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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur optomechanischen und/oder elektromechanischen Kopplung einer ersten Systemkomponente und einer zweiten Systemkomponente einer Messvorrichtung, die zum Bestimmen von geometrischen und/oder dimensionalen Eigenschaften eines Messobjekts eingerichtet ist, wobei die erste Systemkomponente ein erstes Schnittstellenteil aufweist, das eine erste Lichtleitfaser mit einem ersten schnittstellenseitigen Ende und ein erstes optisches Element beinhaltet, das an dem ersten schnittstellenseitigen Ende angeordnet ist, um einen in der ersten Lichtleitfaser übertragenen Lichtstrahl in einen Freistrahl mit einer definierten Strahlrichtung zu überführen, wobei die zweite Systemkomponente ein zweites Schnittstellenteil aufweist, das im Zusammenspiel mit dem ersten Schnittstellenteil dazu ausgebildet ist, die erste Systemkomponente und die zweite Systemkomponente in einer definierten räumlichen Position relativ zueinander zu positionieren und betriebsmäßig lösbar aneinander zu fixieren, und wobei das zweite Schnittstellenteil eine Schnittstellenkomponente mit einer Erhebung entgegen der definierten Strahlrichtung aufweist, wobei die Erhebung in der definierten Position mit Abstand zu dem ersten optischen Element und fluchtend entlang der definierten Strahlrichtung gehalten ist.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Messvorrichtung zum Bestimmen von geometrischen und/oder dimensionalen Eigenschaften eines Messobjekts, bei der eine Anordnung der vorgenannten Art verwendet ist, insbesondere um einen Messkopf zum Erfassen von definierten Messpunkten an dem Messobjekt betriebsmäßig lösbar an einer Haltestruktur zu befestigen. Die Haltestruktur kann ein erstes Schnittstellenteil der vorgenannten Art aufweisen und der Messkopf kann ein zweites Schnittstellenteil der vorgenannten Art aufweisen.
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Eine Messvorrichtung mit einer solchen Schnittstellenanordnung ist beispielsweise in
DE 10 2007 050 915 A1 offenbart. Die Messvorrichtung besitzt eine Haltestruktur in Form eines mehrachsigen Roboterarms. An dem Roboterarm ist über einen Messkopfhalter ein Messkopf befestigt. Der Messkopf kann mithilfe des Roboterarms entlang von verschiedenen Raumrichtungen über einen Messtisch geführt werden, auf dem ein Messobjekt platziert ist. Der Messkopfhalter besitzt ein erstes Schnittstellenteil mit einer zentralen Bohrung, die einen zentral am Messkopf angeordneten Zapfen aufnehmen und klemmen kann. Der Messkopfhalter beinhaltet außerdem eine Lichtleitfaser und eine Kollimatorlinse, die am schnittstellenseitigen Ende der Lichtleitfaser angeordnet ist. Der Messkopf beinhaltet eine weitere Lichtleitfaser und eine weitere Kollimatorlinse. Wenn der Messkopf an dem Messkopfhalter fixiert ist, stehen sich die beiden Kollimatorlinsen mit ihren jeweils konvexen Linsenflächen fluchtend und mit Abstand gegenüber. Sie bilden eine optische Übertragungsstrecke für eine Freistrahlübertragung. Die bekannte Schnittstellenanordnung eignet sich daher für optische Messköpfe, die der Beschreibung nach automatisch gewechselt werden können. Sie ist aber nicht geeignet, um alternativ einen taktilen Messkopf an dem Roboterarm zu verwenden. Der Einsatzbereich der Schnittstellenanordnung aus
DE 10 2007 050 915 A1 ist daher begrenzt.
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Es gibt eine Vielzahl von Schnittstellenanordnungen, über die ein Messkopf an einer Messvorrichtung betriebsmäßig lösbar befestigt werden kann. „Betriebsmäßig lösbar“ bedeutet in diesem Kontext, dass ein Wechsel des Messkopfes zum bestimmungsgemä-ßen Betrieb der Messvorrichtung gehört. Ein Wechsel des Messkopfes ist insbesondere möglich, ohne die Messvorrichtung vollständig außer Betrieb zu setzen, wie etwa stromlos zu schalten.
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EP 2 104 357 A1 offenbart eine weitere Schnittstellenanordnung, über die wahlweise ein optischer Messkopf oder ein taktiler Messkopf an der Haltestruktur einer Messvorrichtung befestigt werden kann. Auch in diesem Fall wird der Messkopf mit einem zentralen Zapfen gehalten, der hier an dem maschinenseitigen ersten Schnittstellenteil angeordnet ist. Ein schnittstellenseitiges Ende einer maschinenseitigen Lichtleitfaser ist in der Peripherie der Schnittstelle in einer sogenannten Ferrule gehalten. Die Ferrule hält außerdem ein optisches Kontaktelement am Ende der maschinenseitigen Lichtleitfaser. Das zweite Schnittstellenteil des Messkopfes besitzt eine zweite Ferrule, die eine zweite Lichtleitfaser und ein zweites optisches Kontaktelement hält. In der gekoppelten Position liegen die optischen Kontaktelemente aneinander an, um einen Lichtstrahl über die Kontaktelemente von dem ersten Schnittstellenteil zu dem zweiten Schnittstellenteil oder umgekehrt zu führen. Die Montage der optischen Kontaktelemente in den jeweiligen Schnittstellenteilen muss hier mit hoher Präzision erfolgen, weshalb diese Schnittstellenanordnung aufwändig in der Herstellung erscheint. Zudem kann die Position des maschinenseitigen optischen Kontaktelements in der Peripherie der Schnittstelle nachteilig sein, wenn ein Messkopf ohne entsprechendes zweites optisches Kontaktelement gekoppelt wird.
US 10,557,702 B2 und
US 2017/0030702 A1 zeigen weitere Schnittstellenanordnungen dieser Art mit weiteren Detailaspekten.
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Des Weiteren sind verschiedene Schnittstellenanordnungen zur Kopplung eines Messkopfes mit einer Messvorrichtung in
EP 0 362 625 A2 ,
US 4,561,776 ,
WO 2008/098716 A2 ,
DE 10 2004 014 153 A1 ,
EP 2 019 282 A1 ,
DE 101 05 194 A1 und
EP 2 795 244 B1 beschrieben. Jede dieser Schnittstellenanordnungen besitzt individuelle Vor- und Nachteile. Die Vielzahl der verschiedenen Schnittstellenanordnungen zeigt, dass ein hoher Bedarf für eine Schnittstellenanordnung besteht, die unterschiedliche Anforderungen erfüllen kann. Zum einen soll die Schnittstellenanordnung gewährleisten, dass der Messkopf bei jedem Wechsel mit hoher Genauigkeit in der definierten Position an der Haltestruktur fixiert wird. Dies stellt hohe mechanische Anforderungen. Zum anderen müssen zahlreiche Signale über die Schnittstelle übertragen werden können. Die Signale können je nach Art des verwendeten Messkopfes variieren und optische und/oder elektrische Signale beinhalten. In einigen Fällen soll Licht zur Beleuchtung eines Messobjekts über die Schnittstellenanordnung übertragen werden können. Viele Messköpfe benötigen zudem eine Versorgungsspannung, die ebenfalls über eine geeignete Schnittstellenanordnung bereitgestellt werden muss. Die bekannten Schnittstellenanordnungen erfüllen die zum Teil gegensätzlichen Anforderungen in unterschiedlichem Maße. Je flexibler die Schnittstellenanordnung ausgebildet ist und je höher die zu erfüllenden Anforderungen sind, desto komplexer und teurer ist die Schnittstellenanordnung.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schnittstellenanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die konzeptionell zur Kopplung von Systemkomponenten einer gattungsgemäßen Messvorrichtung geeignet ist und die wahlweise zur Übertragung von optischen und/oder elektrischen Signalen geeignet ist. Wünschenswert ist, dass die Schnittstellenanordnung einfach, kostengünstig und möglichst kompakt/kleinbauend realisiert werden kann.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Anordnung der eingangs gelösten Art gelöst, wobei das erste Schnittstellenteil zumindest einen Lagerpunkt aufweist, an dem die Erhebung in der definierten Position anliegt.
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Die Erhebung der neuen Schnittstellenanordnung ist ein Element, das in der definierten räumlichen Position, insbesondere also bei gekoppelten Schnittstellenteilen, an dem zweiten Schnittstellenteil sitzt und in Richtung des ersten Schnittstellenteils hervorsteht. Dies gilt bei der eingangs erwähnten Schnittstellenanordnung der
DE 10 2007 050 915 A1 beispielsweise für die messkopfseitige Kollimatorlinse. Allerdings liegt diese Kollimatorlinse nicht an einem ersten Lagerpunkt des ersten Schnittstellenteils an. Sie hat keinen Einfluss auf die räumliche Positionierung der Schnittstellenteile zueinander. Andere Elemente der bekannten Schnittstellenanordnung liegen in der definierten Position aneinander an und bestimmen die relative Position der Schnittstellenteile zueinander. Diese anderen Element sind aber nicht fluchtend und mit Abstand zu dem ersten optischen Element gehalten.
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Die Schnittstellenkomponente mit der Erhebung kann in der neuen Schnittstellenanordnung daher zwei separate Schnittstellenfunktionen erfüllen. Dadurch dass sie an dem zumindest einen ersten Lagerpunkt anliegt, kann sie in vorteilhafter Weise dazu beitragen, die sechs Freiheitsgrade zu begrenzen, die die zwei Schnittstellenteile prinzipiell relativ zueinander haben. Die sechs Freiheitsgrade beinhalten drei translatorische Freiheitsgrade entlang der drei möglichen Raumachsen sowie drei rotatorische Freiheitsgrade um jeder der drei Raumachsen. Die Erhebung des zweiten Schnittstellenteils liegt in der definierten Position an dem zumindest einen Lagerpunkt des ersten Schnittstellenteils an und begrenzt damit zumindest einen Freiheitsgrad, bevorzugt sogar zwei Freiheitsgrade. Daher trägt die Erhebung dazu bei, die Position der zwei Schnittstellenteile relativ zueinander zu bestimmen.
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Darüber hinaus kann die Schnittstellenkomponente mit der Erhebung aufgrund ihrer fluchtenden Anordnung zu dem ersten optischen Element Teil einer optischen Übertragungsstrecke sein. Die Systemkomponente mit der Erhebung kann insbesondere ein Linsenelement sein, das zusammen mit dem ersten optischen Element eine Freistrahlübertragungsstrecke von dem ersten Schnittstellenteil zu dem zweiten Schnittstellenteil bildet. Diese Doppelfunktion der Erhebung spart Platz und ermöglicht eine kompakte Realisierung der neuen Schnittstellenanordnung. Außerdem eignet sich die neue Schnittstellenanordnung so zur optomechanischen Kopplung von zwei Systemkomponenten, insbesondere zur Kopplung eines optischen Messkopfes mit der Haltestruktur einer Messvorrichtung. Die neue Schnittstellenanordnung ist aber nicht auf die Messkopfschnittstelle einer Messvorrichtung beschränkt, sondern kann prinzipiell an allen Stellen einer Messvorrichtung verwendet werden, an denen eine erste Systemkomponente und eine zweite Systemkomponente optomechanisch und/oder elektromechanisch gekoppelt werden sollen.
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Darüber hinaus erlaubt es die neue Schnittstellenanordnung, eine zweite Systemkomponente ohne optische Signalübertragung zu koppeln, wobei die Erhebung im Zusammenspiel mit dem zumindest einen ersten Lagerpunkt die Zahl der Freiheitsgrade begrenzt, auch wenn sie keine optische Funktion ausübt. Der zumindest eine erste Lagerpunkt und die Systemkomponente mit der Erhebung können insbesondere auch dann, wenn keine optische Übertragungsstrecke benötigt wird, eine Schnittstellenfunktion erfüllen. Aus diesem Grund ermöglicht die neue Schnittstellenanordnung eine flexible Verwendung, die wahlweise eine optische Übertragungsstrecke beinhaltet oder nicht. Beispielsweise kann die neue Schnittstellenanordnung wahlweise zur Kopplung eines optischen oder eines taktilen Messkopfes verwendet werden. Vorteilhaft liegt das erste optische Element dabei stets geschützt im Inneren der Schnittstellenanordnung.
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Die Erhebung kann eine sphärische oder asphärische Wölbung der Schnittstellenkomponente sein. In einigen vorteilhaften Ausführungsbeispielen, die weiter unten im Detail beschrieben sind, ist die Schnittstellenkomponente ein Linsenelement mit einer konvexen Außenkontur, die an dem zumindest einen ersten Lagerpunkt des ersten Schnittstellenteils anliegt. Die Erhebung kann prinzipiell aber auch eine zylindrische, konische, pyramidenförmige oder freiförmige Erhebung sein, die entlang der definierten Strahlrichtung fluchtend zu dem ersten optischen Element an dem zumindest einen ersten Lagerpunkt anliegt. Prinzipiell kann die Erhebung auch eine konkave Fläche in Richtung des ersten Schnittstellenteils beinhalten. In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Erhebung rotationssymmetrisch um eine Rotationsachse, die der definierten Strahlrichtung entspricht.
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Die Doppelfunktion der Schnittstellenkomponente mit der Erhebung trägt dazu bei, die Anzahl der benötigten Schnittstellenkomponenten zu reduzieren. Daher kann die neue Schnittstellenanordnung recht einfach und kostengünstig realisiert werden. Die oben genannte Aufgabe ist vollständig gelöst.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Schnittstellenkomponente ein zweites optisches Element auf, das die Erhebung beinhaltet.
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In dieser Ausgestaltung kann die Schnittstellenkomponente ein Linsenelement beinhalten, das in der definierten räumlichen Position fluchtend zu dem ersten optischen Element angeordnet ist. Das Linsenelement kann an dem zumindest einen ersten Lagerpunkt des ersten Schnittstellenteils direkt anliegen. In weiteren Ausführungsbeispielen kann das zweite optische Element, alternativ oder ergänzend zu einem Linsenelement, einen Spiegel beinhalten. Außerdem kann das zweite Schnittstellenteil eine (zweite) Lichtleitfaser aufweisen, an deren schnittstellenseitigem Ende das zweite optische Element angeordnet ist. Das zweite optische Element und die zweite Lichtleitfaser können im Zusammenspiel mit der ersten Lichtleitfaser und dem ersten optischen Element eine optische Übertragungsstrecke implementieren, über die ein optisches Signal von der ersten Systemkomponente zu der zweiten Systemkomponente und/oder von der zweiten Systemkomponente zu der ersten Systemkomponente übertragen werden kann. Das optische Signal kann ein Datensignal sein, mit dem beispielsweise Mess- und/oder Steuerdaten übertragen werden. Alternativ oder ergänzend kann das optische Signal ein Lichtsignal sein, das zur Beleuchtung eines Messobjekts dienen kann.
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Das erste optische Messelement und/oder das zweite optische Element können in einigen Ausführungsbeispielen Kugellinsen sein, die am jeweiligen schnittstellenseitigen Ende der ersten Lichtleitfaser bzw. der zweiten Lichtleitfaser angeordnet sind, um die optische Übertragungsstrecke mithilfe des Freistrahls zu implementieren. In weiteren Ausführungsbeispielen können das erste optische Element und/oder das zweite optische Element asphärische Linsen- und/oder Spiegelflächen besitzen. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die Linsenelemente jeweils in einer Ferrule gehalten, insbesondere in einer Ferrule aus Keramik. Vorteilhaft ragt das zweite optische Element mit der Erhebung aus der entsprechenden Ferrule so weit hervor, dass die Erhebung an dem zumindest einen Lagerpunkt außerhalb der Ferrule anliegen kann. In einigen vorteilhaften Ausführungsbeispielen können das erste optische Element und das zweite optische Element jeweils gleiche Durchmesser quer zu der definierten Strahlrichtung haben. Wie schon weiter oben angedeutet, ermöglicht die Ausgestaltung eine effiziente optomechanische Kopplung zweier Systemkomponenten einer Messvorrichtung. Die Realisierung der optischen Elemente als Linsenelemente ermöglicht eine verlustarme Übertragung und hohe Datenübertragungsraten.
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In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die zweite Systemkomponente einen Taststift zum taktilen Erfassen eines Messpunktes an dem Messobjekt und einen Trägerkörper, an dem der Taststift quer zu der definierten Strahlrichtung beweglich gelagert ist.
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Diese Ausgestaltung macht vorteilhaften Gebrauch von der Variabilität, die die neue Schnittstellenanordnung bietet. Auch wenn das erste Schnittstellenteil eine Lichtleitfaser und ein erstes optisches Element beinhaltet, ist es nicht zwingend erforderlich, dass die zweite Systemkomponente optische Komponenten aufweist. Es ist prinzipiell möglich, die neue Schnittstellenanordnung zu verwenden, um eine zweite Systemkomponente lediglich mechanisch oder elektromechanisch an die erste Systemkomponente zu koppeln.
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In einer besonders bevorzugten Variante ist der Taststift mit der Erhebung gekoppelt.
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In dieser Ausgestaltung kann die Erhebung Teil einer neuen Taststiftsensorik sein, mit deren Hilfe eine Auslenkung des Taststiftes detektiert werden kann, insbesondere eine Auslenkung quer zu der definierten Strahlrichtung. Vorteilhaft kann die Erhebung Teil eines Linsenelements oder eines Spiegelelements sein, das mit dem Taststift gekoppelt ist. Aufgrund der optischen Übertragungsstrecke kann die erste Systemkomponente vorteilhaft einen Detektor beinhalten, mit dessen Hilfe die Auslenkung des Taststiftes relativ zu dem Trägerkörper detektiert werden kann. Beispielsweise kann ein Messlichtstrahl mithilfe des ersten optischen Elements zu der Erhebung übertragen werden und der Detektor kann eine Reflexion und/oder Streuung des Messlichtstrahls in Abhängigkeit von der Auslenkung des Taststiftes erhalten und detektieren. Die Ausgestaltung ermöglicht eine sehr einfache und kostengünstige Sensorik für einen taktilen Messkopf unter Verwendung der neuen Schnittstellenanordnung. Des Weiteren ermöglicht diese Ausgestaltung einen sehr temperaturstabilen Betrieb des Messkopfes, weil aktive Bauelemente, die sich im Betrieb der Messvorrichtung erwärmen, in der zweiten Systemkomponente reduziert sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung stellt das erste Schnittstellenteil eine 3-Punkt-Lagerung bereit, die den zumindest einen ersten Lagerpunkt beinhaltet und die dazu eingerichtet ist, die Erhebung in zwei orthogonalen Raumrichtungen zu positionieren.
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In bevorzugten Ausführungsbeispielen kann das erste Schnittstellenteil drei erste Lagerpunkte beinhalten. Bevorzugt sind die drei ersten Lagerpunkte in Umfangsrichtung jeweils um 120° versetzt zueinander angeordnet. Die ersten Lagerpunkte können Kugeln, Walzen oder andere elliptische Flächen beinhalten, an denen die Erhebung des zweiten Schnittstellenteils in der definierten räumlichen Position anliegt. Die Ausgestaltung bestimmt die laterale Position der Erhebung relativ zu dem ersten Schnittstellenteil und trägt so vorteilhaft dazu bei, die Erhebung fluchtend zu dem ersten optischen Element zu positionieren. Die Ausgestaltung ermöglicht daher eine zuverlässige und verlustarme Übertragung von optischen Signalen über die Schnittstellenanordnung. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen bestimmt die 3-Punkt-Lagerung die laterale Position der Erhebung, mithin zwei translatorische Freiheitsgrade quer zu der definierten Strahlrichtung, nicht jedoch die Position in der definierten Strahlrichtung oder rotatorische Freiheitsgrade.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der zumindest eine erste Lagerpunkt in der definierten Strahlrichtung beweglich angeordnet. In einigen Ausführungsbeispielen kann der zumindest eine erste Lagerpunkt in der definierten Strahlrichtung linear geführt sein. Des Weiteren kann der zumindest eine erste Lagerpunkt über Federn in der definierten Strahlrichtung beweglich gelagert sein.
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Die Ausgestaltung trägt zu einer verschleißarmen und robusten Kopplung der optischen Übertragungsstrecke bei. Aufgrund der Freistrahlübertragung kann der Abstand zwischen dem ersten optischen Element und der Erhebung bis zu einem gewissen Grad variieren, ohne dass die Qualität der optischen Übertragungsschritte allzu stark beeinflusst wird. Die Ausgestaltung macht von dieser Möglichkeit vorteilhaft Gebrauch, um die mechanische Belastung der Schnittstellenanordnung im bestimmungsgemäßen Betrieb zu reduzieren.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das erste Schnittstellenteil eine Vielzahl von zweiten Lagerpunkten auf und das zweite Schnittstellenteil weist eine Vielzahl von dritten Lagerpunkten auf, wobei die zweiten Lagerpunkte und die dritten Lagerpunkte im Zusammenspiel die definierte Position mitbestimmen.
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In dieser Ausgestaltung können die zweiten und dritten Lagerpunkte insbesondere definieren, in welcher rotatorischen Position und/oder in welcher translatorischen Position in Strahlrichtung gesehen sich das erste Schnittstellenteil und das zweite Schnittstellenteil relativ zueinander befinden. Darüber hinaus wird die laterale Position des zweiten Schnittstellenteils relativ zu dem ersten Schnittstellenteil vorteilhaft durch den zumindest einen ersten Lagerpunkt und die Erhebung bestimmt. Die Ausgestaltung reduziert die mechanische Belastung im Bereich des zumindest einen ersten Lagerpunktes und der Erhebung und sie trägt vorteilhaft dazu bei, eine robuste und mechanisch stabile Kopplung zu ermöglichen.
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In einer weiteren Ausgestaltung spannen die Vielzahl von zweiten Lagerpunkten eine Radialebene auf und sie umgeben den zumindest einen ersten Lagerpunkt in einer Draufsicht auf die Radialebene.
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In dieser Ausgestaltung liegen die zweiten Lagerpunkte in einer Draufsicht entgegen der definierten Strahlrichtung radial außen um den ersten Lagerpunkt herum. Auch diese Ausgestaltung trägt vorteilhaft dazu bei, die mechanische Belastung auf den ersten Lagerpunkt und die Erhebung zu reduzieren. Darüber hinaus ermöglicht diese Ausgestaltung eine sehr kompakte Bauform mit einer optischen Übertragungsstrecke, die infolge der umgebenden Lagerpunkte im Betrieb stets gut geschützt ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung bilden die Vielzahl von zweiten Lagerpunkten und die Vielzahl von dritten Lagerpunkten einen oder mehrere elektrische Kontakte.
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In dieser Ausgestaltung bilden die zweiten und dritten Lagerpunkte nicht nur mechanische Kontaktstellen, die die definierte räumliche Position des ersten Schnittstellenteils relativ zu dem zweiten Schnittstellenteil bestimmen. Sie besitzen darüber hinaus eine Doppelfunktion als elektrische Kontakte zur Übertragung von elektrischen Signalen und/oder zur Übertragung einer elektrischen Versorgungsspannung. Die elektrischen Signale können analoge und/oder digitale elektrische Signale sein. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die zweite Systemkomponente einen Speicher mit einer Identifikationsnummer beinhalten, die über die elektrischen Kontakte ausgelesen werden kann. In weiteren Ausführungsbeispielen können die elektrischen Kontakte der zweiten und dritten Lagerpunkte in einen elektrischen Pfad integriert sein, mit dessen Hilfe überprüft werden kann, ob die erste Systemkomponente und die zweite Systemkomponente in bestimmungsgemäßer Weise miteinander gekoppelt sind. Alternativ oder ergänzend kann die neue Schnittstellenanordnung in weiteren Ausgestaltungen eine kontaktlose elektrische und/oder magnetische Übertragungsstrecke beinhalten.
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In einer weiteren Ausgestaltung definiert das zweite Schnittstellenteil eine Zentralachse, die durch die Erhebung verläuft.
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In dieser Ausgestaltung ist die Erhebung in einem zentralen Bereich des zweiten Schnittstellenteils angeordnet. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Zentralachse mittig durch die Erhebung verlaufen. Die Ausgestaltung ermöglicht eine sehr kompakte Realisierung der neuen Schnittstellenanordnung und ermöglicht eine günstige Gewichtsverteilung. Letzteres ist besonders vorteilhaft, wenn die zweite Systemkomponente in verschiedenen Raumrichtungen orientiert werden kann, etwa mit Hilfe eines Roboterarms oder eines Dreh-Schwenk-Gelenks, weil Tariergewichte entfallen oder minimiert werden können.
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In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die Schnittstellenanordnung zwei erste Verriegelungselemente und zwei zweite Verriegelungselemente, die das erste Schnittstellenteil und das zweite Schnittstellenteil im Zusammenspiel betriebsmäßig lösbar aneinander fixieren, wobei die zwei ersten Verriegelungselemente und die zwei zweiten Verriegelungselemente in der definierten Position jeweils lateral von der Schnittstellenkomponente mit der Erhebung angeordnet sind.
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Auch diese Ausgestaltung trägt vorteilhaft dazu bei, die optische Übertragungsstrecke bei jedem betriebsmäßigen Wechsel der zweiten Systemkomponente zuverlässig einzurichten und im bestimmungsgemäßen Gebrauch stabil zu halten. Des Weiteren erleichtert auch diese Ausgestaltung eine kompakte, kleinbauende Realisierung.
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Besonders vorteilhaft kann die neue Schnittstellenanordnung verwendet sein, um einen Messkopf betriebsmäßig lösbar an der Haltestruktur einer Messvorrichtung zu fixieren, wobei der Messkopf dazu ausgebildet ist, definierte Messpunkte an einem Messobjekt zu erfassen, und wobei die Haltestruktur dazu ausgebildet ist, den Messkopf relativ zu einem Messobjekt zu platzieren.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt der Messkopf ein (zweites) Schnittstellenteil, das eine Lichtleitfaser mit einem schnittstellenseitigen Ende und ein optisches Element beinhaltet, das an dem schnittstellenseitigen Ende in einer Ferrule gehalten ist, wobei das optische Element aus der Ferrule herausragt, so dass es einen außerhalb der Ferrule befindlichen Lagerpunkt an einem passenden ersten Schnittstellenteil kontaktieren kann. In vorteilhaften Ausgestaltungen beinhaltet die Messvorrichtung eine Haltestruktur mit einem ersten Schnittstellenteil, das eine erste Lichtleitfaser mit einem ersten schnittstellenseitigen Ende und ein erstes optisches Element aufweist, das an dem ersten schnittstellenseitigen Ende angeordnet ist, um einen von der ersten Lichtleitfaser übertragenen Lichtstrahl in einen Freistrahl mit einer definierten Strahlrichtung zu überführen, wobei das erste Schnittstellenteil zumindest einen in der definierten Strahlrichtung beweglichen Lagerpunkt aufweist, der dazu eingerichtet ist, ein zweites optisches Element fluchtend zu dem ersten optischen Element lateral zu positionieren.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung, bei der die neue Schnittstellenanordnung vorteilhaft verwendet sein kann,
- 2 ein Ausführungsbeispiel der neuen Schnittstellenanordnung in einem vereinfachten Längsschnitt,
- 3a und 3b einige Details des ersten Schnittstellenteils der Anordnung aus 2,
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Schnittstellenanordnung in einem Längsschnitt, und
- 5a bis 5d verschiedene vorteilhafte Verwendungen der neuen Schnittstellenanordnung im Zusammenhang mit einem Messkopf zum Erfassen von definierten Messpunkten an einem Messobjekt.
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In 1 ist ein Koordinatenmessgerät mit einem Ausführungsbeispiel der neuen Schnittstellenanordnung in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Koordinatenmessgerät 10 besitzt eine Basis 12, auf der hier ein Portal 14 angeordnet ist. Das Portal 14 hat eine Traverse, an der ein Schlitten 16 angeordnet ist. Der Schlitten 16 trägt eine Pinole 18. Über einen hier nicht dargestellten Antrieb kann das Portal 14 in einer Längsrichtung, die hier als Y-Achse bezeichnet ist, relativ zu der Basis 12 verfahren werden. Gleichermaßen kann der Schlitten 16 entlang einer orthogonalen Richtung, die hier als X-Achse bezeichnet ist, verfahren werden, und die Pinole 18 kann entlang einer weiteren orthogonalen Richtung, die hier als Z-Achse bezeichnet ist, verfahren werden. Am freien Ende der Pinole 18 ist ein Messkopf 20 befestigt, der somit entlang der drei Raumachsen X, Y, Z innerhalb eines Messvolumens bewegt werden kann. Der Messkopf 20 ist dazu eingerichtet, ausgewählte Messpunkte an einem Messobjekt 22 zu erfassen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Messkopf 20 einen Taststift 24 mit einem freien Ende 26, das in Form einer Kugel ausgebildet sein kann. Mithilfe der Tastkugel 26 können ausgewählte Messpunkte an dem Messobjekt 22 berührt werden. Anhand der Position des Messkopfes 20 im Messvolumen können dann Raumkoordinaten der erfassten Messpunkte entlang der drei Raumachsen X, Y, Z bestimmt werden. Die Raumkoordinaten machen es möglich, geometrische und/oder dimensionale Eigenschaften des Messobjekts 22 zu bestimmen, wie etwa den Abstand zwischen zwei Messpunkten, die Länge einer Kante oder den Durchmesser einer Bohrung. Das Koordinatenmessgerät 10 besitzt entlang der Achsen X, Y, Z jeweils geeignete Skalen 28, mit deren Hilfe die jeweilige Position des Messkopfes 20 im Messvolumen bestimmt werden kann.
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Das Koordinatenmessgerät 10 mit dem Portal 14 ist ein Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung, bei der die neue Schnittstellenanordnung vorteilhaft verwendet sein kann. Das Portal 14 bildet hier zusammen mit dem Schlitten 16 und der Pinole 18 eine Haltestruktur für den Messkopf 20. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Haltestruktur auf andere Weise realisiert sein. Beispielsweise kann die Haltestruktur einen Roboterarm (hier nicht dargestellt) mit einem oder mehreren Gelenken beinhalten oder das Koordinatenmessgerät kann einen Fahrständer beinhalten, an dem ein beweglicher Horizontalarm angeordnet ist. Darüber hinaus kann die neue Schnittstellenanordnung in einigen vorteilhaften Ausführungsbeispielen mit einer Haltestruktur kombiniert sein, die eine Parallelkinematik realisiert.
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Mit der Bezugsziffer 30 ist eine Auswerte- und Steuereinheit bezeichnet, mit deren Hilfe die Bewegung des Messkopfes 20 in dem Messvolumen gesteuert wird. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Auswerte- und Steuereinheit 30 mit einem Bedienpult 32 verbunden sein, über das ein Bediener die Bewegung des Messkopfes 20 im Messvolumen steuert. In anderen Ausführungsbeispielen wird der Messkopf mit Hilfe eines Messprogramms, das auf der Auswerte- und Steuereinheit 30 ausgeführt wird, automatisch gesteuert.
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Des Weiteren ist die Auswerte- und Steuereinheit dazu eingerichtet, die jeweiligen Raumkoordinaten der erfassten Messpunkte an dem Messobjekt 22 zu bestimmen. Die Auswerte- und Steuereinheit 30 kann in einigen Ausführungsbeispielen eine Antriebssteuerung für die Steuerung der Antriebe des Koordinatenmessgerätes 10 und ferner einen separaten Computer beinhalten, auf dem eine Messsoftware ausgeführt wird. Der Computer kann ein handelsübliches Betriebssystem, wie Microsoft Windows, Linux/Unix oder MacOS beinhalten und die Messsoftware kann beispielsweise die Messsoftware CALYPSO der Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH, Carl-Zeiss-Straße 22, 73447 Oberkochen, Deutschland sein.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Schnittstellenanordnung in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet. Die Schnittstellenanordnung 40 kann vorteilhaft verwendet sein, um den Taststift 24 an dem Messkopf 20 des Koordinatenmessgerätes 10 zu befestigen. Des Weiteren kann die Schnittstellenanordnung 40 verwendet sein, um den Messkopf 20 an der Pinole 28 zu befestigen.
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Die Schnittstellenanordnung 40 besitzt ein erstes Schnittstellenteil 42 und ein zweites Schnittstellenteil 44, die hier betriebsmäßig lösbar miteinander verbunden sind. Das erste Schnittstellenteil 42 kann beispielsweise am unteren freien Ende des Messkopfes 20 angeordnet sein und das zweite Schnittstellenteil 44 kann am oberen Ende des Taststiftes 24 angeordnet sein. In diesem Fall ist der Messkopf 20 eine erste Systemkomponente und der Taststift 24 ist eine zweite Systemkomponente, die über die Schnittstellenanordnung 40 betriebsmäßig lösbar miteinander verbunden sind. Alternativ oder ergänzend kann das erste Schnittstellenteil 42 am unteren freien Ende der Pinole 28 angeordnet sein und das zweite Schnittstellenteil 44 kann am oberen Ende des Messkopfes 20 angeordnet sein, so dass in diesem Fall die Pinole 28 eine erste Systemkomponente und der Messkopf 20 eine zweite Systemkomponente sind, die über die Schnittstellenanordnung 40 betriebsmäßig lösbar miteinander verbunden sind.
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Das erste Schnittstellenteil 42 beherbergt eine erste Lichtleitfaser 46 mit einem schnittstellenseitigen Ende 48, das hier in einer Ferrule 50 gehalten ist. An dem schnittstellenseitigen Ende 48 ist ein erstes optisches Element 52 angeordnet. Das optische Element 52 ist hier eine Kugellinse, die ebenfalls in der Ferrule 50 gehalten ist. Die Kugellinse 52 ist am schnittstellenseitigen Ende der Lichtleitfaser 46 derartig angeordnet, dass sie einen in der Lichtleitfaser 46 übertragenen Lichtstrahl 54 in einen Freistrahl 56 überführt. Vorzugsweise besitzt der Freistrahl 56 einen Durchmesser, der im Vergleich zu dem Durchmesser des Lichtstrahl 54 vergrößert ist. Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn das optische Element 52 als Kollimator wirkt und somit einen kollimierten Freistrahl 56 erzeugt.
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Die Kugellinse 52 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein optisches Element am schnittstellenseitigen Ende der Lichtleitfaser 46. In anderen Ausführungsbeispielen kann das optische Element eine andere Linsenform aufweisen, die vorzugsweise dazu eingerichtet ist, den Lichtstrahl 54 in einen kollimierten Freistrahl 56 zu überführen.
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Das zweite Schnittstellenteil 44 besitzt in diesem Ausführungsbeispiel eine zweite Lichtleitfaser 58, deren schnittstellenseitiges Ende 60 hier in einer weiteren Ferrule 62 gehalten ist. An dem schnittstellenseitigen Ende 60 ist hier eine weitere Kugellinse 64 angeordnet. Die Kugellinse 64 ist hier in der zweiten Ferrule 62 gehalten und ragt über diese entgegen der Strahlrichtung 66 hinaus. In anderen Ausführungsbeispielen kann anstelle der Kugellinse 64 ein anderes optisches Element verwendet sein, das dazu eingerichtet ist, den Freistrahl 56 in die zweite Lichtleitfaser 58 einzukoppeln.
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Wie in 2 zu erkennen ist, besitzt das erste Schnittstellenteil 42 einen oder - bevorzugt - mehrere erste Lagerpunkte 68, an denen die Kugellinse 64 hier mit ihrer Erhebung 70 anliegt. In bevorzugten Ausführungsbeispielen besitzt das erste Schnittstellenteil 42 drei erste Lagerpunkte 68, die eine 3-Punkt-Lagerung für die Erhebung 70 bilden. Die Lagerpunkte 68 definieren hier die laterale Position der Kugellinse 64 in einer Ebene 72, die orthogonal zu der Strahlrichtung 66 liegt. Vorteilhaft ist die laterale Position der Kugellinse 64 in der Ebene 72 so gewählt, dass die Kugellinse 64 genau fluchtend zu der Kugellinse 52 angeordnet ist, wenn das erste Schnittstellenteil 42 und das zweite Schnittstellenteil 44 betriebsmäßig lösbar miteinander verbunden sind. Dementsprechend sorgt die Lagerung an der Erhebung 70 hier bevorzugt für eine laterale Zentrierung relativ zu den Lagerpunkten des zweiten Schnittstellenteils. In der definierten Position kann die Kugellinse 64 den Freistrahl 56 mit geringen Verlusten in die zweite Lichtleitfaser 58 einkoppeln.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind die Lagerpunkte 68 in Strahlrichtung 66 beweglich gehalten, so dass der Abstand 74 zwischen den Kugellinsen 52, 64 in begrenztem Maße variieren kann. Dementsprechend bestimmen die ersten Lagerpunkte 68 in diesem Ausführungsbeispiel lediglich zwei Freiheitsgrade der Position der Kugellinse 64 relativ zu der Kugellinse 52.
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Wie man in 2 erkennen kann, definiert das zweite Schnittstellenteil 44 in bevorzugten Ausführungsbeispielen eine Zentralachse 76, die insbesondere eine Symmetrieachse in einem Längsschnitt des zweiten Schnittstellenteils 44 sein kann. In bevorzugten Ausführungsbeispielen verläuft die Zentralachse 76 mittig durch die Erhebung 70 und besonders bevorzugt entlang der Fluchtlinie, die durch die Strahlrichtung 66 definiert wird. Im Unterschied zu manchen anderen optomechanischen Schnittstellenanordnungen für Messvorrichtungen sitzen die optischen Elemente 52, 64 hier in einem zentralen Bereich und vorzugsweise mittig in Bezug auf das erste Schnittstellenteil 42 und/oder das zweite Schnittstellenteil 44.
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Das erste Schnittstellenteil 42 besitzt hier eine Vielzahl von zweiten Lagerpunkten 78. Das zweite Schnittstellenteil 44 besitzt eine Vielzahl von korrespondierenden dritten Lagerpunkten 80. Die zweiten Lagerpunkte 78 und die dritten Lagerpunkte 80 sind in den bevorzugten Ausführungsbeispielen dazu eingerichtet, eine definierte Position des ersten Schnittstellenteils 42 und des zweiten Schnittstellenteils 44 relativ zueinander entlang der Strahlrichtung 66 zu bestimmen. In einigen Ausführungsbeispielen können die zweiten und dritten Lagerpunkte 78, 80 auch rotatorische Freiheitsgrade des ersten Schnittstellenteils 42 und des zweiten Schnittstellenteils 44 relativ zueinander begrenzen. Die ersten Lagerpunkte 78 und die zweiten Lagerpunkte 80 können beispielsweise als Kugel-Walzen-Paare ausgebildet sein, wobei die Walzen vorzugsweise radial ausgerichtet sind. Alternativ oder ergänzend können die zweiten und/oder dritten Lagerpunkte Passzapfen (hier nicht dargestellt) oder etwa eine Hirth-Verzahnung beinhalten. Wie in 2 dargestellt ist, spannen die zweiten Lagerpunkte 78 in bevorzugten Ausführungsbeispielen ein Radialebene entsprechend der Ebene 72 auf und sie umgeben den zumindest einen ersten Lagerpunkt 68 in einer Draufsicht auf die Radialebene entgegen der Strahlrichtung 66.
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In bevorzugten Ausführungsbeispielen können einige zweite und dritte Lagerpunkte 78, 80 elektrische Kontakte sein, die einen elektrischen Strompfad (hier nicht dargestellt) von dem ersten Schnittstellenteil 42 zu dem zweiten Schnittstellenteil 44 schließen, wenn das erste Schnittstellenteil 42 und das zweite Schnittstellenteil 44 in der definierten Position betriebsmäßig miteinander verbunden sind. In einigen Ausführungsbeispielen kann das zweite Schnittstellenteil 44 einen ID-Chip 82 beinhalten, in dem eine individuelle Kennung gespeichert ist, die von der Auswerte- und Steuereinheit 30 (1) über die elektrischen Kontakte der Lagerpunkte 78, 80 gelesen werden kann. Die Auswerte- und Steuereinheit 30 ist in diesen Ausführungsbeispielen in der Lage, eine mit dem zweiten Schnittstellenteil 44 verbundene Systemkomponente zu identifizieren. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Auswerte- und Steuereinheit 30 mithilfe des ID-Chips erkennen, welche Art von Messkopf (z.B. taktil oder optisch) mit der Haltestruktur verbunden ist, und den Messkopf in Abhängigkeit davon steuern.
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Das erste Schnittstellenteil 42 besitzt eine Anzahl erster Verriegelungselemente 84. Das zweite Schnittstellenteil 44 besitzt eine Vielzahl von zweiten Verriegelungselementen 86. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhalten die ersten Verriegelungselemente 84 radial bewegliche Haken, die in passende Ausnehmungen 86 am zweiten Schnittstellenteil 44 eingreifen können. Die Ausnehmungen 86 bilden hier zweite Verriegelungselemente, die mit den ersten Verriegelungselementen 84 zusammenwirken, um das erste Schnittstellenteil 42 und das zweite Schnittstellenteil 44 in der definierten Position betriebsmäßig lösbar aneinander zu fixieren.
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3a zeigt in einer vereinfachten Darstellung einen Piezoaktor 88, der über einen Hebel 90 eine Kraft auf den Verriegelungshaken 84 ausüben kann, um den Verriegelungshaken 84 in radialer Richtung zu bewegen. In einigen Ausführungsbeispielen können die Verriegelungshaken 84, allgemein ein oder mehrere Verriegelungselemente an dem ersten und/oder zweiten Schnittstellenteil, elastisch vorgespannt sein, um die Schnittstellenteile 42, 44 betriebsmäßig lösbar aneinander zu fixieren, ohne dass eine elektrische Energie dauerhaft bereitgestellt werden muss. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 3a wird der Verriegelungshaken 84 mithilfe einer Feder 92 so vorgespannt, dass er das zweite Schnittstellenteil 44 an dem ersten Schnittstellenteil 42 ohne elektrische Halteenergie fixiert. Mithilfe des Piezoaktors 88 kann die Auswerte- und Steuereinheit 30 den Verriegelungshaken 84 gegen die Kraft der Feder 92 bewegen, um das zweite Schnittstellenteil 44 vom ersten Schnittstellenteil 42 zu lösen.
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Alternativ oder ergänzend zu der in 3a, 3b dargestellten mechanischen Befestigung kann die Schnittstellenanordnung 40 in weiteren Ausführungsbeispielen eine magnetische und/oder elektromagnetische Befestigung implementieren. In noch weiteren Ausführungsbeispielen kann die mechanische Befestigung mithilfe einer mechanischen Drehung des zweiten Schnittstellenteils 44 relativ zu dem ersten Schnittstellenteil 42 implementiert sein, insbesondere nach Art eines Bajonettverschlusses (hier nicht dargestellt). In bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die mechanischen Verriegelungselemente radial außerhalb eines Zentralbereichs 94 angeordnet, in dem die optische Übertragungsstrecke für den Freistrahl 56 platziert ist.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Schnittstellenanordnung, das hier in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 40' bezeichnet ist. Im Übrigen bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente wie zuvor.
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Bei der Schnittstellenanordnung 40' ist ein Taststift 24 (vgl. 1) mit der Erhebung 70 des zweiten Schnittstellenteils 44 so gekoppelt, dass die Erhebung 70 bei einer Auslenkung des Taststiftes relativ zu dem ersten Schnittstellenteil 42 ebenfalls bewegt wird. Dementsprechend besitzt das zweite Schnittstellenteil 44 hier einen Trägerkörper 96, an dem der Taststift 24 beweglich befestigt ist. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Taststift 24 über Federn 98 gehalten sein, die eine Bewegung des Taststiftes 24 in zwei zueinander orthogonalen Raumrichtungen ermöglichen. Die zwei zueinander orthogonalen Raumrichtungen können vorteilhaft orthogonal zu der Strahlrichtung 66 sein. Vorzugsweise sind die zueinander orthogonalen Raumrichtungen parallel zu der X-Achse und der Y-Achse des Koordinatenmessgerätes 10 gemäß 1 sein. Dementsprechend kann sich der Taststift 24 hier beispielsweise lateral in Richtung des Pfeils 100 relativ zu dem Trägerkörper 96 bewegen. In einigen Ausführungsbeispielen kann sich der Taststift 24 ferner in einer dritten Raumrichtung bewegen, die orthogonal zu den zwei vorgenannten Raumrichtungen sein kann. Beispielsweise kann sich der Taststift hier aufgrund der Federn 101 parallel zu der Strahlrichtung 66 bewegen.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 4 überträgt die Lichtleitfaser 58 einen Lichtstrahl von einer Lichtquelle 99 zu einem Spiegelelement 102. Das Spiegelelement 102 reflektiert den eingekoppelten Lichtstrahl als reflektierten Lichtstrahl 104. Der reflektierte Lichtstrahl 104 kann über die optischen Elemente 64, 52 in die erste Lichtleitfaser 46 des ersten Schnittstellenteils 42 eingekoppelt werden. In bevorzugten Ausführungsbeispielen hängen die Amplitude und/oder Phase des reflektierten Lichtstrahls 104 von der jeweiligen Auslenkung des Taststiftes 100 relativ zu dem Trägerkörper 96 ab. Der reflektierte Lichtstrahl 104 kann über einen Teilerspiegel 106 oder einen anderen optischen Strahlteiler zu einem Detektor 108 übertragen und dort ausgewertet werden. In dieser Ausgestaltung ermöglicht die neue Schnittstellenanordnung 40' eine integrierte Taststiftsensorik, die sehr einfach und kostengünstig realisiert werden kann und im Betrieb temperaturstabil ist, weil das zweite Schnittstellenteil 44 mit passiven Komponenten realisiert werden kann.
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Anstelle der hier dargestellten Variante mit einem Spiegelelement 102 am Ende einer zweiten Lichtleitfaser 58 könnte die Erhebung 70 in anderen Ausführungsbeispielen an einem Spiegelelement ausgebildet sein, das einen Messlichtstrahl in Abhängigkeit von der jeweiligen Auslenkung des Taststiftes 24 zu dem optischen Element 52 reflektiert.
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Die 5a bis 5d zeigen verschiedene Systemkomponenten einer Messvorrichtung, die über Ausführungsbeispiele der Schnittstellenanordnung 40, 40'miteinander gekoppelt werden können. In 5a ist ein Taststift 24 über die Schnittstellenanordnung 40 oder 40` mit einem Messkopf 20 gekoppelt. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Schnittstellenanordnung 40` eine integrierte Taststiftsensorik entsprechend 4 beinhalten.
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5b zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Schnittstellenanordnung 40 eine Drehung der zweiten Systemkomponente relativ zu der ersten Systemkomponente um eine Drehachse ermöglicht, die hier mit der Bezugsziffer 112 bezeichnet ist. Die erste Systemkomponente kann hier die Pinole 28 eines Koordinatenmessgerätes 10 oder alternativ ein Roboterarm sein. 5c zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Messkopf 20 über ein Dreh-Schwenk-Gelenk 114 an der Pinole 18 eines Koordinatenmessgerätes 10 angeordnet ist. Das Dreh-Schwenk-Gelenk 114 stellt zwei orthogonale Drehachsen bereit, die jeweils eine Schnittstellenanordnung 40 beinhalten können. 5d zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 5c, wobei in diesem Fall ein optisches Messelement an dem Messkopf 20 angeordnet ist. Dies verdeutlicht, dass die neue Schnittstellenanordnung wahlweise zur Kopplung von taktilen und/oder optischen Systemkomponenten verwendet werden kann.
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Wenn keine optische Übertragungsstrecke zu der zweiten Systemkomponente mit dem zweiten Schnittstellenteil 44 benötigt wird, kann die Schnittstellenkomponente 64 mit der Erhebung 70 ein nicht-optisches Element sein. Beispielsweise kann die Schnittstellenkomponente 64 aus Metall, insbesondere Stahl, Kunststoff, Keramik oder einem anderen optisch funktionslosen Material hergestellt sein und lediglich die mechanische Kopplung mit dem zumindest einen ersten Lagerpunkt 68 ermöglichen. Abweichend von den Darstellungen in 2 und 4 kann die Schnittstellenkomponente 64 eine andere Geometrie haben, etwa in Form eines konischen Zapfens, der in der definierten Position mit den Lagerpunkten 68 in Kontakt steht. Dementsprechend macht es die neue Schnittstelle durch ihren Aufbau möglich, mehrere verschiedene Sensorkonzepte mit einer kombinierten Schnittstelle zu realisieren, insbesondere kompaktes taktiles Messsystem, optisches Messsystem mit oder ohne integrierte Auswertung oder Kameramodul, das über die Schnittstelle Bildinformationen erhält. Eine Reflektion von Licht beim Überkoppeln vom zweiten Schnittstellenteil zum ersten Schnittstellenteil oder umgekehrt kann darüber hinaus vorteilhaft als Indikator dienen, der anzeigt, ob die Schnittstellenteile korrekt verbunden sind. Das hat den Vorteil, dass im gekoppelten Zustand kein Strom fließen muss und somit die Gefahr durch Überschlag, Abnutzung und Verpolung reduziert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007050915 A1 [0003, 0009]
- EP 2104357 A1 [0005]
- US 10557702 B2 [0005]
- US 2017/0030702 A1 [0005]
- EP 0362625 A2 [0006]
- US 4561776 [0006]
- WO 2008/098716 A2 [0006]
- DE 102004014153 A1 [0006]
- EP 2019282 A1 [0006]
- DE 10105194 A1 [0006]
- EP 2795244 B1 [0006]
