DE102021200378A1

DE102021200378A1 - Bilderfassungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Bilderfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021200378A1
Application number: DE102021200378.8A
Authority: DE
Inventors: Malte Langmack; Nils Haverkamp
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2022-07-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bilderfassungsvorrichtung, insbesondere zur Koordinatenmessung, wobei die Bilderfassungsvorrichtung (1) mindestens einen Sensor (2), mindestens einen Sensorhalter (3) und mindestens ein Element zur fluidbasierten Temperierung zumindest des Sensorhalters (3) umfasst, wobei das Element zur fluidbasierten Temperierung zumindest einen Grundkörper (5) umfasst, wobei der Grundkörper (5) zumindest einen Fluidzuführabschnitt (6) und mindestens einen Ausströmabschnitt (7) umfasst oder ausbildet sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Bilderfassungsvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bilderfassungsvorrichtung, insbesondere zur Koordinatenmessung, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bilderfassungsvorrichtung.
Aus dem Stand der Technik bekannt ist die Koordinatenmessung zur Bestimmung von dimensionellen Merkmalen eines Messobjekts mit optischen Sensoren, insbesondere Bilderfassungseinrichtungen. Derartige Bilderfassungseinrichtungen können einen CCD- oder einen CMOS-Sensor umfassen. Hochgenaue sowie über längere Zeit andauernde Messungen, insbesondere Abstandsmessungen, erfordern eine konstante räumliche Lage der Bilderfassungseinrichtung, insbesondere des Sensors, relativ zum Messobjekt. Temperaturschwankungen, die beispielsweise durch Ein- oder Ausschaltvorgänge der Bilderfassungseinrichtung erzeugt werden, können zu einer Dimensionsänderung einer Tragstruktur für den Sensor, also eines Sensorhalters, führen. Auch können sich ändernde Umgebungstemperaturen auf die Dimension der Tragstruktur auswirken. Dimensionsänderungen der Tragstruktur verändern jedoch die Lage des Sensors relativ zum Messobjekt. Dies wiederum kann zu einer unerwünschten Reduktion der Messgenauigkeit führen.
Es ist bekannt, Bilderfassungseinrichtungen inklusive der Tragstruktur nahezu temperaturstabil zu betreiben und Aufwärmphasen zu reduzieren, indem ein aktives Heizen der Bilderfassungseinrichtung erfolgt. Dieses Heizen kann beispielsweise mit internen Elementen der Bilderfassungseinrichtung, beispielsweise durch einen geeigneten Betrieb des Sensors, aber auch durch externe Wärmeerzeugereinrichtungen, wie z.B. Peltierelementen, Heizspulen oder weitere Elementen erfolgen. Häufig erfolgt ein Einstellen auf relativ hohe Temperaturen im Bereich von 60°C oder mehr, um den Einfluss einer sich verändernden Umgebungstemperatur zu minimieren. Nachteilig hierbei können jedoch eine ungleichmäßige lokale Erwärmung von bestimmten Abschnitten der Bilderfassungseinrichtung, ein hoher Energieverbrauch sowie die nicht genutzte Abwärme sein.
Aus dem Stand der Technik bekannt ist die DE 20 2018 102 586 U1 offenbart eine Gehäuseanordnung für eine Verlustwärme entwickelnde elektronische Baugruppe, wobei die Bauteile und/oder Kühlkörper sich innerhalb des Gehäuses in unterschiedlichen Bereichen befinden und sich in mindestens teilweise unterschiedlicher Höhe erstrecken sowie mit Mitteln zur Kühlung.
Die DE 10 2016 202 422 A1 offenbart eine kühlbare Kameravorrichtung.
Es stellt sich das technische Problem, eine Bilderfassungsvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bilderfassungsvorrichtung zu schaffen, die eine Lageänderung eines Sensors der Bilderfassungsvorrichtung bedingt durch Temperaturschwankungen minimiert, wobei eine möglichst gleichmäßige Temperierung und somit gleichmäßige thermische Belastung erfolgt und ein Energieverbrauch zur Sicherstellung dieser Minimierung reduziert wird.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird eine Bilderfassungsvorrichtung. Diese kann insbesondere zur Koordinatenmessung dienen. Insbesondere kann die Bilderfassungsvorrichtung einen optischen Sensor oder einen Teil eines optischen Sensors einer Koordinatenmesseinrichtung bilden. Durch die Bilderfassungsvorrichtung können hierbei Ausgangssignale, insbesondere in Form von ein- oder zwei- oder dreidimensionalen Abbildern erzeugt werden, wobei dimensionelle Merkmale eines Messobjekts durch Auswertung eines oder mehrerer von der Bilderfassungsvorrichtung erzeugter Abbilder bestimmt werden können. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt.
Hierbei ist es möglich, dass die Bilderfassungsvorrichtung und das Messobjekt für die Bestimmung der dimensionellen Merkmale relativ zueinander bewegt werden. Dies kann durch eine Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung und/oder durch eine Bewegung des Messobjekts erfolgen.
Die Bilderfassungsvorrichtung umfasst mindestens einen Sensor, insbesondere einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor. Der Sensor kann ein Flächensensor sein. Dies ist jedoch nicht zwingend, da auch andere Formen von Sensoren Gegenstand der vorliegenden Erfindung sein können. Der Sensor erzeugt ein Ausgangssignal, beispielsweise ein elektrisches Ausgangssignal, wobei dieses Ausgangssignal ein Ausgangssignal der Bilderfassungsvorrichtung bildet oder das Ausgangssignal der Bilderfassungsvorrichtung in Abhängigkeit des Sensor-Ausgangssignals bestimmt wird.
Weiter umfasst die Bilderfassungsvorrichtung mindestens einen Sensorhalter. Der Sensor ist hierbei an dem Sensorhalter befestigt, insbesondere ortsfest. Der Sensorhalter kann insbesondere eine Tragstruktur sein oder umfassen. Weiter insbesondere kann der Sensorhalter in einem Gehäuse der Bilderfassungsvorrichtung angeordnet sein. Der Sensorhalter kann mit dem Gehäuse, insbesondere einer Gehäusewand, mechanisch verbunden sein. Somit kann der Sensor kann über den Sensorhalter und gegebenenfalls über das Gehäuse mit einem externen Tragelement mechanisch verbunden werden.
Weiter umfasst die Bilderfassungsvorrichtung mindestens ein Element zur fluidbasierten Temperierung zumindest des Sensorhalters. Das Element zur fluidbasierten Temperierung kann genutzt werden, um eine Temperatur des Sensorhalters oder eines vorbestimmten Abschnitts des Sensorhalters auf eine gewünschte Soll-Temperatur einzustellen. Das Element zur fluidbasierten Temperierung kann insbesondere Fluidstromführungs- und -verteilungselement ausgebildet sein. Auch kann das Element als Element zum Anströmen des Sensorhalters mit einem Fluid ausgebildet sein.
Das Fluid kann ein flüssiges Fluid sein. Vorzugsweise ist jedoch das Fluid ein gasförmiges Fluid, beispielsweise Luft.
Die Bilderfassungsvorrichtung kann weiter mindestens ein Mittel zur Strahlführung und/oder zur Strahlformung umfassen, insbesondere eine Linse. Die Linse kann hierbei Teil eines Objektivs sein.
Erfindungsgemäß umfasst das Element zur fluidbasierten Temperierung mindestens einen Grundkörper, wobei der Grundkörper zumindest einen Fluidzuführabschnitt und mindestens einen Ausströmabschnitt umfasst oder ausbildet.
Insbesondere kann das Element zur fluidbasierten Temperierung eine Luftlagervorrichtung umfassen oder als solche ausgebildet sein, wobei die Luftlagervorrichtung den Grundkörper mit dem Fluidzuführabschnitt und dem Ausströmabschnitt umfasst oder ausbildet. Somit kann eine solche Luftlagervorrichtung als Teil eines Elements zur fluidbasierten Temperierung des Sensorhalters verwendet werden. Somit ist also das Element zur fluidbasierten Temperierung als Luftlagervorrichtung oder Teil davon ausgebildet. Anstelle von Luft kann zur Temperierung jedoch ein anderes Fluid verwendet werden.
Luftlagervorrichtungen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Neben verschiedenen Größen und unterschiedlichen Geometrien unterscheiden sich Luftlagervorrichtungen auch in der Ausbildung des Fluidaustritts. Einige Luftlagervorrichtungen ermöglichen z.B. eine Fluidausströmung durch eine mittig angeordnete Drosselbohrung auf. Andere Luftlagervorrichtungen weisen Drosselbohrungen auf, welche auf einer Kreislinie mit einem definierten Durchmesser radial um eine Lagermittelachse angeordnet sind.
Luftlagervorrichtungen - und somit der Grundkörper oder Teile davon - können zumeist aus Metallen, insbesondere aus Aluminium, Stahl oder Messing, gefertigt sein, wobei über zerspanende Herstellungsverfahren aus einem Vollkörper eine gewünschte Ausbildung hergestellt wird. Z.B. können Auslassöffnungen durch Bohrungen eingebracht werden. Über zerspanende Herstellungsverfahren können somit Elemente zur Fluidversorgung, Fluidauslässe hergestellt werden.
Der Grundkörper kann eine bionische Struktur aufweisen. Eine bionische Struktur kann insbesondere eine Wabenstruktur, eine Sternstruktur, eine Baumstruktur oder eine Knochenstruktur sein. Auch kann die bionische Struktur eine Wölbstruktur sein. Bionische Strukturen können insbesondere Strukturen bezeichnen, deren geometrische Ausgestaltung sich an natürlichen, also in der Natur vorkommenden, Strukturen orientiert oder diesem gleicht. Ein Vorteil kann hierbei insbesondere eine hohe Belastbarkeit bei geringem Gewicht sein. Der Abschnitt mit einer bionischen Struktur kann hierbei insbesondere an einer Unterseite oder Rückseite des Grundkörpers angeordnet sein oder die Unterseite bzw. Rückseite ausbilden.
Von dem Ausströmabschnitt verschiedene Abschnitte des Grundkörpers können auch aus Metall, Keramik, oder Kunststoff ausgebildet sein. Ebenfalls kommt als Material eine Metalllegierung infrage.
Elemente zur Fluidführung und/oder zum Fluidauslass können hierbei in den Grundkörper integriert sein bzw. von diesem ausgebildet werden.
Die geometrische Ausbildung kann in Abhängigkeit einer Lage und/oder Form und/oder Anzahl von Fluideinströmöffnungen, Fluidausströmöffnungen, Fluidkanäle im Grundkörper, Fluidanschlusseinrichtungen und/oder Fluidkammern gewählt werden.
Es ist möglich, dass der Grundkörper eine rechteckförmige Grundfläche, eine quadratische Grundfläche, eine kreisförmige Grundfläche oder eine polygonale Grundfläche aufweist. Die Grundfläche kann hierbei orthogonal zu einer zentralen Mittelachse des Grundkörpers orientiert sein. Mit anderen Worten kann der Grundkörper einen rechteckförmigen, quadratischen, kreisförmigen oder polygonalen Querschnitt in einer Querschnittsebene senkrecht zur Mittelachse des Grundkörpers aufweisen. Die zentrale Mittelachse kann sich im montierten Zustand vom Grundkörper von einer Rückseite zu einer Vorderseite des Grundkörpers erstrecken. Insbesondere kann die zentrale Mittelachse senkrecht zu einer Ausströmfläche orientiert sein, die vom Aussströmabschnitt gebildet wird, insbesondere an einer Vorderseite des Grundkörpers.
Der Grundkörper kann eine Oberseite oder Vorderseite aufweisen oder ausbilden. An der Vorderseite kann die Ausströmfläche angeordnet sein. Die Unter- oder Rückseite kann eine der Vorderseite gegenüberliegende Seite des Grundkörpers bezeichnen. Die zentrale Mittelachse kann sich hierbei von der Unter-/Rückseite zur Ober-/Vorderseite hin erstrecken.
Verschiedene Abschnitte des Grundkörpers können hierbei von dem monolithischen Grundkörper ausgebildet werden. Mit anderen Worten sind die verschiedenen Abschnitte integral ausgebildet. Alternativ können die verschiedenen Abschnitte auch durch separate Bauteile ausgebildet sein.
Der Grundkörper kann weiter zumindest eine Anschlusseinrichtung oder eine Anschlussschnittstelle für pneumatische Versorgungsmittel, beispielsweise Leitungen, aufweisen oder ausbilden. Derartige Anschlussschnittstellen können beispielsweise an einer Seitenwand des Grundkörpers und/oder an einer Bodenwand bzw. Rückseite des Grundkörpers angeordnet sein.
Insbesondere kann an der Vorderseite des Grundkörpers der Ausströmabschnitt angeordnet sein. Der Ausströmabschnitt kann insbesondere Fluidauslässe aufweisen oder ausbilden, durch die Fluid aus dem Grundkörper austreten kann. Somit kann der Ausströmkörper die Ausströmfläche des Grundkörpers aufweisen oder ausbilden.
Die Fluidauslassöffnungen des Ausströmkörpers können mit Fluidkanälen in dem Grundkörper oder mit den Fluidauslasskanälen des Ausströmabschnitts pneumatisch verbunden sein.
Insbesondere kann der Grundkörper einen oder mehrere, insbesondere zwei, Fluidauslasskanal/ -kanäle aufweisen oder ausbilden. Ein Fluidauslasskanal kann pneumatisch mit einer Fluid-Anschlusseinrichtung des Grundkörpers pneumatisch verbunden sein, insbesondere über mindestens einen Verbindungskanal. Weiter kann der Ausströmabschnitt pneumatisch mit dem mindestens einen Fluidauslasskanal verbunden sein, wobei der Ausströmabschnitt die Ausströmfläche bereitstellt.
Diese Fluidauslasskanäle können insbesondere rinnenförmig ausgebildet sein. Ein Querschnitt eines Fluidauslasskanals in einer Querschnittsebene senkrecht zu einer Mittelachse des Fluidauslasskanals kann insbesondere teilkreisförmig, halbkreisförmig ausgebildet sein. Z.B. kann ein Fluidauslasskanal als eine Nut an einer Ober- oder Vorderseite des Grundkörpers ausgebildet sein. Eine zentrale Mittelachse eines Fluidauslasskanals kann hierbei in einer Ebene angeordnet sein, die senkrecht zur zentralen Mittelachse des Grundkörpers orientiert ist.
Es ist jedoch auch möglich, dass eine zentrale Mittelachse eines Fluidauslasskanals mit einem vorbestimmten Winkel, der von 0° oder 180° verschieden sein kann, gegenüber der zentralen Mittelachse des Grundkörpers geneigt orientiert ist.
Ein Fluidauslasskanal kann über mindestens einen Verbindungskanal mit einer Fluid-Anschlusseinrichtung oder einer Fluid-Anschlussöffnung des Grundkörpers verbunden sein. Ein Verbindungskanal kann, wie nachfolgend noch erläutert, vorzugsweise zumindest einen Abschnitt aufweisen, der einen gekrümmten Verlauf aufweist. Auch kann ein Fluidauslasskanal einen gekrümmten Verlauf aufweisen.
Vorzugsweise ist ein Fluidauslasskanal ein geschlossener Kanal. Somit kann eine zentrale Mittelachse eines solchen Fluidauslasskanals z.B. kreisförmig, ovalförmig, rechteckförmig oder quadratisch sein.
Der Ausströmabschnitt kann z.B. plattenförmig oder von einem als Platte ausgebildeten Ausströmkörper ausgebildet sein. Es ist möglich, dass ein solcher Ausströmkörper eine oder mehrere Bohrung(en), insbesondere Drosselbohrungen, aufweisen.
Verschiedene Abschnitte des Grundkörpers können hierbei von dem monolithischen Grundkörper ausgebildet werden. Mit anderen Worten sind die verschiedenen Abschnitte integral ausgebildet. Es ist also möglich, dass der Grundkörper den Ausströmabschnitt ausbildet. Somit ist es möglich, dass ein monolithisch ausgebildeter Grundkörper den Ausströmabschnitt aufweist. Mit anderen Worten können also auch von dem Ausströmabschnitt verschiedene Abschnitte aus dem Material des Ausströmabschnitts ausgebildet sein. Hierdurch lässt sich erreichen, dass nur ein Material zur Fertigung der Luftlagervorrichtung verwendet wird, was einen Herstellungsprozess vereinfacht und die gegebenenfalls unerwünschte Kombination mehrerer Materialien vermeidet.
Alternativ können die verschiedenen Abschnitte des Grundkörpers auch durch separate Bauteile ausgebildet sein.
Der Grundkörper, insbesondere der Ausströmabschnitt, kann hierbei derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass der Sensorhalter, insbesondere ein vorbestimmter Abschnitt des Sensorhalters, und gegebenenfalls der Sensor von dem Fluid angeströmt wird, welches aus dem Grundkörper durch den Ausströmabschnitt ausströmt. Insbesondere kann der Sensorhalter flächig angeströmt werden. Dies kann bedeuten, dass das Fluid aus einem vorbestimmten Anteil der Ausströmfläche des Ausströmabschnitts ausströmt, wobei dieser Anteil z.B. größer als 50%, vorzugsweise größer als 75%, weiter vorzugsweise größer als 90% ist.
Es ist weiter möglich, dass der Ausströmabschnitt, insbesondere die Ausströmfläche, eine gewünschte Oberflächenstruktur, beispielsweise eine gerippte Struktur, aufweist, insbesondere um eine gewünschte Größe einer Ausströmfläche bereitzustellen.
Dieses Fluid kann eine vorbestimmte Temperatur aufweisen. Diese kann beispielsweise durch ein Mittel zur Fluidtemperierung eingestellt werden. Dieses Mittel kann beispielsweise eine Heizeinrichtung und/oder eine Kühleinrichtung sein.
Durch den Ausströmabschnitt kann insbesondere ein vorzugsweise laminarer Fluidstrom (kontinuierlich) mit einer gewünschten Temperatur in Richtung des Sensorhalters strömen. Ist dieser in einem Innenvolumen eines Gehäuses der Bilderfassungsvorrrichtung angeordnet, so strömt dieser Fluidstrom auch in das Innenvolumen. Hierdurch kann also eine Temperatur des Sensorhalters bzw. des Innenvolumens der Bilderfassungsvorrichtung konstant gehalten werden. Insbesondere können temperaturbedingte Dimensionsänderungen des Sensorhalters infolge von Ein- und Ausschaltvorgängen der Bilderfassungsvorrichtung, insbesondere des Sensors, und/oder einer sich verändernden Umgebungstemperatur reduziert werden.
Durch die Verwendung eines Grundkörpers mit mindestens einem Ausströmabschnitt zur fluidbasierten Temperierung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige und gleichmäßige Temperierung zumindest des Sensorhalters, der insbesondere flächig von dem ausströmenden Fluid angeströmt werden kann. Hierdurch kann eine Verformung bzw. Dimensionsänderung des Sensorhalters bedingt durch Temperaturschwankungen minimiert werden, da eine möglichst konstante Temperatur des Sensorhalters über die Anströmung mit dem Fluid eingestellt werden kann. Dies wiederum ermöglicht die Verbesserung einer Messgenauigkeit, wenn die Bilderfassungsvorrichtung Teil einer Koordinatenmesseinrichtung ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Ausströmabschnitt aus fluiddurchlässigem Material ausgebildet. Das fluiddurchlässige Material kann ein flächig oder volumenmäßig durchströmbares Material sein.
Insbesondere kann das fluiddurchlässige Material ein poröses Material sein, z.B. ein poröses Metall, insbesondere Aluminium. Z.B. ist es also möglich, dass das fluiddurchlässige Material ein Material mit einer vorbestimmten Porosität und/oder einer vorbestimmten Korngröße ist, die derart gewählt ist, dass mindestens eine vorbestimmte Eigenschaft der aus dem Ausströmabschnitt ausströmenden Fluid, beispielsweise eine Strömungsgeschwindigkeit und/oder eines Volumenstroms, durch das Material bereitgestellt werden kann.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine besonders einfache Bereitstellung eines Ausströmabschnitts mit großer Ausströmfläche, durch welche Fluid gleichmäßig ausströmen kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist das fluiddurchlässige Material ein Sintermaterial. Ein Sinterwerkstoff bezeichnet hierbei ein durch Sintern hergestelltes Material. Hierbei kann das Herstellungsverfahren neben dem Sintern jedoch auch noch weitere Verfahrens- oder Herstellungsschritte umfassen. Z.B. kann das Sintermaterial ein Sinterkeramikmaterial oder ein Sintermetallmaterial sein. Da Sinterverfahren etablierte Herstellungsverfahren sind ergibt sich eine einfache und zuverlässige Herstellung des fluiddurchlässigen Materials mit gewünschten, insbesondere vorbestimmten, Eigenschaften, z.B. einer gewünschten Porosität und/oder Korngröße.
Alternativ ist das fluiddurchlässige Material ein Gusswerkmaterial sein. Ein Gusswerkstoff bezeichnet hierbei ein durch ein Gussverfahren hergestelltes Material. Hierbei kann das Herstellungsverfahren neben dem Gießen jedoch auch noch weitere Verfahrens- oder Herstellungsschritte umfassen. Das Gussmaterial kann z.B. ein Metallmaterial sein. Z.B. kann dieses mit einem Platzhaltermaterial, z.B. einem Kristallsalz, in eine gewünschte Form gegossen werden, wobei das Platzhaltermaterial nach dem Gießen entfernt wird, z.B. durch Auswaschen. Da Gussverfahren etablierte Herstellungsverfahren sind ergibt sich ebenfalls eine einfache und zuverlässige Herstellung des fluiddurchlässigen Materials mit gewünschten, insbesondere vorbestimmten, Eigenschaften, z.B. einer gewünschten Porosität und/oder Korngröße.
Weiter alternativ ist das fluiddurchlässige Material ein Schaummaterial. Ein Schaumwerkstoff bezeichnet hierbei ein durch (Auf-)Schäumen hergestelltes Material. Hierbei kann das Herstellungsverfahren neben dem (Auf-)Schäumen jedoch auch noch weitere Verfahrens- oder Herstellungsschritte umfassen. Das Schaummaterial kann z.B. ein Metallmaterial sein, wodurch ein Metallschaum hergestellt werden kann. Entsprechende Herstellungsverfahren, also Verfahren zum (Auf-)Schäumen, sind dem Fachmann bekannt. Da geschäumte Materialen in vorteilhafter Weise ein geringes Gewicht und eine hohe Bruchfestigkeit, kann auch ein Gewicht der vorgeschlagenen Bilderfassungsvorrichtung verringert und deren Bruchfestigkeit erhöht werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist das fluiddurchlässige Material ein fluiddurchlässiges Graphit ein fluiddurchlässiger kohlefaserverstärkter Kunststoff oder eine Kombination dieser Materialien ist.
Es ist möglich, dass fluiddurchlässige Material ein Graphitschaummaterial oder ein Sintergraphitmaterial ist. Es ist auch möglich, dass fluiddurchlässige Material ein Kunststoffschaummaterial oder ein Kunststoffsintermaterial ist.
Hierbei kann die Fluiddurchlässigkeit des Graphits über seine Porosität und/oder über die Korngröße eingestellt werden. Der kohlefaserverstärkte Kunststoff kann insbesondere kohlefasergefülltes Polyamid sein, welches insbesondere Mikro-Kohlefasern umfassen kann.
Da Graphit sowie kohlefaserverstärkter Kunststoff, insbesondere Carbon, ein geringes Gewicht und für ein spezifisches Gewicht eine hohe Steifigkeit aufweisen, ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Bereitstellung eines Elements zur fluidbasierten Temperierung mit im Vergleich zu aus Vollmaterial hergestellten Ausströmabschnitten reduzierten Gewicht und/oder höher Steifigkeit. Insbesondere kann eine ähnliche Steifigkeit wie bei Vollmaterial erreicht werden, wobei jedoch das Gewicht reduziert wird. Somit wird ein Gewicht der Bilderfassungsvorrichtung als auch eine Steifigkeit und somit eine mechanische Belastbarkeit der Bilderfassungsvorrichtung erhöht.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Element zur fluidbasierten Temperierung mindestens eine Anschlusseinrichtung zur Fluidzufuhr zum Grundkörper auf oder bildet diese aus. Somit kann der Grundkörper zumindest eine Anschlusseinrichtung oder eine Anschlussschnittstelle für pneumatische oder hydraulische Versorgungsmittel, beispielsweise Leitungen, aufweisen oder ausbilden. Derartige Anschlussschnittstellen können beispielsweise an einer Seitenwand des Grundkörpers und/oder an einer Bodenwand bzw. Rückseite des Grundkörpers angeordnet sein.
Es ist vorstellbar, dass eine Anschlusseinrichtung zur Fluidzufuhr oder zur Fluidabfuhr im Grundkörper bzw. dem Gehäuse befestigt ist. Hierzu kann das Gehäuse und/oder der Grundkörper beispielsweise eine Gewindebohrung aufweisen oder ausbilden, die die Befestigung einer solchen Anschlusseinrichtung bzw. zur Bereitstellung einer solchen Anschlusseinrichtung dient. Ein solches Gewinde kann beispielsweise durch einen Gewindeeinsatz bereitgestellt werden, der in/an dem Grundkörper bzw. dem Gehäuse angeordnet, beispielsweise in dieses/diesen eingelassen ist. Auch kann ein solches Gewinde durch ein Erodierverfahren hergestellt sein.
Selbstverständlich sind auch andere Arten der Befestigung der Anschlusseinrichtung oder eines Teils davon an dem Grundkörper oder dem Gehäuse vorstellbar.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Zuführung von dem Fluid, welches zur Temperierung genutzt wird, zu dem Grundkörper. Dies wiederum gewährleistet in vorteilhafter Weise die zuverlässige Einstellung einer gewünschten Temperatur des Sensorhalters und somit die Reduktion von Dimensionsänderungen dieses Sensorhalters, woraus sich wiederum die vorhergehend erläuterten Vorteile ergeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Bilderfassungsvorrichtung ein Gehäuse, wobei der Grundkörper in dem Gehäuse angeordnet ist oder zumindest einen Teil einer Gehäusewand des Gehäuses ausbildet. Neben dem Grundkörper kann auch der Sensorhalter und der Sensor in einem Innenvolumen des Gehäuses angeordnet sein. Der Sensorhalter kann hierbei in dem Teil des Innenvolumens angeordnet sein, in den auch Fluid aus dem Ausströmabschnitt einströmt.
Auch kann ein Mittel zur Strahlführung und/oder Strahlformung zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet sein. Bildet der Grundkörper einen Teil der Gehäusewand aus, so kann die vorhergehend erläuterte Anschlusseinrichtung von außerhalb des Gehäuses zugänglich sein. Ist der Grundkörper mit der Anschlusseinrichtung in dem Gehäuse angeordnet, so kann das Gehäuse ebenfalls eine Anschlusseinrichtung zur Fluidzufuhr umfassen oder ausbilden, welche fluidtechnisch mit der Anschlusseinrichtung des Grundkörpers verbunden sein kann.
Das Gehäuse kann weiter mindestens eine Öffnung zum Ausströmen des Fluids aus dem Gehäuse umfassen oder aufweisen. Diese Öffnung kann eine Ausströmöffnung sein, die wiederum Teil einer Anschlusseinrichtung zur Fluidabfuhr sein kann. An eine solche Anschlusseinrichtung können fluidtechnische Verbindungselemente, beispielsweise Leitungen, angeschlossen werden, durch die das aus dem Ausströmabschnitt ausströmende Fluid, welches in das Innenvolumen des Gehäuses und dann durch die Ausströmöffnung aus dem Gehäuse heraus strömt, abgeführt werden.
Es ist jedoch auch möglich, dass die mindestens eine Ausströmöffnung eine Öffnung zu einer äußeren Umgebung des Gehäuses ist. In diesem Fall kann das aus dem Gehäuse ausströmende Fluid in die äußere Umgebung strömen. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass eine zuverlässige Abführung des in das Innenvolumen des Gehäuses strömende Fluid gewährleistet wird, wodurch in vorteilhafter Weise unerwünscht hohe Drücke und/oder unerwünschte Druckänderungen im Innenvolumen vermieden werden, die sich auf den Betrieb des Sensors in nachteiliger Weise auswirken können und/oder zu unerwünschten mechanischen Belastungen der Bilderfassungsvorrichtung führen können.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Gehäuse mindestens eine Öffnung zum Ausströmen des Fluids auf oder bildet diese aus. Dies wurde vorhergehend mit entsprechenden technischen Vorteilen erläutert.
Eine Dimension einer Öffnung kann hierbei insbesondere derart gewählt sein, dass sich bei einer Fluidzufuhr mit einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit und/oder einem vorbestimmten Volumenstrom ein vorbestimmter Überdruck im Innenvolumen des Gehäuses einstellt. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise das Eindringen von Fremdkörpern aus dem Außenvolumen verhindert werden. Hierbei kann die Dimension derart gewählt werden, dass der Druck im Innenvolumen größer als ein erster vorbestimmter Druckschwellwert, der beispielsweise gleich einem Umgebungsdruckwert sein kann, und kleiner als ein weiterer vorbestimmter Druckschwellwert sein kann, der beispielsweise gleich einem maximal zulässigen Betriebsdruck des Sensors sein kann.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die mindestens eine Eigenschaft des Fluidstroms in das Innenvolumen derart eingestellt wird, dass sich die erläuterten Druckverhältnisse ergeben.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Gehäuse teilweise oder vollständig aus dem fluiddurchlässigen Material ausgebildet. Insbesondere können Abschnitte des Gehäuses aus dem fluiddurchlässigen Material ausgebildet sein, die ein Volumen begrenzen, in das das aus dem Ausströmabschnitt ausströmende Fluid einströmt. Verbleibende Abschnitte können hierbei aus anderem Material ausgebildet sein.
Durch die Ausbildung zumindest eines Teils des Gehäuses aus dem genannten fluiddurchlässigen Material ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Abführung des Fluids aus dem Innenvolumen und gleichzeitig ein geringer thermischer Ausdehnungskoeffizient des Gehäuses, was wiederum eine reduzierte Lageänderung des beispielsweise am Gehäuse befestigten Sensorhalters bei Temperaturschwankungen bedingen kann. Ebenfalls ergeben sich die vorhergehend erläuterten guten mechanischen Eigenschaften, insbesondere eine hohe Steifigkeit, und ein geringes Gewicht der Bilderfassungsvorrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform ist zumindest ein Teil einer Oberfläche des fluiddurchlässigen Materials versiegelt. Insbesondere kann also eine Oberfläche des Ausströmabschnitts versiegelt sein. Auch kann ein Teil einer, inneren oder äußeren, Oberfläche des Gehäuses, insbesondere einer Gehäusewand, versiegelt sein.
Ist auch der Grundkörper aus dem fluiddurchlässigen Material ausgebildet, so kann ebenfalls zumindest ein Teil einer Oberfläche des Grundkörpers versiegelt sein.
Ist z.B. die Ausströmfläche an einer Vorderseite des Grundkörpers angeordnet, so können insbesondere die Seitenfläche(n) des Grundkörpers sowie die Rückseite des Grundkörpers versiegelt sein. Die Versiegelung kann durch eine Beschichtung mit einem fluidundurchlässigen Lack oder einem fluidundurchlässigen Kleber erfolgen.
Es ist natürlich möglich, dass eine Durchgangsöffnung durch die Versiegelung, beispielsweise für die vorhergehend erläuterte Anschlusseinrichtung zur Fluidzufuhr oder die Anschlusseinrichtung zur Fluidabfuhr, vorgesehen ist.
Ist zumindest ein Teil einer Oberfläche des fluiddurchlässigen Ausströmabschnitts versiegelt, so kann die Größe der versiegelten Fläche(n), die Form der versiegelten Fläche(n) und/oder die Anordnung der versiegelten Fläche(n) beispielsweise derart gewählt werden, dass gewünschte Ausströmeigenschaften des Fluids bereitgestellt werden, insbesondere eine gewünschte Ausströmrichtung, eine gewünschte Ausströmgeschwindigkeit und/oder eine gewünschter (maximaler) Volumenstrom Insbesondere kann durch die Versiegelung eine Durchflussreduktion des Fluids durch den Ausströmabschnitt erreicht werden. Entsprechendes gilt für die Versiegelung des mit fluiddurchlässigen Material ausgebildeten Gehäuses.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Ausströmabschnitt von einem plattenförmigen Ausströmkörper oder einem plattenförmigen Teilabschnitt des Grundkörpers ausgebildet. Es ist möglich, dass der Grundkörper oder ein Ausströmkörper eine oder mehrere Bohrung(en), insbesondere eine oder mehrere Drosselbohrung(en), aufweist, wobei die AUsströmfläche des Ausströmabschnitts fluidtechnisch mit diesen Bohrungen verbunden ist. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst gleichmäßige Fläche zum Ausströmen von Fluid und somit ein möglichst laminarer Fluidstrom, der wiederum zu einer möglichst gleichmäßigen Temperierung des Sensorhalters führt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ausströmabschnitt derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass das ausströmende Fluid eine Rückseite des Sensors und/oder des Sensorhalters anströmt. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die Signalerzeugung durch eine an der Vorderseite des Sensorhalters angeordnete aktive Fläche des Sensors möglichst nicht durch den Fluidstrom und gegebenenfalls durch diesen transportiere Partikel gestört wird. Dies wiederum führt zu einer hohen Qualität der mit der Bilderfassungsvorrichtung erzeugten Abbilder.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bilderfassungsvorrichtung ein Fluidführungsmittel, beispielsweise in Form einer Leitung, die beispielsweise wiederum als Schlauch oder Rohr ausgebildet sein kann. Weiter umfasst die Bilderfassungsvorrichtung mindestens ein Fluidtemperiermittel zur Einstellung einer gewünschten Temperatur des in dem Fluidführungsmittel strömenden Fluids. Weiter umfasst die Bilderfassungsvorrichtung mindestens eine Fluidpumpe zur Erzeugung eines Fluidstroms in dem Fluidführungsmittel. Das Fluidführungsmittel kann hierbei fluidtechnisch mit der vorhergehend erläuterten Anschlusseinrichtung bzw. den vorhergehend erläuterten Anschlusseinrichtungen des Gehäuses bzw. des Grundkörpers verbunden sein.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein Fluid mit einer gewünschten, insbesondere einstellbaren, Temperatur dem Grundkörper zugeführt und dann durch den Ausströmabschnitt zum Sensorhalter ausströmen kann. Weiter ist durch die Fluidpumpe mindestens eine Strömungseigenschaft, beispielsweise eine Strömungsgeschwindigkeit oder ein Fluiddruck, einstellbar.
Dies wiederum ermöglicht in vorteilhafter Weise die Bereitstellung eines aus dem Ausströmabschnitt ausströmenden Fluidstroms mit gewünschten Eigenschaften, wodurch wiederum eine zuverlässige Temperierung des Sensorhalters erfolgen kann.
In einer weiteren Ausführungsform sind das mindestens eine Fluidführungsmittel, das mindestens eine Fluidtemperiermittel und die mindestens eine Fluidpumpe Teil eines geschlossenen Fluidkreislaufes. Dieser kann auch den Grundkörper des Elements zur fluidbasierten Temperierung umfassen. Auch kann der geschlossene Fluidkreislauf das Gehäuse umfassen.
Weiter kann die Bilderfassungsvorrichtung mindestens eine Steuereinrichtung zur Einstellung einer gewünschten Temperatur durch Ansteuerung des Fluidtemperiermittels umfassen. Diese kann als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgebildet sein oder eine solche(n) umfassen.
Weiter kann die Bilderfassungsvorrichtung eine Einrichtung zur Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie umfassen, durch die thermische Energie des aus dem Gehäuse ausströmenden Fluids und/oder thermische Energie der Fluidpumpe in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Diese elektrische Energie kann zum Betrieb der Fluidpumpe, des Sensors und/oder des Fluidtemperiermittels genutzt werden. Hierzu kann die elektrische Energie gespeichert werden, beispielsweise in einer geeigneten Speichereinrichtung der Bilderfassungsvorrichtung.
Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine Rückgewinnung von Energie realisiert werden, was einen Energieverbrauch beim Betrieb der Bilderfassungsvorrichtung in vorteilhafter Weise reduziert.
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung einer Bilderfassungsvorrichtung, insbesondere zur Koordinatenmessung.
Das Verfahren umfasst die Schritte:

- Bereitstellung mindestens eines Sensors,
- Bereitstellung mindestens eines Sensorhalters,
- Befestigen des Sensors an dem Sensorhalter,
- Bereitstellung mindestens eines Elements zur fluidbasierten Temperierung zumindest des Sensorhalters, wobei das Element zur fluidbasierten Temperierung zumindest einen Grundkörper umfasst, wobei der Grundkörper zumindest einen Fluidzuführabschnitt und mindestens einen Ausströmabschnitt umfasst oder ausbildet,
- Anordnen des Elements zur fluidbasierten Temperierung derart, dass der Sensorhalter von dem durch den Ausströmabschnitt ausströmenden Fluid angeströmt wird.

Das Verfahren dient in vorteilhafter Weise zur Herstellung einer Bilderfassungsvorrichtung gemäß einer der in dieser beschriebenen Ausführungsformen. Somit kann das Verfahren alle Schritte umfassen, die notwendig sind, um eine solche Bilderfassungsvorrichtung herzustellen.
Es ist möglich, dass der Grundkörper, weiter insbesondere der Fluidzuführabschnitt, durch ein additives Fertigungsverfahren bereitgestellt wird. Ein additives Fertigungsverfahren kann insbesondere ein selektives Lasersinterverfahren oder ein Fused-Deposition-Modeling-Verfahren sein. Selbstverständlich sind aber auch andere additive Herstellungsverfahren vorstellbar.
Alternativ ist es auch vorstellbar, sowohl den Fluidzuführabschnitt als auch den Ausströmabschnitt des Grundkörpers durch ein additives Herstellungsverfahren bereitzustellen. Hierdurch kann bereits in der Herstellung die Ausbildung der Ausströmfläche und/oder Luftauslassöffnungen in der Ausströmfläche zur Bereitstellung gewünschter Eigenschaften des ausströmenden Fluidstroms erfolgen. So ist z.B. auch die Einstellung einer gewünschten Porosität möglich.
Gegebenenfalls ist nach einer solchen Herstellung eine Nachbearbeitung der Ausströmfläche erforderlich, z.B. ein Polieren, welches durch geeignete Poliermittel, z.B. ein Lappen, erfolgen kann. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Herstellung, insbesondere von komplexen Strukturen des Grundkörpers, weiter insbesondere des Zuführkörpers, vereinfacht werden.
Auch beschrieben wird eine Koordinatenmesseinrichtung mit einer Bilderfassungsvorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsform, wobei die Bilderfassungsvorrichtung einen optischen Sensor der Koordinatenmesseinrichtung oder einen Teil davon bildet. Weiter beschrieben wird ein Verfahren zum Betrieb einer Bilderfassungsvorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen, wobei dem Grundkörper über den zumindest einen Fluidzuführabschnitt ein Fluid zugeführt wird. Weiter kann die gewünschte Soll-Temperatur des Fluids eingestellt werden.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bilderfassungsvorrichtung,
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bilderfassungsvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bilderfassungsvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bilderfassungsvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
5 eine perspektivische Ansicht eines Grundkörpers mit Fluidkanälen,
6 eine perspektivische Ansicht eines Grundkörpers und
7 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Bilderfassungsvorrichtung.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Bilderfassungsvorrichtung 1. Diese Bilderfassungsvorrichtung 1 umfasst einen Sensor 2, der z.B. als CMOS- oder CCD-Sensor ausgebildet sein kann. Weiter umfasst die Bilderfassungsvorrichtung einen Sensorhalter 3, der im gezeigten Ausführungsbeispiel plattenförmig ausgebildet ist. Der Sensor 2 ist hierbei auf einer ersten Seite, insbesondere einer Vorderseite, des Sensorhalters 3 befestigt. Der Sensor 2 ist ein flächiger Sensor zur Erzeugung von zweidimensionalen Abbildern.
Weiter umfasst die Bilderfassungsvorrichtung 1 ein Gehäuse 4 mit einer Gehäusewand, wobei der Sensorhalter 3 und der Sensor 2 in einem Innenvolumen des Gehäuses 4 angeordnet sind, welches von der Gehäusewand umfasst wird. Insbesondere ist der Sensorhalter 3 mit dem Gehäuse 4 mechanisch verbunden und ortsfest relativ zum Gehäuse 4 in diesem angeordnet.
Weiter umfasst die Bilderfassungsvorrichtung 1 einen Grundkörper 5, wobei dieser Grundkörper 5 einen Fluidzuführabschnitt 6 und einen Ausströmabschnitt 7 umfasst. Dargestellt ist, dass der Grundkörper 5 einen Teil der Gehäusewand des Gehäuses 4 ausbildet. In der in 1 dargestellten Ausführungsform wird der Fluidzuführabschnitt von einem Zuführkörper ausgebildet. Der Ausströmkörper und der Zuführkörper sind separat voneinander ausgebildet. Der Ausströmabschnitt wird von einem Ausströmkörper ausgebildet, der an dem Zuführkörper befestigt ist. Ein Material des Ausströmkörpers ist ein fluiddurchlässiges Material, insbesondere ein poröses Material. Ein solches Material kann ein Sintermaterial, ein Gussmaterial, ein Schaummaterial, ein Graphitmaterial oder ein fluiddurchlässiger kohlefaserverstärkter Kunststoff oder eine Kombination dieser Materialien sein. Der Zuführkörper wiederum ist aus einem fluidundurchlässigen Material, vorzugsweise aus fluidundurchlässigem Graphit, ausgebildet. Selbstverständlich kann das fluidundurchlässige Material aber auch ein Sintermaterial, ein Gussmaterial, ein Schaummaterial oder ein fluidundurchlässiger kohlefaserverstärkter Kunststoff oder eine Kombination dieser Materialien sein.
In 1 ist dargestellt, dass der den Ausströmabschnitt 7 ausbildende Ausströmkörper plattenförmig ausgebildet ist und an den Zuführkörper angeklebt ist.
Der Zuführkörper bildet hierbei den vorhergehend erläuterten Teil der Gehäusewand aus.
Weiter dargestellt ist, dass der Grundkörper 5, insbesondere der Zuführkörper, eine Anschlusseinrichtung 8 für eine Fluidzufuhr aufweist, insbesondere um Fluid in den Grundkörper 5, insbesondere den Zuführkörper, einströmen zu lassen. Diese Anschlusseinrichtung 8 ist an einer Seitenwand 9 des Grundkörpers 5, insbesondere des Zuführkörpers, und somit des Gehäuses 4 angeordnet. Durch diese Anschlusseinrichtung 8 kann ein Fluid in den Grundkörper 5 einströmen. Der Grundkörper 5, insbesondere der den Fluidzuführabschnitt ausbildende Zuführkörper, weist Fluidkanäle 9 auf, wobei der Übersichtlichkeit halber nur ein Fluidkanal 9 dargestellt ist. Dieser stellt eine fluidtechnische Verbindung der Anschlusseinrichtung 8 mit Drosselbohrungen 10 im Zuführkörper her, wobei der Fluidkanal 9 durch die Drosselbohrungen 10 mit der Oberfläche des Zuführkörpers verbunden ist, an die der Ausströmkörper angeklebt ist. Die Gesamtheit aus Fluidkanal 9 und Drosselbohrungen 10 dient somit zur fluidtechnischen Verbindung der Anschlusseinrichtung 8 mit dem Ausströmabschnitt 7.
Es ist ersichtlich, dass durch die gezeigte Ausbildung des Grundkörpers 5 Fluid zu verschiedenen Bereichen des Ausströmabschnitts 7 verteilt werden kann und somit aus einer vom Ausströmabschnitt 6 ausgebildeten Ausströmfläche 17 in das Innenvolumen des Gehäuses 4 ausströmen kann.
Schematisch durch Pfeile 11 dargestellt ist die Strömungsrichtung eines Fluids, welches durch die Anschlusseinrichtung 8 in den Fluidkanal 9 und durch diesen in den Ausströmabschnitt 7 und aus diesem in das Innenvolumen des Gehäuses 4 strömt.
Weiter dargestellt ist, dass der Ausströmabschnitt 7 im Innenvolumen des Gehäuses 4 derart angeordnet und derart ausgebildet ist, dass das aus dem Ausströmabschnitt 7 ausströmende Fluid eine weitere Seite des Sensorhalters 3, insbesondere dessen Rückseite, anströmt.
Weiter dargestellt ist, dass das Gehäuse 4, insbesondere die Gehäusewand, Durchgangsöffnungen 12 aufweist, durch die das Innenvolumen fluidtechnisch mit einer äußeren Umgebung des Gehäuses 4 verbunden ist. Das aus dem Ausströmabschnitt 7 ausströmende Fluid kann durch diese Öffnungen 12 in das Außenvolumen strömen.
Die Klebeschicht zwischen dem Zuführkörper und dem Ausströmkörper kann hierbei derart ausgebildet sein, dass Fluid aus dem Zuführkörper in den Ausströmkörper strömen kann. Z.B. kann die Klebeschicht nur in Teilabschnitten der aneinander befestigten Flächen des Zuführkörpers und des Ausströmkörpers angeordnet sein.
Weiter dargestellt ist ein Objektiv 13 der Bilderfassungsvorrichtung 1, welches an dem Gehäuse 4 befestigt ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bilderfassungsvorrichtung 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst die Bilderfassungsvorrichtung 1 Anschlusseinrichtungen 14 zur Fluidabfuhr aus dem Innenvolumen des Gehäuses 4. Diese Anschlusseinrichtungen 14 dienen zum Anschluss von Fluidführungsmitteln 15, die beispielsweise als Fluidleitungen ausgebildet sein können. Die Anschlusseinrichtungen 14 sind hierbei über Durchgangsöffnungen 12 in der Gehäusewand fluidtechnisch mit dem Innenvolumen verbunden. Weiter dargestellt ist ein Fluidführungsmittel 15, welches mit der Anschlusseinrichtung 8 zur Fluidzufuhr verbunden ist. Weiter dargestellt ist, dass die Bilderfassungsvorrichtung 1 eine Einrichtung 16 zur Fluidtemperierung und Erzeugung des Fluidstroms umfasst. Diese Einrichtung 16 kann beispielsweise eine Fluidpumpe umfassen. Weiter kann die Einrichtung 16 eine Heiz- und/oder eine Kühleinrichtung zur Einstellung einer Temperatur des Fluids, insbesondere des zur Anschlusseinrichtung 8 strömenden Fluids, umfassen. Somit ist ersichtlich, dass ein geschlossener Fluidkreislauf gebildet wird, der u.a. das Gehäuse 4, die Fluidführungsmittel 15 sowie die Einrichtung 16 umfasst. Die Durchgangsöffnungen 12 können hierbei in Form von Schlitzen ausgebildet sein.
Das Gehäuse 4, insbesondere der Zuführkörper, kann aus Aluminium, Stahl, aber auch dem fluiddurchlässigen Material ausgebildet sein.
3 zeigt eine schematische Ansicht einer Bilderfassungsvorrichtung 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der Grundkörper 5 vollständig aus fluiddurchlässigem Material ausgebildet und bildet sowohl den Zuführabschnitt 6 als auch den Ausströmabschnitt 7 aus. Somit ergibt sich, im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform, dass der Fluidzuführabschnitt 6 und der Ausströmabschnitt 7 nicht von separaten Körpern ausgebildet sind. Vielmehr kann der Grundkörper 5 monolithisch ausgebildet sein, wobei der Fluidzuführabschnitt 6 und der Ausströmabschnitt 7 Abschnitte desselben Grundkörpers 5 sind. Von dem Grundkörper 5 verschiedene Abschnitte des Gehäuses 4 sind jedoch aus einem anderen Material als der Grundkörper 5 ausgebildet.
Weiter dargestellt ist, dass der Grundkörper 5 und somit das Gehäuse 4 eine Anschlusseinrichtung 8 zur Fluidzufuhr aufweist. Durch diese kann - wie vorhergehend erläutert - Fluid in den Grundkörper 5 einströmen. Ebenfalls dargestellt ist ein Fluidkanal 9, der fluidtechnisch mit der Anschlusseinrichtung 8 verbunden ist und durch den durch die Anschlusseinrichtung 8 einströmendes Fluid in den Grundkörper 5 und zum Ausströmabschnitt 7 des Grundkörpers 5 transportiert wird.
Weiter dargestellt ist, dass von der Ausströmfläche 17 des Ausströmabschnitts 7 verschiedene Oberflächen, insbesondere die Seitenflächen und die rückseitige Oberfläche, des Grundkörpers 5 versiegelt sind, nämlich durch eine versiegelnde Schicht 18. Diese kann z.B. als Lack- oder Klebeschicht ausgebildet sein. Diese Schicht 18 ist fluidundurchlässig. Durch diese kann insbesondere kein Fluid aus dem Grundkörper 5 austreten.
Weiter dargestellt ist, dass auch die Ausströmfläche 17 des Ausströmabschnitts 7 in Teilbereichen versiegelt ist, nämlich ebenfalls durch eine versiegelnde Schicht 18. Hierdurch wird erreicht, dass Fluid nur in bestimmten Teilbereichen der Ausströmfläche 17 aus dem Grundkörper 5 ausströmen kann. Dies kann zum Einstellen von Eigenschaften des ausströmenden Fluidstroms berücksichtigt werden, insbesondere zum Einstellen eines gewünschten Volumenstroms und einer gewünschten Strömungsgeschwindigkeit, aber auch zum gezielten Anströmen von ausgewählten Abschnitten des Sensorhalters 3.
4 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Bilderfassungsvorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 3 dargestellten Ausführungsform ist das gesamte Gehäuse 4 der Bilderfassungsvorrichtung 1 inklusive des Grundkörpers 5 aus dem fluiddurchlässigen Material ausgebildet. Ein weiterer Unterschied ist, dass die Bilderfassungsvorrichtung 1 mehrere Anschlusseinrichtungen 8 zur Fluidzufuhr aufweist, durch die jeweils Fluid in das Gehäuse 4, insbesondere in die aus dem fluiddurchlässigen Material ausgebildete Gehäusewand bzw. den Gehäusekörper, einströmen kann. Weiter dargestellt sind die Öffnungen 12 zur fluidtechnischen Verbindung des Innenvolumens des Gehäuses 4 und des externen Außenvolumens. Ebenfalls dargestellt ist eine versiegelnde Schicht 18, die alle äußeren Oberflächen des Gehäuses 4 bis auf die Bereiche der Anschlusseinrichtungen 8 und der Durchgangsöffnungen 12 versiegelt.
Weiter dargestellt sind Fluidkanäle 9, durch die durch die Anschlusseinrichtungen 8 einströmendes Fluid im Gehäusekörper des Gehäuses 4 einströmen kann. Der Gehäusekörper 4 bezeichnet hierbei den das Innenvolumen umfassenden Körper. Das Fluid kann insbesondere Luft sein. Allerdings ist es auch möglich, dass das Fluid ein flüssiges Fluid ist. Das Fluid kann insbesondere ein gasförmiges Fluid sein.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zuführkörpers eines Grundkörpers 5 (siehe 1) mit Fluidkanälen 9. Dieser Körper kann aus kohlefasergefülltem Polyamid ausgebildet sein und durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellt sein.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Grundkörpers 5, die den in 3 dargestellten Zuführkörper und einen aus fluiddurchlässigem Graphit bestehenden Ausströmkörper umfasst, der einen Ausströmabschnitt 7 bildet.
7 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Bilderfassungsvorrichtung 1 (siehe 1). In einem ersten Schritt S1 wird ein Sensor 2 bereitgestellt. In einem zweiten Schritt S2 wird ein Sensorhalter 3 bereitgestellt. In einem dritten Schritt S3 wird der Sensor 2 an dem Sensorhalter 3 befestigt. Weiter kann der Sensorhalter 3 mit dem daran befestigten Sensor 2 in einem Innenvolumen eines Gehäuses 4 der Bilderfassungsvorrichtung 1 angeordnet werden. In einem vierten Schritt S4 wird ein Grundkörper 5 bereitgestellt, der zumindest einen Fluidzuführabschnitt 6 und mindestens einen Ausströmabschnitt 7 umfasst oder ausbildet. In einem fünften Schritt S5 wird dieser Grundkörper 5 derart angeordnet, dass der Sensorhalter 3 von dem durch den Ausströmabschnitt 7 ausströmenden Fluid angeströmt wird. Hierzu kann der Grundkörper 5 in dem Innenvolumen des Gehäuses 4 angeordnet werden. Auch kann der Grundkörper 5 - wie vorhergehend beschrieben - Teil des Gehäuses 4 sein.
Bezugszeichenliste

1: Bilderfassungsvorrichtung
2: Sensor
3: Sensorhalter
4: Gehäuse, Gehäusekörper
5: Grundkörper
6: Fluidzuführabschnitt
7: Ausströmabschnitt
8: Anschlusseinrichtung zur Fluidzufuhr
9: Seitenwand
10: Drosselbohrung
11: Pfeil
12: Durchgangsöffnung
13: Objektiv
14: Anschlusseinrichtung zur Fluidabfuhr
15: Fluidleitung
16: Einrichtung
17: Ausströmfläche
18: Schicht
S1: erster Schritt
S2: zweiter Schritt
S3: dritter Schritt
S4: vierter Schritt
S5: fünfter Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202018102586 U1 [0004]
DE 102016202422 A1 [0005]

Claims

Bilderfassungsvorrichtung, insbesondere zur Koordinatenmessung, wobei die Bilderfassungsvorrichtung (1) mindestens einen Sensor (2), mindestens einen Sensorhalter (3) und mindestens ein Element zur fluidbasierten Temperierung zumindest des Sensorhalters (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur fluidbasierten Temperierung zumindest einen Grundkörper (5) umfasst, wobei der Grundkörper (5) zumindest einen Fluidzuführabschnitt (6) und mindestens einen Ausströmabschnitt (7) umfasst oder ausbildet.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ausströmabschnitt (7) aus fluiddurchlässigem Material ausgebildet ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das fluiddurchlässige Material ein Sinterwerkstoff, ein Gusswerkstoff oder ein Schaumwerkstoff ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das fluiddurchlässige Material ein fluiddurchlässiges Graphit oder ein fluiddurchlässiger kohlefaserverstärkter Kunststoff oder eine Kombination dieser Materialien ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur fluidbasierten Temperierung mindestens eine Anschlusseinrichtung (8) zur Fluidzufuhr aufweist oder ausbildet.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungsvorrichtung (1) ein Gehäuse (4) umfasst, wobei der Grundkörper (5) in dem Gehäuse (4) angeordnet ist oder zumindest einen Teil einer Gehäusewand des Gehäuses (4) ausbildet.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) mindestens eine Öffnung (12) zum Ausströmen des Fluids aufweist oder ausbildet.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) teilweise oder vollständig aus dem fluiddurchlässigen Material ausgebildet ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil einer Oberfläche des fluiddurchlässigen Materials versiegelt ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausströmabschnitt (7) von einem plattenförmigen Ausströmkörper oder einem plattenförmigen Teilabschnitt des Grundkörpers (5) ausgebildet ist.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausströmabschnitt (7) derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass das ausströmende Fluid eine Rückseite des Sensors (2) und/oder des Sensorhalters (3) anströmt.
Bilderfassungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungsvorrichtung (1) mindestens ein Fluidführungsmittel (15), mindestens ein Fluidtemperiermittel und mindestens eine Fluidpumpe umfasst.
Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fluidführungsmittel (15), das mindestens eine Fluidtemperiermittel und die mindestens eine Fluidpumpe Teil eines geschlossenen Fluidkreislaufs sind.
Verfahren zur Herstellung einer Bilderfassungsvorrichtung (1), insbesondere zur Koordinatenmessung, umfassend die Schritte • Bereitstellung mindestens eines Sensors (2), • Bereitstellung mindestens eines Sensorhalters (3), • Befestigen des Sensors (2) an dem Sensorhalter (3), • Bereitstellung mindestens eines Elements zur fluidbasierten Temperierung zumindest des Sensorhalters (2), wobei das Element zur fluidbasierten Temperierung zumindest einen Grundkörper (5) umfasst, wobei der Grundkörper (5) zumindest einen Fluidzuführabschnitt (6) und mindestens einen Ausströmabschnitt (7) umfasst oder ausbildet, • Anordnen des Elements zur fluidbasierten Temperierung derart, dass der Sensorhalter (3) von dem durch den Ausströmabschnitt (7) ausströmenden Fluid angeströmt wird.