31、41、42、51、52、71)被设计为一体形成的模块，所述模块提供了所述测量探针在所述探针头处的可重复安装性，并且包括：

●球支承部的单侧部件，所述单侧部件包括至少三个凹部(33、46、55、56、74)或者至少三个圆顶形凸起(23、45)，

●容纳部(22、32、43、44、53、54)：

□所述容纳部形成为以已知的精确位置和取向接收限定类型的探针套管(24、47、48、73)，以及

□所述容纳部根据所述精确位置和取向固定地布置所述探针套管(24、47、48、73)，

其中，所述球支承部的所述单侧部件和所述容纳部形成为一个件。

2.根据权利要求1所述的测量探针，其特征在于，

所述测量探针包括联接机构，所述联接机构用于通过部件将所述测量探针模块化安装至所述探针头：

弹性元件(27)，尤其是弹簧，所述弹性元件在安装状态用于沿配对机器接口(11，41、42、51、52，61)的方向按压所述探针接口(21、31、41、42、51、52、71)，因此提供了浮动支撑，和/或

磁联接单元，所述磁联接单元适于根据需要提供磁吸引保持力，尤其其中，所述磁联接单元包括电磁元件(49a、49b)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的测量探针，其特征在于，

所述测量探针包括防尘单元(82、92)，其中所述防尘单元(82、92)被布置且设计成使得：

●在所述测量探针的未安装状态下，通过保护元件(83、93)保护所述探针套管(24、47、48、73)以防接触灰尘，所述保护元件(83、93)定位在阻挡位置，使得用于传递光学信号的路径被至少部分地阻挡，以及

●在所述测量探针的安装状态下，通过所述保护元件(83、93)提供了借助于所述探针套管(24、47、48、73)将光学信号传递至所述探针头以及从所述探针头传递光学信号，所述保护元件(83、93)定位在打开位置使得所述路径未被阻挡。

4.根据权利要求3所述的测量探针，其特征在于，

所述防尘单元(82、92)根据权利要求10至15中任一项的实施例来设计。

5.根据前述权利要求中任一项所述的测量探针，其特征在于，

●所述探针套管(24、47、48、73)借助于粘着剂、尤其是借助于胶水固定在所述容纳部(22、32、43、44、53、54)的内部，和/或

●所述一体形成的模块由金属、尤其是硬金属、尤其是碳化钨制成。

6.一种坐标测量机，所述坐标测量机用于确定待测量对象上的测量点的至少一个空间坐标，所述坐标测量机包括具有多个结构部件的机器结构，所述结构部件包括至少一个基座以及用于接近所述测量点的探针头，其中，

●所述机器结构用于将所述探针头链接至所述基座，以及

●所述探针头包括用于将测量探针模块化安装至所述探针头的机器接口(11、41、42、51、52、61)，

其特征在于，

所述机器接口(11、41、42、51、52、61)设计为一体形成的模块，所述模块提供了所述测量探针在所述探针头处的可重复安装性，并且包括：

●球支承部的单侧部件，所述单侧部件包括至少三个凹部(13、46、55、56、64)或者至少三个圆顶形凸起(45)，

●容纳部(12、43、44、53、54)：

□所述容纳部形成为以已知的精确位置和取向接收限定类型的机器套管(14、47、48、63)，以及

□所述容纳部根据所述精确位置和取向固定地布置所述机器套管(14、47、48、63)，

其中，所述球支承部的所述单侧部件和所述容纳部形成为一个件。

7.根据权利要求6所述的坐标测量机，其特征在于，

●所述机器套管借助于粘着剂、尤其是借助于胶水固定在所述容纳部的内部，和/或

●所述一体形成的模块由金属、尤其是硬金属、尤其是碳化钨或者硬化钢制成，和/或

●所述机器接口(11、41、42、51、52、61)包括适于根据需要提供磁保持力的磁联接单元(49a、49b)，尤其其中，所述磁联接单元包括电磁元件。

8.一种由根据权利要求6或7所述的坐标测量机以及根据权利要求1至5中任一项所述的测量探针构成的系统，

其特征在于，

所述测量探针借助于它们的接口(11、21、31，41、42、51、52、61、71)联接至探针头，其中，探针接口(21、31、41、42、51、52、71)和机器接口(11、41、42、51、52、61)被设计为以及相对于彼此被布置为使得：

●所述探针套管(24、47、48、73)和所述机器套管(14、47、48、63)以非接触方式精确地定位并且相对于彼此定向，其中，在所述探针套管与所述机器套管之间设置有限定的间隙，以及

●通过彼此协作的相应的一侧球支承部件的相互作用提供了精确的球支承。

9.根据权利要求8所述的系统，

其特征在于，

所述探针套管(24、47、48、73)和所述机器套管(14、47、48、63)共轴地对准，所述间隙的宽度最大为200μm，尤其是最大为100μm或者50μm。

10.一种用于坐标测量机的光学测量探针的光学探针套管(24、47、48、73)的保护单元(82、92)，所述探针套管(24、47、48、73)适于且被布置成双方向地从测量探针传递光学信号以及将光学信号传递至所述测量探针，

其特征在于，

●所述保护单元(82、92)用于在所述测量探针的未安装状态下为所述测量探针的所述光学探针套管(24、47、48、73)提供防尘，

●所述保护单元(82、92)被设计成且能够被模块化地附接至所述坐标测量机的所述测量探针，使得：

□通过保护元件(83、93)能够保护处于未安装状态的所述探针套管(24、47、48、73)以防污染，尤其防止被灰尘污染，所述保护元件(83、93)定位在阻挡位置，使得所述探针套管(24、47、48、73)被至少部分地覆盖并且用于传递所述光学信号的路径被至少部分地阻挡，以及

□通过所述保护元件(83、93)能够提供借助于处于安装状态的所述探针套管(24、47、48、73)来传递所述光学信号，所述保护元件(83、93)定位在打开位置，使得所述路径未被阻挡，以及

●所述保护单元(82、93)包括位移机构，在安装所述光学探针的过程中，所述位移机构用于将所述保护元件(83、93)从所述阻挡位置自动移位至所述打开位置。

11.根据权利要求10所述的保护单元(82、92)，其特征在于，

所述防尘单元(82、92)包括：

●所述保护元件(83、93)，所述保护元件以能够沿着位移轴线(A)移动的方式布置，所述位移轴线横向于、尤其垂直于由用于所述光学探针的安装方向限定的安装轴线，

●第一磁性元件(84、94)，所述第一磁性元件在结构上连接至所述保护元件(83、93)，

●第二磁性元件(86、96)，所述第二磁性元件以能够沿着基本平行于或者共轴于所述安装轴线的致动轴线(B)移动的方式布置，并且

●所述第一磁性元件(84、94)和所述第二磁性元件(86、96)相对于彼此布置以及彼此协作，使得所述保护元件(83、93)的横向位移取决于所述第二磁性元件(86、96)沿着所述致动轴线(B)的位置。

12.根据权利要求11所述的保护单元(82、92)，其特征在于，

所述第一磁性元件(84、94)被定向成使得其磁极沿以下方向依次布置：基本平行于所述位移轴线(A)的方向，或者基本平行于所述安装轴线的方向，和/或

所述第二磁性元件(86、96)被定向成使得其磁极沿以下方向依次布置：基本平行于所述安装轴线的方向，或者基本平行于所述位移轴线(A)的方向，和/或

所述第二磁性元件(86、96)与所述第一磁性元件(84、94)机械地脱开。

13.根据权利要求11或者12所述的保护单元(82、92)，其特征在于，

所述第二磁性元件(86、96)被布置成使得：

在未安装状态中，吸引力源自于所述第一磁性元件的磁极和所述第二磁性元件的磁极的相对布置，并且所述保护元件(83、93)被保持在阻挡位置，和/或

在安装状态中，排斥力源自于所述第一磁性元件的磁极和所述第二磁性元件的磁极的相对布置，并且所述保护元件(83、93)被保持在非阻挡位置，和/或

当将所述测量探针从所述未安装状态设定为所述安装状态时，所述第二磁性元件(86、96)的最靠近第一磁性元件(84、94)的磁极切换。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的保护单元(82、92)，其特征在于，

所述保护元件(83、93)沿着所述位移轴线(A)以可移动的方式布置，所述位移轴线横向于、尤其垂直于通过由所述接口限定的所述安装方向所限定的所述安装轴线，以及

所述防尘单元(82、92)包括滑动机构，所述滑动机构被设计为以及与所述保护元件(83、93)被布置为使得在安装或者拆卸处理的过程中，所述滑动机构被致动并且引起所述保护元件(83、93)沿着所述位移轴线(A)移动。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的保护单元(82、92)，其特征在于，

所述保护单元(82、92)包括第一回复设备(97)，所述第一回复设备联接所述第二磁性元件(86、96)并且沿安装方向提供第一回复力，

并且/或者

所述保护单元(82、92)包括第二回复设备(98)，所述第二回复设备联接所述保护元件(83、93)，并且沿着所述位移轴线(A)、尤其在向待被保护的所述探针套管(24、47、48、73)的方向上提供第二回复力，

尤其其中，至少一个所述回复设备(97、98)实施为复位弹簧。