[發明專利]光學測量探針和用于內直徑和外直徑的光學測量的方法

有效

• 申請號: 201380038356.8
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN104508421B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: P.德拉巴雷克;G.弗蘭茨;P.里格
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01B11/12
• 分類號: G01B11/12;G01B9/02;G01B11/24;G01N21/88
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 張曄,宣力偉

技術領域

本發明涉及一種用于測量物體的內直徑和/或外直徑的光學測量探針，所述光學測量探針具有用于將光束聚焦或對準到物體的表面上的第一光學元件。

本發明此外還涉及一種用于利用測量儀器和光學測量探針光學測量物體的內直徑和/或外直徑的方法，其中光束由光學測量探針聚焦到物體的表面上。

背景技術

對于形狀、直徑和表面粗糙度的光學檢測已知干涉儀式運行的光學測量系統，其包括調制干涉儀和后置于該調制干涉儀的參考干涉儀。該光學測量系統用于光學間距測量，例如在表面幾何結構的測量中的質量保障中。文獻EP 1 058 812 B1描述了一種這樣的用于檢測特別是粗糙表面的形狀和間距的干涉儀式的測量儀器，該測量儀器包括至少一個空間上相干的光束生成單元，其光束在測量儀器的測量探針中分成一個通過測量參考分支引導的并且在其中反射的參考測量束和一個通過參考分支引導的并且在粗糙表面上反射的測量束；包括一個裝置，用于調制光相或者用于根據第一子光束的相對于第二子光束的光相或光頻的外差頻率移動光頻；包括疊加單元，用于將反射的測量參考光束與反射的測量光束疊加；具有光束分離單元和光束接收單元，用于將疊加的光束分成至少兩個具有不同波長的光束并且用于將光束轉換為電信號；并且具有分析處理單元，其中粗糙表面的形狀或間距基于電信號的相位差是可確定的。在此規定，由光束生成單元發出的光束是在時間上短時相干的并且寬帶的，使得光束生成單元、用于形成第一子光束和第二子光束的分束鏡和用于相位調制或頻率移動的裝置設置在一個與測量探針在空間上間距的構造為調制干涉儀的結構單元中，并且在該機構單元中在子光束的光路中設置一個延遲元件，該延遲元件產生兩個子光束的光學路徑長度的差，該差長于由光束生成單元發出的光束的相干長度。

這樣的首先由兩個干涉儀組成的干涉儀式的測量儀器可以以不同的干涉儀類型構成。如此調制干涉儀可以構造為馬赫-增德爾干涉儀，而測量干涉儀或測量探針緊湊地例如構造為米勞干涉儀。對于干涉儀式的測量儀器共同的是，在第一干涉儀中寫入的在短時相干的光束源的兩個子光束之間的光路差在第二測量干涉儀或測量探針中又被調整并且如此使得子光束形成干涉。在文獻EP 1 058 812 B1中通過延遲元件寫入的光路差在此也可以通過不同長度的子臂產生，所述子臂由子光束通過，如在文獻EP 1 058 812 B1中在一個以光導體構成的調制干涉儀中所示的那樣。

在調制干涉儀中待寫入的光路差針對測量干擾儀或測量探針的構造上的實施方式。

文獻EP 1 082 580 B1描述了一種干擾儀式測量儀器，用于檢測形狀、粗糙度或表面與調制干擾儀的間距，該調制干擾儀具有在空間上相干的光源和用于將其光束分成兩個子光束的分束鏡，其中一個子光束相對于另一子光束借助于調制裝置移動其光相或光頻并且隨后集中在一起，該測量儀器包括測量探針，其中將集中的子光束分成通過測量分支引導的并且在表面上反射的測量光束以及通過參考分支引導的并且在其中反射的參考光束并且其中反射的測量光束與反射的參考光束疊加；并且包括接收單元，用于分開疊加的具有不同波長的光束并且將光束轉換為電信號并且用于基于相位差分析處理信號。在此規定，構造為結構單元的調制干擾儀與測量探針在空間上分離并且經由光導纖維裝置可與該測量探針耦合，并且測量分支和參考分支通過一個或多個引導測量光束和參考光束的固體形成。