SE464322B - Beroeringsfri maetprob - Google Patents
Beroeringsfri maetprobInfo
- 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
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 32
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 31
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001317416 Lius Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001605 fetal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
- G01B11/005—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines
- G01B11/007—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines feeler heads therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/026—Measuring 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)
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.
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)
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)
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 |
-
1989
- 1989-11-09 SE SE8903767A patent/SE464322B/sv not_active IP Right Cessation
-
1990
- 1990-11-09 EP EP19900850368 patent/EP0427692A3/en not_active Ceased
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 |