SE464322B - Beroeringsfri maetprob - Google Patents

Beroeringsfri maetprob

Info

Publication number
SE464322B
SE464322B SE8903767A SE8903767A SE464322B SE 464322 B SE464322 B SE 464322B SE 8903767 A SE8903767 A SE 8903767A SE 8903767 A SE8903767 A SE 8903767A SE 464322 B SE464322 B SE 464322B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
light
lens
measuring probe
probe according
focus
Prior art date
Application number
SE8903767A
Other languages
English (en)
Other versions
SE8903767D0 (sv
Inventor
H Aahlen
Original Assignee
Johansson Ab C E
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johansson Ab C E filed Critical Johansson Ab C E
Priority to SE8903767A priority Critical patent/SE464322B/sv
Publication of SE8903767D0 publication Critical patent/SE8903767D0/sv
Priority to EP19900850368 priority patent/EP0427692A3/en
Publication of SE464322B publication Critical patent/SE464322B/sv

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G01B11/005Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines
    • G01B11/007Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines feeler heads therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Description

10 15 20 25 464 322' 2 Gemensamt för ovan beskrivna metoder år att de har antingen en dålig upplösning och noggrannhet, eller ett litet mâtområde, eller ett kort arbetsavstànd.
Vid en tredje metod används dynamisk fokusering på ytan. Härvid bringas en lins att intaga ett sådant läge att ett ljusknippe fokuseras på mätytan.
Linsens läge är därvid representativt för mâtytans läge relativt systemet.
Denna metod är mycket noggrann, men har ett mycket litet arbetsområde och kort arbetsavstånd.
Ett av problemen med dynamisk fokusering år att ett större arbetsavstånd kräver en lins med stor diameter och därmed stor massa. Dessutom blir fokuseringsrörelsen stor genom det stora arbetsavståndet. Om linselementen förflyttas snabbt uppkommer, vid acceleration och retardation, masskrafter av en sådan storleksordning att koordinatmätmaskinens mekaniska delar påverkas och menlígt påverkar mâtresultatet. Detta medför att tiden för att förflytta fokuslâget mellan olika lägen inom arbetsområdet blir besvärande lång, eftersom ett stort antal punkter skall mätas.
Ett önskemål har därför varit att anordna en mätprob som dels ger ett mycket noggrant resultat, dels medger snabba mätningar.
Föreliggande uppfinning anvisar en dylik mätprob.
Föreliggande uppfinning beskriver ett dynamiskt fokuserande system med stort arbetsområde och stort arbetsavstånd.
Föreliggande uppfinning hänför sig således till en beröringsfri måtprob för mätning av avstånd och av det slag som bl.a. används vid s.k. koordinat- mätmaskiner, vilken mâtprob innefattar ett linssystem med ett objektiv och en ljuskälla anordnad att via linssystemet utsända ljus mot en punkt på ett mätobjekt, vilket linssystem är anordnat att fokusera nämnda punkt på mätobjektet, vilken mätprob innefattar ett fokusavkännande organ, vilket är anordnat att mottaga ljus kommande från punkten efter passage av linssystemet och är anordnat att detektera när det utsända ljuset år fokuserat på mâtobjektets yta, och utmârkes av, att ljuskâllan och det fokusavkânnande organet ingår i en detektorenhet, av att en relativt lins- systemet liten och lätt optisk enhet förefinns rörligt anordnad i riktning 10 15 20 25 464 322 3 mot och från linssystemets objektiv, vilken enhet därigenom är anordnad att ändra fokuspunktens avstånd fràn objektivet, och av att ett mätorgan, såsom en skala, förefinns anordnat att mäta positionen av den rörliga optiska enheten relativt linssystemet när det fokusavkännande organet (15) detekterar att det utsända ljuset år fokuserat pà mätobjektets yta, vilken position utgör ett mätt på avståndet (c) mellan nämnda punkt (13) på mätobiektet och objektivet (8).
Nedan beskrives uppfinningen närmare, delvis i samband med på bifogade ritningar visade utföringsexempel av uppfinningen, där - figur 1 schematiskt visar en koordinatmätmaskin med ett mäthuvud - figur 2 visar en del av mâthuvudet i större skala - figur 3 schematiskt visar ett blockschema över ett styr- och mätsystem - figur 4a, 4b respetive 4c visar ett linssystem ingående i mäthuvudet och illustrerar utbildandet av tvâ ljusfält enligt en första, en andra repektive en tredie utföringsform av linssystemet - figur Sa - Sc illustrerar mottagandet av tva liusfält i anslutning till en detektorenhet -figur 6 visar en strälgàng där fokus befinner sig pà olika avstånd från linssysytemets optiska axeln - figur 7 illustrerar en strälgäng enligt uppfinningen, där fokus befinner sig pá konstant avstånd från linssystemets optiska axel - figur 8 visar ett gitter ingående i linssystemet.
I figur 1 visas schematiskt en koordinatmätmaskin, vilken har en portal 1 som är rörlig i Y-riktningen samt en vagn 2 som är rörlig i X-riktningen utmed portalens överliggare. I vagnen 2 finns ett mäthuvud 3 upphângt, vilket är rörligt i Z-riktningen relativt vagnen 2. En dylik koordinat- mätmaskin är välkänd. Ett föremål som skall mätas upp läggs på koordinat- mätmaskinens bord 4. Koordinatmätmaskinen uppsöker föremàlets yta på ett förutbestämt sätt, varefter den följer föremàlets yta på ett förutbestâmt sätt och därvid fastställer ett mycket stort antal punkters läge pà föremålets yta relativt ett koordinatsystem. Det nyss sagda är också känd teknik.
I figur 2 visas mäthuvudet i större skala. Häthuvudet uppbäres av en stäng 5 eller motsvarande, vilken löper mellan mäthuvudet och portalen 6. 10 15 20 25 464 322 4 Föreliggande uppfinning hänför sig till själva mätproben, som är av optiskt slag. I figur 2 och 4 illustreras mätproben som innefattande ett linssystem 7 med ett objektiv 8, en optisk detektorenhet 61 samt en lätt optisk enhet 81 som är rörlig relativt linssystemets objektiv 8. Vidare förefinns en anordning 9 för att förflytta den optiska enheten 81 i riktning mot och från linssystemets 7 objektiv. Anordningen 9 kan vara av lämpligt känt slag och innefattar lämpligen elektromekaniska element.
Dessutom innefattar mätproben ett mätorgan 16 innefattande en skala 10 och ett avkänningsorgan 11 som samverkar med skalan för att mäta den optiska enhetens 81 läge relativt linssystemet. Hâtorganet 16 kan exempelvis utgöras av en kapacitiv lägesgivare. Mätorganet kan likaväl utgöras av en induktiv givare.
Med objektiv 8 menas den relativt tunga optik som är nödvändig för att erhålla ett stort arbetsavstànd.
Med hänvisning till figur 4a-4c innefattar mätproben även en ljuskâlla 12 anordnad att via linssystemet 7 utsända ljus mot en punkt 13 pä ett mätobjekt 14. Linssystemet âr anordnat att fokusera nämnda punkt pä mâtobjektet. Hätproben innefattar också ett fokusavkânnande organ 15, vilket är anordnat att mottaga ljus kommande från punkten efter passage av linssystemet och är anordnat att detektera när det utsända ljuset är fokuserat pá mâtobjektets yta, . Den ovan nämnda optiska detektorenheten innefattar det fokusavkännande organet 15.
Enligt uppfinningen innefattar mâtproben en lätt optisk enhet 81;82 anordnad att röra sig i riktning mot och frän linssystemet 7. Nämnda mâtorgan 16 förefinns anordnat att mäta positionen av den rörliga optiska enheten relativt och linssystemet 7 när det fokusavkânnande organet 15 detekterar att det utsända ljuset âr fokuserat på mätobjektets yta, vilken position utgör ett mätt på avståndet c mellan nämnda punkt 13 på mätobjektet och objektivet 8.
Enligt en föredragen utföringsform innefattar linssystemet ett gitter 17 anordnat att uppdela fràn mätobjektet infallande ljus i två eller flera ljusfâlt 18, 19, se figur 4a-4c. En eller flera linser i linssystemet 7 är anordnade att fokusera ljusfälten 18, 19 pà det fokusavkännande organet 15. 10 15 20 25 35 464 322 Gittret 17 utformas med fördel enligt figur B, nämligen som ett ringformst transmissionsgitter på ett transparent substrat. Lämpligen tillverkas gittret med holografisk teknik på känt sätt.
Enligt den i figur 4a visade utföringsformen är detektorenheten 61 inte- grerad med den rörliga enheten 81. Enligt denna utföringsform innefattar linssystemet två plan-konvexa linselement 20, 21 mellan vilka nämnda gitter 17 är placerat.
Enligt ett mycket föredraget utförande av uppfinningen har linssystemet ytterligare ett linselement 22 närmast detektorenheten 61. Linselementet 22 har en brännvidd sådan att respektive fokus för respektive ljusfâlt efter brytning i linselementet ligger på ett konstant avstånd från lins- systemets optiska axel 23 när olika avstånd mellan detektorenheten och linselementet råder. Detta uppnås genom att linselementet har en brännvidd motsvarande avståndet mellan linselementet 22 och gittret 17.
I figur 7 illustreras nyssnâmnda förhållande. Strålarna 24, 25 illustrerar ljus som kommer från en punkt på mätobjektet när ett visst avstånd råder mellen linssystemet och mätobjektet. Dessa strålar visas med streckade linjer. Strålarna 26, 27 illustrerar ljus som kommer från samma punkt på mätobjektet, men då avståndet mellan linssystemet och mätobjektet âr längre.
Dessa strålar visas med heldragna linjer. Efter uppdelning av infallande ljus i två ljusfält medelst gittret, bryts strålarna i linselementet till en fokuspunkt per ljusfält. För strålarna 24, 25 betecknas fokuspunkterna 28 resp. 29. För strålarna 26, 27 betecknas fokuspunkterna 30 resp. 31.
Dessa fokuspunkter 28-31 befinner sig alla på samma avstånd a från lins- systemets optiska axel 23. Detta betyder att när avståndet mellan lins- systemet och mâtobjektet förändras, kommer fokuspunkterna att förflyttas mot och från linselementet 23 utefter de streck-prickade linjerna 32, 33.
Avståndet b mellan det fokusavkânnande organet 15 och linselementet 22 är ett direkt mått på avståndet c mellan linssystemet och mätobiektet.
Genom ovan angivna särdrag, som medför att fokuspunkterna rör sig utmed linjerna 32, 33, kan således det fokusavkånnande organets ljuskânslíga Glellëllt VBIB fBSt plaCerâde relätiVt Varâllflfa. 10 15 20 25 35 464 322' 6 I figur 6 illustreras vad som händer om linselementet 22 inte utnyttjas. I figur 6 har strålar motsvarande strålarna i figur 7 samma referenssiffror.
Av figur 6 framgår att fokuspunkterna för de två ljusfälten rör sig utmed de streck-prickade linjerna 34, 35, när avståndet mellan linssystemet och mätobjektet förändras. Dessa linjer 34, 35 bildar en vinkel mot varandra, vilket skulle medföra ett komplicerat utförande av det fokusavkännande organet.
Enligt utföringsformerna i figurerna 4b och 4c, vilka visar alternativa optiska lösningar, innefattar den rörliga optiska enheten 82 ett kol- limerande optiskt element 69. Detektorenheten 61 är enligt dessa utförings- former placerad i den kollimerade strålgången efter den rörliga enheten 82.
I figur db visas en andra utföringsform där detektorenheten 61 innefattar en stråldelare 62 som separerar det inkommande ljuset från det utgående ljuset. Ljuset från ljuskällan 12 kollimeras av linsen 70, vinklas in mot den rörliga enheten 82 av stråldelaren 62 och fokuseras på mätobjektet av linssystemet 7. En del av det av mätobjektet återreflekterade ljuset träffar, via linssystemet 7, linsen 69 och stråldelaren 62, gittret 17 som delar upp det infallande ljuset i två eller flera ljusfält 18,19.
Dessa ljusfält fokuseras av linselementet 65 på det fokusavkännande organet 15.
I figur 40 visas en tredje utföringsform där det ljusutsändande elementet 40 är inkorporerat i det fokusavkännande organet 15. Det av elementet 40 utsända ljuset kollimeras av en lins 65 och träffar den gitterfria delen av gittret 17. Strålgången är i övrigt analog med vad som beskrivits ovan, nämligen att ljuset fokuseras på mätobjektet 14 av linssystemet 7, och att det återreflekterade ljuset efter passage av linssystemet och linsen 69, träffar gittret 17 som delar upp ljuset i två eller flera ljusfält. Dessa ljusfält fokuseras av linselementet 65 på det fokusavkännande organet. 15.
I figur Sa - Sc illustreras funktionen hos det fokusavkännande organet 15.
Det fokusavkännande organet 15 innefattar ett ljuskänsligt element för vart och ett av nämnda ljusfâlt 18, 19.
Enligt ett föredraget utförande utgöres detektorenhetens 61 ljusutsändande element 40, och/eller det fokusavkânnande organets ljusmottagande element 10 15 20 25 30 35 464 322 7 41, 42 av optiska fibrer. Den ljusutsändande fibern är därvid i sin andra ände ansluten till en ljuskälla, såsom en laserdiod.
De ljusmottagande elementen 41, 42 är i sina respektive andra ändar anslutna till ljuskänsliga element, såsom fotodetektorer.
Refererande till figur 4a kollimeras ljuset frán fibern 40 av linserna 22 och 21 och fokuseras sedan pà mätobjektets yta av linsen 20. En del av det av nämnda yta àterreflekterade ljuset samlas upp av linsen 20. Gittret 17 delar upp ljuset i tvâ eller flera ljusfält, vilka fokuseras av linserna 21 och 22 på det fokusavkännande organets fibrers 41, 42 ändar.
I figurerna Sa- 5c visas endast den främre delen av den rörliga enheten 81;82.
Ett första 41 av de ljuskänsliga elementen är placerat närmare linssystemet 7 än nämnda ljuskälla, som utgöres av fiberns 40 fria ände, medan det andra 42 av de ljuskänsliga elementen är placerat motsvarande längre från linssystemet 7. Detta medför att fibrerna 41, 42 kommer att träffas av olika mängder ljus när fokuspunkten inte ligger i samma plan som den ljusutsändande fiberns 40 ände. I figurerna Sa - 5c visas det ljus som träffar fibrerna 41, 42 med rastrerade områden.
I figur Sa är mätobjektets yta i fokus, varigenom bada fibrerna 41, 42 samlar upp lika mycket ljus. I figur Sb är nämnda yta bakom fokus, varvid fibern 41 samlar upp mera ljus än fibern 42. När nämnda yta är framför fokus, vilket illustreras i figur Sc, samlar fibern 42 upp mera ljus än fibern 41.
Genom att mäta mängden mottaget ljus i fibrerna 41, 42 kan det bestämmas om mätobjektets nämnda yta befinner sig i, bakom eller framför fokus.
De ljuskânsliga elementen är anordnade att avge var sin elektrisk signal.
Enligt ett föredraget utförande förefinns en elektronisk krets som âr anordnad att bilda skillnadssignalen dividerat med summasignalen, vilket uttryck utgör ett mätt pà det fokusavkännande organets avstånd från att vara i fokus.
Den ljusutsändande fibern 40 är lämpligen en singelmodfiber med en lagom s* r numerisk apertur, så att hela eller nästan hela den gitterfria delen ax gittret blir belyst. 10 15 20 25 30 35 464 522' Den del av det återreflekterade ljuset som träffar den gitterfria delen av gittret, kommer inte att träffa de ljusmottagande fibrerna 41, 42. Detta är emellertid av mindre betydelse, eftersom lägesinformationen vad avser detektorenhetens läge relativt fokus finns i det ljus som träffar och transmitteras genom den gitterbelagda yttre ringen av gittret.
Ovan har användning av optiska fibrer nämnts. Enligt ett alternativt, icke visat, utförande utgöres detektorenhetens liusutsändande och/eller det fokusavkännande organets liusmottagande element av en eller flera diskreta eller integrerade halvledarelement. Härvid placeras den eller dessa kretsar så att deras ljusutsändade del respektive ljuskânsliga element positioneras på samma ställen som ovan angivits för fibrernas 40, 41 och 42 fria ändar.
Enligt en föredragen utföringsform är liuskällan anordnad att utsända laserlius, även om ljus av andra våglängder kan användas.
I figurerna har linssystemet visats som innehållande ett fåtal linser.
Emellertid har detta gjorts för tydlighets skull. I praktiken består en eller flera av linserna av två eller flera linser för att uppnå god optisk kvalitet. Föreliggande uppfinning är således inte alls begränsad till något speciellt utförande av linssystemet, mer än att linssystemet skall vara uppbyggt för att ge de ovan angivna optiska egenskaperna.
Enligt en föredragen utföringsform är ett eller flera av de optiska elementen av holografisk typ.
Anordningen enligt uppfinningen är ansluten till en styrkrets, såsom en dator 50. Till datorn är anslutet ett utstyrningsorgan 51, medelst vilket motorer i koordinatmätmaskinen styrs ut så att mäthuvudet hamnar i en önskad position. Dylika styrkretsar och utstyrningsorgan är kända, varför dessa inte beskrivas närmare.
Till styrkretsen är även det fokusavkännande organet 15 anslutet via en krets F. Denna krets är anordnad att mottaga de från de ljuskänsliga elementen vid fiberändarna kommande elektriska signalerna, vilka signaler motsvarar den mängd ljus som träffar respektive fiber. På lämpligt sätt, såsom att bilda skillnadssignalen dividerat med summasignalen, är kretsen F anordnad att avge en mätsignal till styrkretsen 50, vilken signal är ett 10 15 20 25 30 35 464 322 9 mått på avvikelsen mellan den rörliga enhetens 81;82 aktuella läge och det läge där fibrerna mottager lika mycket ljus, d.v.s. när mätobjektets yta är i fokus på detektorenheten.
Styrkretsen 50 är anordnad att styra ett andra utstyrningsorgan 52, betecknat Y i figur 3, vilket utstyrningsorgan är anordnat att utstyra ett elektromekaniskt organ av lämpligt känt slag för att förflytta den rörliga enheten så att denna hamnar i nämnda fokusläge när måtprobens arbetsområde överskrides.
Till styrkretsen hör även det ovan nämnda mätorganet 16, innefattande en skala 10 och ett avkänningsorgan 11 som samverkar med skalan, anslutet för att mäta den rörliga optiska enhetens läge relativt linssystemet. Mätorganet betecknas P i figur 3. Såsom ovan förklarats, utgör den rörliga enhetens position relativt linssystemet ett mått på avståndet c mellan linssystemet och mätobjektets yta. Denna information, d.v.s. avståndet c, ger tillsammans med information om mäthuvudets läge i koordinatmätmaskinens XYZ-system den exakta positionen av den belysta mätpunkten i nämnda XYZ-system. Anordningar och system för att bestämma mäthuvudets positon i nämnda XYZ-system är välkända, varför dessa inte beskrives närmare.
När en mätning av ett objekts ytkontur skall göras placeras objektet på bordet 4. Koordinatmätmaskinens mäthuvud kan exempelvis köras till en bestämd startpunkt på objektet, eller alternativt styras av en styrdator till en startpunkt. Därefter mäter maskinen upp läget för ett stort antal punkter på objektet i enlighet med instruktioner avseende hur objektet skall mätas upp. Dessa instruktioner ges på känt sätt till styrdatorn.
Mätningen av varje punkt kan tillgå på ett av två sätt. Det första sättet innebär att efter mätning av en punkt, förflyttas mäthuvudet ett visst stycke relativt objektet, varefter den rörliga enheten förflyttas relativt linssystemet till dess mätytan är i fokus på detektorenheten. Punktens läge fastställs och proceduren upprepas. Härvid förflyttas hela mâthuvudet i Z-led i figur 1 endast då den rörliga enhetens slaglängd relativt linssystemet inte är tillräcklig för att mätytan skall komma i fokus på detektorenheten.
Enligt denna mätprincip mäts således ett antal diskreta punkter. 10 15 20 25 35 464 322 10 Det andra sättet pà vilket mätningen kan göras är att den görs kontin- uerligt. Härvid startas mätningen efter det att en mätpunkt placerats i fokus pä detektorenheten. Därefter förflyttas mäthuvudet kontinuerligt i XY-planet i figur 1 under det att den rörliga enhetens läge kontinuerligt ändras så att obiektets yta alltid är i fokus pá detektorenheten. Härvid kan en kontinuerlig eller i huvudsak kontinuerlig signal avseende den rörliga enhetens läge avges fràn mätorganet 16 till datorn 50. Givetvis måste även när detta sätt tillämpas mäthuvudet vid behov förflyttas i Z- led i figur 1 för att objektets yta skall hamna i fokus på detektorenheten.
De uppmätta punkternas läge lagras i ett minne för vidare bearbetning beroende pä ändamålet med uppmätningen av mätobiektet.
Ovan har i samtliga utföringsformer det fokusavkânnande organet innefattande de två liusmottagande fibrerna varit placerade på ömse sidor om den optiska axeln, d.v.s. symmetriskt med avseende pà den optiska axeln. Enligt en föredragen utföringsform kan även ett eller flera fokusavkânnande organ placeras radiellt utanför det fokusavkännande organ som är placerat symmetriskt med avseende på den optiska axeln. Detta utförande medför att flera punkter på mätobjektet avkännes samtidigt.
Det är uppenbart att den rörliga enheten kan göras mycket lätt och snabb- rörlig. I ett utförande behöver den rörliga enheten endast innefatta tre liusfibrer med tillhörande hållare. I och med att den rörliga delen kan göras lätt, kan den tillåtas att röra sig mycket snabbt utan att mätresul- tatet påverkas, såsom inledningsvis nämndes. Den tyngre optiken behöver endast förflyttas i Z-led dä detektorenhetens slaglängd inte är tillräcklig, såsom nämndes ovan. En sådan förflyttning kan därför tillåtas ske relativt långsamt.
Ovan har föreliggande uppfinning beskrivits i samband med ett fätal utföringsexempel. Det är dock uppenbart att såväl optiken som styrkretsar, liksom uppfinningens tillämpningsområde kan ändras och modifieras av fackmannen.
Föreliggande uppfinning skall därför inte anses begränsad till ovan angivna utföringsexemel, utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.
J

Claims (18)

10 15 20 25 30 35 464 322 11 Patentkrav.
1. Beröringsfri mätprob för mätning av avstånd och av det slag som bl.a. används vid s.k. koordinatmätmaskiner, vilken mätprob innefattar ett linssystem med ett objektiv och en ljuskälla anordnad att via linssystemet utsända ljus mot en punkt på ett mätobjekt, vilket linssystem är anordnat att fokusera nämnda punkt pà mätobjektet, vilken mätprob innefattar ett fokusavkännande organ, vilket är anordnat att mottaga ljus kommande fràn punkten efter passage av linssystemet och är anordnat att detektera när det utsända ljuset är fokuserat på mätobjektets yta, k ä n n e t e c k n a d a v, att ljuskällan (40) och det fokusavkännande organet (15) ingår i en detektorenhet (61), av att en relativt linssystemet (7) liten och lätt optisk enhet (81;82) förefinns rörligt anordnad i riktning mot och från linssystemets objektiv (B), vilken enhet därigenom är anordnad att ändra fokuspunktens avstånd från objektivet (B) och av att ett mätorgan (16), såsom en skala (10), förefínns anordnat att mäta positionen av den rörliga optiska enheten (81;82) relativt linssystemet (7) när det fokusavkännande organet (15) detekterar att det utsända ljuset är fokuserat på mätobjektets yta, vilken position utgör ett mått på avståndet (o) mellan nämnda punkt (13) på mätobjektet och objektivet (8).
2. Beröringsfri mätprob enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda rörliga enhet utgöres av åtminstone det fokusavkännande organet (15).
3. Beröringsfri mätprob enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda rörliga enhet (81;82) innefattar ett kollimerande optiskt element (69) och av att detektorenheten (61) är placerad i den kollimerade strål- gången efter den rörliga enheten (81;82).
4. Beröringsfri mätprob enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d a v, att strálgàngen innefattar ett gitter (17) anordnat att uppdela från mätobjektet infallande ljus i tvâ eller flera ljusfält (18,19) och av att en eller flera linser (21,22;65) förefinns anordnade att fokusera ljusfälten (18,19) pâ det fokusavkännande organet (15).
5. Beröringsfri mätprob enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d a v, att línssystemet (7) innefattar linselement 10 15 20 25 30 35 464 322 12 (20,21;69,65) mellan vilka nämnda gitter (17) är placerat i ett kollimerat ljusfält.
6. Beröringsfri mätproh enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d a v, att ett närmast detektorenheten (61) förefíntligt linselement (22) av linssystemet (7) har en brännvidd sådan att respektive fokus för respektive ljusfält (18,19) efter brytning i linselementet (22) ligger pà ett konstant avstånd från linssystemets optiska axel (23) när olika avstånd mellan detektorenheten och linselementet råder.
7. Beröringsfri mätproh enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v, att linselementet (22) har en brännvidd motsvarande avståndet mellan linselementet och gittret (17).
8. Beröringsfri mätprob enligt krav 1, 3, 4 eller 5, k ä n n e t e c k - n a d a v, att detektorenheten (61) innefattar en stràldelare (62) anordnad att separera det inkommande ljuset från det utgående ljuset, och innefattar en kollimerad ljuskälla (63) med ett ljusutsåndande element (40) och en fokuserande optik (7,65), samt av att nämnda gitter âr placerat mellan stråldelaren och det fokusavkännande organet (15).
9 Beröringsfri mätproh enligt krav 1, 3, 4 eller 5, k ä n n e t e c k - n a d a v, att nämnda gitter (17) är placerat i detektorenheten (61) mellan ett fokuserande element (65) för att fokusera ínfallande ljus pâ det fokusavkännande organet (15) och den nämnda rörliga optiska enheten (82), vilken enhet är placerad mellan detektorenheten (61) och nämnda objektiv (8).
10. Beröringsfri mätproh enligt krav 1, 2, 3, 4, S, 6, 7, 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a d a v, att det fokusavkännande organet (15) inne- fattar ett ljuskänsligt element (41,42) för vart och ett av nämnda ljusfält (18,19) och av att ett första (41) av de ljuskånsliga elementen är placerat närmare objektivet (8) än nämnda ljuskälla (40), samt av att ett andra (42) av de ljuskänslíga elementen är placerat motsvarande längre från objektivet (8).
11. Beröringsfri mätproh enligt krav 10, k å n n e t e c k n a d a v, att de ljuskänsliga elementen (41,42) är anordnade att avge var sin elektrisk 10 15 20 25 30 35 464 322 13 signal, och av att en elektronisk krets (F) förefinns anordnad att bilda skíllnadssignalen dividerat med summasignalen, vilket uttryck utgör ett mått på avvikelsen mellan den rörliga enhetens (81;82) aktuella läge och det läge där de ljuskänsliga elementen mottager lika mycket ljus.
12. Beröringsfri mätprob enligt något av kraven 1-7 eller 9-11, k ä n n e t e c k n a d a v, att detektorenhetens ljusutsändande element (40) utgöres av optiska fibrer.
13. Beröringsfri mätprob enligt något av kraven 1-7, eller 9-12 k ä n n e t e c k n a d a v, att detektorenhetens ljusutsändande (40) element (41,42) utgöres av en eller flera diskreta eller integrerade halvledar- element.
14. Beröringsfri mätprob enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v, att det fokusavkännande organets (15) ljusmottagande element (41,42) utgöres av optiska fibrer.
15. Beröringsfri mätprob enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v, att det fokusavkännande organets ljusmot- tagande element (41,42) utgöres av en eller flera diskreta eller inte- grerade halvledarelement.
16. Beröringsfri mätprob enligt något av föregående krav, k ä n n e t - e c k n a d a v, att ljuskällan avger laserljus.
17. Beröringsfri mätprob enligt något av föregående krav, k ä n n e t - e c k n a d a v, att ett eller flera fokusavkännande organ âr placerade radiellt utanför det fokusavkännande organ som är placerat symmetriskt med avseende på den optiska axeln, varvid två eller flera fokusavkännande organ förefinns, där vart och ett avkänner en punkt på mâtobjektet.
18. Beröringsfri mätprob enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v, att ett eller flera av de optiska elementen är av holo- grafisk typ.
SE8903767A 1989-11-09 1989-11-09 Beroeringsfri maetprob SE464322B (sv)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8903767A SE464322B (sv) 1989-11-09 1989-11-09 Beroeringsfri maetprob
EP19900850368 EP0427692A3 (en) 1989-11-09 1990-11-09 A contactless measuring probe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8903767A SE464322B (sv) 1989-11-09 1989-11-09 Beroeringsfri maetprob

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE8903767D0 SE8903767D0 (sv) 1989-11-09
SE464322B true SE464322B (sv) 1991-04-08

Family

ID=20377436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8903767A SE464322B (sv) 1989-11-09 1989-11-09 Beroeringsfri maetprob

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP0427692A3 (sv)
SE (1) SE464322B (sv)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19816271C1 (de) * 1998-04-11 2000-01-13 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Profilbestimmung einer Materialoberfläche
DE19816270A1 (de) * 1998-04-11 1999-10-21 Werth Messtechnik Gmbh Verfahren und Anordnung zur Erfassung der Geometrie von Gegenständen mittels eines Koordinatenmeßgeräts
NO313113B1 (no) * 1999-07-13 2002-08-12 Metronor Asa System for scanning av store objekters geometri
US7327440B2 (en) 2004-08-16 2008-02-05 James N. Horn Distance measuring device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3322710C2 (de) * 1983-06-24 1986-05-28 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Optische Abstandsmeßvorrichtung
JPS61129510A (ja) * 1984-11-29 1986-06-17 Olympus Optical Co Ltd 多次元センサ
US4692611A (en) * 1986-01-29 1987-09-08 Mechanical Technology Incorporated Fiber optic proximity sensor with feedback servo imaging means
DD263603A1 (de) * 1987-09-02 1989-01-04 Zeiss Jena Veb Carl Verfahren und einrichtung zum automatischen fokussieren an koordinatenmessgeraeten mit optoelektronischer strukturorterkennung

Also Published As

Publication number Publication date
EP0427692A3 (en) 1991-07-03
SE8903767D0 (sv) 1989-11-09
EP0427692A2 (en) 1991-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3798449A (en) Automatic microscope focussing device
CN107797116B (zh) 光传感器
US20110013199A1 (en) Measuring head system for a coordinate measuring machine and method for optically measuring of displacements of a probe element
US5448358A (en) Optical apparatus and displacement-information measuring apparatus using the same
US4749848A (en) Apparatus for and method of measuring distances to objects present in a plurality of directions with plural two-dimensional detectors
US4916302A (en) Apparatus for and method of measuring distances to objects present in a plurality of directions
CN101852676B (zh) 多焦全息差动共焦超长焦距测量方法与装置
KR101891182B1 (ko) 자동초점 조절장치
EP0273717B1 (en) Method and apparatus for noncontact automatic focusing
EP0627610B1 (en) Two-stage detection noncontact positioning apparatus
SE464322B (sv) Beroeringsfri maetprob
CN107017179B (zh) 具有位置测量装置的x-y工作台
SE427584B (sv) Kombinerad hastighets- och dimensionsgivare
US3779647A (en) Interferometric device for indicating displacement along one dimension during motion along another dimension
EP0019941B1 (en) Reduction projection aligner system
JPS6041283B2 (ja) 情報検索装置における微細間隔位置決め装置
EP0647835A2 (en) Displacement detecting system
US20030117633A1 (en) Probe with a diffraction grating for +1,0 and -1 orders
US6657219B2 (en) Optical detection and measurement system
JPH05164556A (ja) 合焦点型非接触変位計
JP2015197445A (ja) 機械を較正するための測定マークシステム
CN110763155B (zh) 表面形状的测量装置及应用于该装置的光学多点共焦反射方法
JPH1163945A (ja) 面形状測定装置及びこれに好適な干渉測定装置
CN112902838B (zh) 一种零位传感器及检测系统
CN216208615U (zh) 一种检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8903767-5

Effective date: 19940610

Format of ref document f/p: F