技术领域
[0001] 本
发明的目标在于一种用于测量工件的一个或者更多个区域的各个区段上的几何特征和结构的方法。
[0002] 本发明的另外的目标在于一种用于确定几何特征和/或结构的设备。
背景技术
[0003] 为了测量复杂几何形状的尺寸，使用各种触觉、触觉光学、光学或者计算
断层摄影
传感器。优选地，所述传感器在坐标测量机(CMM)中操作，并且也在一个机器中组合多个传感器(多传感器CMM)。
[0004] 特别地，为了测量所谓的微特征，即诸如在至少一个方向上具有显著小于1毫米的尺寸诸如孔直径或者间隙宽度的孔、凹部、间隙等的特征，需要对应地具有小
接触形状元件、诸如球体、盘体、尖端等的传感器。当探针必须进入工件中非常远，使得待测量区段存在于远在特定区域或者特征中的可直接触及表面下方时，出现特定挑战。
[0005] 这些微特征的典型问题是
燃料喷射器上、特别是用于乘用车和商用车辆的柴油燃料喷射器，或者用于乘用车的
汽油燃料喷射器上的喷射孔口。喷射孔口通常通过诸如博世(Bosch)公司的DE10360080A1中所述的电火花
放电加工(EDM)，或者诸如激光钻孔的激光加工生产。如博世公司的EP2753821A1中所发现的，之后进行硬化。进口半径，即燃料喷射器的内部(下文也称为通道)和喷射孔口之间的过渡部分通常诸如通过
研磨膏而磨圆，因此喷射孔口的形状误差减小，或者如西
门子公司的WO2004004973A1中所述，通过
水侵蚀磨圆法而磨圆。
[0006] 柴油燃料喷射器的喷射孔口向内成锥形，即其直径增大。使用所谓的锥度系数(K系数)来描述锥
角，并且锥度系数(K系数)通常以每1mm长度直径增大10μm步长的尺寸单位给出。因此，K＝1意指对于每毫米的向内深度半径增加10μm。典型的燃料喷射器具有0-7范围内的K系数，例如K＝5。例如，在文献中也存在涉及喷射孔口的进口和出口直径的不同定义。K系数也能够被指示用于汽油燃料喷射器，但是通常指示锥角或者半锥角，因为长度通常小于1mm，并且K系数不实用。汽油燃料喷射器通常具有向外增大直径，该向外增大直径具有从3°至10°，通常为5°的锥角，并且通常在外部区域中具有凹部以扩大喷洒喷口。由于喷射孔口的长度短，即锥轴短，所以为了确定锥角需要非常高的测量精确度。
[0007] 必须在竖直柱形表面或者接近竖直或者均匀底切的柱形表面，即锥形表面上记录喷射孔口的测量点，并且必须从所述点确定直径、形状误差和粗糙度。由于喷射孔口在约90μm(乘用车的柴油燃料喷射器)或者约250μm(商用车的柴油燃料喷射器)或者约100μm至200μm(乘用车的汽油燃料喷射器)范围内的小直径，以及对于各种深度的直径的约5μm至20μm范围内的低公差，其中最大深度延伸至约0.7mm或者也延伸至1.2mm(乘用车的柴油燃料喷射器)，或者延伸至约1.4mm或者也延伸至约1.5mm(商用车的柴油燃料喷射器)，或者延伸至约0.2mm或者也延伸至约0.4mm(乘用车的汽油燃料喷射器)，所以当前仅通过使用机械探测以所需精确度进行上述过程是可能的，其中仅允许非常小的偏转以便防止轴接触。因此，适合的传感器包括存在于针轴上的接触形状元件(也一起称为针延伸体)，该针轴接触将被测量的工件的区段并且为了记录测量点而偏转。偏转的确定或者是纯触觉的，即通过借助挠曲刚性针轴将偏转传递至针轴上方的传感器单元(评价单元)，或者是光学的，特别是通过捕捉与所述元件相关联或者存在于针轴上的接触形状元件或者目标标记的
图像处理传感器。前者触觉传感器是本领域技术人员充分已知的。在
申请人的下列
说明书中描述了后者触觉/
光学传感器。
[0008] EP0988505描述了一种方法和一种设备，其中探针元件(第一目标标记)和可选地另外的目标标记通过挠曲弹性轴从针延伸体冒出，通过光学传感器确定目标标记在偏转时的坐标。
[0009] 在EP 1 071 921中描述了类似的传感器，其中通过挠曲弹性轴的刚性调节接触
力，其中仅弯曲长度l变化。
[0010] 在EP 1 082 581中描述了一种具有用于对应传感器的调节设备的光机械
接口。
[0011] DE 198 24 107描述了用于表面仿形方法的对应传感器的使用。
[0012] 在DE 10 2004 022 314中，对应传感器在旋转或者枢转接头上操作。
[0013] PCT/EP01/10826描述了在背向传感器一侧涂覆探针元件或者针延伸体，以便通过综合以下过程在探针元件的内部产生发
光标记：在涂层处反射
辐射，所述辐射被引入探针元件或者针延伸体的轴内部，测量探针元件或者针延伸体的长度，并且使标记与探针元件相关联并标记由探针元件的发光轴的变暗区域形成。
[0014] DE 10 2010 060 833描述了一种触觉/光学传感器，其中除了使用第一传感器，诸如图像处理传感器来确定接触形状元件或与接触形状元件相关联的至少目标标记在坐标测量机的X和/Y方向上的
位置之外，第二传感器，诸如距离传感器还确定Z方向，其中使用至少一个柔性连接元件以将接触形状元件和目标标记安装在安装元件中，所述连接元件被第一传感器的光束路径在光束方向上穿透，其中该至少一个柔性连接元件是透明的，和/或相对于第一传感器严重地离焦。捕捉接触形状元件或者与接触形状元件相关联的至少目标标记在Z方向(竖直方向)上的偏转的距离传感器被提出例如为干涉仪，特别是绝对测量外差干涉仪。
[0015] 完全引用申请人的所有上述说明书的公开内容。
[0016] 然而，这些触觉或者触觉/光学传感器的使用受到下列事实的限制，即如果测量要精确，则仅允许接触形状元件与工件的接触。特别是必然进入工件的针轴在接触形状元件偏转(轴接触)时必须不接触所述工件。当到工件中的插入较深，开口的直径小时，这特别关键，并且因为针轴通常由于其直径小而必然有挠曲弹性，并且仅允许小的偏转，当待接触的表面的倾斜角度相对于开口的中
心轴线不同时特别如此。
发明内容
[0017] 本发明的目标在于测出对应传感器的尺寸，该对应传感器用于微特征的尺寸测量或者粗糙度测量，特别是接触形状元件、针轴以及可选地目标标记的尺寸，并且使用该对应传感器作为测量序列的一部分，使得在工件(诸如燃料喷射器)的一个或者多个不同区域(诸如喷射孔口)中没有轴接触的情况下，在多个区段(喷射孔口内的表面线或者周界线或者其它类型的测量线，或者单个测量点)中记录测量点，其中不同区段特别地能够(柴油燃料喷射器)，但是不是必需(汽油燃料喷射器)具有相对于开口的中心轴线并且因而相对于针轴的不同倾斜角度。
[0018] 通过定义，因而一个区域是工件的与其它区域分离的一部分，其中仅可能在不同区域中进行单独插入，并且其中一个区域能够包括多个区段。相反，区段是其中将记录测量点的一部分区域。来自区域的一个或者更多区段的测量点被链接以确定几何特征或者结构。几何特征或者结构为圆、柱形、锥形或者其它几何元素，以及与其相关联的尺寸，诸如直径、长度、角度或者其它特征，诸如形状误差或者粗糙度。
[0019] 本发明涉及一种确定工件上的几何特征和/或结构的方法，该方法通过借助至少一个第一传感器以至少一个开口、一个凹部或者一个偏移形式确定工件的一个或者更多区域的不同区段处的测量点来确定几何特征和/或结构，其中第一传感器包括具有针轴的至少一个针延伸体、接触形状元件，以及优选地目标标记，目标标记与接触形状元件相关联并从所述针轴延伸，其中当接触形状元件接触工件时捕捉接触形状元件或者目标标记的偏转，其中为了到达待测量区段，第一传感器的接触形状元件塞入一定区域中或者被沿该区域调节，该区域特别是工件的面朝第一传感器的表面中的开口或者凹部。
[0020] 通过下列方法实现该目标的至少一些考虑事项，该方法的特征在于在测量区域的每个区段之前，或者测量区域的区段之前，在第一传感器和工件之间进行一定程度的机械对齐，使得在捕捉几何特征和/或结构期间在针轴和工件之间不发生接触。
[0021] 机械对齐的意思是传感器和工件被相对于彼此在平移(x、y和z方向)和旋转(旋转和倾斜)方向上
定位。这里使用的机械对齐是为了精确地定位，使得针轴能够在不碰撞的情况下进入工件的窄开口，以便之后测量区域的一个或者更多区段。必要条件是已知空间中的区域的确切位置。因此，机械对齐始终包括用于确定区域的所述位置的计量步骤。然后基于所述确定结果进行精确定位。确定区域的位置之前的步骤也能够包括与特定区域的所谓的粗略机械对齐。这意味着为了通过计量手段捕捉区域的位置，必须首先通过定位将所述区域相对于传感器粗略地布置。然而，所述位置需要至少粗略地了解区域的位置。所述了解从规定数据，诸如绘图数据例如CAD数据获得，并且从对工件外部的易于触及特征的测量或者捕捉获得，因此不来自区域自身的测量。作为粗略对齐的结果，特定区域被相对于传感器布置，使得能够进行对区域的精确捕捉。对于易于触及的开口，特别是具有朝着外部增大的直径时，之后不捕捉区域位置的粗略机械对齐足以直接地开始对特定区域的区段的测量。因而，在这种情况下，粗略机械对齐实施根据本发明的机械对齐。对于难以触及的开口，特别是直径朝着内部增大时，在粗略对齐之后捕捉开口的位置，然后执行(精细)机械对齐的定位步骤，然后实际测量区域的区段。为了测量特定区段，需要插入工件，即工件表面中。相关联的探测深度指示围绕开口的工件表面和测量工件区段与接触形状元件的接触点之间的垂直距离。对于球形接触形状元件和垂直接触，所述距离接近表面和接触球的中心之间的距离。
[0022] 根据本发明的另外的优选
实施例，接触形状元件的直径被选为小于开口的沿其深度的最小直径，并且取决于由区段限定的最大探测深度并且取决于开口的直径在朝着工件的内部的方向上，即向内方向上增大还是减小而另外地选择接触形状元件的直径，其中[0023] -对于0.6mm至1.3mm的最大探测深度以及在向内方向上增大的开口直径，选择接触形状元件的直径为20μm与90μm之间，优选地为70μm，并且
[0024] -对于1.3mm至1.6mm的最大探测深度以及在向内方向上增大的开口的直径，选择接触形状元件的直径为90μm与200μm之间，优选地为150μm至200μm，并且[0025] -对于0.2mm至0.4mm的最大探测深度以及在向内方向上减小的开口的直径，选择接触形状元件的直径为90μm与200μm之间，优选地为90μm至150μm。
[0026] 根据本发明，所述区域能够为柱形或者锥形，特别是渐缩开口，优选地开口到工件的内部的通道中，所述区域特别为汽油或者柴油燃料喷射器的喷射孔口。
[0027] 因此，喷射孔口特别地处于相同高度，即，在沿燃料喷射器的中心轴线的相同位置绕周界均匀地分布。因此通过纯旋转动作进行区域与区域之间的粗略对齐。喷射孔口的数目能够为偶数或者奇数。典型的燃料喷射器包括5(乘用车)至14个(船用柴油机)喷射孔口。喷射孔口通常包括关于中心轴线不等于90°的角度(仰角)。为了与该仰角粗略对齐而提供工件的枢转。
[0028] 根据本发明的实施例，在绕工件的周界分布的多个区域处测量区段，其中对于每个区域，优选地对于每个区域的每个区段，在测量之前通过旋转/倾斜设备机械对齐工件和至少第一传感器。
[0029] 特别是朝着内部增大的锥形几何形状，诸如柴油燃料喷射器的喷射孔口，能够执行与接近的一个单个锥形表面线，即与被投影到锥形表面上的锥形的中心轴线的对齐，而不发生与当前窄开口的轴接触。这特别需要在插入之前在旋转方向上机械对齐。对于具有朝着外部或者柱形开口增大的直径的其它窄开口，所述程序也可行，因为每个旋转或者枢转运动也涉及在插入状态下旋转期间需要补偿的平移移位，以便防止碰撞。
[0030] 根据本发明，区域能够包括在朝着工件内部的方向上，即向内增大的直径，优选地具有大于1至最大为7，诸如5的锥度系数(C系数)，并且多个区域优选地为柴油燃料喷射器的喷射孔口，并且其中在每个区域处测量多个区段，其中每个区段都沿锥形表面曲线延伸，并且其中对每个区段发生机械对齐。
[0031] 根据本发明的特别优选实施例，在测量开口的对应的下一区段之前，按时间顺序以下列顺序执行下列步骤：
[0032] -通过线性轴线，优选地
覆盖三个空间方向的坐标测量机的测量轴线将接触形状元件定位在开口外部，
[0033] -通过旋转/倾斜设备与下一区段旋转地机械对齐，
[0034] -垂直于开口的中心轴线地，优选地在中心轴线上横向地机械对齐，
[0035] -通过待测量区段的方向上借助线性轴线定位，优选地首先在中心轴线的方向上并且然后垂直于中心轴线定位而塞入开口中，与待测量区段横向地机械地对齐。
[0036] 进一步优选地，每个待测量区段都在区域的深度的主要部分上延伸，但至少是始于工件表面下方0mm至0.1mm，并且止于最大深度上方0mm至0.1mm的深度范围，其中[0037] -对于80μm至100μm，优选地90μm的区域的平均直径，范围的最大深度为0.7mm至1.2mm或者
[0038] -对于100μm至250μm的区域的平均直径，范围的最大深度为1.2mm至1.5mm。
[0039] 与柴油燃料喷射器的喷射孔口相反，也存在具有朝着内部增大，即朝着外部减小的直径的开口，其中通过机械对齐可在无轴接触的情况下触及所有可能区段。因此，区段也能够沿周界延伸，从表面线偏离，或者沿区域或者开口的锥形表面或者柱形表面任意地延伸。与下一区域的机械对齐通常也仅包括旋转。
[0040] 根据本发明的另外的优选实施例，区域具有在朝着工件的内部的方向上，即朝内，优选地以3°至7°，优选地5°的渐缩角减小的直径，并且优选地，区域为汽油燃料喷射器的喷射孔口，并且其中在每个区域处测量多个区段，其中每个区段都沿锥形表面线或者沿锥体的周界，或者任意地沿锥形表面延伸，并且其中对区域的所有区段发生单次机械对齐。
[0041] 特别强调，将接触形状元件定位在开口外部并且旋转地机械对齐不发生在每个区域的多个区段的测量之间，并且发生在待测量的下一区段的方向上的定位。
[0042] 因此也存在下列特征，即待测量区段覆盖每个区域的深度的主要部分，但至少是始于工件的表面下方，或者存在于工件表面处的凹部下方0mm至0.1mm，并且止于最大深度上方0mm至0.1mm的深度范围，其中对于100μm至200μm的区域的平均直径，范围的最大深度为0.2mm至0.4mm。
[0043] 特别地，对于燃料喷射器的喷射孔口，必须确定直径在深度上的发展、锥角(C系数)、开口内的粗糙度以及周界处或者沿表面线的形状误差。为此，作为单个点或者通过在区段内扫描而记录多个测量点。
[0044] 根据本发明的特别优选实施例，通过对单个点的多次接触或者扫描来对每个区段记录多个测量点，并且从区域的多个区段的测量点计算至少一个几何特征或者结构：
[0045] -从每个深度的周界处的至少3个，优选地4个测量点计算，优选地从沿表面线的多次扫描获得，或者从沿周界的扫描计算的一个或者更多深度处的直径，
[0046] -相对于从每个深度处的测量点计算的最佳拟合圆，或者相对于从各个深度处的周界处的测量点计算的最佳拟合锥形或者最佳拟合柱形，每个深度的周界处的测量点的形状误差，
[0047] -从在各个深度的周界处记录的测量点计算的最佳拟合锥形的K系数或者锥角，[0048] -从恒定深度的周界处的测量点，优选地从沿周界的扫描计算的形状误差和/或粗糙度，
[0049] -沿每个都沿表面线延伸的区段，优选地通过扫描记录的形状误差和/或粗糙度。
[0050] 优选地提供，至少第一传感器和工件通过旋转/倾斜设备彼此旋转地机械对齐，并且通过线性轴线，优选通过覆盖三个空间方向的坐标测量机的测量轴线横向地机械对齐，优选地工件通过旋转/倾斜设备和至少一个线性轴线对齐，并且传感器通过至少两个线性轴线对齐，使得远离每个区段的表面延伸的表面法线都与针轴远离工件的方向包围不超过90°的角α。
[0051] 区段的表面法线指的是该区段和接触形状元件之间的每个接触点处的法线方向，即垂直于接触点处的表面的方向。在图3和4的实施例示例中，表面法线被标以
附图标记11。
[0052] 角α的所述设置使得基本上能够在无轴接触的情况下执行测量。小于90°的值认为即使当接触形状元件偏转时，特别是对于挠曲弹性针轴和相关联的偏转下弯曲，也避免了轴接触。
[0053] 捕捉开口的位置基本上包括确定开口的中心轴线，更确切的是空间中的方向，以及到开口中的顶部进入点的中心的位置，即所述中心轴线到工件表面一侧的特定开口中的进入点，即开口的中心。对于中心轴线和开口的中心，规定值通常可从工件的图中获得，但是通常没有在实际工件上理想地产生，使得能够实现无碰撞和精确测量，要求确切了解开口的位置。通常从测量程序获得待测量区段的位置的规定值，优选地，将通过测量程序检查从图获得的公差。由于通常
旋转对称的几何形状，所以该区段的确切位置较不关键，或者通过机械对齐足够精确，这是因为区段的位置涉及开口或者区域的位置。然而，首先仅基于来自图的锥角的规定值或者K系数的规定值限定区段关于中心轴线的倾斜度。如果限定角度将被设定在针轴和待测量区段的表面之间，则为了可靠地避免轴接触并且精确地测量，必须为了机械对齐而使用锥角或者C系数的所述值或者可选地
迭代测量值。为了测量直径朝着内部增大的区域，待测量区段，即对应的锥形表面角被单独地对齐，其中上述角α被选为小于90°至少0.3°，优选地至少0.5°。对于直径朝着外部增大的区域，对所有区段形成恒定角α，其中针轴与中心轴线对齐，在这种情况下角α仅对应于区域的锥角一半的对角。仅在对应的
旋转机械对齐，以及可选地垂直于中心轴线的平移机械对齐之后，进行到开口中的插入。
[0054] 根据本发明的优选实施例，在机械对齐之前确定特定区域的中心轴线的方向，即所述中心轴线，和中心轴线到特定开口中的进入点，即所述开口的中心，并且该对齐基于以下各项发生：所确定的中心轴线、所确定的开口的中心以及特定区域内的区段的位置的规定值和特定区段相对于中心轴线的倾斜度的规定值，即特定区段的表面法线相对于中心轴线的倾斜度的规定值，特别是从K系数的规定值或者锥角的规定值获得的规定值，其中[0055] -对于直径向内增大的区域，通过分别用于沿不同锥形表面线延伸的区段的旋转/倾斜设备来设定旋转机械对齐，其中α被设定为最大89.7°，优选地最大89.5°，并且[0056] -对于直径向外增大的区域，旋转机械对齐对于区域的所有区段通过旋转/倾斜设备发生一次，针轴平行于中心轴线地对齐，使得α对应于区域的锥角一半的补角，[0057] 并且之后仅发生其中接触形状元件塞入工件的开口中的部分横向机械对齐。
[0058] 根据本发明的优选改进，反复地执行机械对齐，中心轴线和开口的中心被再次确定并且用于重复机械对齐，和/或使用第一传感器确定K系数，并且该K系数代替其规定值用于重复的机械对齐，其中优选地重复机械对齐，直到前一对齐的中心轴线和所测量的中心轴线之间的角度低于预先限定的极限角度，诸如0.2°，和/或直到K系数的规定值和所测量的K系数之间的差低于预先限定的极限，诸如1。
[0059] 开口的位置，即，中心轴线和开口的中心，通过第一传感器或者通过另一触觉传感器或者图像处理传感器确定。该确定也能够被实施为通过单个传感器的测量的组合。
[0060] 因此，根据本发明，中心轴线和开口的中心能够通过被实施为图像处理传感器的第二传感器，和/或通过第一传感器，和/或通过另外的触觉传感器确定，其中在使用工件的外部特征以及工件的规定数据，诸如CAD数据之前，将区域与使用的传感器预先对齐。
[0061] 用于确定中心轴线和开口的中心的测量与通过第一传感器的实际测量的不同在于，由于缺乏精确机械对齐，不能通过一个传感器，特别是触觉传感器，诸如第一传感器完全实现到开口中的插入的全部所需深度。因此，触觉测量优选地被执行为不超过最大深度的一半，或者处于开口的内部端部，使得通过光学图像处理传感器捕捉存在于到通道的过渡部分处的测量点。在进口区域中，即区域的底端部，诸如喷射孔口处通过图像处理传感器的测量要求通过所谓的内部灯，作为被插入通道中的扩散
光源进行的良好照明。然而，对于通过研磨膏磨圆的进口，已证明难以进行上述动作，并且优选地在最大深度的一半处执行触觉测量。
[0062] 在使用图像处理传感器的可替选方法中，通过旋转和倾斜以及可选地垂直于开口移位来最大化离开开口的光的总
亮度。在最大亮度下，中心轴线与图像处理传感器的光学轴线的方向对齐，所述轴线继而与针轴对齐。所述方法也要求通过内部灯的良好照明，以及工件的稳固安装，使得定位期间的倾斜不引起干涉。
[0063] 根据本发明的实施例，由中心轴线的位置限定垂直于中心轴线的方向(z)的开口的中心的位置(x,y)，其中根据下列三种方法其中之一确定中心轴线：
[0064] 1.在不同深度处在开口上测量两个圆，并且连接圆的圆心的线限定中心轴线，其中
[0065] ο通过图像处理传感器，在面朝工件表面的区域的顶端部的周界处测量一个圆，并且在面朝通道的区域的底端部的周界处测量一个圆，或者
[0066] ο通过图像处理传感器在面朝工件表面的区域的顶端部的周界处测量一个圆，并且通过第一传感器或者所述另外的触觉传感器在在开口的最大深度的近似一半处测量一个圆，优选地通过在周界处分布的3个测量点，特别优选地通过4个测量点测量，或者[0067] ο通过第一传感器或者另外的触觉传感器，在面朝工件表面的区域的顶端部处或者在所述端部下方不超过0.2mm处测量一个圆，并且在开口的最大深度的近似一半处测量一个圆，每个圆优选地都通过在周界处分布的3个测量点，特别优选地通过4个测量点测量；
[0068] 2.通过第一传感器或者另外的触觉传感器，优选地通过在区域的周界处分布的至少3条，优选4条表面线记录测量点，所述线从面朝工件表面的区域的顶端部或者在所述端部下方不超过0.2mm处延伸至开口的最大深度的近似一半，并且通过最佳拟合计算，从测量点确定锥形或者柱形，其中锥形或者柱形轴线限定中心轴线；
[0069] 3.旋转/倾斜单元的旋转和/或倾斜位置变化，直到图像处理传感器捕捉的被布置在工件的通道中的优选扩散光源的强度达到最大，其中图像处理传感器连续地完整地捕捉面朝工件表面的区域的端部，其中工件和图像处理传感器被可选地至少垂直于图像处理传感器的光学轴线相对于彼此重新定位，并且然后通过从面朝工件表面的区域的顶端部获得的圆的中心点和处于所设定的旋转/倾斜设置的图像处理传感器的光学轴线来限定中心轴线。
[0070] 也能够通过图像处理传感器确定轮廓点，即，垂直于中心轴线的开口的直径和中心。从直接与开口相邻的工件表面上的一个或者更多测量点获得开口在中心轴线方向上的中心的位置，该一个或者更多测量点通过诸如也能够通过图像处理传感器执行的自动对焦测量，即光学距离测量，或者通过触觉测量而记录。
[0071] 根据本发明，能够通过借助距离传感器，优选地自动对焦传感器或者傅科(Foucault)距离传感器，优选地在前一旋转对齐之后，确定直接围绕开口的工件的表面上的至少一个测量点，来确定开口的中心在中心轴线的方向上的z位置。
[0072] 此外，当通过图像处理传感器测量时，必须在“图像上(on the image)”测量和“图像中(in the image)”测量之间做出区分，在“图像上”测量中，对每个测量点存在单独测量窗口，该测量窗口通常小于全部记录传感器面积，在“图像中”测量中，在通常填充接近全部传感器面积的一个测量窗口内捕捉多个测量点，特别是用于获得特征诸如圆的所有测量点。优选地在区域的顶端部处的测量以“图像中”形式执行，并且在区域的底端部处的测量以“图像上”形式执行。在该对齐阶区段，已经能够从所述测量结果确定喷射孔口的形状误差，并且能够可选地中断测量。
[0073] 根据本发明的特别优选实施例，通过图像处理传感器在面对工件表面的区域的顶端部处的周界处和/或处于面对通道的区域的底端部处的周界处测量圆，其中在每种情况下都记录多个测量点，并且为了计算每个圆而确定最佳拟合圆，其中在通过被插入通道中的优选扩散光源实施的
透射光照明下并且优选地通过用于每个测量点的单独测量窗口，执行底端部处的测量(图像上测量)，并且在透射光照明下或者在入射光照明下并且优选地通过囊括所有测量点的一个测量窗口，执行顶端部处的测量(图像中测量)。
[0074] 进一步优选地，通过图像处理传感器的测量在通过第一传感器测量区域的区段之前或者之后或者期间发生，并且相对于从每个测量点计算的最佳拟合圆检查多个测量点中每个测量点的的形状误差，并且优选地，如果超过规定最大形状误差，则至少对特定区域中断测量序列。
[0075] 根据本发明的另外的优选实施例，至少垂直于针轴，并且优选地在针轴方向上的接触形状元件的偏转被针轴传递至布置在针轴上方的传感器单元并且被其捕捉，其中针轴优选地为挠曲刚性的。
[0076] 然而，根据特别优选替选，提出至少在区段中有挠曲弹性的针轴，其中通过图像处理确定垂直于针轴的偏转。由于待测量陡峭区段，所述方法通常是足够的，平行于针轴的偏转很少存在，并且对于精确测量甚至能够忽略不计。
[0077] 与通过图像处理传感器捕捉区段，诸如区域的顶端部和底端部的纯光学捕捉相比，触觉测量，包括通过光学捕捉接触形状元件的根本优点在于，任何存在的毛刺在光束路径上不存在阴影效应，而是也被精确地测量。阴影也导致主要在底端部处的纯光学测量中的系统偏差。这种偏差对于确定中心轴线的位置是允许的，但是对于精确测量，例如直径则不允许。
[0078] 特别优选地，对垂直于针轴的接触形状元件或者可选存在的目标标记的偏转的捕捉通过侧向测量图像处理传感器进行，并且针轴包括挠曲弹性区段，并且在针轴的方向上的偏转的捕捉优选地通过距离传感器进行，距离传感器捕捉从针轴延伸的可选的另外的目标标记的偏转。
[0079] 然而，当光学地捕捉处于大深度下的接触形状元件时，稍微系统性的偏差能够由于阴影或者与工件的接触，或者接触形状元件的图像地亮度，根据探测深度等等而发生。因此，优选地执行安装在针轴上的附加目标标记，诸如接近球形的增厚的捕捉。其中所述标记无阴影，并且甚至在接触形状元件的插入状态下也以恒定亮度存在于开口上方。例如，接触形状元件的直径为20μm至100μm，特别是70μm，目标标记的直径为30μm至120μm，特别是95μm，并且两者之间的距离为1.3mm至1.5mm，特别是1.5mm，特别是以便测量柴油燃料喷射器的喷射孔口。接触形状元件和标记之间的区域。
[0080] 因而，本发明的特征还能够在于捕捉目标标记，并且与目标标记上方的区段相比，接触形状元件和目标标记之间的区段为挠曲刚性的，其中接触形状元件和目标标记之间的距离被选择为大于最大探测深度，并且其中目标标记的直径优选地被选择为比接触形状元件的直径大10％至40％，接触形状元件特别优选地具有60μm至80μm的直径，和/或目标标记具有85μm至100μm的直径，和/或距离具有1.2mm至1.6mm的长度。
[0081] 根据本发明的特别优选实施例，接触形状元件和/或可选存在的目标标记被布置在与图像处理传感器相关联的镜片的光学轴线中，并且针延伸体可互换或者能够被放下，优选地可自动互换或者能够在换出接口处放下，其中如果存在可选距离传感器，则优选地至少在镜片的工件侧存在具有图像处理传感器的公共光束路径。
[0082] 优选地提供，第一传感器以及可选存在的图像处理传感器和可选存在的距离传感器被集成在坐标测量机中，优选地在多传感器坐标测量机中与其它传感器，优选地触觉传感器、光学传感器、触觉光学传感器或者计算断层摄影传感器一起使用，并且当针延伸体被放下时，图像处理传感器和距离传感器优选地独立于第一传感器操作以测量工件。
[0083] 独立发明的目标在于一种几何地确定工件上的特征的设备和方法，所述设备和方法通过用于直接测量工件表面或者用于确定挠曲弹性探针的偏转的图像处理传感器或者光学距离传感器确定特征。
[0084] 根据用于借助相同的前镜片通过图像处理传感器和彩色距离传感器测量的已知方法，诸如US8736849中所述的方法，没有提供的是，对所使用的图像处理传感器的工作距离或者成像比例进行调节，特别是独立于彩色距离传感器的光束路径进行调节。另外的问题在于当使用具有彩色纵向瑕疵的公共前镜片时，图像误差存在于图像处理光束路径中，并且导致歪曲的测量结果。
[0085] 因此，本发明的另外的目标在于提供虽然使用具有彩色传感器的彩色纵向瑕疵的公共前镜片也使用图像处理传感器实现无误差测量的装置。因此特别实施彩色传感器与图像处理传感器之间的耦合，该图像处理传感器具有可选择性调节的工作距离和
图像比例。
[0086] 根据本发明实现的目标在于，图像处理传感器和距离传感器的两个光束路径通过分光器，特别是
波长选择分光器耦合，并且具有彩色纵向
缺陷的镜片，特别是非球面镜被用作前镜片。
[0087] 本发明的另外的目标在于当相对于可用光功率耦合上述两个光束路径时损失尽可能少地工作。
[0088] 为此，根据本发明，波长选择分光器分开光的
光谱，使得例如图像处理传感器仅接收少部分光谱，并且彩色传感器接收其余光谱部分，特别是来自测量物体方向的全部光。
[0089] 根据本发明，存在对应的波长选择分光器，诸如二色性或者干涉滤光器，其中光谱范围被划分，特别是通过将两个二色性滤光器级联而产生带通和带阻滤光器的组合，其中两个二色性滤光器具有不同的分离波长或者极限波长。
[0090] 本发明的另外的目标在于对图像处理传感器和第二传感器设定不同的工作距离，其中将对于使透镜或者透镜组移位的
驱动器实现最简单的可能构造。
[0091] 根据本发明实现的目标特别地在于，一个或者更多透镜组被至少部分结合地在两个光束路径中移位。
[0092] 本发明的另外的目标在于相对于图像处理传感器和距离传感器，特别是傅科距离传感器的前镜片设定不同工作距离。例如当将光学地确定前镜片前方安装的接触形状元件的偏转时，这是必要的，其中距离传感器和图像处理传感器捕捉接触形状元件或者与接触形状元件相关联并且被布置成不同工作长度的标记。特别地实施诸如WO2011064339中所述的对应传感器，使得将被图像处理传感器捕捉的接触形状元件，或者被布置在针上，特别是针轴上的接触形状元件上方的标记被布置在离前镜片比被布置在针的顶侧上的标记更大距离处并且被布置成更接近前镜片，从而被距离传感器捕捉。这特别提出了使用不同长度的针的挑战，其中，图像处理传感器的工作距离必须是可调节的，其中特别地，距离传感器的工作距离应保持恒定。
[0093] 根据本发明实现的目标在于，图像处理传感器和距离传感器的两个光束路径中的镜片是可调节的，使得能够实施不同的工作距离。
[0094] 本发明涉及一种用于几何地确定特征，特别是工件上的表面测量点的设备，该设备包括图像处理传感器(第一传感器)和至少一个光学分光器诸如分光层，图像处理传感器具有图像处理传感器光束路径(第一光束路径)，第一光束路径包括至少一个前透镜诸如面朝待测量工件的前物镜或者前镜片，至少一个光学分光器特别是被布置在前镜片的背向工件一侧的波长选择分光器，第二光束路径通过分光器耦合至图像处理光束路径，并且公共光束路径被形成为使得从待测量工件方向穿过前镜片的光至少部分地离开公共光束路径耦合到第二光束路径中，第二光束路径与第二光学传感器(第二传感器)，特别是距离传感器，优选地为彩色距离传感器或者使用傅科原理的距离传感器相关联，图像处理传感器和第二传感器被实施为用于直接测量工件表面和/或用于确定标记的偏转，或者每个传感器用于确定一个标记的偏转，标记与挠曲弹性探针相关联，其特征在于前镜片被实施为非球面镜，和/或前镜片包括彩色纵向瑕疵。
[0095] 非球面镜是特别适合的，因为能够精确并且易于实施限定彩色纵向瑕疵。
[0096] 本发明的特征特别在于，图像处理传感器包括图像传感器，诸如CCD或者CMOS相机，并且单独的至少两个可移位透镜或者透镜组被布置在第一光束路径中的图像传感器和分光器之间，和/或前镜片和分光器之间，以独立地调节工作距离和成像比例。
[0097] 非球面镜优选地包括不同的彩色色差(彩色纵向瑕疵)，并且对波长敏感的检测器，诸如光谱仪被布置在第二光束路径中，并且其中至少一个分光器对波长有选择性，使得来自工件方向并且入射在分光器上的光的仅有限波长范围的光谱被朝着图像处理光束路径的图像传感器引导，
[0098] -分光器被实施为使得所述分光器反射或者透过波长上限以上的有限波长范围，其中波长上限优选地大于约600纳米，因此基本上红光朝着图像传感器透过，其中分光器优选地为二色性的，或者
[0099] -分光器被实施为使得所述分光器反射或者透过低于波长下限的有限波长范围，其中波长下限优选地小于约500纳米，因此基本上蓝光朝着图像传感器透过，其中分光器优选地为二色性的，或者
[0100] -分光器被实施为带通或者带阻滤光器，使得所述分光器反射或者透过波长下限以上并且低于波长上限的有限波长范围，其中波长范围优选地接近单色，优选地包括不超过100纳米，特别优选地不超过50纳米的光谱宽度，其中分光器优选地包括至少一个干涉滤光器。
[0101] 因此实施为图像处理传感器的图像传感器仅接收窄光谱范围，因此被前镜片引入的彩色误差被最小化。
[0102] 本发明的特征特别在于，选择性波长分光器将没有被朝着图像传感器引导的光的部分光谱进入第二光束路径中，或者选择性波长分光器将该光的全部光谱引导到第二光束路径中。
[0103] 因此实施为可获得用于评价的尽可能大部分光，其中特别是存在于第二光束路径中的波长敏感检测器接收通过彩色距离传感器评价距离所需的宽光谱。
[0104] 根据本发明，用于耦合第二光束路径的中性分光器优选地被布置在至少一个波长选择分光器和前镜片之间，其中第二光束路径优选地包括宽带光源，宽带光源的光朝着工件耦合，并且特别优选地，波长选择性分光器为二色性的或者是滤色器。
[0105] 通过使用中性分光器，可获得用于彩色距离传感器的全部波长光谱。因此，为了最小化图像处理光束路径中的彩色误差，仅需要一个二色性滤光器或者滤色器。
[0106] 此外，为了照亮工件或者探针的被前镜片捕捉的区域，存在用于耦合到第一光束路径和/或第二光束路径中的至少一个宽带光源和设备，并且优选地存在用于耦合到第一光束路径和/或第二光束路径中的至少一个另外的光源和装置，其中另外的光源的光谱部分与被波长选择性分光器朝着图像传感器引导的相邻波长范围大体上重叠。
[0107] 本发明的另外的特征在于，非球面镜包括不同的彩色色差(彩色纵向瑕疵)，并且波长敏感检测器，诸如光谱仪被布置在第二光束路径中，并且其中两个波长敏感分光器，优选地二色性分光器被一个挨一个地布置在公共光束路径中，并且每个分光器都以极限波长将从工件的方向入射在分光器上的光的光谱分开，因而反射在所述极限以上的光谱并且透过低于所述极限的光谱或者反之亦然，其中两个分光器具有不同的极限波长，极限波长之间的差优选地小于100纳米，优选地低于50纳米，并且极限波长之间的光谱范围被朝着图像传感器引导，并且其余光谱范围被朝着波长敏感检测器引导。
[0108] 根据上述提议，不发生光功率损失，并且设备能够使用标准构件，诸如二色性滤光器，并且因而成本特别低。通过选择两个极限波长，能够调节被引导至图像传感器的部分，使得能够有意调节和最小化图像传感器光束路径中的彩色色差引起的误差。
[0109] 本发明的特征特别在于，没有被朝着图像传感器引导的两个光谱范围的光：
[0110] -被耦合到不同光纤中，其中每个光纤都通往单独的波长敏感检测器，或者光纤被耦合并且引导至波长敏感检测器，或者
[0111] -通过设定二色性分光器的倾斜度而偏转，其中对应的光是在二色性分光器处和/或被偏转反光镜和/或镜片反射到与波长敏感检测器大体相同范围的光，或者对应的光被耦合到通往波长敏感检测器的光纤中。
[0112] 根据本发明的特别优选实施例，第一光束路径和第二光束路径，并且因而第一传感器和第二传感器包括相对于前镜片的不同工作距离，其中能够独立于第二传感器的工作距离设定图像处理传感器的工作距离。
[0113] 因此能够对于挠曲弹性针或者挠曲弹性针延伸体的不同长度的针独立于距离传感器的工作距离设定图像处理传感器的工作距离。
[0114] 特别优选地，第二光束路径包括至少一个透镜或者透镜组，通过该至少一个透镜或者透镜组实施与图像处理传感器的光束路径偏离，特别是比图像处理传感器的光束路径短的工作距离。
[0115] 本发明的特征还在于，第二光束路径包括至少两个单独的可移位透镜或者透镜组，以独立地设定工作距离和成像比例，其中第二光束路径的透镜或者透镜组可独立于第一光束路径的透镜或者透镜组移位，或者第一光束路径的至少一个透镜或者透镜组可与第二光束路径的透镜或者透镜组一起移位，特别优选地，第一光束路径的一个透镜或者透镜组可与第二光束路径的一个透镜或者每个透镜一起移位。
[0116] 本发明的特征特别在于，分光器是二色性的，其中第二光束路径与基于傅科原理的距离传感器相关联，并且第二光束路径包括窄带光源，并且分光器将窄带光源的光引导至工件，并且将工件反射的相同的窄带光引导回第二光束路径，并且其中分光器将来自与图像处理传感器相关联的第二光源的光引导至工件，第二光源的光被反射到图像处理传感器的光束路径中，并且分光器将被工件反射的光的至少一部分光谱朝着图像传感器引导。
[0117] 根据本发明，具有至少一个用于接触工件的接触形状元件的挠曲弹性探针被布置在或者能够优选地被布置在前镜片前方，其中探针包括至少一个第一标记，该至少一个第一标记与探针或者优选地处于探针的顶端部的接触形状元件相关联，所述标记被光学距离传感器的第二光束路径捕捉，并且其中探针优选地包括第二标记，该第二标记与探针或者接触形状元件相关联，并且第二标记被布置在探针上接触形状元件上方，其中接触形状元件或者第二标记被图像处理传感器的光束路径捕捉，并且其中第一传感器和第二传感器具有相对于前镜片的不同工作距离。
[0118] 根据本发明，还通过一种用于使用上述设备几何地确定特征，特别是工件上的表面测量点的方法实现目标，其特征在于测量点被图像处理传感器或者彩色传感器选择性地直接记录在工件的表面上，其中被工件反射的光的仅窄带光谱范围，优选地不超过100纳米宽，特别优选地不超过50纳米宽，诸如约450至500纳米之间的蓝色范围被波长选择性分光器引导至图像传感器或者图像处理传感器以用于分析，并且被工件反射的光的宽带光谱范围或者多个光谱范围被波长选择性或者中性分光器引导至彩色传感器。
[0119] 对图像处理传感器使用蓝色范围具有下列优点，即由于例如与红色范围相比的短波长，能够实现更高结构
分辨率。然而，本发明不限于蓝色范围。提供所有其它可见光谱的范围，或者可被图像传感器接收的范围。
[0120] 根据本发明，还通过一种用于使用上述设备几何地确定特征，特别是工件上的表面测量点的方法实现目标，其特征在于测量点被可替选地通过图像处理传感器或者使用傅科原理的距离传感器直接记录在工件的表面上，其中通过单独地调节在相关联的光束路径中存在的至少两个透镜或者透镜组来设定图像处理传感器和傅科传感器的工作距离，其中[0121] -第二光束路径的透镜或者透镜组独立于第一光束路径的透镜或者透镜组移位，或者
[0122] -第一光束路径的至少一个透镜或者透镜组与第二光束路径的至少一个透镜或者透镜组一起移位，或者
[0123] -第一光束路径的一个透镜或者透镜组与第二光束路径的一个透镜或者透镜组一起移位。
[0124] 根据本发明，还通过一种用于使用上述设备几何地确定特征，特别是工件上的表面测量点的方法实现目标，其特征在于当接触形状元件接触工作距离时记录测量点，其中使用不同长度的探针，并且通过单独调节第一光束路径中存在的至少两个透镜或者透镜组而将图像处理传感器的工作距离调节为在每种情况下都使用探针，其中优选地，[0125] -第一光束路径的透镜或者透镜组独立于第二光束路径的透镜或者透镜组移位，或者
[0126] -第一光束路径的至少一个透镜或者透镜组与第二光束路径的至少一个透镜或者透镜组一起移位，或者
[0127] -第一光束路径的一个透镜或者透镜组与第二光束路径的一个透镜或者透镜组一起移位，
[0128] 其中优选地对图像处理传感器和傅科传感器设定不同的工作距离，特别是傅科传感器的工作距离比图像处理传感器的工作距离短。
[0129] 独立发明的目标在于一种使用高度精确的光学距离传感器，诸如干涉仪确定工件表面上的测量点(表面点)的位置的方法和设备。
[0130] 对于已知的用于测量距离的干涉式或者类似的高度精确的光学方法，传感器的原始
信号的测量范围或者无歧义性范围通常限于几毫米或者更小。因此，所述传感器不适合复杂工件上的坐标测量技术。
[0131] 零差干涉仪以通常由
激光器发射的一个波长工作。零差干涉仪的无歧义性范围与被用于对观察穿过的干涉条纹的
相位位置进行解调的信号(正弦和/或余弦信号)的波长相联系。通常使用来自两个偏移接收器的两个信号(90°相位偏移的一个正弦和一个余弦信号)，以便将所获得的相位位置的无歧义性范围增大至一个全波长。通常，我们将这里的无歧义性范围(相位位置)称为干涉仪的干涉级，或者干涉条纹的干涉级。条纹相对于被测量光束对准的测量
反射器或者表面运动的运动速率(所穿过的干涉条数)取决于干涉仪的构造。对于所谓的λ/2干涉仪，测量和参考光束之间的路径差以测量反射器位置的变化速率的两倍变化。因此，无歧义性范围为λ/2，即对于可见光仅为约200-350nm。对于λ/4干涉仪，仅所述范围的一半可用，等等。低无歧义性范围将对应干涉仪的使用限于短测量路径，即确切地一个干涉级，或者要求在测量期间测量信号不中断，使得也能够对所穿过的条纹并且因而
正弦波的数目，即所穿过的干涉级计数。另外，不能使用所述类型执行绝对测量，仅能够执行相对测量。所述特征对测量工件具有明显限制，因为测量信号在台阶处或者甚至是表面倾斜度太大处中断。另外的不利在于对应的评价
电子装置仅包括有限带宽，并且太快速的运动导致信号损失。因而不可能进行诸如坐标测量技术中通常存在的，在工件上的两个位置之间的快速移位或者快速扫描。
[0132] 外差干涉仪以两个或者更多波长工作，并且允许某一范围内的绝对测量。使用第二波长产生用于评价的合成波长(差拍)，因此取决于所选波长将无歧义性范围稍微增大至几毫米。可能存在更大测量范围，但是降低精确度，使得能够使用具有更大测量范围的其它绝对
测量传感器，诸如本文称为第二距离传感器的距离传感器。能够通过另外从一个波长评价干涉信号的相位位置来提高精确度。
[0133] 对于短相干干涉仪或者光学相干干涉仪，使用多个波长导致无歧义性范围稍微增大。然而，这里的精确度也随着无歧义性范围增大而减小。
[0134] 在EP2104833中描述了一种用于解决测量无歧义性的方法，其中使用聚焦检测器布置以保持被限定在原点一侧的部分相干干涉仪的测量点。因此，测量范围仍保持限于干涉仪的无歧义性范围。
[0135] 本发明的另外的目标在于通过干涉仪或者其它高度精确传感器，以最大可能精确度执行测量，因此实际上产生较低无歧义性范围。同时应确保在工件的单个区域上测量之间，诸如当横跨大表面倾斜度的边缘或者台阶或者位置时，或者有时甚至在测量期间，诸如横向于测量方向高速扫描时，干涉仪信号能够被中断，而不失去对坐标测量机的
坐标系的参考。
[0136] 本发明的目标被实现，因为工件的表面被包括更大测量范围，因此比干涉仪更大无歧义性范围的(第二)距离传感器同时地捕捉，以便在干涉仪信号中断后实施干涉仪信号与参考坐标测量机的坐标系的正确位置的关联。第二距离传感器必须仅足够精确以确定每个干涉仪的干涉级。从干涉仪信号获得准确测量值，诸如原始信号或者差拍的相位位置。因而实现的目标在于，使用包括比干涉仪
精度低的第二距离传感器，但是其精度足够高，以决定干涉仪存在于哪个干涉级。第二距离传感器的精确度应至少稍微大于干涉仪的无歧义性范围的一半，以便能够结合干涉仪信号可靠地确定存在哪个干涉级。如果干涉仪信号恰好处于在无歧义性范围的中心，并且距离传感器的精确度恰好是一个干涉级的一半，则不能完全确定存在哪个干涉级。
[0137] 通过一种用于确定工件上的测量点(表面点)的位置的方法实现了该目标，该方法通过第一光学距离传感器和第二光学聚传感器确定所述位置，第一光学距离传感器包括多个无歧义性范围，优选地为具有作为无歧义性范围的干涉级的干涉式传感器(干涉仪)，第二光学聚传感器包括具有至少一个无歧义性范围的测量范围，优选地在坐标测量机中使用第一光学距离传感器和第二光学距离传感器，坐标测量机包括用于工件和距离传感器之间的相对移位的测量轴线，
[0138] 其特征在于第一距离传感器在测量方向上和/或垂直于测量方向具有比第二距离传感器更高的精度，特别是更高的分辨率，并且第二距离传感器在测量方向上具有比第一距离传感器的一个无歧义性范围更大的测量范围和/或无歧义性范围，并且其中在第一测量模式下，第一距离传感器和第二距离传感器同时捕捉工件表面，特别地与工件表面的重叠区域对齐，并且其中在第一测量模式下，获得用于确定每个测量点的位置的测量距离值，使用被第二距离传感器同时捕捉的测量值将第一距离传感器的对应测量值
指定给一定范围的无歧义性，并且从所指定的无歧义性范围(干涉级)以及第一距离传感器的测量值，并且优选地通过借助测量轴线确定的工件和距离传感器之间的相对位置确定测量点的位置。
[0139] 上述根据本发明的方法以及对应设备也能够被用于以高精确度执行已知的触觉光学测量。
[0140] 上文指示了对应的触觉光学方法和设备。在EP0988505中描述了通过图像处理传感器侧向测量(在X和/或Y方向上)接触形状元件或者与其相关联的标记(第一标记)的偏转或者位置。例如在DE 10 2010 060 833中描述了包括通过光学距离传感器测量与接触形状元件相关联的另外的标记(第二标记)的垂直偏转或者位置(在Z方向上)的扩展。所述光学距离传感器能够被实施为外差干涉仪。在DE102014111086中也描述了通过干涉仪捕捉第一标记在垂直方向上的偏转，因此有利结果在于当通过接触形状元件接触待测工件时，接触形状元件(潜在地第一标记)被直接捕捉，并且潜在地在接触元件和第二标记之间产生测量偏差，诸如在接触形状元件和第二标记从其中冒出的针延伸体挠曲的情况下。这里完全引用DE102014111086(用作DE102014117978A1的优先权)。
[0141] 上述
现有技术的方法的缺点在于，仅就捕捉表面点来说，对于使用干涉仪存在上述限制。
[0142] 本发明的另外的目标在于以较高精确度，特别是使用干涉仪执行触觉光学测量，其中与现有技术相比，测量范围优选地增大超过干涉仪的无歧义性范围，其中干涉仪被用于独立地测量。
[0143] 为了避免上述限制，继而通过第二光学距离传感器将干涉式测量结果指定给一个无歧义性范围。由于已经证明了难以通过两个光学距离传感器捕捉触觉/光学传感器的相同标记或者接触形状元件，所以单独标记从探针延伸体，例如
纤维诸如光纤，特别是柔性探针延伸体伸出，并且在测量方向，即优选使用的坐标测量机的垂直或者Z方向上彼此间隔开。因此，当探针延伸体挠曲地偏转时，两个光学距离传感器之间的测量偏差首先出现。然而，如果保持所述偏差足够小，这能够通过相对于长度、直径和
刚度适当地确定尺寸，并且通过在工件被接触形状元件接触时的适当偏转实施，则正确的干涉级仍将通过第二距离传感器与第一距离传感器相关联。因此，优选地已进行偏转的定尺寸和选择，使得取决于干涉仪的类型，两个光学距离传感器的测量距离值之间的偏差小于一个干涉级，特别是小于一个干涉级的一半，或者更小。
[0144] 根据本发明，因而通过一种用于确定工件表面上的测量点(表面点)的位置的方法实现了目标，该方法通过触觉/光学传感器确定所述位置，触觉/光学传感器包括至少一个第一A距离传感器并且优选地包括侧向测量光学传感器，诸如图像处理传感器，触觉/光学传感器包括从探针延伸体，优选地柔性探针延伸体延伸的接触形状元件以接触工件，[0145] 接触形状元件或者与接触形状元件相关联的标记在接触形状元件的背向工件一侧从探针延伸体延伸从而形成第一标记，并且第二标记，诸如反射镜或者分光层，诸如二色性分光器，从探针延伸体延伸的并且被布置在第一标记的背向工件的第一标记的侧面上一侧的分光器，优选地，在坐标测量机中使用触觉/光学传感器，坐标测量机包括用于在工件和触觉/光学传感器之间的相对移位的测量轴线的坐标测量机中使用触觉/光学传感器，并且
[0146] 第一光学距离传感器捕捉第一标记，优选地接触形状元件，并且确定第一标记在竖直方向，诸如坐标测量机的Z方向上的位置，并且侧向测量光学传感器优选地捕捉第一标记，优选地接触形状元件，并且确定第一标记在一个或者两个侧向方向，特别是垂直于第一光学距离传感器或者第二光学距离传感器的测量方向延伸的方向，诸如坐标测量机的X和/或Y方向的位置，并且从中优选地从测量轴线确定的工件和触觉/光学传感器之间的相对位置确定测量点在侧向方向上的位置，
[0147] 其特征在于，触觉/光学传感器包括第二光学距离传感器，第二光学距离传感器用于捕捉第二标记以及用于确定第二标记在竖直方向，诸如坐标测量机的Z方向上的位置，其中第一光学距离传感器在测量方向上包括多个连续的无歧义性范围，并且优选地为具有作为无歧义性范围的干涉级的干涉式传感器(干涉仪)，特别是诸如零差干涉仪，并且其中第二光学距离传感器包括具有至少一个无歧义性范围的测量范围，并且其中第一距离传感器在测量方向上和/或垂直于测量方向具有比第二距离传感器更高的精确度，特别是更高的分辨率，并且第二距离传感器在测量方向上具有比第一距离传感器的一个无歧义性范围更大的测量范围和/或无歧义性范围，并且其中在触觉光学测量模式下获得第一标记在竖直方向，诸如Z方向上的位置的测量距离值，以确定被接触形状元件接触的每个测量点的位置，因为使用第二距离传感器的同时捕捉的测量值将第一距离传感器的特定测量值指定给第一距离传感器的无歧义性范围，并且从所指定的无歧义性范围(干涉级)以及第一传感器的测量值确定第一标记在竖直方向上的位置，并且从中优选地从通过借助测量轴线确定的工件和触觉光学传感器之间的相对位置确定测量点在竖直方向上的位置。
[0148] 与工件表面的互相重叠区域，特别是相同区域对齐是必要的，使得在相同位置进行测量。因此，测量点中心或者形心的最大偏差不应大于较大测量点的半径。两个传感器的测量点，即工件的反射辐射从其进入特定传感器的评价范围的区域在尺寸上能够不同。测量范围是能够在测量方向上捕捉的区域。同时测量的意思是，例如使用触发器或者脉冲发生器引起两个传感器的数据记录同时发生。然而，取决于测量速度和表面条件，可允许轻微的时间偏移，因为第二传感器仅需要检测干涉级。
[0149] 本发明的特征特别在于，第二距离传感器的精度比第一距离传感器的无歧义性范围的一半更好。
[0150] 优选地提供，在第二测量模式下，第一距离传感器和/或第二距离传感器选择性地独立于另一距离传感器确定表面点的位置，其中可选存在的探针延伸体被移除，优选地被自动地放下到存放站中。
[0151] 本发明的特征特别在于，使用干涉仪，特别是零差干涉仪，或者外差干涉仪，或者白光干涉仪，或者短相干干涉仪，或者使用
光学相干断层扫描原理的传感器作为第一距离传感器。
[0152] 根据本发明，使用傅科原理的激光距离传感器，或者彩色传感器，特别是彩色共焦传感器，或者自动对焦传感器，或者变焦传感器，或者共焦传感器，或者白光传感器，或者白光干涉仪，或者短相干干涉仪，或者三角测量传感器，或者激光直线传感器，或者照相测量传感器，或者刚性或样本投影传感器，或者立体相机，或者立体感相机，或者光场相机优选地被用作第二距离传感器。
[0153] 此外，第一距离传感器测量点和/或第二距离传感器测量点，特别包括工件表面上的圆形或者椭圆形测量点，或者可选地第二标记上的第二距离传感器具有小于1平方毫米，优选地小于0.5mm2的面积。
[0154] 本发明的特征还在于，使用同时测量的至少一个另外的传感器，特别是在测量方向上具有比第二距离传感器的一个无歧义性范围更大测量范围和/或无歧义性范围的另外的光学距离传感器，将第二距离传感器的无歧义性范围指定给第二距离传感器，以便确定第二距离传感器的测量值。
[0155] 一种根据本发明的用于确定工件表面上的测量点(表面点)的位置的设备，该设备包括第一光学距离传感器和第二光学聚传感器，第一光学距离传感器在测量方向上包括多个连续无歧义性范围，优选地为具有作为无歧义性范围的干涉级的干涉式传感器(干涉仪)，第二光学聚传感器包括具有至少一个无歧义性范围的测量范围，第一光学距离传感器和第二光学距离传感器优选地被集成在坐标测量机中，坐标测量机包括用于在工件和距离传感器之间的相对移位的测量轴线，其特征在于第一距离传感器在测量方向上和/或垂直于测量方向具有比第二距离传感器更高的精度，特别是更高的分辨率，并且第二距离传感器在测量方向上具有比第一传感器的一个无歧义性范围更大的测量范围和/或无歧义性范围，并且其中设备被实施为使得第一距离传感器和第二距离传感器在第一测量模式下同时捕捉工件表面，并且能够获得用于确定每个测量点的位置的测量距离值，能够使用在每种情况下同时捕捉的第二距离传感器的测量值将第一距离传感器的无歧义性范围指定给第一距离传感器的特定测量值，并且能够从所指定的无歧义性范围(干涉级)和第一传感器的测量值，并且优选地通过借助测量轴线确定的工件和距离传感器之间的相对位置确定测量点的位置。
[0156] 一种根据本发明的用于确定工件表面上的测量点(表面点)的位置的设备，该设备通过触觉/光学传感器确定所述位置，该设备包括至少一个第一光学距离传感器并且优选地包括侧向测量光学传感器，诸如图像处理传感器，触觉/光学传感器包括从探针延伸体，优选地柔性探针延伸体延伸的接触形状元件以接触工件，接触形状元件或者与接触形状元件相关联的标记在接触形状元件的背向工件一侧从探针延伸体延伸从而形成第一标记，并且
[0157] 第二标记诸如反光镜或者分光层，诸如二色性分光器，从探针延伸体延伸并且被布置在第一标记的背向工件一侧，触觉/光学传感器优选地被集成在坐标测量机中，坐标测量机包括用于工件和触觉/光学传感器之间的相对移位的测量轴线，并且第一光学距离传感器被实施为捕捉第一标记，优选地接触形状元件，并且确定第一标记在竖直方向，诸如坐标测量机的Z方向上的位置，并且侧向测量光学传感器优选地被实施用于捕捉第一标记，优选地接触形状元件，并且确定第一标记在一个或者两个侧向方向，特别是垂直于第一光学距离传感器或者第二光学距离传感器的测量方向延伸的方向，诸如坐标测量机的X和/或Y方向上的位置，以及从中优选地从通过测量轴线确定的工件和触觉/光学传感器之间的相对位置确定测量点在侧向方向上的位置，其特征在于触觉/光学传感器包括第二光学距离传感器，第二光学距离传感器被实施为用于捕捉第二标记并且用于确定第二标记在竖直方向，诸如坐标测量机的Z方向上的位置，其中第一光学距离传感器在测量方向上包括多个连续的无歧义性范围，并且优选地为具有作为无歧义性范围的干涉级的干涉式传感器(干涉仪)，特别是诸如零差干涉仪，并且其中第二光学距离传感器包括具有至少一个无歧义性范围的测量范围，并且其中第一距离传感器在测量方向上和/或垂直于测量方向具有比第二距离传感器更高的精度，特别是更高的分辨率，并且第二距离传感器在测量方向上具有比第一距离传感器的一个无歧义性范围更大的测量范围和/或无歧义性范围，并且其中能够在触觉光学测量模式下获得第一标记在竖直方向，诸如Z方向上的位置的测量距离值，以确定接触形状元件接触的每个测量点的位置，能够使用第二距离传感器的同时捕捉的测量值将第一距离传感器的特定测量值指定给第一距离传感器的无歧义性范围，并且从所指定的无歧义性范围(干涉级)和第一传感器的测量值确定第一标记在竖直方向上的位置，并且能够从中优选地通过借助测量轴线确定的工件和触觉光学传感器的相对位置确定测量点在竖直方向上的位置。
[0158] 本发明的特征特别在于，第一距离传感器和第二距离传感器与工件表面的互相重叠区域对齐，特别是包括具有相同
重心的测量点，第一距离传感器和第二距离传感器至少部分地包括公共光束路径，特别是包括公共前镜片。
[0159] 根据本发明，第一距离传感器和第二距离传感器优选地从公共单元出发，其中能够通过坐标测量机的测量轴线相对于彼此调节该单元和工件或工件固定装置。
[0160] 本发明的另外的特征在于，第一距离传感器和/或第二距离传感器能够被实施用于在能选择的第二测量模式下独立于另一距离传感器确定表面点的位置，其中可选存在的探针延伸体能够被移除，优选地被自动放下到存放站中。
[0161]
权利要求中发现的特征能够被可选地任意组合，而与权利要求中考虑的引用无关。
附图说明
[0162] 本发明的另外的细节、优点和特征不仅来自权利要求，其中存在的特征—单独地和/或组合地—也来自下文的附图的说明。
[0163] 其中示出：
[0164] 图1是使用根据本发明的方法测量的安装在旋转固定装置中的工件的原理表示；
[0165] 图2是工件和用于机械地对齐工件的集成在坐标测量机中的旋转/倾斜设备的原理表示；
[0166] 图3是第一工件的区域的待测量区段和用于以适当的机械对齐测量的第一传感器的针轴的原理表示；
[0167] 图4是第二工件的区域的待测量区段和用于以适当的机械对齐测量的第一传感器的针轴的原理表示；
[0168] 图5是根据本发明的用于通过分光器耦合两个光束路径的设备的原理图；
[0169] 图6是分光器的第一详图；
[0170] 图7是分光器的第二详图；
[0171] 图8是根据本发明的具有挠曲弹性针的设备的另外的原理表示；
[0172] 图9是根据本发明的具有用于捕捉探针延伸体上的标记的第一光学干涉式距离传感器和第二光学距离传感器的设备的另外的原理表示。
具体实施方式
[0173] 图1示出作为一个示例的呈乘用车或者商用车辆的燃料喷射器形式的典型工件1的简化表示，并且工件1具有被实施为开口、诸如区域2的多个微几何形状，区域2在示例中为在绕中心轴线3d的周界处分布的多个喷射孔口2。燃料喷射器的表示不是完整的，而是被虚线中断。特别地，在机械旋
转轴线3的方向上在区域2下方的区域具有复杂地多的结构，但是在此仅简要示出。区域(喷射孔口)2在其底端部6a处开口到存在于燃料喷射器的内部的通道5中，并且延伸至存在于工件的表面9处或者接近表面9的顶端部6b。为了使得多个区域2可触及以用于通过传感器测量，即机械对齐所述区域，燃料喷射器1能够通过机械
旋转轴3的旋转部3a上的夹紧固定装置4旋转，机械旋转轴3沿箭头3c相对于固定部3b绕旋转轴线3d旋转。该示例中的喷射孔口2的中心轴线形成关于中央轴线3d的近似相同角度(仰角)。然而，也可获得具有处于不同或者甚至是多个仰角的喷射孔口的燃料喷射器，并且，必须对每个区域2非常精确地执行机械对齐，使得工件1通过这里未示出但是在图2中示出的机械倾斜轴倾斜。机械倾斜轴12和机械旋转轴3通常一起形成旋转/倾斜设备。
[0174] 也由1'箭头指示燃料喷射器1的顶部区域的放大图。工件的表面9的表面法线被标以附图标记n，并且指示垂直于直接围绕每个开口2的区域中的表面9。表面法线n与图3和4中所示的区段7的表面法线11不同。
[0175] 图2示出坐标测量机13的示例，坐标测量机13具有多个传感器8、21、24、23、27、旋转倾斜设备以及工件1，旋转倾斜设备包括机械旋转轴3和机械倾斜轴12，工件1通过夹紧固定装置4紧固至旋转倾斜设备。旋转/倾斜设备被安装在测量台14上，并且所述台继而可在Y方向上通过测量轴线从基部15移位。门架17安装在其上的两个
支撑件16也从基部15伸出。滑架18可通过测量轴线沿门架17的X方向移位。两个压头19和20从滑架18出发，并且可在Z方向上通过测量轴线相对于滑架18移位。
[0176] 这里也称为附加传感器的图像处理传感器21和这里被称为第一传感器的触觉/光学传感器存在于第一压头19上，触觉/光学传感器包括探针延伸体8与图像处理传感器21。探针延伸体包括针轴8d、8b，接触形状元件8a和目标标记8c从针轴8d、8b伸出。直接处于目标标记8c上方的针轴的区域8d在例如被实施为玻璃纤维的区段中是挠曲弹性的。由于刚性区域8b的长度短，由于接触待测量的工件1的区段导致的垂直于针轴轴线的接触形状元件
8a的偏转被很大程度挠曲的刚性区域8b传递至目标标记8c，并且通过借助图像处理传感器
21捕捉目标标记8c而测量该偏转。
[0177] 图像处理传感器23、包括背向接触形状元件8a的顶端部上的第二目标标记25的变型探针延伸体24以及光学距离传感器27也存在于第二压头20上，一起形成另外的触觉/光学传感器，特别是用于捕捉接触形状元件8a的三维偏转的触觉/光学传感器。目标标记25是被至少部分实施为反射表面，并且将附加距离传感器27的测量光束反射回传感器27的反射器25。因此，所述传感器间接地捕捉接触形状元件8a在针轴8d、8b的轴轴线方向上的偏转。继而通过借助图像处理传感器23捕捉目标标记8c实施与该方向垂直的偏转。因此，距离传感器27和图像处理传感器23至少部分地使用相同的成像镜片28或者22，只要这里未示出的距离传感器也被安装在第一压头19上。
[0178] 使用两个压头和两个传感器组8、21以及23、24、27仅是一个示例。全部传感器8、21、24、23、27也能够被安装在一个压头上。也可能存在传感器8、21和27的组合。另外，每个探针延伸体8和24都能够被手动或者优选自动地放下到这里未示出的更换盒中。然后，传感器22、23和27也能够彼此独立地捕捉物体1的表面。如下文使用图3解释的，也能够部分地通过图像处理传感器22、23捕捉存在于开口中的结构。
[0179] 由于能够实现的高精确度，坐标测量机13的例证性构造对应于优选用于测量微特征的“固定桥”型式，但这种型式不对本发明产生限制。也可设想其它型式，诸如“移动桥”、“桌上单元”、“悬臂”或者“
支架”。
[0180] 为了使每个区域2都能够被一个传感器捕捉，除了通过上述测量轴线的平移定位之外，工件也能够被旋转/倾斜设备，借助上述机械旋转轴3旋转，以及倾斜。优选地通过机械倾斜轴12执行倾斜，允
许可倾斜部12a在箭头12c的方向上绕倾斜轴线12d相对于固定部12b倾斜。平移和旋转运动被用于粗略对齐并且也用于机械(精细)对齐。除了别的原因之外，需要旋转，以便从一个区域2过渡至另一个区域；使用倾斜以调节至一定仰角。
[0181] 图3a和3b示出区域2处的两个区段7的测量，其中已经提前对每个区段进行了单独的机械对齐。在接触形状元件8a和具有其区域8b的针轴进入开口2之前执行旋转机械对齐。所述对齐是为了使两个区域7安全穿过而不轴接触所必要的，因为区域2的直径在朝着内部通道5的方向上增大。因此，例如在柴油燃料喷射器的喷射孔口的情况下，在区域2的底端部
6a处存在比顶端部6b更大的直径。区域2到通道5中的过渡部分包括圆角6e。区域2的最大深度被标以6f，中心轴线为6c，并且称为开口的中心的到开口2中的进入点为6d。
[0182] 作为示例，区域2被实施为具有锥形形状。也可设想柱形实施方式。待测量区域7为表面线或者锥形表面线，并且在被投射到锥形表面上的中心轴线6c的方向上延伸。为了使接触形状元件8a进入开口2而不碰撞，并且测量作为单个点的测量点或通过沿区段7扫描而测量，提前发生旋转机械对齐，使得针轴8b在接触该接触形状元件8a时远离包括区段7的区域2的壁体延伸，使得在区段7的表面法线11和轴轴线10之间形成角α，并且角α小于90°。优选地，α近似为89.7°，高达89.5°，使得甚至在接触形状元件8a偏转时也不发生轴接触。如果该角太小，则存在将与区域2的相对壁发生轴接触或者碰撞的
风险。可设想精确为90°，仅少量偏转的角。
[0183] 必须注意，接触形状元件8a的直径和区域2的直径与深度6f的参数比为示例。在喷射孔口的情况下，接触形状元件的深度6f和直径比该区域的直径更大。
[0184] 例如，深度6f为0.7mm至1.2mm，特别是1mm，区域6a和6b中的直径，或者6a和6b之间的平均直径为80μm至90μm，特别是90μm，并且接触形状元件8a的直径为20μm至80μm，特别是70μm。例如，优选存在的目标标记8c的直径为80μm至120μm，特别是95μm，并且目标标记8c和接触形状元件8a之间的距离为1.3mm至1.5mm，优选为1.5mm。
[0185] 在实际机械对齐，即平移和旋转定位之前，必须确定特定区域的位置，该位置以中心轴线6c的位置和开口的中心6d的位置为特征。为此提供多种方法。在使用规定数据粗略对齐之后，对于根据本发明的一种方法，通过借助图像处理传感器21测量圆而确定顶侧6b上的区域2的中心点。可替选地，能够通过触觉光学第一传感器执行确定，即，接触形状元件8a被插入开口中仅稍微低于顶侧6b。另外，在底端部6a的高度或者最大深度6f约一半处通过触觉光学第一传感器确定第二中心点。连接两个中心点的线限定中心轴线6c。使用通过被引入通道5中的扩散光源实施的未示出的透射光照明来执行通过图像处理传感器21的测量。可替选地，表面线被触觉/光学第一传感器连续地扫描至最大深度的一半，并且计算最佳拟合柱形或者最佳拟合锥形，该柱形或锥形的轴线形成中心轴线6c。通过借助图像处理传感器以自动对焦模式，或者借助另外的距离传感器27确定开口2附近的工件的表面9上的测量点而确定开口的中心6d，其中优选地通过增大图像处理传感器21或者距离传感器27的工作距离而已经放下探针延伸体8或24，或者已经使探针延伸体8或24离焦。
[0186] 之后使用特定区段7的表面法线11执行(精细)机械对齐，产生角α，其中从规定数据，诸如CAD数据产生区段7的位置。仅在机械旋转对齐之后执行到开口2中的平移定位。
[0187] 与图3类似，图4a和4b示出对处于第二工件的区域2的两个区段7的测量，然而，其中未对每个区段执行单独的机械旋转对齐，因为区域2的直径朝着内部减小，使得所有区域7都能够被触及，同时在无轴接触的情况下在旋转/倾斜单元的一个旋转/倾斜位置保持相同角度α。因此，针轴10平行于中心轴线6c地对齐。例如，第二工件为汽油燃料喷射器，并且区域2为其喷射孔口。恒定旋转对齐的意思是现在除了表面线之外，还可测量区段7a。所述区段能够沿锥形的周界，或者在区域2诸如锥形表面内任意地延伸。
[0188] 图5示出通过分光器603耦合图像处理传感器的第一光束路径601和距离传感器的第二光束路径602。在结合后，两个光束路径601和602朝着工件605行进公共光束路径，这里作为示例仅包括附加前镜片604，其中分光器603也是公共光束路径的一部分。第一光束路径601还包括两个可移位透镜组606和607，以及用于耦合来自光源609的光的另外的光束分光器608，以及图像传感器610，诸如CCD和CMOS相机610。第二光束分光器602包括至少可移位透镜组611和612。用于通过光束分光器614耦合的光源615优选地也存在于第二光束路径602中。接收器613也是光束路径602的一部分，并且在彩色传感器的情况下被实施为光谱仪，并且在傅科传感器的情况下被实施为差分
二极管。在傅科传感器的情况下，也在光束路径602中设置刀口616。
[0189] 对于第二光束路径602包括彩色传感器的情况，例如，光束路径能够被至少部分地实施为透镜组612和光束分光器614之间的光纤。分光器603和透镜组611之间的区域也能够被至少部分地实施为光纤。
[0190] 图6示出根据本发明的相对于分光器603的设备的第一实施例。所述分光器被实施为使得源自工件605方向的光，即宽带光I0被分为在第二光束路径602的方向上具有光谱分布I2的部分光束618，以及部分光束619中的强度I1，后者被朝着图像传感器610反射到第一光束路径601中。因此使得彩色传感器可获得用于评价距离的更大光谱范围，并且图像处理传感器仅接收基本不具有彩色误差的窄光谱范围。为此，分光器603具有一个或者更多特殊的波长选择层。
[0191] 在图7中示出分光器603的可替选实施例。因此，所述分光器为具有两个分光层，特别是二色性层620和621的级联分光器。第一二色性层620具有极限波长λG1，并且第二二色性层621具有更高极限波长λG2。因此，第一二色性层620在第二光束路径的方向618上反射低于λG1的波长范围，并且允许λG1以上的光谱部分在方向622中朝着第二二色性层621穿过。光束622的其余光谱部分I3在二色性层621处被再次分为λG2以上的范围以及两个极限波长λG1和λG2之间的部分I1，λG2以上的范围对应于在到第二光束路径中的箭头618的方向上的强度I2，部分I1在到朝着图像传感器610的方向上的第一光束路径中的箭头623的方向上。例如，光谱范围618被光纤624接收，并且光谱范围618’被第二光纤625接收，其中所述范围被在彩色传感器的第二光束路径中朝着光谱仪613引导，并且优选地通过光纤
耦合器结合。
[0192] 图8示出作为前镜片604前方的工件侧上的挠曲弹性针626的图5中的表示的放大图，挠曲弹性针626例如被布置在未示出的换出接口处，并且可自动互换地连接至光学光束路径601。用于通过接触测量工件的接触形状元件627从针626伸出。垂直于针626的轴线，即垂直于光束路径601的光学轴线的偏转被图像处理传感器610的第一光束路径，作为示例示出为第一光束路径的光束601a捕捉。作为直接捕捉接触形状元件627的代替，朝着前镜片604的方向上针上的，即接触形状元件627上方的标记能够被图像处理传感器捕捉，该标记这里未示出但是本文称为第二标记。第一标记628进一步从针626伸出，例如被实施为针626的涂层，针626被实施为纤维，或者例如被实施为粘贴反射镜或者部分反射镜，其中部分反射镜允许一部分光穿过，以便使得能够照亮接触形状元件627或者第二标记，并且反射部分光，以便使得所述光可用于测量。根据本发明，第二标记628用于至少部分地反射第二光束路径，特别是距离传感器的测量光束629，以便测量针轴线方向上的接触形状元件627的偏转。因此，第二传感器602的光束路径被分光器603在朝着被安装在针的顶端部处的第一标记628的方向629上偏转，并且被前镜片604聚焦在标记628上。用于选择性地代替针626安装的针626’被以虚线示出，并且包括接触形状元件627’和例如相同位置628处的第二标记。为了使接触形状元件627’或者与其相关联的第二标记能够被图像处理光束路径601在检测器
610上成像，有必要至少通过使透镜组606和607或者两个透镜组606和607其中之一移位而调节工作距离，使得示出具有附图标记601a’的光束捕捉接触形状元件627’。在所示示例中，距离传感器602的第二光束路径的工作距离必须保持恒定，以便捕捉标记628。然而，根据本发明，第二针构造的标记628，即标记628’的位置被布置在针轴线方向上偏移的位置处，因而必须也可通过使透镜组611和/或612移位而调节第二传感器602的工作距离。然而，如果未提供所述移位，则能够可选地消除透镜组611和612的可调性，或者不提供这些透镜组。然而，作为代替，能够提供代替透镜组611和612的另外的透镜或者透镜组，以在标记628处设定固定的工作距离。
[0193] 图9示出根据本发明的设备的另外的原理表示，特别是具有用于捕捉从探针延伸体704伸出的标记701、726的第一光学干涉式距离传感器705和第二光学距离传感器750的触觉/光学传感器。
[0194] 因此通过接触形状元件701的接触执行对工件710的测量，所述元件在接触工件710时偏转，并且从探针延伸体、特别是挠曲弹性探针延伸体704出发。如现有技术中充分描述的，接触形状元件701或者可替选地布置在其上方的未示出的标记，诸如探针延伸体704的球形增厚部分(都称为第一标记)的偏转或者位置被包括相机712的图像处理传感器703在两个侧向方向(垂直于图像处理传感器703的光学轴线702的X和Y方向)上捕捉。在竖直方向(Z方向)上，通过两个光学距离传感器705和750同时发生测量，所述测量根据本发明组合，以便将无歧义性范围与第一距离传感器705的测量结果相关联。
[0195] 第一光学距离传感器705被实施为干涉仪，并且捕捉第一标记701(接触形状元件或者存在于其上方的第一标记)，这里是接触形状元件701。第二光学距离传感器705被实施为傅科传感器，并且捕捉被布置在探针延伸体704的顶端部处的第二标记726，并且被实施为例如反射镜，特别是部分透光反射镜，或者二色性层，以便使优选被实施为用于照亮(自照明)接触形状元件701和第一标记的光纤的探针延伸体704中的光至少部分透过，从而除了在通过光学分光器，诸如分光反射镜755反射到图像处理传感器703的光束路径756、708中并且沿其光学轴线延伸之后，反射第二距离传感器的测量光束之外，还被图像处理传感器703捕捉。第二光学传感器750包括用于产生测量光束的光源751、光学分光器752、刀口753以及差分二极管布置754，差分二极管布置754用于评价在第二标记726处反射并且被光学分光器755反射回第二光学距离传感器750中的测量光束。然而，也提供与第二光学距离传感器不同的其它光学距离传感器。
[0196] 另外的优选与触觉/光学传感器相关联的是成像镜片707，成像镜片707通常包括多个透镜并且也潜在地被实施为放大镜片，可选地具有可独立于放大级调节的工作距离，以便沿聚焦在接触形状元件701上或者与其相关联的第一标记上的光学轴线702形成至少一个光束路径756、708。光学轴线702、成像镜片707和光束路径708、756首先与侧向测量光学传感器703相关联，随后也被至少部分地用于第一干涉式距离传感器705和第二光学距离传感器750。
[0197] 如现有技术中充分描述的，在透射光照明或者自照亮接触形状元件701或者自照亮第一标记下的接触形状元件701或者第一标记的阴影能够被图像处理传感器703捕捉。在本说明书的背景下，优选地使用第二变体，称为自照明。产生所述自照明，其中探针延伸体704的背向工件710一侧726，即探针延伸体的进一步远离或者背向接触元件一侧的光被耦合到其中并且从其中透射至接触形状元件701，或者透射至如果存在的第一标记。为此，探针延伸体704被实施为用于至少部分地发射光，例如作为玻璃或者塑料纤维。接触形状元件
701和第一标记通过从现有技术已知的涂层实施，以便发出被成像镜片707捕捉，并且在评价单元，诸如传感器703和705的相机712和接收器713的方向上成像。为此，两个传感器的光束路径共同地延伸至光学分光器711，并且因此被引导在侧向测量传感器(图像处理传感器)703的分析单元712的方向上的一侧，并且在第一光学干涉式距离传感器705的分析单元
713的方向上的另一侧。光学分光器711被实施为分光反射镜，诸如半透明膜(
薄膜)或者例如为分光立方体。例如，分析单元712、713为具有优选平面的接收器表面的相机，诸如CCD或者CMOS相机，并且可选地具有与其上游连接的附加成像透镜。耦合到用于自照明的探针延伸体中的光能够由第一干涉式距离传感器705的测量光束719和/或第二光学距离传感器
750的测量光束，和/或未示出的单独光源形成，该单独光源的光被也未示出的另外的光学分光器反射到光束路径756中。
[0198] 除了成像镜片707和分析单元713之外，光源714和715、光纤717a、717b和717c以及耦合布置716与竖直测量的干涉式第一光学距离传感器705相关联。后者通常包括具有在上游连接的光束成形镜片的光纤端，并且使来自光源714和715的光束718耦合出光纤717c，使得能够耦合到探针延伸体704中。来自两个光源714和715的光被将光纤717a和717b连接至光纤717c的Y耦合器组合。光源714和715、光纤717a、717b和717c以及耦合布置716也能够被可替选地直接布置在单元706中。在作为具有不同光谱，特别是不同窄带波长的两个光源714和715的外差干涉仪实施例的替选实施例中，也提供作为零差干涉仪的实施例，其中仅一个光源714发出窄带光，所述光被光纤717a和耦合布置716耦合。
[0199] 优选可互换或者换出单元706包括探针延伸体704、用于安装探针延伸体704的装置737、用于将光束718分为在探针延伸体704的背向工件710一侧726方向上的测量光束719的装置722以及装置727、728、729，诸如用于形成参考光束路径721a、721b、721c的反射器，其中参考光束因此部分倾斜地，特别是垂直于光学轴线(区段721a、721c)并且部分平行于光学轴线(区段721b)地延伸，因而被折叠(偏转)多次。因此，反射器727、728和729存在于光束路径708外部，特别是与光学光束路径708侧向相邻。
[0200] 单元706还包括未示出的装置，诸如用于可释放地安装在换出接口735上的
永磁体。例如，光束718的耦合优选地侧向于在作为开口实施的接口736处的单元706进行，但是也能够在换出接口735内进行。然后，光束718的附加偏转可能是必要的。如果光源714和715、光纤717a、717b和717c以及耦合布置716被直接布置在单元706中，则通过换出接口735发送对光源714和715的所需电力馈入。
[0201] 离开接触形状元件的测量光束719被成像镜片707捕捉，并且通过光学分光器711偏转至分析单元713。因此，通过在被偏转反光镜727、728、729、再到728、再到727以及分光器722反射后在相同方向上延伸的参考光束路径720执行重叠(干涉)。
[0202] 与参考图9所述的触觉/光学测量模式相反，如果在工件710的表面上通过两个光学距离传感器705、750共同地(第一测量模式)或者单独地(第二测量模式)以上述第一或者第二测量模式直接地捕捉和测量多个测量点(表面点)，则根据本发明，探针延伸体704被移除，优选地被自动地放下到存放站中，其中整个单元706都被移除并且优选地被自动地放下到存放站中。对于本文所示的光束718的光束方向，未示出的单元706a必须被布置成代替单元706，至少用于使用第一光学距离传感器705测量，所述单元包括光学分光器722和偏转设备727、728和729。然而，根据本发明，对于第一光学距离传感器，也设置其中在单元706外部引导参考光束路径的这些传感器，因此，在单元706a中设置仅光学分光器722，或者其中光束718的光束方向也已经在光学轴线702的方向上在单元706外部延伸，因此不需要单元706a。
