專利名稱：用于測量儀的光學(xué)傳感器元件及其測量儀側(cè)耦接件的制作方法
用于測量儀的光學(xué)傳感器元件及其測量儀側(cè)耦接件本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于測量儀尤其是坐標(biāo)測量儀的光學(xué)傳感器元件以及根據(jù)權(quán)利要求10的前序部分的測量儀側(cè)耦接件。坐標(biāo)測量儀或者坐標(biāo)測量裝置的各種實(shí)施方式是早就公開的。例如，尤其在制造業(yè)中，這些儀器被用于高精度測量物體表面，工件表面的測量和檢查對于制造業(yè)有著重要
眉、ο上述類型的典型裝置是便攜式坐標(biāo)測量儀，就像例如在DE 4325337中描述的便攜式坐標(biāo)測量儀，或是例如由US 5，402，582或EP 1474650所公開的三維坐標(biāo)測量鉸接臂。這種坐標(biāo)測量儀具有在參考坐標(biāo)系中已知的、固定定位的底座(其作為測量系統(tǒng)或鉸接臂的末端)和可相對運(yùn)動的測量端，在該測量端上設(shè)有探測件。作為標(biāo)準(zhǔn)探測件，可以采用探觸頭，可以使探觸頭接觸物體表面的測量點(diǎn)，并且探觸頭例如由安裝在測量桿上的紅寶石球構(gòu)成。在這樣的坐標(biāo)測量儀中，光學(xué)傳感器元件開始變得越來越有意義。當(dāng)前，在測量界占大多數(shù)的是呈現(xiàn)不同實(shí)施方式的探觸型探測件，例如用于軸向或橫向掃過被測物。探測件此時按照不同的長度和直徑來設(shè)計，以便也能達(dá)到很難達(dá)到的地點(diǎn)。為了使探觸型探測件和坐標(biāo)測量儀連接，已經(jīng)研發(fā)出機(jī)械連接器和機(jī)電連接器， 就像例如US 7，282, 017B2所述的連接器，其允許借助三個球柱觸頭的、重復(fù)性很強(qiáng)的機(jī)械連接器并且通過由彈簧支承的觸頭銷也實(shí)現(xiàn)測量信號的電子傳輸。這些接口是如此設(shè)計的，即探測件安置在工具更換裝置上并能由坐標(biāo)測量儀自動記錄。但是，用于坐標(biāo)測量儀的新型光學(xué)測量方法帶來以下情況，即光纖也必須從傳感器元件延伸至坐標(biāo)測量儀的控制裝置，該光纖用作光導(dǎo)體并且用于測量光束的光學(xué)信號傳輸。在缺乏通常允許頻繁更換傳感器元件的高功率光學(xué)耦合器時，至今只能實(shí)現(xiàn)其上永久固定有傳感器元件的坐標(biāo)測量儀。合適的光纖在電訊中被拓展至信號傳輸。為了光纖耦合，存在許多插接耦合器，它們適應(yīng)于當(dāng)時的應(yīng)用目的并可以實(shí)現(xiàn)通過光纖和插接耦合器在低損耗情況下傳輸高能光束。但是，插接耦合器的一個嚴(yán)重缺點(diǎn)是它們是針對靜態(tài)連接而提供的。因?yàn)楣鈱W(xué)接口非常容易受到臟污和損傷的影響，所以這種光學(xué)接口不能經(jīng)常插接。已知的連接器的預(yù)估使用壽命為500至1000次插拔次數(shù)。在實(shí)踐中，這種連接器只有在維護(hù)時才斷開。此外，為了保證最佳傳輸，在重新插合之前必須在顯微鏡下清潔光學(xué)接口處的光纖表面。為了能用坐標(biāo)測量儀測量復(fù)雜的被測物例如發(fā)動機(jī)臺架，需要較為頻繁地更換傳感器元件。粗略估算，傳感器元件更換一次大約需要一個小時。因?yàn)樽鴺?biāo)測量儀通常整天運(yùn)轉(zhuǎn)，所以一周就能輕松達(dá)到100次插拔次數(shù)，從而電訊領(lǐng)域中已知的光學(xué)插接耦合器在大約3個月后就已經(jīng)達(dá)到其預(yù)期使用壽命終點(diǎn)。為了能有意義地在坐標(biāo)測量儀中使用光學(xué)傳感器元件，光學(xué)耦合器必須至少在耐用性和精度方面滿足與機(jī)械連接件或機(jī)電連接件同樣的要求。鑒于這種現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的任務(wù)在于給出一種光學(xué)傳感器元件和一種測量儀， 其中向機(jī)械連接器額外增加一個光學(xué)部分，其中該光學(xué)接口必須能夠不受傷地經(jīng)得住至少50000次插接，可以容易地清潔并且在臟污少的情況下也允許可靠地繼續(xù)執(zhí)行測量。本發(fā)明的第一部分通過具有權(quán)利要求1的特征的用于測量儀的光學(xué)傳感器元件或者具有權(quán)利要求10的特征的測量儀側(cè)耦接件來完成。由從屬權(quán)利要求中得到得知光學(xué)傳感器元件的有利實(shí)施方式。光學(xué)傳感器元件具有傳感器元件側(cè)耦接件，其用于機(jī)械和光學(xué)連接該測量儀或者說其儀器側(cè)耦接件。根據(jù)本發(fā)明，該光學(xué)傳感器元件還具有在傳感器元件側(cè)耦接件中的光纖和光學(xué)接口，其穿過浮動的支承部。有利的是，配屬于傳感器元件側(cè)耦接件的光學(xué)觸頭形成有磨削斜面并且具有與光纖芯相比增大的光束橫截面。該解決方案的優(yōu)點(diǎn)是，光學(xué)傳感器元件非常耐用，并且如在試驗(yàn)中表明的那樣，經(jīng)受得住115000次插接，這也在

圖1中被示出。光學(xué)傳感器元件被用于坐標(biāo)測量儀，用于非接觸地精確掃描和測量工件或其它物體的表面或者檢查尺寸精確性。在本發(fā)明的耦接器中，作為用于測量信號傳輸?shù)墓饫w，尤其采用單模光纖，它具有不到ΙΟμπι的芯直徑并且容易受到在芯區(qū)域內(nèi)的不可逆的臟污和損傷的影響。這樣的臟污或者損傷很快速地增大透射損失和漫散射，這尤其對高敏度干涉測量應(yīng)用場合是很不利的。在本發(fā)明著眼于此并提出，在光纖上安置優(yōu)選焊接上光學(xué)觸頭，它與光纖相比多倍擴(kuò)大了光學(xué)接口處的光束橫截面。在光學(xué)接口處的光束走向此時應(yīng)該被準(zhǔn)直化。通過擴(kuò)大的光束橫截面，當(dāng)光學(xué)接口區(qū)域因臟污或者損傷而不允許光束透過時，也保證了雙向信號傳輸。 另外，接合衰減和漫散射通過在觸頭件端面上的磨削斜面得以明顯減輕。磨削成斜面的表面不必非要具有涂層并且容易清潔。適當(dāng)?shù)氖牵摴馐鴻M截面與光纖芯相比至少增大5倍。優(yōu)選的是，該光橫截面面積至少增大至少10倍、20倍或50倍。增大的光束橫截面減小了傳感器元件易受臟污和損傷的可能性，并且降低了觸頭件沒有全面相互抵接的可能性。有利的是，光學(xué)觸頭是透鏡、最好是漸變折射率透鏡。漸變折射率透鏡具有以下突出優(yōu)點(diǎn)，它們以圓柱形構(gòu)成并且為此也能設(shè)置在光纖眼延長部上。漸變折射率透鏡允許根據(jù)其長度和所用的單模光纖，擴(kuò)大光束橫截面大約10倍，伴隨著發(fā)散性降低到十分之一。 但是，根據(jù)本發(fā)明，也可以使用多模光纖，在這里，可以省掉在過渡區(qū)內(nèi)的光束擴(kuò)寬。按照適當(dāng)方式，光纖應(yīng)被套圈或末端套筒包圍。該套圈此時保護(hù)光纖末端并固定其位置。此外，該套圈可以比光纖更好地安置在耦接件中。該套圈應(yīng)該在末端與光學(xué)觸頭平齊，以保證該光學(xué)觸頭的磨削成斜面的端面完好地緊貼。為了光學(xué)傳感器元件能簡單地被插入測量儀側(cè)耦接件，有利的是，套圈浮動安置在耦接件中。通過這種方式，在插接中可以修正達(dá)到幾百微米的套圈側(cè)向錯位。按照適當(dāng)方式，該套圈在外周面上具有定向面，用以將套圈保持在其指定的取向上。這保證了，當(dāng)光學(xué)傳感器元件被耦接到測量儀時，該磨削成斜面的端面完全相互緊貼。套圈可以優(yōu)選在光纖的軸向上承受一個彈簧的作用，以產(chǎn)生在光學(xué)接口上的壓緊力。按照適當(dāng)方式，在套圈的自由端上設(shè)置倒角，用于通過錐形結(jié)構(gòu)使套圈插接變得
各易ο
測量儀尤其是坐標(biāo)測量儀具有測量儀側(cè)耦接件，它能與根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的傳感器元件耦接。在測量儀側(cè)耦接件和傳感器元件側(cè)耦接件中均設(shè)有光纖，所述光纖在末端嵌固在套圈中。測量件側(cè)耦接件優(yōu)選也具有光學(xué)觸頭，并且這些光學(xué)觸頭的磨削斜面如此設(shè)計和布置，即，它們在耦接狀態(tài)中全面接觸并且構(gòu)成一個連貫的光透射面。通過這種方式，光束可以低損失地通過該光學(xué)接口來雙向傳輸。此外，其中一個套圈可以被導(dǎo)向套包圍，該導(dǎo)向套在軸向上超出套圈，并且在其自由端優(yōu)選在內(nèi)表面上設(shè)有倒角。這樣的導(dǎo)向套同樣簡化了耦合連接過程中的光學(xué)觸頭回合。第二套圈在導(dǎo)向套中的同樣浮動支承連同在導(dǎo)向套和末端套上的倒角一起實(shí)現(xiàn)了插接過程中的自對中，這種自對中明顯減輕在插接接觸之前在套圈方位對準(zhǔn)方面的機(jī)械誤差。為了能進(jìn)一步減輕在插接過程前可能存在的套圈之間的側(cè)向錯移，此外規(guī)定，導(dǎo)向套的內(nèi)表面具有圓度，該圓度的徑向偏差明顯小于所用光纖的芯直徑。對于在1.5μπι波長下具有約9 μ m芯直徑的常規(guī)單模光纖來說，圓度應(yīng)小于等于1 μ m,由此造成嵌固在套圈內(nèi)的光學(xué)觸頭的精確對中。特別有利的是，導(dǎo)向套和/或套圈可更換地安置在耦接件中。這允許光纖連同套圈從耦接件上被拆下并且清潔光學(xué)觸頭的端面。優(yōu)選采用專用工具來完成導(dǎo)向套或套圈的拆卸和固定，以使耦接器的擅自操縱難以進(jìn)行。另外，可以在光纖端部設(shè)置蓋件，用于在耦接器打開狀態(tài)中遮蓋光學(xué)觸頭的端面。 坐標(biāo)測量儀所用的光束的強(qiáng)度雖然低，但當(dāng)光束直接照射敏感人體局部例如視神經(jīng)時還是有可能出現(xiàn)損傷。蓋件的另一個優(yōu)點(diǎn)是，磨削成斜面的光學(xué)觸頭端面在拔出狀態(tài)中被保護(hù)而免于損傷和臟污。套圈和導(dǎo)向套優(yōu)選由氧化鋯制成。氧化鋯是很耐磨的材料并且保證在傳感器元件的使用壽命期限內(nèi)有保持不變的插接精度。另外，可以在一個耦接件上設(shè)置清潔裝置，用于清潔磨削成斜面的光學(xué)觸頭端面。該清潔裝置可以如此設(shè)計，即清潔件在插合和拔出時擦拭通過磨削成斜面的端面。磨削成斜面的光學(xué)觸頭端面可以具有0°至10°、優(yōu)選為2°至 8°的傾斜角α。為了進(jìn)一步減少在光學(xué)接口處可能有的反射，其中一個光學(xué)觸頭的端面可以配設(shè)有涂層，尤其是抗反射涂層。在此情況下，這些端面也可以被拋光成平面，就是說，沒有磨削斜面。當(dāng)測量方法對反射的反應(yīng)不敏感時，同樣可以放棄磨削斜面和涂層。非干涉測量方法例如色差共焦測量(chromatisch-konfokale Messung)需要多模光纖。在此情況下，光纖芯直徑(例如50μπι)已經(jīng)明顯大于單模光纖時的光纖芯直徑。在這里，不再需要光束擴(kuò)展。以下將結(jié)合附圖所示的實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，其中圖1示出使用壽命測試的圖形分析；圖2示出光學(xué)傳感器元件的局部，其中以橫截面圖示出傳感器元件側(cè)耦接件；圖3示出耦接狀態(tài)下的光學(xué)接口處的橫截面；圖4示出傳感器元件側(cè)耦接件的俯視圖；圖5示出傳感器元件側(cè)耦接件的透視圖；圖6示出傳感器元件側(cè)耦接件的另一透視圖7以橫截面圖示出測量儀側(cè)耦接件；圖8以仰視圖示出測量儀側(cè)耦接件；圖9以透視圖示出測量儀側(cè)耦接件；以及圖10以斜向上的透視圖示出測量儀側(cè)耦接件。圖1示出使用壽命測試的圖形分析。其中測量了通過光學(xué)耦接器傳輸?shù)南鄬ι涫鴱?qiáng)度與插拔次數(shù)關(guān)系，其中該相對強(qiáng)度是在光學(xué)耦接器之前和之后的光束強(qiáng)度之比。在這里，光學(xué)觸頭端面曾經(jīng)進(jìn)行過未定期的清潔，這用豎向條紋1來表示。在達(dá)到超過95000次插拔次數(shù)之前，耦接器傳輸?shù)墓馐哂性?. 8至1范圍內(nèi)的相對強(qiáng)度。只有在100000次插拔次數(shù)左右，才出現(xiàn)相對射束強(qiáng)度的明顯降低。但是，當(dāng)在115000次插拔次數(shù)時，反復(fù)深入清潔光學(xué)觸頭之后，又可以獲得相對射束強(qiáng)度為1的幾乎無損失的傳輸。在圖2和圖4至圖6中，結(jié)合傳感器元件側(cè)耦接件3示出用于測量儀、尤其是坐標(biāo)測量儀的光學(xué)傳感器元件2的一部分。傳感器元件側(cè)耦接件3設(shè)置用于與測量儀機(jī)械光學(xué)耦合連接和光學(xué)信號傳輸。傳感器元件側(cè)耦接件3在此實(shí)施方式中具有上部4和下部5。 上部4分為機(jī)電部分6和光學(xué)部分7。機(jī)電部分6在原理上已經(jīng)由US7，282，017B2公開，在此通過參引將其全文并入于此。套筒8可軸向移動地支承在上部4中，該套筒可由凸輪9驅(qū)動。在耦合連接狀態(tài)，多個鎖定銷10鎖止支承在被插入軸孔12的支承銷13的凹槽11中 (也見圖7)。在機(jī)電部分6的徑向外側(cè)區(qū)域內(nèi)，安置有三對位于模塊15中的球14，它們是三點(diǎn)支承16的部件。在耦合連接狀態(tài)中，設(shè)置在測量儀側(cè)耦接件18中的滾柱17緊貼這些球14。在上部4和套筒8之間設(shè)有承受彈簧作用的電觸頭銷19，用于電子測量信號傳輸。在圖面中在機(jī)電部分6的左側(cè)，光學(xué)部分7設(shè)置在上部4中。為此，在上部4上一體形成外支座21，在外支座中容納著光學(xué)部分7。測量信號傳輸光纖22穿過下部5，直到上部4的光學(xué)部分7中，并且在末端嵌固在套圈23中。套圈23突入上部4內(nèi)的圓柱形缺口 M中并且在其自由端25具有倒角26。套圈23在光纖22的軸向上承受彈簧27的作用。 為了補(bǔ)償側(cè)向錯位，套圈23和進(jìn)而光纖22浮動支承在光學(xué)部分7中。在光學(xué)接口 30上，傳感器元件側(cè)耦接件3的光纖22與測量儀側(cè)耦接件18的光纖 31耦接；在圖3的示意草圖中，該光學(xué)接口 30處于耦接狀態(tài)(GZ)。在該圖中看到兩根光纖 22、31，它們通過光學(xué)傳感器觸頭33和光學(xué)儀器觸頭34相互耦接。光纖22、31可以是芯截面小于10 μ m的單模光纖。在光纖22、31的端部35、36焊接有光學(xué)觸頭33、34，在此例如是漸變折射率光纖(Gradientenindex-Faser)。光學(xué)接口 30位于平面40處，在該平面40 處，光學(xué)觸頭33、34完全地彼此面接觸。光學(xué)觸頭33、34的端面41、42分別配設(shè)有磨削斜面43、44，所述磨削斜面具有4°的傾斜角α。磨削斜面43、44被設(shè)計構(gòu)成連貫的光學(xué)穿透面45。為了與光纖22、31相比增大光學(xué)接口 30處的光束橫截面46，光學(xué)觸頭33、34具有適當(dāng)?shù)?/4間距(Pitch)長度L。不過，^1-1)/4間距長度也是可行的，此時η為自然數(shù)。 如此構(gòu)成的光學(xué)觸頭33、34造成光束的準(zhǔn)直傳播，從而光束橫截面46與光纖22、31相比在光學(xué)接口 30處增大了 100倍。光纖22、31和光學(xué)觸頭33、34嵌固在套圈23、48中。套圈23、48的末端與在磨削斜面43、44延長部上的觸頭33、34端面41、42平齊。套圈23、48在末端帶有倒角沈、50。套圈48被導(dǎo)向套51包圍，該導(dǎo)向套沿軸向AR超出套圈48的自由端52。導(dǎo)向套 51在內(nèi)表面53上在端側(cè)配設(shè)有倒角Μ。為了使光學(xué)觸頭33、34對中，導(dǎo)向套51的內(nèi)表面53的圓度具有最大2 μ m的徑向偏差。返回圖2和圖4至圖6，在光纖22上在圖面中在彈簧27的下方設(shè)有套筒60，該套筒在外周面61配設(shè)有定向面62，用以保證光學(xué)觸頭33的磨削成斜面的端面41正確取向。 對此，裝在上部4中的定向件63抵靠定向面62。如果下部5從上部4被擰下并且用工具從上部4取出定向件63，就可以從上部向下取出光纖22，連帶取出套圈23，例如以便更換故障的零部件或也用于清潔目的。因此，套圈23可更換地安置在上部內(nèi)。在圖7至圖10中示出測量儀側(cè)耦接件18。測量儀側(cè)耦接件18安置在作為測量儀頭70的部分的支架中，該支架可被固定在一個未詳細(xì)示出的測量儀上，尤其是測量儀的活
動臂上。對應(yīng)于傳感器元件側(cè)耦接件3，測量儀側(cè)耦接件18也分為機(jī)電部分71和光學(xué)部分 72。機(jī)電部分71的結(jié)構(gòu)同樣在原理上由US 7，282，017B2公開。在測量儀側(cè)耦接件18 中設(shè)有插入件73，該插入件具有中心軸孔74，支承銷13穿過該軸孔。支承銷13沿軸向AR 承受一組76盤簧77的作用，以提供在三點(diǎn)支承16上的均勻壓緊力和誤差補(bǔ)償效果。三點(diǎn)支承16在測量儀側(cè)耦接件18中包括三個滾柱17，它們圍繞測量儀側(cè)耦接件18的縱軸LA 以120°角度β相互錯開布置。該組76盤簧77通過法蘭套筒79和帽形部80保持就位。 法蘭套筒79和帽形部80通過底板81和螺母82被固定在支承銷13上。測量儀側(cè)耦接件 18通過螺紋緊固的環(huán)83被固定在測量儀頭70上。在徑向RR上，在耦接件18的縱軸LA和三點(diǎn)支承16的滾柱17之間分布于外周地設(shè)有十三根導(dǎo)線84，用于測量信號的電子傳輸，傳感器元件側(cè)耦接件3的觸頭銷19在插入狀態(tài)中緊貼該導(dǎo)線。在機(jī)電部分71的側(cè)旁設(shè)置光學(xué)部分72。光纖31延伸到測量儀側(cè)耦接件18中并且在末端嵌固在套圈48中。套圈48具有卡圈85，該卡圈緊貼在圓盤86上。導(dǎo)向套51套裝在套圈48的自由端87上并且支承在圓盤86上。導(dǎo)向套51在其內(nèi)表面53的自由端88 上具有倒角討。套圈48和導(dǎo)向套51浮動保持在光學(xué)部分72中，這可以結(jié)合在套筒92和被套筒92包圍的導(dǎo)向套51之間的徑向距離明顯看到。為了防止軸向移動地固定導(dǎo)向套51， 固定套筒93套裝在導(dǎo)向套51的內(nèi)端部94上并固定在那里。有徑向間距地包圍導(dǎo)向套51 的套筒92被擰入插入件73中。套筒92在其自由端95在內(nèi)表面96和外周面97上均具有環(huán)形倒角98、99。通過專用工具，可以從測量儀側(cè)耦接件18中擰下固定套筒93。由此可以取出導(dǎo)向套51，需要時可以進(jìn)行清潔或更換。在此狀態(tài)下，也能良好地接近套圈48以便清潔。套圈48在遠(yuǎn)離導(dǎo)向套51 —側(cè)100具有定向面101，用于調(diào)整儀器的光學(xué)觸頭34 的傾斜磨削的端面42的取向，以保證光學(xué)觸頭33、34的端面41、42的完全面接觸(如圖3 所示)。蓋子102作用于定向面101。蓋子102通過沿徑向ROF朝向光纖31被插入該插入件73的緊配合銷103被抗轉(zhuǎn)動地固定。圖9示出光學(xué)部分72的蓋子102如何通過兩個螺釘104、105固定于插入件73上。 插入件73也通過兩個螺釘106固定在測量儀側(cè)耦接件18中。 兩個耦接件3、18被構(gòu)成為，在插入過程中，錐形表面按規(guī)定順序接合，用于補(bǔ)償側(cè)向錯位并保證耦接件3、18高精度耦合連接。插入時，在支承銷13自由端112上的錐形表面110接觸到在傳感器元件側(cè)耦接件3的活動套筒8內(nèi)的軸孔12的漏斗形擴(kuò)寬部113， 并且測量儀側(cè)耦接件18上的環(huán)形倒角114緊貼在傳感器元件側(cè)耦接件3上。為了耦接光學(xué)部分7、72，測量儀側(cè)耦接件18上的套筒92先被插入傳感器元件側(cè)耦接件3中的圓柱形缺口 M ；隨后，傳感器元件側(cè)耦接件3的套圈23被插入測量儀側(cè)耦接件18的浮動支承的導(dǎo)向套51。通過這種方式，光學(xué)觸頭3、34的打磨傾斜的端面41、42以2μ m的最大側(cè)向錯位相互緊貼。附圖標(biāo)記列表1-條紋；2-傳感器元件；3-傳感器元件側(cè)耦接件；4-3的上部；5_3的下部；6_3的機(jī)電部分；7-3的光電部分；8-套筒；9-凸輪；10-鎖定銷；11-凹槽；12-軸孔；13-支承銷； 14-球；15-模塊；16-三點(diǎn)支承；17-滾柱；18-測量儀側(cè)耦接件；19-觸頭銷；21-外支座； 22-光纖；23-套圈；24-缺口 ；25-23的端部；26-倒角；27-彈簧；30-光學(xué)接口 ；31-光纖； 33-觸頭；34-觸頭；35-22的端部；36-31的端部；40-平面；41-33的端面；42-34的端面； 43-磨削斜面；44-磨削斜面；45-透射面；46-光束橫截面；48-套圈；50-倒角；51-導(dǎo)向套； 52-48的端部；53-51的內(nèi)表面；54-倒角；60-套筒；61-60的外周面；62-定向面；63-定向件；70-測量儀頭的一部分；71-機(jī)電部分；72-光學(xué)部分；73-插入件；74-孔；76-組； 77-盤簧；79-法蘭套筒；80-帽形部；81-底板；82-螺母；83-蓋子；84-導(dǎo)線；85-卡圈； 86-圓盤；87-48的端部；88-51的端部；92-套筒；93-固定套筒；94-51的端部；95-92的端部；96-92的內(nèi)表面；97-92的外周面；98-倒角；99-倒角；100-48的側(cè)面；101-定向面； 102-蓋子；103-緊配合銷；104-螺釘；105-螺釘；106-螺釘；110-13的表面；112-13的端部；113-擴(kuò)寬部；114-倒角；AR-軸向；GZ-耦接狀態(tài)；L-長度；LA-縱軸；ROF-徑向；RR-徑向；α-傾斜角；角度。
權(quán)利要求
1.一種用于測量儀、尤其是坐標(biāo)測量儀的光學(xué)傳感器元件，其具有用于與測量儀側(cè)耦接件(18)機(jī)械光學(xué)耦合連接的傳感器元件側(cè)耦接件(3)，其特征在于，所述光學(xué)傳感器元件具有在傳感器元件側(cè)耦接件(3)中的光纖(22)，所述光纖具有用于與所述測量儀的光學(xué)儀器觸頭(34)連接的光學(xué)接口(30)，尤其用于傳輸用于干涉測量方法的測量光束，所述光學(xué)接口由光學(xué)傳感器觸頭(3 構(gòu)成，所述光學(xué)傳感器觸頭具有自對中的套圈(23)，所述套圈包圍所述光纖0 的端部，其中所述套圈浮動支承在所述傳感器元件側(cè)耦接件(3)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器元件，其特征在于，所述套圈具有倒角( )，用以在與所述測量儀側(cè)耦接件(18)連接時實(shí)現(xiàn)自對中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器元件，其特征在于，所述傳感器觸頭(3 形成有磨削斜面(43)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器元件，其特征在于，所述傳感器觸頭(3 具有相對所述光纖0 的芯擴(kuò)大的光束橫截面(46)，尤其是所述光束橫截面06)與所述光纖02)的芯相比擴(kuò)大了至少5倍、10倍、20倍或者50倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的傳感器元件，其特征在于，所述傳感器觸頭(3 是透鏡， 優(yōu)選是漸變折射率透鏡，尤其是呈光纖形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的傳感器元件，其特征在于，所述光纖0 是單模光纖。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器元件，其特征在于，所述套圈的末端與所述傳感器觸頭(3 平齊。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器元件，其特征在于，所述套圈在外周面 (61)上具有按規(guī)定將所述套圈保持在指定取向上的定向面(62)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器元件，其特征在于，所述套圈優(yōu)選在所述光纖02)的軸向(AR)上承受彈簧05)的作用，以產(chǎn)生在所述光學(xué)接口(30)上的壓緊力。
10.一種用于測量儀、尤其是坐標(biāo)測量儀的測量儀側(cè)耦接件(18)，其用于與根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的傳感器元件連接，其特征在于，所述測量儀側(cè)耦接件(18)具有光學(xué)儀器觸頭(34)，所述光學(xué)儀器觸頭用于與所述傳感器元件的光學(xué)傳感器觸頭(3 連接，尤其用于傳輸用于干涉測量法的測量光束。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的耦接件(18)，其特征在于，所述儀器觸頭(34)具有導(dǎo)向套 (51)和帶有套圈G8)的光纖(31)，所述導(dǎo)向套用于使所述傳感器觸頭和所述儀器觸頭的套圈03，48)自對中，其中，所述套圈G8)和所述導(dǎo)向套(51)浮動支承在所述耦接件(18) 中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的耦接件(18)，其特征在于，所述套圈08)和/或所述導(dǎo)向套(51)具有倒角06巧4)，用以在與所述傳感器元件的連接過程中實(shí)現(xiàn)自對中。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的耦接件(18)，其特征在于，所述光纖(31)在一端嵌固在所述套圈G8)中并被所述導(dǎo)向套(51)包圍，其中所述導(dǎo)向套在軸向(AR)上超出所述套圈(48)，并且在所述導(dǎo)向套的自由端(88)優(yōu)選在內(nèi)表面(53)上設(shè)有倒角(54)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13之一所述的耦接件(18)，其特征在于，所述儀器觸頭(34)形成有磨削斜面(44)，并且所述儀器觸頭具有相對所述光纖(31)的芯擴(kuò)大的光束橫截面 06)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14之一所述的耦接件(18)，其特征在于，所述導(dǎo)向套(51)的內(nèi)表面(5 具有帶有徑向偏差的圓度，所述徑向偏差小于所用光纖的芯直徑，尤其是所述徑向偏差最大為2 μ m。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于測量儀的光學(xué)傳感器元件，其具有用于與測量儀側(cè)耦接件(18)機(jī)械和光學(xué)連接的傳感器元件側(cè)耦接件(3)。在傳感器元件側(cè)耦接件(3)中設(shè)有光纖(22)，該光纖具有用于與測量儀的光學(xué)儀器觸頭(34)連接的光學(xué)接口(30)，該光學(xué)接口由光學(xué)傳感器觸頭(33)構(gòu)成，該光學(xué)傳感器觸頭具有自對中的套圈(23)，該套圈包圍光纖(22)的端部。在此，套圈(23)浮動支承在傳感器元件側(cè)耦接件(3)中。
文檔編號G02B6/36GK102224392SQ200980147155
公開日2011年10月19日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者弗蘭克·索普, 托馬斯·延森, 本杰明·烏里奧德 申請人:萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司