ES2912525T3

ES2912525T3 - Diana tridimensional con doble estructura, dispositivo y procedimiento de medición óptica con dicha diana

Info

Publication number: ES2912525T3
Application number: ES18829478T
Authority: ES
Inventors: Philippe Jacot; Sébastien Laporte; Frédéric Perret
Original assignee: LDI Finances SC
Current assignee: LDI Finances SC
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2022-05-26
Anticipated expiration: 2038-11-29
Also published as: US20200408506A1; TW201930820A; US11549801B2; TWI813603B; EP3728990A1; CN112119280B; EP3728990B1; JP7427591B2; CN112119280A; WO2019123057A1; RU2020122216A; JP2021508054A; RU2020122216A3; KR20200098673A

Abstract

Diana (200) tridimensional apta para servir de referencia de posicionamiento, que comprende en una cara útil (202): * una primera estructura (210) que define una cara de referencia (212) plana paralela al plano (X, Y), distribuida entre por lo menos: - una primera parte (214) cuya superficie es reflectante según una reflexión difusa, y - una segunda parte (216) cuya superficie es reflectante según una reflexión especular, estando dicha segunda parte (216) distribuida según una serie de zonas localizadas (217) posicionadas en la primera parte (214), y * una segunda estructura (220) que presenta una cara inclinada (222) con respecto a dicha cara plana de referencia (212), siendo dicha cara inclinada (222) esencialmente plana, en la que la primera estructura (210) y la segunda estructura (220) están dispuestas en la cara útil (202) de manera concéntrica una con respecto a la otra.

Description

DESCRIPCIÓN

Diana tridimensional con doble estructura, dispositivo y procedimiento de medición óptica con dicha diana

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de la medición óptica de la posición relativa entre un primer objeto y un segundo objeto.

Más precisamente, la presente invención se refiere a una medición óptica tridimensional de la posición relativa entre un primer objeto y un segundo objeto. Este tipo de medición se utiliza en numerosos campos que aplican la metrología dimensional, entre los cuales está incluido en particular, pero no exclusivamente, el campo del mecanizado de piezas, en particular por máquina herramienta o cualquier otro mecanizado por arranque de material.

En este campo de la máquina herramienta, existe una necesidad de conocer con precisión la posición relativa entre el portaherramientas y el soporte de pieza, con el fin de asegurar un rango de mecanizado conforme con el plan de mecanizado desarrollado durante la puesta a punto.

La fabricación de piezas por medio de módulos de mecanizado (máquinas herramientas), en particular de roscadoras, de tornos automáticos, de centros de torneado-fresado, de fresadoras, de centros de mecanizado y de máquinas transfer, comprende normalmente tres fases distintas:

En una primera fase de puesta a punto (o preajuste), el operario (por ejemplo, un roscador) define y prueba en un módulo de mecanizado el plan de mecanizado, es decir, la sucesión de operaciones y de desplazamientos de ejes necesarios para obtener la pieza que se debe mecanizar deseada. El operario se asegura, por ejemplo, de obtener el plan de mecanizado más eficaz posible, es decir, el que permite mecanizar una pieza determinada con un mínimo de operaciones y evitando las colisiones entre herramientas o con la pieza. Elige las herramientas que se deben utilizar, y verifica la calidad de las piezas obtenidas, por ejemplo los acabados de superficie, el respeto de las tolerancias, etc.

En una segunda fase de producción, se produce una serie de piezas en el módulo de mecanizado preajustado, con los parámetros definidos en la puesta a punto. Esta fase es la única fase productiva; se efectúa frecuentemente 24 horas al día, siendo el módulo de mecanizado alimentado con material en bruto mediante un alimentador o un cargador de bloques (piezas en bruto).

Ocurre que la producción de una serie de piezas se interrumpe, por ejemplo para reemplazar las herramientas desgastadas, para producir otro tipo de piezas en el mismo módulo de mecanizado, para el mantenimiento de la máquina, etc., y después se reanuda posteriormente. En tal caso, es necesaria una fase de puesta en marcha para aplicar los parámetros definidos anteriormente en la puesta a punto. Esta puesta en marcha es más rápida que la puesta a punto.

En la puesta en marcha, a menudo es necesario sustituir las herramientas montadas en la máquina por otro juego de herramientas adaptadas para el mecanizado que se debe efectuar. La precisión del posicionamiento de estas herramientas determina la calidad del mecanizado, pero es difícil de reproducir en las puestas en marcha sucesivas.

Además, durante la fase de producción, no es imposible tener, a medida que se mecanizan nuevas piezas, y en particular para grandes series, unas derivas de posición entre el portaherramientas y el soporte de pieza, derivas en particular debidas a la dilatación térmica de las máquinas.

Estado de la técnica

Se han propuesto por lo tanto diferentes soluciones en la técnica anterior con el fin de garantizar un posicionamiento relativo correcto entre el portaherramientas y el soporte de pieza durante la fase de producción y durante la puesta en marcha, es decir, de acuerdo con la posición relativa entre el portaherramientas y el soporte de pieza durante la puesta a punto.

Numerosas técnicas de medición in situ utilizadas en unas máquinas herramienta se esfuerzan en medir la posición relativa entre la pieza o el soporte de pieza y la propia herramienta. Sin embargo, en este caso, la medición de la posición relativa entre la pieza o el soporte de pieza y la herramienta se ve afectada por los efectos del desgaste de la herramienta y de la deriva térmica de la máquina herramienta durante su funcionamiento.

Asimismo, este tipo de medición de posición relativa se efectúa generalmente en dos dimensiones, es decir según dos direcciones, como en el documento DE202016004237U.

Como esta localización relativa entre la pieza o el soporte de pieza y la herramienta está limitada a dos dimensiones (por ejemplo, Y y X, respectivamente la dirección lateral y vertical), no es suficientemente completa para asegurarse de la correcta posición relativa, de manera que se debe recurrir a otra técnica para la medición de la tercera dimensión (por ejemplo Z, la dirección de avance/retroceso del soporte de pieza denominada también "dirección del material"). Esta situación aumenta no sólo el coste de la técnica de medición, sino también su tiempo de realización, y añade por otro lado un error por el hecho de utilizar dos series de medición simultáneamente. El documento US2014362387 A divulga un dispositivo de medición óptica colocado en el portaherramientas y que permite verificar que un objeto diana no interferirá con el portaherramientas. Este dispositivo de medición óptica utiliza un elemento de calibrado con varias partes inclinadas para caracterizar los parámetros geométricos del dispositivo de medición por rayo láser, en particular la posición entre el sensor del rayo reflejado y el emisor del rayo incidente. Este elemento de calibración no interviene durante la medición de la posición relativa entre el portaherramientas y el objeto diana que puede ser una pieza que debe mecanizarse.

El documento US2010111630 A divulga un sistema de reposicionamiento de herramienta para una máquina herramienta, que comprende unas dianas de forma irregular situadas en la herramienta y que permiten la medición óptica de la posición precisa de la herramienta mediante unos elementos de medición óptica cuya posición no está precisada.

El documento US2007253002 A divulga un sistema de medición óptica de la distancia entre dos cuerpos que se pretende alinear, que comprende respectivamente un elemento emisor y un elemento receptor colocados en los extremos de los dos cuerpos.

El documento US5831734 describe una solución en la que un sensor óptico es solidario con el portaherramientas y efectúa la localización de la posición relativa de este portaherramientas con respecto a una pieza que debe mecanizarse provista de una marca distintiva (ranura).

El documento US2014343890 propone un dispositivo portátil de mano que sirve de ayuda para la medición de posición de un objeto con un sistema láser. Este dispositivo portátil comprende una diana tridimensional que comprende una cara de referencia cónica con una sola superficie útil que comprende unas marcas de referencia visuales y en su centro un retrorreflector.

El documento US2004202364 presenta un objeto de calibrado en forma de prisma, del cual cada cara comprende unas marcas de referencia visuales y eventualmente una marca de referenciado para identificar la cara en cuestión. Sin embargo, estas soluciones no permiten poder determinar mediante una sola etapa de toma de imágenes la posición relativa entre la pieza que debe mecanizarse y la herramienta, dando esta única etapa de toma de imágenes las informaciones que permiten determinar esta posición relativa en las tres dimensiones del espacio. Estas soluciones tampoco permiten librarse de los parámetros variables en tiempo real durante el mecanizado, en particular del desgaste de la herramienta, así como de las variaciones térmicas de la herramienta y/o del espacio de trabajo de la máquina herramienta que recibe la pieza que debe mecanizarse.

Breve resumen de la invención

Un objetivo de la presente invención es proponer una tecnología que permita efectuar una medición de posición relativa entre un portaherramientas y un soporte de pieza, y más generalmente entre un primer objeto y un segundo objeto, exenta de las limitaciones de las técnicas de medición conocidas.

Otro objetivo de la invención es proponer una tecnología que permita efectuar una medición de posición relativa entre un portaherramientas y un soporte de pieza, y más generalmente entre un primer objeto y un segundo objeto, que proporcione la posición relativa tridimensional entre el primer objeto y el segundo objeto a partir de una sola etapa de toma de imágenes.

Según la invención, estos objetivos se alcanzan en particular por medio de una diana tridimensional apta para servir de referencia de posicionamiento, que comprende en una cara útil:

* una primera estructura que define una cara de referencia plana distribuida entre por lo menos:

- una primera parte cuya superficie es reflectante según una reflexión difusa, y

- una segunda parte cuya superficie es reflectante según una reflexión especular, estando dicha segunda parte distribuida según una serie de zonas localizadas posicionadas en la primera parte, y

* una segunda estructura que presenta una cara inclinada con respecto a dicha cara plana de referencia.

Dicha disposición permite localizar la diana según las tres direcciones X, Y y Z de un sistema de coordenadas cartesianas, presentando la diana su primera estructura o cara de referencia paralela al plano X, Y y la segunda estructura o su cara inclinada que se extiende por una cierta extensión a lo largo de la dirección principal Z.

Según otra disposición alternativa, dicha cara de referencia plana está distribuida entre por lo menos:

- una primera parte cuya superficie es reflectante según unos primeros parámetros de reflexión, y

- una segunda parte cuya superficie es reflectante según unos segundos parámetros de reflexión diferentes de los primeros parámetros de reflexión.

Según un modo de realización, la superficie de esta cara inclinada presenta unos elementos en relieve distribuidos regularmente. Según otro modo de realización, la superficie de esta cara inclinada presenta unos elementos especulares distribuidos regularmente. En ambos casos, la idea es poder localizar la cara inclinada, que es aproximadamente plana, en una dirección Z ortogonal a la cara de referencia. Para ello, en un caso, los elementos en relieve constituyen unas irregularidades de superficie o asperezas de poco tamaño, siendo rugosa la superficie de la cara inclinada y permitiendo formar una reflexión difusa que permite que un sistema óptico que mira la diana vea nítida una parte de la cara inclinada: en particular estos elementos en relieve presentan un tamaño superior a 700 nanómetros, en particular superior a 1 micrómetro, es decir de tamaño superior a la longitud de onda de la radiación incidente, en este caso la luz natural. En el otro caso, los elementos especulares de la cara inclinada, dispuestos según una disposición geométrica, por ejemplo según unas líneas paralelas entre sí y posicionadas en diferentes posiciones según la dirección Z, se distinguen visualmente del resto de la superficie de la cara inclinada (preferentemente reflectante según una reflexión difusa), lo cual explica la posibilidad de que un sistema óptico que mira la diana vea nítida una parte de la cara inclinada con uno o varios de estos elementos especulares.

Esta diana tridimensional dispone en su lado que forma la cara útil de una doble estructura, que define respectivamente una primera cara de referencia plana y una segunda cara de referencia, que define un plano inclinado con respecto a la primera cara de referencia. Esta geometría tridimensional de la diana, combinada con unas características ópticas específicas y diferentes de las superficies que componen respectivamente la primera cara de referencia y la segunda cara de referencia, permiten una localización óptica en las tres dimensiones X, Y y Z del espacio de esta diana con respecto al sistema óptico utilizado. En un modo de realización, este sistema óptico permite realizar esta localización óptica, es decir, que conduce a la medición de la posición relativa, gracias a una única etapa de toma de imágenes al mismo tiempo de la primera cara de referencia plana y de la segunda cara de referencia inclinada: se trata por lo tanto de una toma de imágenes simultánea de la imagen de la primera cara de referencia plana y de la segunda cara de referencia. Esta toma de imágenes simultánea se puede realizar según dos, tres o más iteraciones, incluso en ráfaga sobre n tomas de imágenes (n entero superior a uno, comprendido por ejemplo entre dos y quince). De esta manera, se puede disponer de varias imágenes (una serie de imágenes) tanto de la primera cara de referencia plana como de la segunda cara de referencia, lo cual permite efectuar un procesamiento mediante unos algoritmos de cálculo, no de una sola imagen de la primera cara de referencia plana y de la segunda cara de referencia, sino un procesamiento de la serie de imágenes tanto de la primera cara de referencia plana como de la segunda cara de referencia, y así ganar en precisión.

En particular, según una disposición posible, esta generación de imágen(es) de la primera cara de referencia plana y de la segunda cara de referencia, es efectuada por el sistema óptico utilizado sin tener que realizar un enfocado, como se expondrá más adelante. En este caso, no es preciso ningún ajuste específico que realizar en el sistema óptico, lo cual permite una ganancia de tiempo significativa para la realización de la medición de la posición relativa de la diana tridimensional. Esta solución presenta en particular la ventaja con respecto a la técnica anterior de no necesitar ni varias etapas de medición ni modificar siquiera los ajustes y en particular la distancia focal del sistema óptico que mira esta diana.

Asimismo, cuando se utiliza esta diana para la medición de la posición relativa entre un portaherramientas y un soporte de pieza, se puede evitar el desgaste de la herramienta, así como las variaciones térmicas de la herramienta y/o el espacio de trabajo de la máquina herramienta que recibe la pieza que debe mecanizarse colocando esta diana en el portaherramientas.

La presente invención se refiere asimismo a un dispositivo de medición óptica tridimensional para la medición de la posición relativa entre un primer objeto y un segundo objeto, que comprende una diana tridimensional tal como la descrita en el presente texto y destinada a ser montada sobre dicho primer objeto, y un sistema óptico que comprende un primer sistema de toma de imágenes y un segundo sistema de toma de imágenes, estando dicho sistema óptico destinado a ser colocado sobre dicho segundo objeto, en el que la diferencia entre la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes y la distancia focal del primer sistema de toma de imágenes, está comprendida entre la distancia mínima y la distancia máxima que separan la cara de referencia de la cara inclinada.

Así, el sistema óptico puede identificar simultáneamente su posición con respecto, por un lado, a la cara de referencia (o primera cara de referencia) a través de la imagen generada por el primer sistema de toma de imágenes y, por otro lado, a por lo menos una zona de la cara inclinada (o segunda cara de referencia) que está identificada a través de la imagen generada por el primer sistema de toma de imágenes, y cuya localización en la diana es conocida con respecto a la cara de referencia.

Dicho sistema óptico puede estar colocado sobre uno de los dos objetos en cuestión (el segundo objeto) y permite mediante los dos sistemas de toma de imágenes, una toma simultánea de dos imágenes nítidas en dos emplazamientos vecinos uno del otro en el otro de entre los dos objetos (primer objeto), estando estos dos emplazamientos del primer objeto situados a una distancia ligeramente diferente del segundo objeto. Dicho sistema óptico permite, como se describirá en detalle en la continuación, gracias a las dos imágenes, localizar de manera tridimensional la posición relativa entre el primer objeto y el segundo objeto que lleva el sistema óptico.

Según una posibilidad, el sistema óptico está dispuesto de manera que el camino óptico desde el objeto (primer objeto) atraviese por lo menos una parte de uno de entre el primer y el segundo sistema de toma de imágenes antes de alcanzar el otro de entre el primer y el segundo sistema de toma de imágenes. De esta manera, se puede disponer de un tramo de camino óptico en la entrada/salida del sistema óptico que es común o muy parecido para el primer y el segundo sistema de toma de imágenes. Se puede así no solamente agrupar el primer y el segundo sistema de toma de imágenes en el mismo sistema óptico, sino también poder localizar dos emplazamientos vecinos uno del otro en el primer objeto, que son cercanos en algunas decenas de milímetros, incluso algunos milímetros, incluso menos de un milímetro.

La presente invención se refiere además a una disposición para la medición óptica tridimensional de la posición relativa entre un primer objeto y un segundo objeto, que comprende:

- una instalación que comprende un primer objeto y un segundo objeto,

- un dispositivo óptico de medición tal como el descrito en el presente texto.

Según una primera posibilidad, el dispositivo óptico de medición es tal que:

- el primer sistema de toma de imágenes está configurado de manera que su plano focal de imagen sea apto para corresponder a la cara de referencia de la primera estructura, y

- el segundo sistema de toma de imágenes está configurado de manera que su plano focal de imagen sea apto para ser secante con la cara inclinada de la diana tridimensional.

Según una segunda posibilidad, compatible con la primera posibilidad mencionada anteriormente o considerada sola, el dispositivo óptico de medición es tal que:

- la distancia focal del primer sistema de toma de imágenes es apta para permitir colocar el foco de imagen en la primera estructura,

- la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes es apta para permitir colocar el foco de imagen en la segunda estructura.

Dicha instalación es por ejemplo un equipo, una máquina, un módulo en particular científico o técnico, que presenta un primer objeto y un segundo objeto desplazables uno con respecto al otro y para los cuales es necesario efectuar una referenciación de posición relativa en el espacio tridimensional. Por ejemplo, esta instalación es una máquina herramienta o un módulo de mecanizado con, como primer objeto, el portaherramientas o uno de los portaherramientas y como segundo objeto el soporte de pieza que lleva la pieza que debe mecanizarse (barra, preforma, etc.). Según otro ejemplo, esta instalación es una unidad de montaje de componentes electrónicos sobre un PCB (o Printed Circuit Board para circuito impreso), con, como primer objeto, el soporte del circuito impreso y, como segundo objeto, la pinza u otra herramienta de montaje de un componente electrónico. Según otro ejemplo más, esta instalación es un módulo de cultivo celular para realizar la inseminación de series de pocillos alojados en unas microplacas, siendo el primer objeto el soporte de la microplaca y siendo el segundo objeto el soporte del dispositivo de inyección de las células a cultivar.

La presente invención se refiere también a un procedimiento de medición óptica tridimensional según tres direcciones ortogonales X, Y y Z, para realizar la medición de posición relativa entre un primer objeto y un segundo objeto alineados alejados uno del otro en la dirección principal Z, en el que:

- se proporciona una diana tridimensional que forma una referencia de posicionamiento, y que comprende en una cara útil:

* una segunda estructura que presenta una cara inclinada con respecto a dicha cara plana de referencia,

- se proporciona un sistema óptico que comprende un primer sistema de toma de imágenes y un segundo sistema de toma de imágenes,

- se posiciona dicha diana tridimensional sobre el primer objeto,

- se posiciona dicho sistema óptico sobre el segundo objeto de manera que, por un lado, la distancia focal del primer sistema de toma de imágenes sea apta para colocar el foco de la imagen del primer sistema de toma de imágenes sobre la primera estructura de la diana y que, por otro lado, la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes sea apto para colocar el foco de imagen del segundo sistema de toma de imágenes sobre la segunda estructura de la diana,

- se efectúa por lo menos una toma de imágenes simultáneamente con el primer sistema de toma de imágenes del sistema óptico y con el segundo sistema de toma de imágenes del sistema óptico, por lo que, para cada toma de imágenes por el sistema óptico, por un lado el primer sistema de toma de imágenes genera una primera imagen de la diana que permite identificar la posición de la segunda parte con respecto a la primera parte (en particular la posición de las zonas localizadas) sobre la cara de referencia, lo cual da en primer lugar una primera información sobre la posición relativa según la dirección X de la diana con respecto al primer sistema de toma de imágenes, y en segundo lugar una segunda información sobre la posición relativa entre la diana y el primer sistema de toma de imágenes según la dirección Y, y por otro lado el segundo sistema de toma de imágenes genera una segunda imagen de la diana que comprende una parte nítida correspondiente a un emplazamiento de la cara inclinada de la segunda estructura, lo cual da una tercera información sobre la distancia entre dicha diana y dicho segundo sistema de toma de imágenes según la dirección Z. Según una posibilidad, dicho sistema óptico está dispuesto de manera que la diferencia entre la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes y la distancia focal del primer sistema de toma de imágenes esté comprendida entre la distancia mínima y la distancia máxima que separan la cara de referencia de la cara inclinada. Según otra posibilidad, considerada sola o en combinación con la anterior, dicho sistema óptico está dispuesto de manera que el camino óptico del primer sistema de toma de imágenes y el camino óptico del segundo sistema de toma de imágenes presenten un tramo común que comprende el plano focal de imagen del primer sistema de toma de imágenes y el plano focal de imagen del segundo sistema de toma de imágenes. Según otra posibilidad más, considerada sola o en combinación con una (o ambas) posibilidad(es) anterior(es), la profundidad de campo (DOF1) del primer sistema de toma de imágenes es por lo menos 10 veces superior a la profundidad de campo (DOF2) del segundo sistema de toma de imágenes.

Mediante este procedimiento, se puede disponer de las informaciones geométricas espaciales relacionadas con la (primera) cara de referencia y con la cara inclinada o segunda cara de referencia de la diana tridimensional, que permiten deducir la posición relativa en las tres direcciones espaciales X, Y y Z entre el primer objeto y el segundo objeto. Previamente, se habrá efectuado la referenciación de la posición relativa tridimensional entre la diana y el primer objeto y la referenciación de la posición relativa tridimensional entre el sistema óptico y el segundo objeto.

Se debe observar que en un modo de realización, la toma de imágenes o generación de imágenes por cada sistema de toma de imágenes del sistema óptico se efectúa sin realizar ninguna puesta a punto del sistema de toma de imágenes correspondiente. En efecto, es la posición relativa en las tres direcciones X, Y y Z del sistema de toma de imágenes con respecto al objeto a la que mira (y por lo tanto al mismo tiempo la posición relativa del primer sistema de toma de imágenes con respecto a la cara de referencia de la diana y la posición relativa del segundo sistema de toma de imágenes con respecto a la cara inclinada de la diana), así como las propiedades ópticas, y en particular la profundidad de campo muy diferente de cada sistema de toma de imágenes del sistema óptico, lo que permite generar simultáneamente dos imágenes, respectivamente de la cara de referencia y de la cara inclinada. El análisis de estas dos imágenes (incluso de dos series de imágenes) permite deducir de ellas unas informaciones sobre la posición relativa en X (correspondiendo esta dirección X por ejemplo a la altura) y en Y (correspondiendo esta dirección Y por ejemplo al desplazamiento lateral horizontal) y en Z (correspondiendo esta dirección Z por ejemplo a la distancia horizontal, principal) entre la diana y el sistema óptico, y a partir de la posición relativa tridimensional entre el primer objeto que lleva la diana tridimensional y el segundo objeto que lleva el sistema óptico.

En un modo de realización, se efectúa, después del posicionamiento de la diana tridimensional sobre el primer objeto y el posicionamiento del sistema óptico sobre el segundo objeto, una etapa suplementaria de referenciación espacial de la posición en X, Y y Z de la diana con respecto al primer objeto por el sistema óptico.

Según una disposición posible, la segunda parte de la cara de referencia plana está distribuida según una serie de zonas localizadas posicionadas en la primera parte y la primera imagen generada por el primer sistema de toma de imágenes permite identificar la posición de las zonas localizadas de la segunda parte sobre la cara de referencia, lo cual da una información sobre la posición relativa entre dichas zonas localizadas y el primer sistema de toma de imágenes que permite deducir la medición relativa según la dirección Y y según la dirección X.

En un modo de realización, el procedimiento de medición es un procedimiento para la medición en el espacio tridimensional de una máquina herramienta de la posición relativa entre un portaherramientas y un soporte de pieza, en el que dicho primer objeto es dicho portaherramientas y dicho segundo objeto es dicho soporte de pieza, en el que se efectúa una etapa suplementaria, antes de dicha etapa de toma de imágenes simultánea con dicho sistema óptico, según la cual:

- se dispone el portaherramientas y el soporte de pieza alineados en la dirección principal Z de manera que la cara útil de dicha diana tridimensional se encuentre en el camino óptico del sistema óptico.

Según otra disposición posible, el dispositivo óptico comprende además un tercer sistema de toma de imágenes dispuesto sobre el portaherramientas y configurado para localizar la orientación de la cara útil de la diana y/o la orientación angular del portaherramientas.

Breve descripción de las figuras

Unos ejemplos de realización de la invención se indican en la descripción ilustrada por las figuras adjuntas, en las que:

- la figura 1 ilustra un dispositivo de medición tridimensional que comprende una diana tridimensional según la invención y un sistema óptico,

- la figura 2A ilustra la utilización del dispositivo de medición tridimensional de la figura 1 en una máquina herramienta para la medición en el espacio de la posición relativa entre el portaherramientas y el soporte de pieza (denominado asimismo husillo de material),

- la figura 2B muestra la parte de la figura 2A correspondiente al portaherramientas con la diana tridimensional, desde la dirección IIB de la figura 2A, es decir según la dirección Z, como lo ve el sistema óptico cuando la diana está orientada en dirección al sistema óptico,

- las figuras 3A, 3B y 3C son tres vistas que ilustran la estructura de la diana tridimensional según la invención, respectivamente frontal, en perspectiva y en sección, y las figuras 3D y 3E son unas vistas en perspectiva de la segunda estructura de la diana respectivamente tal como en las figuras 3A, 3B y 3C y según una variante de realización,

- las figuras 4A y 4B ilustran el procesamiento de la imagen generada por el segundo sistema de toma de imágenes del sistema óptico,

- la figura 5 representa en perspectiva y explosionado un portaherramientas equipado con la diana tridimensional según la invención,

- la figura 6 ilustra el montaje del dispositivo de medición óptica tridimensional en una máquina herramienta.

Ejemplo(s) de modo de realización de la invención

En la figura 1, se ha representado un dispositivo óptico 10 que comprende un sistema óptico 100 y una diana tridimensional 200 aptos para cooperar juntos para efectuar la medición tridimensional de la posición relativa entre la diana 200 y el sistema óptico 100. En efecto, en esta posición de medición, la diana 200 está orientada en dirección al sistema óptico 100, paralelamente a un eje principal, formando una dirección Z horizontal principal. Con este fin, a la salida del sistema óptico 100 el camino óptico O es ortogonal a una cara útil 202 de la diana 200.

Se describe ahora la diana 200 con relación a las figuras 1, 3A, 3B y 3C. La diana 200 se presenta en forma de una pastilla, en este caso de forma cilíndrica de sección circular (podría ser de sección cuadrada u otra), un lado de la cual forma la cara útil 202 para la realización de la medición. Para la realización de la medición, esta cara útil 202 está girada por lo tanto hacia el sistema óptico 100, y en particular hacia la cara de entrada 102 del sistema óptico 100, correspondiendo el eje Z a la dirección principal (horizontal en las figuras) que separa la cara útil 202 de la cara de entrada 102 del sistema óptico 100.

La superficie de la cara útil 202 de la diana 200 se distribuye entre una primera estructura 210 y una segunda estructura 220. La primera estructura 210 comprende una cara de referencia plana 212 cuya superficie es lisa y se distribuye entre una primera parte 214 cuya superficie es reflectante según una reflexión difusa y una segunda parte 216 cuya superficie es reflectante según una reflexión especular. En un modo de realización, la primera parte 214 está revestida con una capa reflectante difusora, por ejemplo de sulfato de bario BaSO4, y la segunda parte 216 está formada por una capa reflectante según una reflexión especular, por ejemplo de cromo. En el modo de realización ilustrado, la segunda parte 216 está constituida por varias zonas localizadas 217 en forma de círculos que forman unos islotes dispuestos dentro de la primera parte 214 que es continua. Estas zonas localizadas 217 pueden presentar otras formas, tales como unos segmentos o unos islotes de otra forma diferente a un círculo. Estas zonas localizadas 217 definen entre sí una figura geométrica perteneciente a la lista siguiente: cuadrilátero, paralelogramo, rectángulo, cuadrado, rombo, polígono regular y círculo. Esta figura geométrica puede ser una figura geométrica con simetría central. En las figuras 3A y 3B, veinticuatro zonas localizadas 217 circulares están dispuestas en cuadrado. El objetivo de esta primera estructura 210 es poder identificar con precisión su centro C3 con la ayuda de herramientas estándares de visión. Con la forma cuadrada, las dos diagonales C1 y C2 de este cuadrado son secantes al centro del cuadrado. Se debe observar que en la posición de medición, tal como la representada en las figuras 1 a 3 y 5, la cara de referencia 212 está dispuesta paralelamente a las direcciones X e Y, formando respectivamente una dirección (un eje) vertical y una dirección (un eje) horizontal transversal en el caso de la disposición ilustrada.

La segunda estructura 220 comprende una cara inclinada 222 con respecto a la cara de referencia 212: esta cara inclinada 222 es esencialmente plana, formando el plano medio de esta cara inclinada con respecto a la cara de referencia 212 un ángulo a agudo comprendido entre 10 grados y 80 grados, por ejemplo entre 20 y 30 grados, y preferentemente del orden de 25 grados (véase la figura 3C).

En un modo de realización, la superficie de esta cara inclinada 222 no es lisa sino que presenta unos elementos en relieve 224 que forman unas irregularidades de superficie o bien aleatorias o bien según una geometría predeterminada, por ejemplo dibujando entre sí una forma de rejilla o una red de líneas, constituyendo así una rejilla estructurada (no representada) o una red de líneas estructurada (véase la figura 3D).

Dichos elementos en relieve 224 pueden ser sobresalientes o huecos, es decir retirados con respecto al plano medio de la cara inclinada 222, en particular en forma de pequeñas rugosidades, o cualquier otra irregularidad de superficie. Dichos elementos en relieve 224 pueden estar presentes en toda la superficie de la cara inclinada 222. Dichos elementos en relieve 224 pueden estar distribuidos regularmente por toda la superficie de la cara inclinada 222. Por ejemplo, estos elementos en relieve 224 pueden formar un conjunto que delimita un patrón de rejilla o de red, o más generalmente una superficie estructurada o una superficie rugosa que permite que la luz reflejada en esta cara inclinada 222 sea difundida correctamente. La superficie de la cara inclinada 222 de la segunda estructura 222 está recubierta por ejemplo por uno de los elementos según una red grabada o rejilla estructurada, con un paso entre los patrones de la rejilla o de la red comprendido entre 5 y 100 micrómetros, en particular entre 5 y 50 micrómetros, y en particular entre 8 y 15 micrómetros, por ejemplo del orden de 10 micrómetros.

Por ejemplo, esta cara inclinada 222 es de silicio no pulido o también de cerámica, o de metal no pulido o de vidrio, o cualquier otro material estructurable, y los elementos en relieve 224 han sido obtenidos por fotolitografía, mecanizado por arranque de viruta, escritura directa, etc. o cualquier otro procedimiento de estructuración. Estos elementos en relieve 224 forman por ejemplo unas depresiones y/o unos salientes respectivamente retirados/sobrepasando el plano medio en algunos micrómetros o en algunas decenas de micrómetros, en particular entre 0.5 y 50 micrómetros.

En otro modo de realización, como se ilustra en la figura 3E, la superficie de esta cara inclinada 222 es lisa y comprende una red de líneas de cromo, o de otro material que provoque una reflexión especular de estas líneas de cromo que constituyen unos elementos especulares 225. Estos elementos especulares 225 en forma de líneas están dispuestos paralelamente entre sí. En la posición de medición, estos elementos especulares 225 en forma de líneas o bandas están dispuestos paralelamente al plano Y, Z, de manera que a lo largo de la superficie inclinada, en la dirección Z, se encuentran estas líneas una a una (también es el caso avanzando en la dirección X). El sustrato que forma la plaquita de la segunda estructura 220 puede ser entonces de diferentes materiales, incluido de vidrio o de silicio, con, en la cara inclinada 222, una capa reflectante difusora, por ejemplo de sulfato de bario BaSO⁴que alterna con los elementos especulares 225 o bien que recubre toda la superficie de la cara inclinada, con los elementos especulares 225 dispuestos por encima de esta capa reflectante difusora. En un ejemplo de realización, estos elementos especulares 225 en forma de líneas forman una red con un paso de 25 micrómetros, presentando las líneas (en particular de cromo) una anchura de 12.5 micrómetros, igual a la anchura del interlineado o parte con una reflexión difusa que se presenta asimismo en forma de líneas o de bandas de 12.5 micrómetros de anchura. Según otra realización, se utiliza un paso de 10 micrómetros o más generalmente un paso entre 5 y 50 micrómetros. Se debe observar que estos elementos especulares 225 que alternan con el resto de la superficie que realiza una reflexión difusa, podrían presentarse en otras formas diferentes a unas líneas o segmentos continuos(as) que forman unas bandas, en particular unas líneas discontinuas o de puntos, unos patrones tales como unos frisos de puntos, círculos, triángulos o cualquier otra forma geométrica.

Según un modo de realización no ilustrado, la cara inclinada 222 de la segunda estructura 220 lleva unos elementos en relieve 224 puntuales y sobresalientes, en forma de pequeños montículos o puntas, que están distribuidos en filas paralelas entre sí, estando los elementos en relieve 224 desplazados entre sí de una fila a otra, para formar un patrón al tresbolillo. Según otro modo de realización no ilustrado, la cara inclinada 222 de la segunda estructura 220 lleva unos elementos en relieve 224 sobresalientes en forma de segmentos paralelos entre sí ya igual distancia según dos series entrecruzadas a 90° una de la otra. Este conjunto de elementos en relieve 224 constituye un patrón de rejilla. Se debe observar que esta rejilla puede estar formada por dos series de segmentos paralelos entre sí, con unas series de segmentos entrecruzadas en un ángulo diferente de 90° una de la otra. En las figuras 3A, 3B, 3C y 3D, la cara inclinada 222 de la segunda estructura 220 lleva unos elementos en relieve 224 huecos en forma de una serie de segmentos paralelos entre sí y a igual distancia unos de los otros a lo largo de la dirección X: estos elementos en relieve 224 forman en este caso unas ranuras. Esta dirección X es por lo tanto ortogonal a la dirección de los segmentos que forman los elementos en relieve 224.

En el modo de realización de la figura 3E, la superficie de la cara inclinada 222 de la segunda estructura 220 está recubierta por lo tanto por una red de líneas especulares 225, es decir de bandas continuas paralelas entre sí cuya superficie presenta unas propiedades de reflexión especular.

Así, en algunos de los casos mencionados anteriormente, y en particular los de las figuras 3D y 3E, la superficie de la cara inclinada 222 de la segunda estructura 220 está estriada.

Según los modos de realización representados para la diana 200, la pastilla que delimita la diana 200 comprende en su cara útil 202 la primera estructura 210 que ocupa la mayor parte de la superficie de la cara útil 202, y dentro de la primera estructura 210, una zona reservada para la segunda estructura 220. En esta situación, la primera estructura 210 rodea la segunda estructura 220. Más precisamente, las zonas localizadas 217 de la segunda parte 216 de la primera estructura 210 definen un cuadrado que rodea la segunda estructura 220. Según la invención, y en el caso de los modos de realización de la diana 200 tales como los representados, la primera estructura 210 y la segunda estructura 220 están dispuestas en la cara útil 202 de manera concéntrica una con respecto a la otra. Por otro lado, como en los casos representados, la primera estructura 210 delimita una abertura 218 para un alojamiento 219 que aloja dicha segunda estructura 220, que está dispuesta por ejemplo sobre una plaquita que presenta la cara inclinada 222. Cuando la plaquita está alojada en el alojamiento 219 de la primera estructura 210, su cara inclinada 222 está girada en dirección al exterior del alojamiento 219, hacia la abertura 218. En este caso, la segunda estructura 220 está dispuesta en dicho alojamiento 219 con la cara inclinada 222 que se encuentra retirada con respecto a la cara de referencia de dicha primera estructura 210: esto significa que la cara inclinada 22, por lo tanto la segunda estructura 220, está dispuesta atrás, detrás del plano delimitado por la cara de referencia 212 (con respecto a la dirección principal Z, véase la figura 3B), en el alojamiento 219, y por ejemplo de entre 0.05 y 2 milímetros o del orden de 0.15 milímetros. Según otra posibilidad, no representada, la segunda estructura 220 está dispuesta delante, ante el plano delimitado por la cara de referencia 212. Según otra posibilidad más, no representada, la segunda estructura 220 está dispuesta a uno y otro lado del plano delimitado por la cara de referencia 212, es decir una parte de la cara inclinada 222 está dispuesta detrás y la otra parte de la cara inclinada 222 está dispuesta delante, con respecto a la cara de referencia 212.

Con el fin de proteger la primera estructura 210 y la segunda estructura 220 del entorno (polvo, aceite, golpes, etc.), como se puede observar en la figura 3C, la diana 200 comprende una placa de protección 230 de un material transparente, en particular de vidrio, que recubre la primera estructura 210 y la segunda estructura 220 por el lado de la cara útil 202. Según una posibilidad de realización, tal como la representada en la figura 3C, la diana 200 comprende en forma de apilamiento los elementos siguientes. Una pared de fondo 231 está coronada por una platina 232 formada por una placa hueca en su centro con el fin de delimitar el alojamiento 219 delimitado por la abertura 218 por el lado de la cara útil 202. La platina 232 está coronada por la placa de protección 230 que cierra el alojamiento 219. El conjunto está rodeado por una pared cilíndrica 234 que retiene el conjunto de la diana 200. La segunda estructura 220 es por ejemplo una plaquita de silicio alojada en el alojamiento 219 con la cara inclinada 222 (que lleva los elementos en relieve 224 o unos elementos especulares 225) girada hacia la cara útil 202. La cara de la platina 232 girada hacia la cara útil 202 comprende una capa reflectante 233 según dos zonas tales como las descritas anteriormente respectivamente con relación a la primera parte 214 (superficie reflectante según una reflexión difusa) y la segunda parte 216 (superficie reflectante según una reflexión especular, en particular en forma de elementos localizados 217).

Por otro lado, la diana 200 puede estar equipada con un chip de tipo RFID (identificación por radiofrecuencia), no representado, con el fin de permitir el almacenamiento y la lectura de un identificador único y de datos relacionados con la diana 200 y relacionados con un primer objeto en el que la diana 200 está destinada a ser montada, en particular un portaherramientas 310 (véanse las figuras 5 y 6): por ejemplo, la referencia de este portaherramientas 310 y de otras informaciones relacionadas con la utilización de este portaherramientas (por ejemplo, su número de serie, su tipo, su regulación con respecto al centro de material o soporte de pieza, el número de veces que se ha utilizado, etc.).

Se hace referencia ahora a la figura 1 para presentar el sistema óptico 100 asociado a la diana 200 que acaba de ser descrita para formar juntos un dispositivo óptico 10 que permite la medición de la posición relativa entre dos objetos según las tres direcciones del espacio. En particular, se considera un espacio ortonormal en un sistema de coordenadas cartesianas X, Y y Z, que es directo en las figuras. Este sistema óptico 100 está destinado a tomar simultáneamente, en la misma secuencia de tomas de imágenes, a la vez una imagen de la primera estructura 210 de la diana 200 y al mismo tiempo una imagen de la segunda estructura 220 de la diana 200. Según el presente texto, esta toma de imágenes simultánea de las dos imágenes se efectúa sin puesta a punto, lo cual permite una gran rapidez de ejecución de esta toma de imágenes. Otras características, relacionadas en particular con la estructura específica de la diana 200 que acaba de ser descrita, permiten además una precisión máxima. La compañía solicitante ha realizado un dispositivo óptico de medición tridimensional 10 de acuerdo con la presente descripción que logra realizar en medio segundo o menos una medición relativa repetible con una precisión de un micrómetro o menos.

Este sistema óptico 100 comprende un primer sistema de toma de imágenes 110 y un segundo sistema de toma de imágenes 120. Según una disposición, dicho sistema óptico 100 está dispuesto de manera que la diferencia entre la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes 120 y la distancia focal del primer sistema de toma de imágenes 110 esté comprendida entre la distancia mínima y la distancia máxima que separan la cara de referencia 212 de la cara inclinada 202. Según otra disposición, la profundidad de campo DOF1 del primer sistema de toma de imágenes 110 es ampliamente superior y en particular por lo menos 10 veces superior a la profundidad de campo DOF2 del segundo sistema de toma de imágenes 120. Por ejemplo, la profundidad de campo DOF1 del primer sistema de toma de imágenes 110 está comprendida entre 10 y 10000, o también entre 100 y 5000 veces superior a la profundidad de campo DOF2 del segundo sistema de toma de imágenes 120. Entre diferentes posibilidades, la profundidad de campo DOF1 del primer sistema de toma de imágenes 110 es superior o igual a 0.8 milímetros, o bien está comprendida entre 0.5 y 5 milímetros, o está comprendida entre 0.8 y 3 milímetros, o bien está comprendida entre 1 y 2 milímetros. Asimismo, según diferentes posibilidades, la profundidad de campo DOF2 del segundo sistema de toma de imágenes 120 es inferior o igual a 0.1 milímetros, o bien está comprendida entre 5 y 50 micrómetros, o bien está comprendida entre 8 y 30 micrómetros, o bien está comprendida entre 10 y 20 micrómetros.

Esto permite que el primer sistema de toma de imágenes 110 realice naturalmente y sin otra regulación, su puesta a punto por toda la cara de referencia 212 de la primera estructura 210 en un rango de distancia entre la diana 200 y el primer sistema de toma de imágenes 110 que puede variar en algunos milímetros. Paralelamente, el segundo sistema de toma de imágenes 120 es apto para realizar naturalmente y sin otra regulación, su puesta a punto en la parte de la cara inclinada 222 de la segunda estructura 210 que está a la distancia del segundo sistema de toma de imágenes 120 correspondiente a la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes 120. Según una posibilidad, el aumento del primer sistema de toma de imágenes 210 es inferior o igual al aumento del segundo sistema de toma de imágenes 220.

Cada sistema de toma de imágenes en el sentido de la presente invención (primer sistema de toma de imágenes 210 y segundo sistema de toma de imágenes 220) corresponde a un sistema óptico, en particular un sistema óptico centrado, que comprende un conjunto de componentes ópticos y un sistema de adquisición de imágenes. Dicho sistema de adquisición de imágenes permite tomar unas fotografías y/o unos videos, y es por ejemplo una cámara 0 un aparato fotográfico, en particular un aparato fotográfico digital. Según una disposición posible, el primer sistema de adquisición de imágenes 112 del primer sistema de toma de imágenes 110 y el segundo sistema de adquisición de imágenes 122 del segundo sistema de toma de imágenes 120 están sincronizados con el fin de tomar simultáneamente una primera imagen por el primer sistema de toma de imágenes 110 y una segunda imagen por el segundo sistema de toma de imágenes 120.

Para permitir el acceso simultáneo a la visión de la diana 200 por el primer sistema de toma de imágenes 210 y por el segundo sistema de toma de imágenes 220, estos últimos presentan una parte de camino óptico común que se dirige hacia y procede del objeto visto por el sistema óptico 100, en este caso la diana 200 (véanse las figuras 1 y 2) después del montaje de la diana 200 en el primer objeto y del montaje del sistema óptico 100 en el segundo objeto. Con este fin, en la posición de medición, el primer sistema de toma de imágenes 210 está girado en dirección a la cara útil 202 de la diana 200 y forma un sistema de toma de imágenes alineado con la diana 200, y el segundo sistema de toma de imágenes 120 presenta un camino óptico 126 que se reúne con el camino óptico 116 del sistema de toma de imágenes 110 alineado con la diana 200 y forma un sistema de toma de imágenes descentrado con respecto a la diana 200, con respecto al eje óptico O del sistema óptico 100, y con respecto a la parte común de los caminos ópticos 116 y 126 (alineada con la diana). En otras palabras, el camino óptico del sistema de toma de imágenes alineado con la diana 200 es sustancialmente perpendicular con la cara de referencia 212. El eje óptico O está superpuesto con el radio medio de la parte común del primer camino óptico 116 y del segundo camino óptico 126. En esta parte común, los tramos del primer camino óptico 116 y del segundo camino óptico 126 son paralelos entre sí, pero no están necesariamente superpuestos.

En particular, como se ilustra en las figuras 1 y 2, el primer sistema de toma de imágenes 210 está girado en dirección a la cara útil 202 de la diana 200, es decir está orientado de manera perpendicular con respecto a la cara útil 202 de la diana 200. Esto significa que el eje óptico O y la parte común de los caminos ópticos 116 y 126 están alineados con la diana 200 y son perpendiculares a la cara útil 202 (y por lo tanto a la cara de referencia 212) de la diana 200. En esta configuración, como se aprecia en las figuras 1 y 2, el eje óptico O y la parte común de los caminos ópticos 116 y 126 son paralelos a la dirección principal Z, y son ortogonales a las direcciones transversales X e Y, así como al plano X, Y.

En la parte común de los caminos ópticos 116 y 126, los rayos ópticos están confundidos por lo menos parcialmente o simplemente son paralelos entre sí. El segundo sistema de toma de imágenes 120 que está descentrado presenta una parte del camino óptico 126 interna a este segundo sistema de toma de imágenes 120 que es preferentemente paralelo al eje óptico O. Esta parte del camino óptico 126 interna está conectada, o más precisamente, se reúne con el camino óptico 116 del primer sistema de toma de imágenes 110 alineado por un módulo óptico 128 dedicado, que comprende un sistema óptico catóptrico tal como un espejo 129. De esta manera, la entrada del sistema de toma de imágenes descentrado (en este caso el segundo sistema de toma de imágenes 120) está conectada al recorrido o camino óptico del sistema de toma de imágenes alineado (en este caso el primer sistema de toma de imágenes 110).

De una manera más general, se comprende que uno de entre el primer sistema de toma de imágenes 110 y el segundo sistema de toma de imágenes 120 está girado en dirección a la cara útil 202 de la diana 200 y forma un sistema de toma de imágenes alineado con la diana 200, y el otro sistema de toma de imágenes de entre el primer sistema de toma de imágenes 110 y el segundo sistema de toma de imágenes 120 presenta un camino óptico 126 que se reúne con el camino óptico 116 del sistema de toma de imágenes 110 alineado con la diana 200 y forma un sistema de toma de imágenes descentrado. Esto significa que el otro sistema de toma de imágenes presenta un eje óptico que pasa por la cara inclinada 222, es decir la segunda estructura 220 de la diana 200. Asimismo, el primer sistema de toma de imágenes 110 y el segundo sistema de toma de imágenes 120 están dispuestos en paralelo uno con respecto al otro. Además, el sistema óptico comprende también un módulo óptico 128 (por ejemplo con un sistema óptico catóptrico tal como un espejo) dispuesto entre el primer sistema de toma de imágenes 110 y el segundo sistema de toma de imágenes 120 y configurado para desviar una parte de los rayos luminosos que atraviesan por lo menos una parte de uno de entre el primer y el segundo sistema de toma de imágenes hacia el otro de entre el primer y el segundo sistema de toma de imágenes. A la inversa, el sistema óptico 100 está dispuesto de manera que el camino óptico desde el objeto visto (la diana 200 en las figuras 1 y 2) por el sistema óptico 100 atraviesa por lo menos una parte de uno de entre el primer sistema de toma de imágenes 110 y el segundo sistema de toma de imágenes 120 (el primer sistema de toma de imágenes 110 en las figuras 1 y 2) antes de alcanzar el otro de entre el primer sistema de toma de imágenes 110 y el segundo sistema de toma de imágenes 120 (el segundo sistema de toma de imágenes 120 en las figuras 1 y 2).

En un modo de realización, la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes 120 es mayor que la distancia focal del primer sistema de toma de imágenes 110. Por ejemplo, la diferencia entre la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes 120 y la distancia focal del primer sistema de toma de imágenes 110 está comprendida entre 0.5 y 5 milímetros.

En un modo de realización, el aumento del primer sistema de toma de imágenes 110 es inferior o igual al aumento del segundo sistema de toma de imágenes 120. Por ejemplo, el aumento del primer sistema de toma de imágenes 110 está comprendido entre 0.2 y 1 veces el aumento del segundo sistema de toma de imágenes 120. Por ejemplo, el aumento del primer sistema de toma de imágenes 110 está comprendido entre 0.3 y 0.8, o bien entre 0.4 y 0.6, preferentemente alrededor de 0.5 veces el aumento del segundo sistema de toma de imágenes 120.

En el modo de realización de las figuras 1 y 2, el sistema óptico 100 comprende además una fuente de luz 140 orientada en dirección a la diana tridimensional 200, estando esta fuente de luz 140 dispuesta con el fin de constituir una iluminación lateral de la diana tridimensional 200. Con este fin, esta fuente de luz 140 está dispuesta de manera descentrada e inclinada con respecto al camino óptico 116+126 del sistema óptico 100. En particular, los rayos luminosos de la fuente de luz 140 forman con la cara de referencia 212 de la diana un ángulo tal que su reflejo especular sobre las superficies reflectantes de la diana, y en particular sobre las zonas localizadas 217, genere unos rayos luminosos reflejados que no penetran en el sistema óptico 100. Asimismo, cuando la cara inclinada 222 comprende unos elementos especulares 225, la reflexión de los rayos luminosos de la fuente de luz 140 sobre estos elementos especulares 225 no penetra en el sistema óptico 100.

Según un modo de realización, el primer sistema de toma de imágenes 210 utilizado y el segundo sistema de toma de imágenes 220 utilizado son telecéntricos. Como recordatorio, la telecentricidad es una característica de un sistema óptico en el que todos los rayos principales (el rayo central de cada haz de rayos) que pasan a través del sistema son prácticamente colimados y paralelos al eje óptico. En el caso de ópticas telecéntricas, el concepto de profundidad de campo se sustituye por el de distancia de trabajo. Según otro modo de realización, el primer sistema de toma de imágenes 210 utilizado y el segundo sistema de toma de imágenes 220 utilizado no son o no son ambos telecéntricos. En el caso de que ambos son telecéntricos, se pueden utilizar asimismo para medir las características geométricas de las herramientas dispuestas en el portaherramientas 310.

Se hace referencia ahora a las figuras 2A y 6 para exponer el procedimiento de medición óptica tridimensional entre la diana 200 y el sistema óptico 100, en el caso de una máquina herramienta cuyo módulo de mecanizado 300 comprende dicho dispositivo óptico 10. Se toman como direcciones de referencia X, Y y Z las de la máquina herramienta, en particular del bastidor de la máquina herramienta, lo cual da una dirección X vertical (o primer eje transversal), una dirección horizontal principal Z (o eje principal) y una dirección horizontal lateral Y (o segundo eje transversal). La diana 200 se coloca sobre el portaherramientas 310 que sirve de primer objeto (véase la figura 5): el portaherramientas 310 se extiende según una dirección principal horizontal, correspondiente al eje X, con posibilidad de girar alrededor de este eje X. Con este fin, una parte del portaherramientas 310, por ejemplo la pinza, lleva unos alojamientos en su periferia, dedicados habitualmente al montaje de la herramienta de apriete/desapriete de la pinza, en los que se puede colocar la diana 200, asociada eventualmente a un chip RFID como se ha expuesto anteriormente. Por otro lado, el sistema óptico 100 está montado en el soporte de pieza 320 que sirve de segundo objeto (véase la figura 6) y que recibe la pieza que debe mecanizarse 322. El soporte de pieza 320 se extiende según su dirección principal horizontal, correspondiente al eje Z, con posibilidad de girar alrededor de este eje Z. A continuación, el soporte de pieza 320 y el portaherramientas 310 se colocan en una posición cercana, previamente a una etapa de mecanizado, colocando la herramienta 312 y la pieza que debe mecanizarse cerca una de la otra, en una posición de medición relativa. El posicionamiento de la diana 200 sobre el portaherramientas 310 y el posicionamiento del sistema óptico 100 sobre el soporte de pieza 320 permiten que en esta posición de medición relativa, se pueda colocar la diana 200, y más precisamente la cara de referencia 202, en la prolongación del eje óptico O del sistema óptico 100 (se debe observar que este eje óptico O es paralelo a la dirección Z). Así, la cara de referencia 202 de la diana 200 está girada en dirección a la cara de entrada 102 del sistema óptico 100.

Como en el caso representado en la figura 6, el dispositivo óptico 10 comprende además un tercer sistema de toma de imágenes 130 dispuesto sobre el portaherramientas 310 y configurado para localizar la orientación de la cara útil 202 de la diana 200 y/o la orientación angular de la parte rotativa del portaherramientas 310, en particular alrededor del eje X. Se efectúa una etapa suplementaria, preliminar, de posicionamiento de la diana 200, antes de la etapa de toma de imágenes simultánea con dicho sistema óptico 100, según la cual:

- se disponen el portaherramientas 310 y el soporte de pieza 320 de manera que la cara útil 202 de la diana tridimensional 200 se encuentre en el camino óptico O del sistema óptico 100. En particular, se puede utilizar el tercer sistema de toma de imágenes 130 para localizar la orientación angular de la diana 200 con respecto a la parte rotativa del portaherramientas 310, por lo tanto con respecto al eje X, lo cual permite modificar, llegado el caso, la orientación angular de la parte rotativa del portaherramientas 310 (véase la flecha R en la figura 6), y colocar así la diana 200 de manera que su cara útil 202 esté girada en dirección al sistema óptico 100. Se obtiene la posición de medición relativa en la que cuando la diana 200 está orientada en dirección al sistema óptico 100 como se ha expuesto anteriormente en el caso de las figuras 1 y 2A: en este caso, la dirección Z se extiende entre la diana 200 y el sistema óptico 100.

En la primera utilización del dispositivo óptico 10, es decir, del sistema óptico 100 y de una diana 200 asociada, montado respectivamente en un soporte de pieza 320 (o más generalmente un segundo objeto) y en un portaherramientas 310 (o más generalmente un primer objeto), se debe realizar una etapa suplementaria, previa, de referenciación espacial de la posición de la diana 200 con respecto al portaherramientas 310 (o más generalmente un primer objeto) que lleva la diana 200 en las tres direcciones X, Y y Z. Se debe observar que evidentemente se conocen los parámetros del sistema óptico 100, es decir, del primer sistema de toma de imágenes 110 y del segundo sistema de toma de imágenes, incluida su distancia focal. En este momento, se puede mencionar que cuando el espacio de trabajo del módulo de mecanizado 300 está confinado y mantenido a temperatura constante, esta estabilidad térmica genera una estabilidad dimensional en el dispositivo óptico 10 y por lo tanto de sus parámetros.

Se recuerda que la medición de la posición relativa tridimensional entre la diana 200 y el sistema óptico 100 se utiliza en el caso de una máquina herramienta para in fine conocer la posición relativa tridimensional en X, Y y Z entre el portaherramientas 310 (o más generalmente un primer objeto) y el soporte de pieza 320 (o más generalmente un segundo objeto).

En el presente texto, las tres direcciones X, Y y Z son por ejemplo, los ejes del módulo de mecanizado 300 de la máquina herramienta. Se puede definir así Z como el eje principal, es decir, la dirección horizontal principal que separa el primer objeto (el portaherramientas 310) del segundo objeto (del soporte de pieza 320). X se puede definir como la dirección vertical o más generalmente un primer eje transversal e Y se puede definir como una dirección horizontal lateral o más generalmente un segundo eje transversal. En un modo de realización, el portaherramientas 310 gira alrededor de un eje paralelo a esta dirección X.

En esta etapa de referenciación espacial de la posición en las tres direcciones X, Y y Z de la diana 200 (calibración del dispositivo óptico 10), por ejemplo con la disposición de las figuras 2A y 2B, se activa una toma de imágenes mediante el sistema óptico 100, lo cual genera por un lado la generación por el primer sistema de adquisición de imágenes 112 del primer sistema de toma de imágenes 110 de una primera imagen de toda la cara útil 202 de la diana 200 con toda la cara de referencia 212 que es nítida y por otro lado, la generación por el segundo sistema de adquisición de imágenes 122 del segundo sistema de toma de imágenes 120 de una segunda imagen de toda la cara inclinada 222 de la diana 200 con solamente una zona nítida en forma de banda horizontal. Esta primera imagen comprende la imagen de las zonas localizadas 217, que delimita en este caso un cuadrado (véase la figura 3A), de manera que el procesamiento de la primera imagen genere las diagonales C1 y C2 del cuadrado y permita identificar el centro C3 del cuadrado. Así, como la posición del eje óptico O sobre la primera imagen es conocida, la determinación de la posición del centro C3 del cuadrado permite conocer la posición en X y en Y de la diana 200 con respecto al eje óptico O, pero también por un lado con respecto a un punto de referencia 314 en la dirección X en el portaherramientas 310 y por otro lado, con respecto a un punto de referencia 316 en la dirección Y en el portaherramientas 310. En efecto, como se observa en las figuras 2A y 2B, se utiliza a título de referencia en X una cara del portaherramientas 310 que es ortogonal al eje X, por ejemplo resultante de un hombro que entra a lo largo de una sección del portaherramientas 310, visible como una línea en la primera imagen y forma dicho punto de referencia 314 en la dirección X. Además, como se aprecia en las figuras 2A y 2B, se utiliza a título de referencia en Y una dimensión del portaherramientas 310 cerca de la diana 200, que es ortogonal al eje X, y en el caso representado que es la anchura (paralela a la dirección Y) del portaherramientas 310 cerca de la diana 200, por ejemplo el diámetro cuando esta parte del portaherramientas 310 es cilíndrica de sección circular; esta dimensión forma dicho punto de referencia 316 en la dirección Y.

En paralelo, se efectúa el procesamiento de la segunda imagen, un ejemplo de la cual se puede observar en la figura 4A. Mediante el análisis del contraste local de esta segunda imagen (véase la figura 4B que representa unas curvas de contraste en función de la posición en X), se determina la posición X0 en la dirección vertical X de la zona nítida de la segunda imagen. Este análisis se realiza a través de un algoritmo que permite determinar los píxeles más nítidos de la imagen. Como la inclinación de la cara inclinada 222 es conocida, se dispone de una curva de correspondencia entre X y Z de esta cara inclinada 222, propia de la diana 200. Gracias a esta curva de correspondencia, el conocimiento de la posición X0 (véanse las figuras 4A y 4B) permite deducir la posición Z0 de la cara inclinada 222 sobre el eje óptico O, y por lo tanto la posición en Z de la diana 200 con respecto al sistema óptico 100. Por otro lado, se conoce la posición relativa en Z del sistema óptico 100 con respecto al soporte de pieza 320 por una regla de medición (no representada) dispuesta según el eje Z en el soporte de pieza 320 y que soporta el sistema óptico 100. Asimismo, se conoce la posición relativa en Z de la diana 200 con respecto al punto de referencia 314 del portaherramientas 310.

Efectuando esta operación varias veces modificando cada vez la distancia en Z del soporte de pieza 320 con respecto al portaherramientas 310 (por ejemplo, retrocediendo o avanzando el soporte de pieza 320), es posible reconstituir así la imagen tridimensional de la cara inclinada 222 de la diana 200, y disponer de una base de referencia que forma una cartografía para las coordenadas tridimensionales de la cara inclinada 222 de la diana 200 con respecto al portaherramientas 310. Al final, es toda la cara útil 202 de la diana 200 (cara de referencia 212 y cara inclinada 222) la que está referenciada espacialmente en las tres direcciones X, Y y Z con respecto al portaherramientas 310.

A continuación, se puede realizar la medición propiamente dicha cada vez que sea necesario durante las operaciones de utilización del módulo de mecanizado 300 equipado con esta diana 200 y con este sistema óptico 100, no desmontados mientras tanto para mantener la precisión de la medición de la referenciación espacial expuesta anteriormente. Con este fin, se encuentra por ejemplo con la disposición de la figura 2A. Se efectúa, si es necesario, una rotación del portaherramientas 310 alrededor de su eje de rotación que es paralelo al eje X (véase la flecha R en la figura 6), para alinear la diana 200 con el sistema óptico 100. Después, se activa una toma de imágenes por el sistema óptico 100, lo cual genera por un lado la generación por el primer sistema de adquisición de imágenes 112 del primer sistema de toma de imágenes 110 de una primera imagen de toda la cara útil 202 de la diana 200 con toda la cara de referencia 212 que es nítida y por otro lado, la generación por el segundo sistema de adquisición de imágenes 122 del segundo sistema de toma de imágenes 120 de una segunda imagen de toda la cara inclinada 222 de la diana 200 con solamente una zona nítida en forma de banda horizontal correspondiente a la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes 120. El análisis de esta primera imagen permite, como se ha expuesto anteriormente, identificar el centro C3 del cuadrado formado por los elementos localizados 217, y así la posición en X y en Y de la diana 200 con respecto al eje óptico O, y también con respecto al portaherramientas 310. El análisis de la segunda imagen y en particular de la posición de la zona nítida de la segunda imagen (como en la figura 2A) según la dirección X permite conocer la posición en Z, por lo tanto la distancia, de la diana 200 con respecto al sistema óptico 100. En efecto, para la segunda imagen, como se conoce la posición Z de cada píxel de la imagen de la cara inclinada 222 con respecto a las referencias 314 y 316 sobre el portaherramientas 310, es posible medir muy rápidamente la posición Z de la diana 200 y por lo tanto del portaherramientas 310.

Se comprende de lo expuesto anteriormente que de esta manera, se mide muy rápidamente, únicamente por el análisis de las dos imágenes generadas por el sistema óptico 100, y sin pérdida de tiempo que necesitaría una regulación o una puesta a punto de este sistema óptico 100, la posición en X, Y y Z de la diana 200 con respecto al sistema óptico 100 y a partir del portaherramientas 310 con respecto al soporte de pieza 320. Esto es posible ya que se conoce la posición en X, Y y Z del sistema óptico 100 con respecto al soporte de pieza 320.

El presente texto se refiere asimismo a un sistema óptico para la medición tridimensional de la posición relativa entre un primer objeto y un segundo objeto sobre el que dicho sistema óptico está destinado a ser montado, comprendiendo dicho sistema óptico un primer sistema de toma de imágenes y un segundo sistema de toma de imágenes, en el que:

- la profundidad de campo del primer sistema de toma de imágenes es por lo menos 10 veces superior a la profundidad de campo del segundo sistema de toma de imágenes, y

- el sistema óptico está dispuesto de manera que el camino óptico del primer sistema de toma de imágenes y el camino óptico del segundo sistema de toma de imágenes presenten un tramo común que comprende el plano focal de imagen del primer sistema de toma de imágenes y el plano focal de imagen del segundo sistema de toma de imágenes.

El presente texto se refiere asimismo a un procedimiento de medición óptica tridimensional según tres direcciones ortogonales X, Y y Z, entre un primer objeto y un segundo objeto alineados alejados uno del otro en la dirección principal Z, en el que:

- se proporciona una diana tridimensional que comprende en una cara útil que forma una referencia de posicionamiento:

- una segunda parte cuya superficie es reflectante según unos segundos parámetros de reflexión diferentes de los primeros parámetros de reflexión, y

* una segunda estructura que presenta una cara inclinada con respecto a dicha cara plana de referencia

- se proporciona un sistema óptico que comprende un primer sistema de toma de imágenes y un segundo sistema de toma de imágenes, en el que:

- dicho sistema óptico está dispuesto por un lado de manera que el camino óptico del primer sistema de toma de imágenes y el camino óptico del segundo sistema de toma de imágenes presenten un tramo común que comprende el plano focal de imagen del primer sistema de toma de imágenes y el plano focal de imagen del segundo sistema de toma de imágenes, y por otro lado de manera que la diferencia entre la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes y la distancia focal del primer sistema de toma de imágenes, esté comprendida entre la distancia mínima y la distancia máxima que separan la cara de referencia de la cara inclinada,

- se posiciona dicha diana tridimensional sobre el primer objeto de manera que por un lado, la distancia focal del primer sistema de toma de imágenes sea apto para colocar el foco de imagen del primer sistema de toma de imágenes sobre la primera estructura de la diana y que por otro lado, la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes sea apto para colocar el foco de imagen del segundo sistema de toma de imágenes en la segunda estructura de la diana,

- se posiciona dicho sistema óptico sobre el segundo objeto,

- se efectúa por lo menos una toma de imágenes simultáneamente con el primer sistema de toma de imágenes del sistema óptico y con el segundo sistema de toma de imágenes del sistema óptico, por lo cual, para cada toma de imágenes del sistema óptico, por un lado, el primer sistema de toma de imágenes genera un primera imagen de la diana que permite identificar en la cara de referencia la posición de la segunda parte con respecto a la primera parte (o bien la posición de las zonas localizadas en la cara de referencia), lo cual da en primer lugar una primera información sobre la posición relativa según la dirección X de la diana con respecto al primer sistema de toma de imágenes y en segundo lugar, una segunda información sobre la posición relativa entre la diana y el primer sistema de toma de imágenes según la dirección Y, y por otro lado, el segundo sistema de toma de imágenes genera una segunda imagen de la diana que comprende una parte nítida correspondiente a un emplazamiento de la cara inclinada de la segunda estructura, lo cual da una tercera información sobre la distancia entre dicha diana y dicho segundo sistema de toma de imágenes según la dirección Z.

Como ya se ha expuesto anteriormente, el sistema óptico 100 genera por lo tanto la primera imagen y la segunda imagen de manera sincronizada. Además, el sistema óptico 100 genera la primera imagen y la segunda imagen sin realizar ninguna puesta a punto, lo cual permite efectuar la toma de imágenes de manera inmediata y sin pérdida de tiempo.

El presente texto se refiere asimismo a una máquina herramienta que comprende una diana óptica tal como la definida anteriormente, así como a una máquina herramienta que comprende un sistema óptico tal como el definido anteriormente. El presente texto se refiere asimismo a una máquina herramienta que comprende un módulo de mecanizado equipado con un portaherramientas y con un soporte de piezas, y un dispositivo óptico de medición para la medición tridimensional de la posición relativa entre dicho portaherramientas y dicho soporte de pieza, comprendiendo dicho dispositivo óptico de medición un sistema óptico montado en el soporte de pieza y una diana montada en el portaherramientas y que comprende una cara útil que forma una referencia de posicionamiento apta para colocarse en el eje óptico del sistema óptico. Por ejemplo, el dispositivo óptico de medición está configurado para permitir mediante una única etapa de toma de imágenes de la diana por el sistema óptico determinar la posición relativa tridimensional entre el soporte de la pieza que debe mecanizarse y el portaherramientas. Asimismo, según una disposición posible, la diana está dispuesta de manera que el plano focal de imagen del sistema óptico pueda ser confundido con la cara útil de la diana.

Números de referencia utilizados en las figuras

X Dirección vertical (primer eje transversal)

Y Dirección horizontal lateral (segundo eje transversal)

Z Dirección horizontal principal que separa el primer objeto del segundo objeto (Eje principal)

C1 Diagonal

C2 Diagonal

C3 Centro

a Ángulo de la cara inclinada

R Flecha para la rotación del portaherramientas y de la diana

10 Dispositivo óptico

200 Diana tridimensional

202 Cara útil

210 Primera estructura

212 Cara de referencia

214 Primera parte (superficie reflectante según una reflexión difusa)

216 Segunda parte (superficie reflectante según una reflexión especular)

217 Zonas localizadas

218 Abertura

219 Alojamiento

220 Segunda estructura

222 Cara inclinada

224 Elementos en relieve

225 Elementos especulares

230 Placa de protección transparente

231 Pared de fondo

232 Platina

233 Capa reflectante

234 Pared cilindrica

100 Sistema óptico

O Eje óptico

102 Cara de entrada del sistema óptico

110 Primer sistema de toma de imágenes

DOF1 Profundidad de campo del primer sistema de toma de imágenes

F1 Plano focal de imagen del primer sistema de toma de imágenes

112 Primer sistema de adquisición de imágenes

116 Camino óptico del primer sistema de toma de imágenes.

120 Segundo sistema de toma de imágenes

F2 Plano focal de imagen del segundo sistema de toma de imágenes

DOF2 Profundidad de campo del segundo sistema de toma de imágenes

122 Segundo sistema de adquisición de imágenes

126 Camino óptico del segundo sistema de toma de imágenes

128 Módulo óptico con sistema óptico catóptrico

129 Espejo

130 Tercer sistema de toma de imágenes

140 Fuente de luz (iluminación lateral)

300 Módulo de mecanizado

310 Portaherramientas (primer objeto)

312 Herramienta

314 Punto de referencia en X en el portaherramientas

316 Punto de referencia en Y en el portaherramientas

320 Soporte de pieza o husillo de material (segundo objeto)

322 Pieza que debe mecanizarse (material)

Claims

REIVINDICACIONES

1. Diana (200) tridimensional apta para servir de referencia de posicionamiento, que comprende en una cara útil (202):

* una primera estructura (210) que define una cara de referencia (212) plana paralela al plano (X, Y), distribuida entre por lo menos:

- una primera parte (214) cuya superficie es reflectante según una reflexión difusa, y

- una segunda parte (216) cuya superficie es reflectante según una reflexión especular, estando dicha segunda parte (216) distribuida según una serie de zonas localizadas (217) posicionadas en la primera parte (214), y

* una segunda estructura (220) que presenta una cara inclinada (222) con respecto a dicha cara plana de referencia (212), siendo dicha cara inclinada (222) esencialmente plana,

en la que la primera estructura (210) y la segunda estructura (220) están dispuestas en la cara útil (202) de manera concéntrica una con respecto a la otra.

2. Diana (200) tridimensional según la reivindicación 1, en la que dichas zonas localizadas (217) definen entre sí una figura geométrica que pertenece a la lista siguiente: cuadrilátero, paralelogramo, rectángulo, cuadrado, rombo, polígono regular y círculo.

3. Diana (200) tridimensional según la reivindicación 1 o 2, en la que dichas zonas localizadas (217) de dicha segunda parte están formadas por islotes o por segmentos distribuidos en la primera parte (214).

4. Diana (200) tridimensional según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dichas zonas localizadas son de cromo.

5. Diana (200) tridimensional según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la superficie de esta cara inclinada (222) presenta unos elementos en relieve (224) o bien unos elementos especulares (225) distribuidos regularmente.

6. Diana (200) tridimensional según la reivindicación 1, en la que la primera estructura (210) rodea la segunda estructura (220).

7. Diana (200) tridimensional según la reivindicación anterior, en la que las zonas localizadas de la segunda parte (216) de la primera estructura (210) definen un cuadrado que rodea la segunda estructura (220).

8. Diana (200) tridimensional según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la primera estructura (210) delimita una abertura (218) para un alojamiento (219) que aloja dicha segunda estructura (220).

9. Diana (200) tridimensional según la reivindicación anterior, en la que la segunda estructura está dispuesta en dicho alojamiento (219) con la cara inclinada (222) que está retirada con respecto a la cara de referencia (212) de dicha primera estructura (210).

10. Diana (200) tridimensional según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que la superficie de la cara inclinada (222) de la segunda estructura (220) está estriada.

11. Diana (200) tridimensional según la reivindicación anterior, en la que la superficie de la cara inclinada (222) de la segunda estructura (220) está recubierta por uno de los elementos siguientes: red grabada, rejilla estructurada o red de líneas especulares (225).

12. Diana (200) tridimensional según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, comprendiendo dicha diana (200) además una placa (230) de un material transparente, en particular de vidrio, que recubre la primera estructura (210) y la segunda estructura por el lado de la cara útil (202).

13. Dispositivo óptico de medición tridimensional para la medición de la posición relativa entre un primer objeto y un segundo objeto, que comprende una diana (200) tridimensional según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 destinada a ser montada sobre dicho primer objeto, y un dispositivo óptico (100) que comprende un primer sistema de toma de imágenes (110) y un segundo sistema de toma de imágenes (120), estando dicho sistema óptico (100) destinado a ser colocado sobre dicho segundo objeto, en el que la diferencia entre la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes (120) y la distancia focal del primer sistema de toma de imágenes (110), está comprendida entre la distancia mínima y la distancia máxima que separan la cara de referencia (212) de la cara inclinada (222).

14. Dispositivo óptico de medición tridimensional según la reivindicación 13, en el que la profundidad de campo (DOF1) del primer sistema de toma de imágenes (110) es por lo menos 10 veces superior a la profundidad de campo (DOF2) del segundo sistema de toma de imágenes (120).

15. Dispositivo óptico de medición tridimensional según una de las reivindicaciones 13 y 14, en el que uno de entre el primer y el segundo sistema de toma de imágenes (110, 120) está girado en dirección a la cara útil (202) de la diana (200) y forma un sistema de toma de imágenes alineado con la diana (200), y el otro sistema de toma de imágenes de entre el primer y el segundo sistema de toma de imágenes (110, 120) presenta un camino óptico que se reúne con el camino óptico del sistema de toma de imágenes alineado con la diana (200) y forma un sistema de toma de imágenes descentrado.

16. Dispositivo óptico de medición tridimensional según una de las reivindicaciones 13 y 14, en el que el primer sistema de toma de imágenes (110) está girado en dirección a la cara útil (202) de la diana (200) y forma un sistema de toma de imágenes alineado con la diana (200), y el segundo sistema de toma de imágenes (120) presenta un camino óptico que se reúne con el camino óptico del sistema de toma de imágenes alineado con la diana (200) y forma un sistema de toma de imágenes descentrado con respecto a la diana (200).

17. Dispositivo óptico de medición tridimensional según una de las reivindicaciones 13 a 16, que comprende además una fuente de luz (140) orientada en dirección a la diana (200) tridimensional, estando dicha fuente de luz dispuesta con el fin de constituir una iluminación lateral de la diana (200) tridimensional.

18. Dispositivo óptico de medición tridimensional según una de las reivindicaciones 13 a 17, en el que el primer sistema de toma de imágenes (110) es telecéntrico y el segundo sistema de toma de imágenes (110) es telecéntrico.

19. Disposición para la medición óptica tridimensional de la posición relativa entre un primer objeto y un segundo objeto, que comprende:

- una instalación que comprende un primer objeto y un segundo objeto,

- un dispositivo óptico (10) de medición según una de las reivindicaciones 13 a 18 en el que:

- el primer sistema de toma de imágenes (110) está configurado de manera que su plano focal de imagen (F1) sea apto para corresponder a la cara de referencia (212) de la primera estructura (210), y

- el segundo sistema de toma de imágenes (120) está configurado de manera que su plano focal de imagen (F2) sea apto para ser secante con la cara inclinada (222) de la diana (200) tridimensional.

20. Disposición según la reivindicación anterior, en la que dicha instalación es un módulo de mecanizado, el primer objeto es un portaherramientas (310) y dicho segundo objeto es un soporte de material o soporte de pieza (320).

21. Procedimiento de medición óptica tridimensional según tres direcciones ortogonales X, Y y Z para realizar la medición de una posición relativa entre un primer objeto y un segundo objeto alineados y alejados uno del otro en la dirección principal Z, en el que:

- se proporciona una diana (200) tridimensional que forma una referencia de posicionamiento, y que comprende en una cara útil (202):

* una primera estructura (210) que define una cara de referencia (212) plana distribuida entre por lo menos:

- una segunda parte (216) cuya superficie es reflectante según una reflexión especular, estando dicha segunda parte (216) distribuida según una serie de zonas localizadas posicionadas en la primera parte (214), y

* una segunda estructura (220) que presenta una cara inclinada (222) con respecto a dicha cara plana de referencia,

- se proporciona un sistema óptico (100) que comprende un primer sistema de toma de imágenes (110) y un segundo sistema de toma de imágenes (110), estando dicho sistema óptico (100) dispuesto de manera que la diferencia entre la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes (110) y la distancia focal del primer sistema de toma de imágenes (110) esté comprendida entre la distancia mínima y la distancia máxima que separan la cara de referencia (212) de la cara inclinada (222),

- se posiciona dicha diana (200) tridimensional sobre el primer objeto,

- se posiciona dicho sistema óptico (100) sobre el segundo objeto de manera que, por un lado, la distancia focal del primer sistema de toma de imágenes (110) sea apta para colocar el foco de imagen (F1) del primer sistema de toma de imágenes (110) sobre la primera estructura (210) de la diana (200) y que, por otra parte, la distancia focal del segundo sistema de toma de imágenes (110) sea apta para colocar el foco de imagen (F2) del segundo sistema de toma de imágenes (110) sobre la segunda estructura (220) de la diana (200),

- se efectúa por lo menos una toma de imágenes simultáneamente con el primer sistema de toma de imágenes (110) del sistema óptico (100) y con el segundo sistema de toma de imágenes (110) del sistema óptico (100), por lo cual, para cada toma de imágenes por el sistema óptico (100), por un lado, el primer sistema de toma de imágenes (110) genera una primera imagen de la diana (200) que permite identificar la posición de las zonas localizadas (217) en la cara de referencia (212), lo que da en primer lugar, una primera información sobre la posición relativa según la dirección X de la diana (200) con respecto al primer sistema de toma de imágenes (110) y en segundo lugar, una segunda información sobre la posición relativa entre la diana (200) y el primer sistema de toma de imágenes (110) según la dirección Y, y por otro lado, el segundo sistema de toma de imágenes (110) genera una segunda imagen de la diana (200) que comprende una parte nítida correspondiente a un emplazamiento de la cara inclinada (222) de la segunda estructura (220), lo cual da una tercera información sobre la distancia entre dicha diana (200) y dicho segundo sistema de toma de imágenes (110) según la dirección Z.

22. Procedimiento de medición según la reivindicación anterior, en el que se efectúa, tras el posicionamiento de la diana (200) tridimensional sobre el primer objeto y el posicionamiento del sistema óptico sobre el segundo objeto, una etapa suplementaria de referenciación espacial de la posición en X, Y y Z de la diana (200) con respecto al primer objeto por el sistema óptico (100).

23. Procedimiento de medición según la reivindicación 22 o 23, para la medición en el espacio tridimensional de una máquina-herramienta de la posición relativa entre un portaherramientas (310) y un soporte de pieza (320), en el que dicho primer objeto es dicho portaherramientas (310) y dicho segundo objeto es dicho soporte de pieza (320), en el que se efectúa una etapa suplementaria, antes de dicha etapa de toma de imágenes simultánea con dicho sistema óptico (100), según la cual:

- se dispone el portaherramientas (310) y el soporte de pieza (320) alineados en la dirección principal Z de manera que la cara útil (202) de dicha diana (200) tridimensional se encuentre en el camino óptico del sistema óptico (100).

24. Procedimiento de medición según la reivindicación anterior, en el que el dispositivo óptico (10) comprende además un tercer sistema de toma de imágenes (130) dispuesto sobre el portaherramientas (310) y configurado para localizar la orientación de la cara útil (202) de la diana (200) y/o la orientación angular del portaherramientas (310).