WO2020200372A1 - Messsystem zur optischen messung - Google Patents

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WO2020200372A1
WO2020200372A1 PCT/DE2020/200011 DE2020200011W WO2020200372A1 WO 2020200372 A1 WO2020200372 A1 WO 2020200372A1 DE 2020200011 W DE2020200011 W DE 2020200011W WO 2020200372 A1 WO2020200372 A1 WO 2020200372A1
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coordinate system
measuring
measuring system
measurement
coordinate
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PCT/DE2020/200011
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Lars TOBESCHAT
Christoph GRUEBER
Thomas Wisspeintner
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Micro-Epsilon Optronic Gmbh
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Publication date
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    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4813—Housing arrangements

Definitions

  • the invention relates to a measuring system for optical measurement, in particular for distance and / or position and / or speed and / or color measurement.
  • Measurement systems of the type in question are sufficiently known from practice. Basically, this is about optical measurement technology with almost unlimited application possibilities. Measurement systems suitable for this purpose determine the respective measured variable of a measurement object from a reference plane without contact.
  • the necessary illumination spot (point, line, any pattern such as strip light or the like) of the optical transmission axis for determining the measured variable is regularly located in a tolerance-afflicted truncated cone (position (x / y / z) and angle (a)), which is clearly assigned to the reference plane is.
  • Fig. 1 in a schematic view, using the example of point triangulation from deviations of a real transmission axis of measuring systems from the ideal transmission axis according to the prior art,
  • 3 in a schematic view the alignment according to the invention of an external mechanical reference coordinate system to the coordinate system of the measuring application
  • 4 shows a schematic view of the relationship between the external and internal coordinate systems, together with transmission optics
  • FIG. 5 shows a schematic view of the fusion of the inner and outer coordinate system, in particular the fusion of the outer housing part and the optomechanical carrier in the interior of the housing.
  • FIG. 1 uses the example of point triangulation to show deviations of real transmission axes from the ideal transmission axis.
  • FIG. 1 shows in concrete terms deviations of a real transmission axis from measuring systems 1 and 2, measuring planes through SMR (start of measuring range), SMR (middle of measuring range) and MBE (end of measuring range).
  • a truncated cone with tolerances is shown, which shows the problem with the measurement in the respective measuring plane.
  • the position of the illumination spot on the measurement object required for the measurement varies with the distance and / or when the sensor is replaced with the same sensor type and often leads to leaving the target area required for the measurement application during measurements, as shown in Figure 2 using the example of the point -Triangulation shows.
  • FIG. 2 relates to the target area of the measurement application and the positional deviation of the illumination spot.
  • optical alignment in the target area is possible, namely by mechanical and / or electromechanical adjustment of the measuring system.
  • the measuring system is regularly shifted, tilted or rotated. This can lead to a systematic error in the distance, namely if the measuring system is operated in a different setup than in the original calibration.
  • the measuring system can also be calibrated in a known coordinate system, for example in a coordinate measuring machine, after which the target area is made or achieved by a position correction of the respective measuring system.
  • a calibration can take place, for example, by means of a standard, for example by means of a sphere, or by optical measurement.
  • the measuring systems known from practice are disadvantageous in relation to the aforementioned problem, since it is always necessary to avoid measuring errors to carry out complex calibrations / adjustments, namely beyond an adjustment during the original assembly.
  • the respective Sen beam causes problems in the measurement with even a slight misalignment, especially since the exit point of the beam cannot be clearly defined as a result.
  • the invention is therefore based on the object of optimizing measuring systems for optical measurement in such a way that additional alignments and / or adjustments and / or calibrations by the user are not required.
  • the measuring system according to the invention should only be aligned on its outer mechanical reference coordinate system to the coordinate system of the measuring application.
  • the measuring system should be constructed in such a way that the optical axis and / or the optical coordinate system has / have a clear reference to an external mechanical reference coordinate system. Due to this clear reference of the two coordinate systems, the tolerance-affected truncated cone can be minimized quite considerably in the majority of measurement applications, in accordance with the explanations on FIGS can.
  • Figure 3 shows such an alignment of the external mechanical reference coordinate system to the coordinate system of the measurement application.
  • the object on which the invention is based is achieved by the features of claim 1.
  • the coordinate system of the measuring system is understood to be the external mechanical reference coordinate system. It is also referred to below as the outer coordinate system.
  • the transmission optics coordinate system is the optical coordinate system. This is an initially virtual coordinate system that defines the position of the light beam. This is mainly dependent on the opto-mechanical components, in relation to the light source, for example the laser, in relation to the imaging optics, for example, lenses, mirrors, grids, etc., and in relation to the mechanics, such as diaphragm, holder, connecting elements, etc. .
  • the coordinate system of the receiving optics is initially also a virtual coordinate system which defines the position of the detector. This is mainly dependent on the opto-mechanical components (with regard to the receiver, for example, the CCD line, the CCD matrix, with regard to the imaging optics, for example, the lenses, mirrors, grids, etc. and with regard to the mechanics, for example the Cover, holder, connecting elements, etc.
  • the inner coordinate system is a mechanical coordinate system inside the measuring system, which serves as a reference for the optical axis.
  • the measurement application coordinate system is the customer's coordinate system in which the target area of the measurement application is located.
  • the measuring system which is used for optical measurement, in particular for distance and / or position and / or speed and / or color measurement, is equipped with at least one external fixed point that defines or at least includes an external coordinate system lies.
  • at least one internal fixed point is provided which defines an internal coordinate system or which is at least located therein.
  • the two coordinate systems have a unique position to one another, which implies an adjustment or calibration of the system.
  • the pivotal point of the teaching according to the invention is thus the clear assignment of the two coordinate systems to one another.
  • the two coordinate systems are identical or congruent.
  • the two coordinate systems can be converted into one another by translation and / or rotation and / or mirroring.
  • the inner coordinate system defines the position of the optical components and / or the imaging components and / or the imaging components.
  • the outer coordinate system is to be understood as a mechanical reference coordinate system, which is to be aligned with the coordinate system of the respective measuring application.
  • the two coordinate systems have a unique position to each other.
  • FIG. 4 shows the relationship between the outer coordinate system, the inner coordinate system and the transmission optics.
  • the imaging components include at least one optomechanical light source in the sense of a transmission optics.
  • the image-capturing components include at least one optomechanical sensor element in the sense of a receiving optics.
  • the position of the optomechanical components or the transmission optics relative to the inner coordinate system can be set to predefinable values.
  • Said outer and inner fixed points are assigned to a preferably monolithic component, a monoblock.
  • the transmitting optics and the receiving optics are arranged on the monolithic component in an adjusted manner according to the fixed points.
  • the monolithic component thus carries the transmitting optics and the receiving optics, which are aligned or adjusted to one another in a predeterminable ratio.
  • the optomechanical components are arranged in a housing, namely that the essential components of the measuring system are located in a housing.
  • the monolithic component has a dual function.
  • the monolithic component serves as a carrier for the optomechanical components.
  • the monolithic component can be part of the housing. This favors the clear position of the coordinate systems in relation to one another and simplifies the structure of the measuring system.
  • the monolithic component can be precisely milled or cast from metal and reworked if necessary. It is also conceivable that the monolithic component is manufactured from plastic by injection molding, for example from fiber-reinforced plastic. The monolithic component can also be produced by an additive process, for example by 3D printing.
  • the outer coordinate system and thus the sensor positioning or clamping can be aligned by mechanical means. These are suitable for example positioning sleeves, centering pins, stop edges, etc. These are simple means for positioning.
  • an adjustment device For referencing the coordinate system of the transmission optics to the outer coordinate system, an adjustment device can be provided or used. Such an adjusting device provides an absolute reference to the position of an illumination spot (x, y, z) for the setting up of the external coordinate system.
  • the clamping of a sensor or the external coordinate system can be mechanically precisely reworked.
  • Figure 5 shows schematically the merging of the two coordinate systems, namely the inner and the outer coordinate system. It is actually the fusion of the outer housing part and the optomechanical carrier inside the housing. It is essential that the sensor clamping or the external coordinate system can be reproduced with absolute precision. This is done, for example, by means of positioning sleeves, centering pins, stop edges, etc.
  • the previously discussed measuring system according to the invention has the enormous advantage that it does not require any installation position adjustment in the majority of applications. This reduces the maintenance effort and makes the system user-friendly.

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Abstract

Ein Messsystem zur optischen Messung, insbesondere zur Abstands- und/oder Positions- und/oder Geschwindigkeits- und/oder Farbmessung, definiert mindestens einen äußeren Fixpunkt, der ein äußeres Koordinatensystem definiert oder darin liegt und mindestens einen inneren Fixpunkt, der ein inneres Koordinatensystem definiert oder darin liegt. Die beiden Koordinatensysteme haben eine eindeutige Lage zueinander, die eine Justage oder Kalibrierung des Systems impliziert.

Description

MESSSYSTEM ZUR OPTISCHEN MESSUNG
Die Erfindung betrifft ein Messsystem zur optischen Messung, insbesondere zur Abstands- und/oder Positions- und/oder Geschwindigkeits- und/oder Farbmes sung.
Aus der Praxis sind Messsysteme der hier in Rede stehenden Art hinlänglich be kannt. Grundsätzlich geht es hier um die optische Messtechnik mit schier unbe grenzten Anwendungsmöglichkeiten. Hierzu geeignete Messsysteme bestimmen berührungsfrei die jeweilige Messgröße eines Messobjekts von einer Referenz ebene. Der notwendige Beleuchtungsfleck (Punkt, Linie, beliebiges Muster wie Streifenlicht oder ähnliches) der optischen Sendeachse zur Bestimmung der Messgröße befindet sich regelmäßig in einem toleranzbehafteten Kegelstumpf (Position (x/y/z) und Winkel (a)), der eindeutig der Referenzebene zugeordnet ist.
Zum Stand der Technik und zu bevorzugten Ausführungsbeispielen der er findungsgemäßen Lehre sei auf die nachfolgenden Figuren verwiesen. In Ver bindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren werden auch im Allgemeinen bevorzugte Aus gestaltungen und Weiterbildungen der beanspruchen Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 in schematischer Ansicht, am Beispiel der Punkt-Triangulation Ab weichungen einer realen Sendeachse von Messsystemen von der idealen Sendeachse gemäß Stand der Technik,
Fig. 2 in schematischer Ansicht, ebenfalls am Beispiel der Punkt-
Triangulation, den Zielbereich der Messapplikation nebst Lageab weichung des Beleuchtungsflecks,
Fig. 3 in schematischer Ansicht das erfindungsgemäße Ausrichten eines äußeren mechanischen Bezugskoordinatensystems zum Koordina tensystem der Messapplikation, Fig. 4 in schematischer Ansicht den Zusammenhang von äußerem und in neren Koordinatensystem nebst Sendeoptik, und
Fig. 5 in schematischer Ansicht die Verschmelzung von innerem und äuße rem Koordinatensystem, insbesondere die Verschmelzung von äuße rem Gehäuseteil und optomechanischem Träger im Innteren des Gehäuses.
Zum Stand der Technik sei auf Figur 1 verwiesen, die am Beispiel der Punkt- Triangulation Abweichungen realer Sendeachsen von der idealen Sendeachse zeigt. Figur 1 zeigt im Konkreten Abweichungen einer realen Sendeachse von Messsystemen 1 und 2, Messebenen durch MBA (Messbereichsanfang), MBM (Messbereichsmitte) und MBE (Messbereichsende). Es ist ein toleranzbehafteter Kegelstumpf abgebildet, der das Problem bei der Messung in der jeweiligen Mess ebene erkennen lässt. Die Lage des für die Messung notwendigen Beleuchtungs flecks auf dem Messobjekt variiert nämlich mit dem Abstand und/oder bei Sensor tausch des gleichen Sensortyps und führt nicht selten bei Messen zum Verlassen des für die Messapplikation geforderten Zielbereichs, wie dies Figur 2 am Bei spiels der Punkt-Triangulation zeigt. Figur 2 bezieht sich auf den Zielbereich der Messapplikation und die Lageabweichung des Beleuchtungsflecks.
Das im Stand der Technik auftretende Problem lässt sich bislang nur individuell für jedes Messsystem lösen, nämlich wie folgt:
Grundsätzlich ist eine optische Ausrichtung in den Zielbereich möglich, nämlich durch eine mechanische und/oder elektromechanische Justage des Messsystems. Regelmäßig findet dabei ein Verschieben, Kippen oder Rotieren des Messsystems statt. Dies kann zu einem systematischen Abstandsfehler führen, wenn nämlich das Messsystem in einer anderen Aufspannung als bei der ursprünglichen Kalib rierung betrieben wird.
Auch lässt sich das Messsystem in einem bekannten Koordinatensystem kalibrie ren, beispielsweise in einer Koordinatenmessmaschine, wonach der Zielbereich durch eine Positionskorrektur des jeweiligen Messsystems getroffen bzw. erreicht wird. Eine solche Kalibrierung kann beispielsweise mittels eines Normals, bei spielsweise durch eine Kugel, oder durch optische Vermessung erfolgen.
Die aus der Praxis bekannten Messsysteme sind in Bezug auf die zuvor genannte Problemstellung nachteilig, da es zur Vermeidung von Messfehlern stets erforder lich ist, aufwändige Kalibrierungen/Justagen vorzunehmen, und zwar über eine Justage bei der ursprünglichen Montage hinaus. Insbesondere der jeweilige Sen destrahl bereitet bei einer auch nur geringen Dejustage Probleme in der Messung, zumal dadurch der Austrittspunkt des Strahls nicht eindeutig definierbar ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Messsysteme zur optischen Messung dahingehend zu optimieren, dass zusätzliche Ausrichtungen und/oder Justagen und/oder Kalibrierungen durch den Anwender nicht erforderlich sind.
Das erfindungsgemäße Messsystem soll nur noch an seinem äußeren mechani schen Bezugskoordinatensystem zum Koordinatensystem der Messapplikation ausgerichtet werden. Das Messsystem soll so aufgebaut sein, dass die optische Ache und/oder das optische Koordinatensystem einen eindeutigen Bezug zu ei nem äußeren mechanischen Bezugskoordinatensystem hat/haben. Durch diesen eindeutigen Bezug der beiden Koordinatensysteme kann der toleranzbehaftete Kegelstumpf entsprechend den Ausführungen zu den Figuren 1 und 2 in der Mehrzahl der Messanwendungen ganz erheblich minimiert werden, jedenfalls so weit, dass auf eine zusätzliche Ausrichtung und/oder Justage und/oder Kalibrie rung verzichtet werden kann. Figur 3 zeigt eine solche Ausrichtung des äußeren mechanischen Bezugskoordinatensystems zum Koordinatensystem der Mess applikation.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist durch die Merkmale des An spruchs 1 gelöst. Zum besseren Verständnis der Erfindung sind die nachfolgen den Begriffsdefinitionen von Vorteil: 1. Unter dem Koordinatensystem des Messsystems wird das äußere mecha nische Bezugskoordinatensystem verstanden. Es ist nachfolgend auch als äuße res Koordinatensystem bezeichnet.
Es ist das Koordinatensystem, das den Sensor von außen definiert und welches am Gehäuse des Sensors seine(n) Bezugspunkt(e) besitzt. Es stellt dasjenige Ko ordinatensystem dar, dass der Kunde nutzt, um den Sensor exakt zu positionieren und auszurichten. Im Rahmen einer einfachen Ausgestaltung werden dazu am Sensor befindliche Anschraubpunkte, Befestigungsbohrungen oder Be festigungsösen, Bezugskanten oder Bezugsflächen genutzt.
2. Das Koordinatensystem Sendeoptik ist das optische Koordinatensystem. Hier handelt es sich um ein zunächst virtuelles Koordinatensystem, welches die Lage des Lichtstrahls definiert. Dieses ist überwiegend abhängig von den opto- mechanischen Komponenten, in Bezug auf die Lichtquelle beispielsweise der La ser, in Bezug auf die Abbildungsoptik beispielsweise Linsen, Spiegel, Gitter etc. und in Bezug auf die Mechanik, beispielsweise Blende, Halter, Verbindungsele mente, etc.
3. Das Koordinatensystem Empfangsoptik ist zunächst ebenfalls ein virtuelles Koordinatensystem, welches die Lage des Detektors definiert. Dieses ist über wiegend abhängig von den optomechanischen Komponenten (in Bezug auf den Empfänger beispielsweise die CCD-Zeile, die CCD-Matrix, in Bezug auf die Ab bildungsoptik beispielsweise die Linsen, Spiegel, Gitter, etc. und in Bezug auf die Mechanik beispielsweise die Blende, Halter, Verbindungselemente, etc.
4. Das innere Koordinatensystem ist ein mechanisches Koordinatensystem im Innern des Messsystems, welches als Bezug für die optische Achse dient.
5. In dem Koordinatensystem Messapplikation handelt es sich um das Koordi natensystem des Kunden, in dem sich der Zielbereich der Messapplikation befin det. Nach der erfindungsgemäßen Lehre ist das Messsystem, welches zur optischem Messung dient, insbesondere zur Abstands- und/oder Positions- und/oder Ge- schwindigkeits- und/oder Farbmessung, mit mindestens einem äußeren Fixpunkt ausgestattet, der ein äußeres Koordinatensystem definiert oder zumindest darin liegt. Des Weiteren ist mindestens ein innerer Fixpunkt vorgesehen, der ein inne res Koordinatensystem definiert oder der zumindest darin liegt. Die beiden Koordi natensysteme haben eine eindeutige Lage zueinander, die eine Justage oder Ka librierung des Systems impliziert. Dreh- und Angelpunkt der erfindungsgemäßen Lehre ist somit die eindeutige Zuordnung der beiden Koordinatensysteme zu einander. Durch diesen eindeutigen Bezug der beiden Koordinatensysteme lässt sich der zuvor erörterte toleranzbehaftete Kegelstumpf ganz überwiegend mini mieren, jedenfalls derart, dass auf eine zusätzliche Ausrichtung und/oder Justage und/oder Kalibrierung des Systems verzichtet werden kann. Insoweit sei abermals auf Figur 3 verwiesen.
In besonders vorteilhafter Weise sind die beiden Koordinatensysteme identisch bzw. deckungsgleich.
Ebenso ist es denkbar, dass die beiden Koordinatensysteme durch Translation und/oder Rotation und/oder Spiegelung ineinander überführbar sind.
Das innere Koordinatensystem definiert die Lage der optischen Komponenten und/oder der bildgebenden Komponenten und/oder der bildaufnehmenden Kom ponenten.
Das äußere Koordinatensystem ist als mechanisches Bezugskoordinatensystem zu verstehen, welches zum Koordinatensystem der jeweiligen Messapplikation auszurichten ist. Die beiden Koordinatensysteme haben eine eindeutige Lage zu einander.
Figur 4 zeigt den Zusammenhang zwischen dem äußeren Koordinatensystem, dem inneren Koordinatensystem und der Sendeoptik. Eine eindeutige Lage der beiden Koordinatensysteme zueinander ist Grundlage des erfindungsgemäßen Systems. Die bildgebenden Komponenten umfassen mindestens eine optomechanische Lichtquelle im Sinne einer Sendeoptik. Die bildaufnehmenden Komponenten um fassen mindestens ein optomechanisches Sensorelement im Sinne einer Emp fangsoptik. Die Lage der optomechanischen Komponenten bzw. der Sendeoptik relativ zum inneren Koordinatensystem ist auf vorgebbare Werte einstellbar.
Der genannte äußere und der innere Fixpunkt sind einem vorzugsweise mono lithischen Bauteil zugeordnet, einem Monoblock.
Sofern es sich bei dem Messsystem um ein System zur Laser-Triangulation han delt, ist es von Vorteil, wenn die Sendeoptik und die Empfangsoptik auf dem mo nolithischen Bauteil entsprechend der Fixpunkte justiert angeordnet sind. Das mo nolithische Bauteil trägt somit die Sendeoptik und die Empfangsoptik, die in einem vorgebbaren Verhältnis zueinander ausgerichtet bzw. justiert sind.
Das Weiteren sei vorausgesetzt, dass die optomechanischen Komponenten in einem Gehäuse angeordneten sind, dass sich nämlich die wesentlichen Bestand teile des Messsystems in einem Gehäuse befinden. In diesem Fall ist dem mono lithischen Bauteil eine Doppelfunktion zuzuschreiben. Zum einen dient das mono lithische Bauteil als Träger der optomechanischen Komponenten. Zum anderen kann das monolithische Bauteil Teil des Gehäuses sein. Dies begünstig die ein deutige Lage der Koordinatensysteme zueinander und vereinfacht den Aufbau des Messsystems.
Das monolithische Bauteil kann aus Metall präzise gefräst oder gegossen und ge gebenenfalls nachgearbeitet sein. Auch ist es denkbar, dass das monolithische Bauteil aus Kunststoff spritzgusstechnisch hergestellt ist, beispielsweise aus faser verstärktem Kunststoff. Das monolithische Bauteil kann auch durch ein additives Verfahren erzeugt werden, beispielsweise durch 3D-Druck.
Das äußere Koordinatensystem und somit die Sensor-Positionierung oder Auf spannung kann mittels mechanischer Mittel ausgerichtet sein. Dazu eignen sind beispielsweise Positionierhülsen, Zentrierstifte, Anschlagkanten, etc. Es handelt sich hier um einfache Mittel zur Positionierung.
Zur Referenzierung des Koordinatensystems der Sendeoptik auf das äußere Ko ordinatensystem kann eine Justiervorrichtung vorgesehen sein bzw. herange zogen werden. Eine solche Justiervorrichtung stellt einen absoluten Bezug der Position eines Beleuchtungsflecks (x, y, z) zur Aufspannung des äußeren Koordi natensystems her.
Alternativ kann nach Ausmessung der Position eines Beleuchtungsflecks (x, y, z) in unterschiedlichen und absolut definierbaren Abständen die Aufspannung eines Sensors bzw. das äußere Koordinatensystem mechanisch exakt nachgearbeitet werden.
Figur 5 zeigt schematisch die Verschmelzung der beiden Koordinatensysteme, nämlich des inneren und des äußeren Koordinatensystems. Es handelt sich ei gentlich um die Verschmelzung von äußerem Gehäuseteil und optomechanischem Träger im Innern des Gehäuses. Dabei ist wesentlich, dass die Sensor- Aufspannung bzw. das äußere Koordinatensystem absolut präzise reproduzierbar ist. Dies erfolgt beispielsweise mittels Positionierhülsen, Zentrierstiften, An schlagskanten, etc.
Das zuvor erörterte erfindungsgemäße Messsystem hat den enormen Vorteil, dass es in der Mehrzahl der Anwendungen keine Einbaulagen-Justage erfordert. Dies reduziert den Wartungsaufwand und macht das System anwenderfreundlich.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Be schreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend be schriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lehre lediglich zur Er örterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Aus führungsbeispiele einschränken.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Messsystem zur optischen Messung, insbesondere zur Abstands- und/oder Positions- und/oder Geschwindigkeits- und/oder Farbmessung, mit mindestens einem äußeren Fixpunkt, der ein äußeres Koordinatensystem definiert oder darin liegt und mindestens einem inneren Fixpunkt, der ein inneres Koordinatensystem definiert oder darin liegt, wobei die beiden Koordinatensysteme eine eindeutige reproduzierbare Lage zueinander haben, die eine Justage oder Kalibrierung des Systems impliziert.
2. Messsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Koordinatensysteme identisch sind.
3. Messsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Koordinatensysteme durch Translation und/oder Rotation und/oder Spiegelung in einander überführbar sind.
4. Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Koordinatensystem die Lage der optischen Komponenten und/oder der bildgebenden Komponenten und/oder der bildaufnehmenden Kom ponenten definiert, insbesondere die optische Achse bezüglich Lage und Rich tung.
5. Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Koordinatensystem ein mechanisches Bezugskoordinatensystem ist, welches zum Koordinatensystem der jeweiligen Messapplikation auszurichten ist.
6. Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bildgebende Komponenten mindestens eine optomechanische Lichtquelle im Sinne einer Sendeoptik umfassen.
7. Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bildaufnehmende Komponenten mindestens ein optomechanisches Sensor element im Sinne einer Empfangsoptik umfassen.
8. Messsystem nach, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der opto- mechanischen Komponenten bzw. der Sendeoptik relativ zum inneren Koordina tensystem auf vorgebbare Werte einstellbar ist.
9. Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere und der innere Fixpunkt einem vorzugsweise monolithischen Bauteil zugeordnet sind.
10. Messsystem mit einer Sendeoptik und einer Empfangsoptik, vorzugsweise zur Laser-Triangulation, nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekenn zeichnet, dass die Sendeoptik und die Empfangsoptik auf dem monolithischen Bauteil entsprechend der Fixpunkte justiert angeordnet sind.
11. Messsystem nach Anspruch 10, bei dem die optomechanischen Kom ponenten in einem Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das monolithische Bauteil die Funktion eines Trägers der optomechanischen Kom ponenten und die Funktion eines Gehäuseteils hat.
12. Messsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das monolithische Bauteil aus Metall präzise gefräst oder gegossen und ggf. nachgearbeitet ist.
13. Messsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das monolithische Bauteil aus Kunststoff, ggf. faserverstärkt, spritzguss technisch hergestellt ist.
14. Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Koordinatensystem und somit die Sensor-Positionierung oder Aufspannung mittels mechanischer Mittel, beispielsweise mittels Positionierhülsen, Zentrierstifte, Anschlagkanten, etc., hochgenau ausgerichtet ist.
15. Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Referenzierung des Koordinatensystems der Sendeoptik auf das äußere Koordinatensystem eine Justiervorrichtung vorgesehen ist, die einen absoluten Bezug der Position eines Beleuchtungsflecks (x, y, z) zur Aufspannung des äuße ren Koordinatensystems herstellt.
16. Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ausmessung der Position eines Beleuchtungsflecks (x, y, z) in unter schiedlichen und absolut definierbaren Abständen die Aufspannung eines Sensors bzw. das äußere Koordinatensystem mechanisch exakt nachgearbeitet wird.
PCT/DE2020/200011 2019-04-01 2020-01-31 Messsystem zur optischen messung WO2020200372A1 (de)

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