JP2020042016A - 光学測定装置を有する測定デバイス及びそのような測定装置を用いて光学的に距離測定を行う方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ギア部材上で行われる高速で正確な測定を可能とする、光学的に非接触で作動する測定装置を提供する。【解決手段】測定装置１７は、部材１１の対象平面ＯＥの方向に光軸ＯＡに沿って、光源ＬＤから生じる光線ＬＳを発して、光学装置５０を通じて光学的な検出器２６の方向に対象平面ＯＥ上で反射された、異なる波長λｒ、λｇ、λｇｒ、λｂを有する光の成分を案内することができるように設計され、光学装置５０は、第１の部分のデバイス５１及び第２の部分のデバイス５２を有し、第１の部分のデバイス５１は、光導波路５３により検出器２６に確実に接続され、第２の部分のデバイス５２は、第１の部分のデバイス５１上に着脱可能に配置される、測定デバイス１０。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、光学測定装置を有する測定デバイス及びそのような測定装置を用いて光学的に距離測定を行う方法に関する。

数多くの技術分野において、構成部材の正確な測定は、非常に重要なことである。

例えば、構成部材の表面又は形状の状態及びプロファイルを触覚感知により取得するための測定デバイスがある。プローブの先端は、通常、本目的のために測定される表面上で案内されている。機械的な測定は、通常、時間を要するものである。

一見、光学測定は、機械的な測定に取って代わるものである。ここで、光学測定センサを使用することは、理想的なことである。光学的な測定方法は、特に、回転対称の構成部材の測定、例えば、ギア部材のギア歯の測定のために実現可能な代替手段である。

しかしながら、光学測定センサは、様々な理由で、ギア歯の測定条件に関して限定的な適合性のみを有することが示されてきた。ギア歯の測定の場合に適用される特別な条件又は基準を以下に示す。
・好ましくないスキャン角度
・光沢面、例えば、歯の側面の光沢面
・隣接する歯による影
・（０．１〜０．５μｍの範囲の）測定精度に関する高い要求
・（例えば、オイルによる）汚れの問題
・測定される部材の歯と衝突が起きた場合のセンサの破損のリスク
・例えば、狭い歯の隙間における複数の反射による、屈折又は反射効果の干渉

様々なギア部材をチェックすることができるように、ギア部材の製造又は品質の制御範囲内でギア歯の測定を行えるようにする需要がある。

本発明の目的は、回転対称の部材、特にギア部材上で行われる高速で正確な測定を可能にするデバイスを提供することである。さらに、対応する方法を提供する。

ギア部材の場合において、当該測定タスクは、例えば、歯の側面から歯の側面までの角度距離が特定されるインデックスの測定（ｉｎｄｅｘｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）に関する。

本目的は、請求項１に係る測定デバイス及び請求項１０に係る方法によって、達成される。

本発明に係る（座標）測定デバイスは、
回転軸と、
少なくとも１つの制御軸と、
測定される回転対称の部材、特に、回転軸周りに回転駆動可能なギア部材に関するレセプタクル（例えば、固定デバイスを有するターンテーブル）と、
光源、光学装置、及び光学的な検出器を有する、光学的に非接触で作動する測定装置と、
を備え、
本測定装置は、
この（ギア）部材がレセプタクルに配置されるとき、（ギア）部材の対象平面の方向に光軸に沿って、光源から生じる光線を発して、
光学装置を通じて光学的な検出器の方向に対象平面上で反射された、異なる波長を有する光の成分を案内することができるように設計され、
光学装置は、第１の部分のデバイス及び第２の部分のデバイスを有し、第１の部分のデバイスは、光導波路により検出器に確実に接続され、第２の部分のデバイスは、第１の部分のデバイス上に着脱可能に配置される。

本実施形態の少なくとも一部において、本発明は、高解像度を有する共焦点クロマティック光学測定装置の使用に基づく。しかしながら、上述の条件を満たしたい場合、当該測定装置は、比較的大きな開口数を必要とする。このため、比較的広い光のコーンが生じる。隣接する歯の光のコーンの影を避けたい場合、ギア歯の測定中に、好ましくない急なスキャン角度となる。しかしながら、急なスキャン角度の場合、測定装置の検出器は、使用可能な反射光の信号を受信しない。代わりに、共焦点クロマティック光学測定装置の光学ユニットは、使用可能な反射光の信号を取得するために、測定される表面の比較的近くに移動してもよい。なお、ここで、さらに、光学装置と（ギア）部材の対象平面との間の適切な距離を、可能な限り正確に設定しなければならない。

また、本発明によると、共焦点クロマティック装置の場合に適切な配置が、第１の（ギア）部材と第２の別の（ギア）部材とで異なっているので、光学装置の様々な配置が、様々な（ギア）部材の測定のときのそれぞれの場合に特定される。本発明の測定デバイスの修理を効率的にするために、取替可能な光学ユニットが用いられる。

特に、取替可能な光学ユニット（第２の部分のデバイスとも呼ばれる）を単に取り替えて適応できるように光学装置が設計される。光学装置の第２の部分のデバイスを第１の部分のデバイスに対して正確な位置に接続することができる位置決め装置が用いられるので、取替可能な光学ユニットの当該取替を特に効率的に行うことができる。

本実施形態の少なくとも一部において、位置決め装置に加えて、マグネットの装置が用いられる。マグネットの装置は、測定中に第２の部分のデバイスを第１の部分のデバイスに確実に接続するために必要な保持力を保証する。

マグネットの装置のマグネットの選択及び配置によって、保持力を、第２の部分のデバイスが第１の部分のデバイスに確実に接続されるような正確な大きさにすることができ、第２の部分のデバイスを、規定された分離力をかけることによって第１の部分のデバイスから問題なく分離することができる。

本実施形態の少なくとも一部において、ばねの装置、部分的な真空を生成するシステム、バヨネットフィッティングを有する装置、又はボルト、例えば、電気機械的に作動するボルトを、必要な保持力をかけるために、マグネットの装置の代わりに用いることができる。

本実施形態の少なくとも一部において、第２の部分のデバイスは、第２の部分のデバイスのコストを許容可能な限度内に維持するために、少しの光学部材（例えば１つの光学レンズのみ）を備えるだけである。

本発明の測定デバイスは、好ましくは、少なくとも１つの（ＮＣ）制御の軸を有する本実施形態の少なくとも一部において備わっており、例えば、これは、（ギア）部材に対して、光学的に非接触で作動する測定装置を移動させる直線軸、及び／又は測定装置に対して、（ギア）部材を回転駆動する回転軸であってもよい。少なくとも１つの（ＮＣ）制御の軸を有する当該測定デバイスにより、対象平面に対する光学装置の高精度の位置決めが可能になる。

本発明は、少なくとも１つの光学測定装置の使用に基づく。光学測定装置により、適切に取替可能な光学ユニットがそれぞれの使用ケースにおいて測定装置に一時的に固定される点で、高精度で迅速な距離の特定が可能になる。

本実施形態の少なくとも一部において、測定装置のわずかな距離は、例えば、５〜５０ｍｍの範囲内であってもよい。本実施形態の少なくとも一部において、わずかな距離の距離範囲をカバーできるようにするために、測定範囲は、２以上の種々の取替可能な光学ユニットを備えてもよい。

本実施形態の少なくとも一部において、適切に取替可能な光学ユニットが各々の場合に一時的に取り付けられるとき、測定装置の測定範囲は、例えば、±０．３ｍｍの範囲内であってもよい。

本実施形態の少なくとも一部において、１つの直線軸／複数の直線軸により、対象平面に対する光学装置の高精度の位置決めが可能になる（測定デバイスの１又は複数の軸がＮＣ制御されてもよい）。

本実施形態の少なくとも一部は、（ギア）部材がデバイスの回転駆動可能なレセプタクルの回転軸と同軸の回転軸を有して収容される測定デバイスの全体的な配置に基づく。回転駆動可能なレセプタクルの回転軸は、本ケースの空間に直交する。測定装置は、回転駆動可能なレセプタクルの回転軸に対して径方向に、又は回転軸に対して同心に位置する円に対して接線方向に延びる光線を発するように、この好ましい全体的な配置で設計される。本ケースでは、この光線は、回転駆動可能なレセプタクルの回転軸に略直交する平面内で伝わる。

本実施形態の少なくとも一部において、光線の平面はわずかに傾斜して設定されてもよく、それは、例えば、ベベルギアを測定するために用いることができる。

本発明に係る（座標）測定デバイスの有利な実施形態は、従属クレームから推測され得る。

本発明は、例えば、ギア、平面クラッチ要素等の（ギア）部材上の１Ｄ、２Ｄ、及び３Ｄの表面測定と共に用いられてもよい。

ここで、これは、撮像方法のデバイスではなく、高精度の距離測定に適したデバイスである。本発明の共焦点の測定方法は、ポイント毎に測定する方法である。対象物が撮像されるのではなく、投影される光のスポットが表面から反射する。この反射から、焦点の光の波長のみが検出される。波長から距離を特定することができる。つまり、単にポイントの距離測定である。このため、表面のコンピュータの再構成は、測定される複数の距離、及び関連する座標の組み合わせからのみ生成されてもよく、それは軸位置から形成される。

以下、図面を参照して、本発明の例示的な実施形態についてより詳細に説明する。

本発明の基本原理を説明するために用いられ、ギア部材の１つのみの歯及び共焦点クロマティック光学システムの光線の経路を示す概略図 本発明のデバイスの検出器の機能を説明することができる概略のグラフ 本発明の実施形態の詳細を示す概略図 本発明の別の実施形態の詳細を示す概略図 本発明の光学装置の別の実施形態の詳細を示す概略図 別の実施形態の光学装置の第１の部分の端面の概略図 別の実施形態の光学装置の別の第１の部分の端面の概略図 本発明の別の実施形態の概略図

関連のある刊行物及び特許において用いられる用語が、ここの説明と共に用いられる。しかしながら、当該用語の使用は、単に、理解をより深めるように提供するためであることに注意すべきである。発明の概念及びクレームの保護範囲は、特定の用語の選択による解釈に限定されるべきではない。本発明は、他の用語体系及び／又は技術分野に容易に変更してもよい。用語は、他の技術分野に応じて適用されるべきである。

以下、図１Ａの非常に概略的な図に基づいて、本発明の基本原理を説明する。ギア部材１１の１つのみの歯１．１を、図１Ａに示す。さらに、共焦点クロマティック光学システムの光線の経路を、図１Ａに概略的に示す。

第１の部分のデバイス５１と、第２の部分のデバイス５２とを備える光学デバイス５０が用いられる。第１の部分のデバイス５１は、光導波路５３によって、例示的な実施形態で示される光源ＬＤ及び検出器２６に確実に接続される。第２の部分のデバイス５２は、第１の部分のデバイス５１上に着脱可能に配置される。

図１Ａに示すように、（ここで、光源ＬＤ、検出器２６、光導波路５３、第１の部分のデバイス５１、及び第２の部分のデバイス５２を備える）測定装置１７は、光軸に沿って、ギア部材１１の対象平面ＯＥの方向に光線ＬＳを発することができるように設計される。光線ＬＳの光は、光源ＬＤによって生成され、光導波路５３によって第１の部分のデバイス５１に連結される。そこから、光線ＬＳは、第２の部分のデバイス５２を通じて延びて、対象平面ＯＥ上に、しっかりと焦点が合った光のスポットを生成する。

白色光の全スペクトル成分を生成する白色光源ＬＤか、光線ＬＳとして複数の波長成分を有する光を生成する光源ＬＤが用いられる。ここで、複数の波長成分を有する光を生成する光源ＬＤも、広域スペクトル光源として参照される。

光線ＬＳが複数の異なる波長成分（カラーの光成分）を有するという事実、及び異なる波長成分がそれぞれ異なる焦点距離を有するように光学装置５０が設計されるという事実により、光学装置５０と対象平面ＯＥとの間の距離を次のように測定することができる。

一例として、図１Ａは、赤色光成分の波長λｒは、黄色光成分の波長λｇ、緑色光成分の波長λｇｒ、及び青色光成分の波長λｂと異なる焦点距離を有することを示す。上記例では、対象平面ＯＥは、赤色光成分の焦点で正確に配置される。このため、主に、赤色光成分が反射して、光学装置５０によって検出器２６に伝わる。この例では、検出器２６は、主に、赤色の波長成分を受信し検出する。

図１Ｂでは、概略のグラフに基づき、光の強度Ｉが、波長上にプロットされる。強度は、赤色の波長λｒで最大値を有する。

例えば、ここで、第１の部分のデバイス５１を備える光学装置５０の焦点距離が分かっているので、対象平面ＯＥに対する相対的な距離を、最大の強度の位置及び焦点距離から計算することができる。

一般的に、光線ＬＳの異なるスペクトル成分が光学装置５０から異なる距離で焦点を合わせるように光学装置５０が設計されると言える。このため、測定範囲ＭＢは、図１Ａに示すような結果となる。

２つ以上の異なる第２の部分のデバイス５２が用いられ、当該デバイス５２のそれぞれは、異なる測定範囲ＭＢを有する。例えば、異なる第２の部分のデバイス５２の測定範囲ＭＢが異なるということは、当該部分のデバイス５２が異なる焦点の特性を有するレンズ５４を備えるということにつながる。

このため、３次元空間内の光学装置５０の位置がデバイス１１において分かっている場合、３次元空間内の対象平面ＯＥの絶対的な位置を、対象平面ＯＥに対する相対的な距離から確認することができる。

ＮＣ制御の軸を有する測定デバイス１０を備える（ここで、本測定デバイス１０は、座標測定デバイス１０として特定される）本実施形態では、個々の軸の位置が分かっている。３次元空間内の光学装置５０の位置を、個々の軸の一時的な位置から計算することができる。ＮＣ制御の直線軸Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１の考えられる割り当ては、図４及び図６に示される。

本発明の別の実施形態の詳細を図２に示す。特に、この図で、光学装置５０の内部構造が分かる。光学装置５０は、第１の部分５１及び第２の部分５２を備える。ここで、第２の部分５２は、白色光を、異なる焦点距離を有するスペクトル成分に分けるように設計される光学レンズ５４を備える。

本実施形態の少なくとも一部において、色収差を有する収束レンズがレンズ５４として用いられる。このレンズ５４の外形は、概略的にのみ図示される。レンズ５４は、分散の修正がされない、正の焦点距離を有する平凸レンズである。すなわち、レンズ５４は、波長に応じた屈折挙動を示す。レンズ５４は、長波長光（赤）よりも短波長光（青）をより強く屈折させる。このため、白色光はスペクトルカラーに分解される。すなわち、レンズ５４は、様々な波長に関する異なる焦点距離を有する。

図２において、３つの異なる波長の光線の経路は、異なる点線によって示される。赤色光（λｒ）は、レンズ５４から最も遠くに離れて間隔が空けられる焦点を有する。黄色光（λｇ）の焦点、緑色光（λｇｒ）の焦点が順に続く。ここで、光線ＬＳは、小さな青色成分を有しないか、又は小さな青色成分のみを有する。

ここで、光学装置５０は、第１の部分５１に配置されて、光線束５６から平行な光線の経路５７を生成するレンズ５５をさらに備える。本実施形態の少なくとも一部において、フレネルレンズがレンズ５５として用いられる。また、レンズ５５として、フレネルレンズの代わりに、収束レンズを、光線束５６において分散する光線を束ねて平行な光線を有する光線束５７を形成するような大きさで設計することができる。

本実施形態の少なくとも一部において、光学装置５０は、ピンホールスクリーン５８を備えて、光導波路５３から第１の部分５１の内部へ案内される光を、光線束５６に屈折させてもよい。

対象平面ＯＥで反射される光は、レンズ５４及びレンズ５５によって、ピンホールスクリーン５８の方向に戻るように案内される。ピンホールスクリーン５８において、光が光導波路５３に結合して、光導波路内で検出器２６へ伝わる。共焦点クロマティック光学装置５０の場合、照射光線の経路及び撮像した光線の経路は、同じ光学経路に沿って延びる。

本実施形態の少なくとも一部において、検出器２６は、撮像した光線の経路の主要な光成分（スペクトル成分）を確認できるようにスペクトロメーターとして設計される。

本実施形態の少なくとも一部において、光学装置５０は、照射光線の経路及び撮像した光線の経路が少なくとも部分的に、異なる光学経路に沿って延びるように設計される。対応する例が図３から推測される。図３と併せて、図２の説明が参照される。以下、本質的な違いのみを説明する。

図３の実施形態は、撮像した光線の経路がピンホールスクリーン５８及び検出器２６の方向に、鏡６０を通じて案内されるように光線の経路に配置される半透明鏡６０を備える。光源ＬＤの光は、光導波路６１を通じて、別のピンホールスクリーン６２に案内される。このピンホールスクリーン６２において、光は、屈折によって拡散し、鏡６０によって、共焦点の方法で光線束５６に連結する。

また、本実施形態の少なくとも一部において、照射光線の経路を、光学装置５０を完全に超えて対象平面ＯＥ上に投影してもよい。

本実施形態の少なくとも一部において、ギア部材１１の対象平面ＯＥにおいて光学的な距離測定が行われる場合に次のステップが用いられる。ステップの順番は、以下の順番に必ずしも一致していなくてもよい。

本方法は、好ましくは次のステップを含む。
‐相違する光学測定範囲ＭＢにより異なる１組の部分のデバイスから、（ここで第２の部分のデバイス５２として特定される）１つの部分のデバイス５２を選択するステップ。例えば、部分のデバイスは、測定デバイス１０の近くのマガジンに設けられてもよい。部分のデバイス５２の選択を、手動又は自動で行うことができる。
‐光学装置５０の光軸ＯＡが部分のデバイス５１，５２の両方を通じて対象平面ＯＥの方向に同軸に延びるように、選択された第２の部分のデバイス５２を第１の部分のデバイス５１に取り付けることによって、光学装置５０を提供するステップ。第２の部分のデバイス５２の第１の部分のデバイス５１への取付は、手動又は（例えば、ロボットアームを用いて）自動で行うことができる。
‐対象平面ＯＥに対して光学装置５０を位置決めするステップであって、光学装置５０及び対象平面ＯＥの間の相対的な距離が特定され、それは、選択された部分のデバイス５２の光学測定範囲ＭＢの範囲内にあるステップ。好ましくは、測定デバイス１０の一又は複数の軸を移動させることによって、位置決めが行われる。対象平面ＯＥに対する平均距離が特定され、それが光学測定範囲ＭＢ内で略中央に位置するような方法（アプローチ）が特に好ましい。このように、光学装置５０の相対的な移動による焦点の設定における略同じ経路は、（例えば、対象平面に対して直交して観測される）＋方向及び−方向の両方の移動方向となる。
‐白色光又は広域スペクトル光が、（図１Ａ、図２、及び図３の例で示す）光学測定範囲ＭＢにおけるスペクトル成分に関する異なる焦点を形成するように、白色光又は複数のスペクトル成分を有する広域スペクトル光を結合するステップ。
‐（またここで、観測光線の経路として参照される）スペクトル成分を光学装置５０に結合するステップであって、その焦点は対象平面ＯＥに当たっているステップ。
‐本スペクトル成分のスペクトル分析のために設計される検出器２６に、本スペクトル成分を案内するステップ。
‐本スペクトル成分の波長を特定、又は本スペクトル成分を検出するステップ。
‐特定される波長、及び選択された部分のデバイス５２の光学測定範囲ＭＢを規定する情報から距離情報を特定するステップ。

本実施形態の少なくとも一部において、光学装置５０は、位置決め装置７０（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を備える。位置決め装置により、第１の部分のデバイス５１に対して正確な位置に第２の部分のデバイス５２を接続することができる。全ての実施形態において、好ましくは、位置決め装置７０は、３つの回転対称の本体７１（例えば、３つの球状要素又は柱状要素）、及び３つの対応するレセプタクル領域を備える。対応するレセプタクル領域は、第２の部分のデバイス５２の視認できない端面に設けられているので、図４において、それらを視認することはできない。このように、正確に規定された３点の取付（より正確には６点の取付）によって、第２の部分のデバイス５２が第１の部分のデバイス５１上にあることになる。

例えば、第１の部分のデバイス５１及び第２の部分のデバイス５２のそれぞれは、中空の円筒の基本形状を有する。図２及び図３の例で示すように、光学要素（例えば、レンズ５４，５５、ピンホールスクリーン５８、半透明鏡６０、プリズム、回折格子等）を、中空の円筒の内部に配置することができる。

図５Ａは、非常に概略的な形式の例示的な第１の部分のデバイス５１の端面図を示す。また、本実施形態では、第１の部分のデバイス５１は、中空の円筒形状を有する。端面の領域において、中空の円筒の壁の厚みにより、光軸ＯＡに直交する環状の表面７２となる。また、中空の円筒上にカラー又はショルダーが設けられることで、環状の表面７２となってもよい。

図５Ａに示すように、（グレーで示す）３つの球７１は、ここで、回転対称の本体として用いられる。ここで、３つの回転対称の本体７１は、相互に１２０°の角度の間隔を有する。第２の部分のデバイス５２は、第１の部分のデバイス５１に面する端面において、対応する環状の表面を有する。また、この対応する環状の表面の領域において、相互に１２０°の角度の間隔を有する３つのプリズムの凹部が設けられる。プリズムの凹部は、回転対称の本体７１に対応するような大きさ及び配置で設計される。図５Ａにおいて、３つのプリズムの凹部７３の外形は、三角形の点線で示される。

第２の部分のデバイス５２を第１の部分のデバイス５１に結合させるとき、位置決め装置７０を用いることによって、２つの中空の円筒の円筒軸のセルフセンタリングが行われる。セルフセンタリングによって、光軸が２つの円筒軸に対して同軸に確実に配置される。

図５Ｂは、非常に概略的な形式の別の例示的な第１の部分のデバイス５１の端面図を示す。ここで、図５Ａの説明を参照する。図５Ａの実施形態と比較して、図５Ｂの実施形態は、３つの（永久）磁石７４を有するマグネットの装置を備える。第２の部分のデバイス５２が第１の部分のデバイス５１に確実に接続されるように、マグネット７４の磁力及び正確な位置決めによる大きさの保持力が生じる。そして、第２の部分のデバイス５２を、規定された分離力をかけることによって第１の部分のデバイス５１から問題なく分離することができる。図５Ｂに示す例示的な実施形態では、回転対称の本体７１に対して６０°の角度の間隔を有する３つの（永久）磁石７４が用いられる。３つの（永久）磁石７４は、それぞれ、互いに１２０°の角度の間隔を有する。

（座標）測定デバイス１０は感度のよいデバイスであるので、（永久）磁石７４を用いて作動する実施形態は、第１の部分のデバイス５１から第２の部分のデバイス５２を慎重に分離することができる手段を備える。ここで、慎重な分離のために、（座標）測定デバイス１０における第１の部分のデバイス５１を通じて、小さな引張力及び／又は剪断力のみが働くやり方が考えられる。

この目的のために、第１の部分のデバイス５１及び／又は第２の部分のデバイス５２は、例えば、（永久）磁石７４と対応する金属製のものとの間に小さな空隙が形成されるようにそれぞれの他方の部分のデバイスに作用するレバー要素又はハンドル要素と共に提供される。小さな空隙の形成によって保持力が大幅に減少し、第２の部分のデバイス５２を、ほとんど力を加えることなく第１の部分のデバイス５１から分離することができる。

また、概略的な形式で図６に示すように、上記目的のために、第１の部分のデバイス５１上にリング要素６２を設けることができる。このリング要素６２は、例えば、（永久）磁石７４と対応する金属製のものとの間の距離が、ｘ方向にリング要素６２を引っ張ることによって大きくなるように、ばねで付勢されていてもよい。引っ張ることによって保持力が大幅に減少し、第２の部分のデバイス５２を、ほとんど力を加えることなく第１の部分のデバイス５１から分離することができる。また、それに応じて、第１の部分のデバイス５１の構成部材である中空の円筒の円筒軸周りのリング要素６２の回転によって保持力が減少するように、リング要素６２を設計することができる。

本実施形態の少なくとも一部において、ばねの装置、部分的な真空を生成するシステム、バヨネットフィッティング（ｂａｙｏｎｅｔ ｆｉｔｔｉｎｇ）を有する装置、又はボルト（例えば、電気機械的に作動するボルト）を、必要な保持力をかけるために、マグネットの装置の代わりに、（座標）測定デバイス１０の一部として用いることができる。

本実施形態の少なくとも一部は、デバイスの回転駆動可能なレセプタクルの回転軸Ａ１に対して同軸の回転軸を有し（ギア）部材１１が収容される測定デバイス１０の全体的な配置に基づく。回転駆動可能なレセプタクルの回転軸Ａ１は、（図４に示すＹ１軸に平行な）本ケースの空間に垂直である。測定装置５０は、回転駆動可能なレセプタクルの回転軸Ａ１に対して径方向に、又は回転軸Ａ１に対して同心の円に対して接線方向に延びる光線ＬＳを発するような好ましい全体的な配置で設計される。本ケースでは、この光線ＬＳは、回転駆動可能なレセプタクルの回転軸Ａ１に原則直交する平面内で伝わる。図４の例では、この平面は、Ｘ１軸及びＺ１軸により広がる平面に平行である。

本実施形態の少なくとも一部では、光線ＬＳの平面は、僅かに傾斜して設定されてもよく、例えば、ベベルギアを測定するために用いることができる。

１．１ 歯
１０ 測定ユニット／測定デバイス／座標測定デバイス
１１ 部材／ギア部材
１７ 測定のセットアップ／測定装置
２０ 光学センサ／測定センサ
２６ 検出器
５０ 光学装置
５１ 第１の部分
５２ 第２の部分
５３ 光導波路
５４ レンズ
５５ レンズ
５６ 光線束
５７ 光線束
５８ ピンホールスクリーン
５９ ピンホールスクリーン
６０ 半透明鏡
６１ 光導波路
６２ リング（要素）
７０ 位置決め装置
７１ 回転対称の本体
７２ 環状の表面
７３ プリズムの凹部
７４ （永久）磁石
Ａ１ 回転軸
Ｉ 光の強度
ＬＤ （白色）光源／発光ダイオード／レーザダイオード／広域スペクトル光源
ＬＳ 光線
λｒ、λｇ、λｇｒ、λｂ 波長
ＯＡ 光軸
ＯＥ 対象平面
ｘ 方向
Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１ 直線軸

Claims (10)

1. 回転軸（Ａ１）と、
   少なくとも１つの制御軸（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）と、
   測定される部材、特に、回転軸（Ａ１）周りに回転駆動可能なギア部材（１１）に関するレセプタクルと、
   光源（ＬＤ）、光学装置（５０）、及び光学的な検出器（２６）を有する、光学的に非接触で作動する測定装置（１７）と、
   を備え、
   測定装置（１７）は、
   レセプタクル内に配置されるとき、部材（１１）の対象平面（ＯＥ）の方向に光軸（ＯＡ）に沿って、光源（ＬＤ）から生じる光線（ＬＳ）を発して、
   光学装置（５０）を通じて光学的な検出器（２６）の方向に対象平面（ＯＥ）上で反射された、異なる波長（λｒ、λｇ、λｇｒ、λｂ）を有する光の成分を案内することができるように設計され、
   光学装置（５０）は、第１の部分のデバイス（５１）及び第２の部分のデバイス（５２）を有し、第１の部分のデバイス（５１）は、光導波路（５３）により検出器（２６）に確実に接続され、第２の部分のデバイス（５２）は、第１の部分のデバイス（５１）上に着脱可能に配置される、測定デバイス（１０）。
2. 光源（ＬＤ）は、光線ＬＳとして白色光を発する白色光源であるか、又は光源ＬＤは、光線ＬＳとして複数の波長成分を有する光を発する広域スペクトル光源であることを特徴とする、請求項１に記載の測定デバイス（１０）。
3. 測定装置（１７）は、共焦点クロマティック光学システムとして設計されることを特徴とする、請求項２に記載の測定デバイス（１０）。
4. 光線（ＬＳ）は、対象平面（ＯＥ）の方向で照射光線の経路に沿って案内され、対象平面（ＯＥ）上で反射された光成分は、検出器（２６）の方向で観測光線の経路に沿って案内されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の測定デバイス（１０）。
5. 照射光線の経路、又は観測光線の経路、又は照射光線の経路及び観測光線の経路は、光学装置（５０）を通じて案内されることを特徴とする、請求項４に記載の測定デバイス（１０）。
6. 検出器（２６）は、対象平面（ＯＥ）上で反射された異なる波長（λｒ、λｇ、λｇｒ、λｂ）を有する光成分のスペクトル分析のために設計されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の測定デバイス（１０）。
7. 光学装置（５０）の第２の部分のデバイス（５２）は、位置決め装置（７０）によって、第１の部分のデバイス（５１）に対して正確な位置に接続され、位置決め装置（７０）は、３つの回転対称の本体（７１）と、３つの対応するレセプタクル領域（７３）と、を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の測定デバイス（１０）。
8. 光学装置（５０）の第２の部分のデバイス（５２）は、
   マグネットの装置、
   ばねの装置、
   部分的な真空を生成するシステム、
   バヨネットフィッテイングを有する装置、又は
   ボルト、特に、電気機械的に作動するボルトによって、第１の部分のデバイス（５１）に接続されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の測定デバイス（１０）。
9. 第２の部分のデバイス（５２）に加えて、少なくとも１つの別の部分のデバイスを備え、これらの部分のデバイス（５２）は、異なる光学測定範囲（ＭＢ）及び／又は異なる測定距離を有するという点で異なっていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の測定デバイス（１０）。
10. 異なる光学測定範囲ＭＢ及び／又は異なる測定距離によって相違する１組の部分のデバイスから、１つの部分のデバイス（５２）を選択するステップと、
    光学装置（５０）の光軸（ＯＡ）が部分のデバイス（５１，５２）の両方を通じて対象平面（ＯＥ）の方向に同軸に延びるように、選択された部分のデバイス（５２）を第１の部分のデバイス（５１）に取り付けることによって、光学装置（５０）を提供するステップと、
    対象平面（ＯＥ）に対して光学装置（５０）を位置決めするステップであって、選択された部分のデバイス（５２）の光学測定範囲（ＭＢ）の範囲内にある、光学装置（５０）及び対象平面（ＯＥ）の間の相対的な距離が特定されるステップと、
    白色光又は広域スペクトル光が、光学測定範囲（ＭＢ）におけるスペクトル成分に関する異なる焦点を形成するように、白色光又は複数のスペクトル成分を有する広域スペクトル光を結合するステップと、
    スペクトル成分を光学装置（５０）に結合するステップであって、その焦点は対象平面（ＯＥ）に当たっているステップと、
    本スペクトル成分のスペクトル分析のために設計される検出器（２６）に、本スペクトル成分を案内するステップと、
    本スペクトル成分の波長を特定、又は本スペクトル成分を検出するステップと、
    特定される波長と、選択された部分のデバイス（５２）の光学測定範囲（ＭＢ）を規定する情報と、から距離情報を特定するステップと、
    を含み、部材、特にギア部材（１１）の対象平面（ＯＥ）で光学的に距離測定を行う方法。

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