用于实时测量焊缝深度的设备的制作方法

本发明涉及一种用于在借助射束焊接或接合工件时实时测量焊缝深度的设备。

背景技术：

如图1所示，在激光深层焊接过程中，在沿加工激光射束10的射束轴线的焊接过程期间产生蒸气细孔11，该蒸气细孔也被称为锁孔并且由液态熔液12包围。蒸气细孔的深度td(下面也称为锁孔深度)与焊缝或焊接深度te存在关联。沿进给方向v看，凝固的熔液14位于液态熔液12后面。

如果锁孔11的深度td已知，那么借助金相学的试验能够确定焊接深度te并且能够求取两个参数之间的修正因数。因此，通过测量锁孔深度td和应用修正因数能够实时地测量焊接深度te。在许多材料中，锁孔深度td和焊接深度te几乎相同，使得能够取消修正因数。知道焊接深度te在大量应用中特别有意义。

在激光焊接金属时，目前没有商业系统用于在焊接过程期间直接确定焊缝深度。因此在焊接过程之后不知道，在材料中焊接得有多深。然而，焊接深度是一个重要参数，因为过小的深度可能导致缺乏强度。与此相反，过大的深度可能引起焊透，由此在背面能看到焊缝。

为了能够事后确定焊接深度，常常制造横磨线。该方法是一种昂贵并且时间花费大的毁坏式检查方法，因此，通常仅抽样式地执行过程控制。通过实时地确定焊接深度能够求取焊接深度的波动并且通过参数适配来修正焊接深度的波动。由此，一方面给出连续的过程控制，另一方面减少了不可用材料的废品。

由de10155203a1已知一种具有用于检测表面数据的光学测量系统的激光加工设备，在该激光加工设备中，短相干光源的测量光借助分束器被耦合到加工光路中，使得测量光和加工激光的聚焦通过一个共同的透镜来进行。返回的测量光和参考波被输入到根据干涉仪的类型建立的测量系统中。

对于加工结果的分析和/或在制造过程期间对加工过程的调节来说，测量部位在加工单元中被选在加工部位之前、之上和/或之后。通过在加工部位前的测量部位例如能够监控并且调节焦点位置、工件位置、工件表面和例如接合配对件之间的间隙。通过在加工部位上的测量例如也能够监控和调节加工深度。

de102007016444a1描述了用于借助高能加工束加工工件的另一加工装置，为了表面扫描以测量距离，该加工束配有光相干层析成像器。测量光射束被耦合到加工光路中并且与加工射束一起聚焦到工件上，使得两个射束的焦点处于同一平面中。以此，为了监控加工过程，工件上的表面结构被检测。

在用于激光射束钎焊(de10151828a1)、尤其激光射束硬钎焊的已知设备中设置，为了相对于焊缝定位激光焦点，聚焦透镜垂直于准直透镜的光学轴线能线性移动。为了实现准直透镜和聚焦透镜的光学轴线的相对运动，也能够一起移动激光射束输入，即将光波导体的光纤端部和准直透镜一起移动。

de102011078089a1描述了一种用于在激光加工设备中进行距离测量的方法和组件，在该激光加工器件中，加工射束在工件上的反射用作测量射束。根据短相干干涉仪的原理，测量射束与参考射束叠加，该参考射束通过分束器从加工射束中被耦出。

wo2004/045798a1描述了一种用于移动和调整加工激光射束的焦点的设备和方法，在该设备中通过移动聚焦透镜能够校准焦点。

de102009046485a1描述了用于激光焊接的另一方法和设备。在这里，通过轴向移动准直透镜和/或聚焦透镜来校准加工激光射束的轴向焦点位置。

thorlabs公司提供了文献号为pafa-x-4-c的准直仪，具有5个自由度，用于在x，y，z，q，j方向进行校准。在此设置了准直透镜的平动、激光保持架的倾斜和光纤端部和准直透镜之间的间距改变。

由us8,822,875b2已知一种用于在激光焊接时实时地确定焊接深度的系统，在该系统中，测量光射束被准直并且聚焦到锁孔中。反射的测量光被输送到包括宽带光源、干涉仪和光谱仪的分析处理系统。然而未描述：测量光耦合到加工光路中。

wo2014/138939a1同样描述了一种根据权利要求1的前序部分的、用于实时地确定焊接深度的系统。为了改变成像射束的倾斜和其射到工件上的点的位置，在成像射束的准直光路中设有可摆动的镜。此外，可调整激光头、玻璃光纤、光纤连接插头和准直透镜的相对位置和角度，以便控制成像射束的位置和聚焦平面。

由us2012/0285936a1已知一种激光焊接设备和一种激光焊接方法，其中，用于观察激光射束和工件之间的相互作用区域的测量光射束被耦合到相干加工光路中。将测量光射束发送给聚焦透镜的光学干涉仪经由聚焦透镜接收从加工激光射束和工件之间的相互作用区域反射的测量光以进行过程监控。

目前没有用于直接测量锁孔深度或者说焊接深度的商业系统。因此，也没有用于将测量光最佳地耦合到锁孔中的系统。市场售卖的光纤准直仪因而没有设计成能校准地这样准直测量光(调整x，y，z方向和射束扩宽)，使得该射束通过焊头能够优化地聚焦到锁孔中，并且反射投影回到光纤中。在大多数情况下也不提供粉尘保护以在激光焊接时维持准直仪和包含在其中的镜头的使用条件。

为了在激光深层焊接时得到关于锁孔的信息，至今使用锁孔开口的基于摄像机的同轴观察，然后借助该锁孔开口仅能够求取锁孔的面状观察和其周围环境，然而不能求取真实的锁孔深度。对此仅须校准测量光的聚焦焦距位置。此外，锁孔放射的与极化有关的同轴观察能够实现对锁孔几何形状的推测，然而不能提供真实的深度信息。

在这里所说的光相干层析成像(oct)如其应用在眼科学中那样用作测量方法。

技术实现要素：

本发明的任务是，提供用于在焊接或接合时实时地测量焊接深度的设备，借助该设备尤其能够可靠地测量在此出现的蒸气细孔的深度，以便从中求出焊接深度。

通过根据权利要求1所述的设备解决该任务。在从属权利要求中描述本发明的有利扩展方案和构型。

根据本发明，用于在借助射束焊接或接合工件时实时地测量焊缝的深度的设备包括：测量光源，其光线被分束器耦合到参考臂和测量臂中；准直模块，其具有至少一个准直透镜，所述至少一个准直透镜用于准直测量光射束，该测量光射束通过测量臂中的光波导体被输送到该准直模块中，所述至少一个准直透镜还用于将由待加工工件往回反射的测量光射束成像到光波导体的离开/进入面上；耦合元件，用于将测量光射束耦合到加工射束的光路中；聚焦透镜，用于将测量光射束和加工射束共同聚焦到工件上并且用于准直往回反射的测量光射束；和分析处理单元，用于确定焊缝深度，从工件往回反射的测量光与叠加的、从参考臂中往回反射的光线转向到所述分析处理单元中。在此，准直模块还包括用于调整测量光射束的轴向焦点位置的器件、用于调整测量光射束的侧向焦点位置的器件并且包括场透镜，该场透镜布置在光波导体的离开/进入面和准直透镜之间并且确定了测量光射束的射束扩宽并从而确定测量光射束的焦点直径。为了在侧向上调整测量光射束的焦点位置，在此，光波导体的离开/进入面能够以小于等于10微米的精度相对准直透镜的光学轴线移动。

基于根据本发明设置的准直模块能够实现，将通过光波导体传送的测量光与加工激光同轴地叠加、将该测量光聚焦到锁孔中并且接着将由锁孔底部反射的光线重新耦合回光波导体中。因此能够确定锁孔底部和加工头之间间距，并且在到材料表面的间距已知的情况下测量锁孔深度。尤其，通过在准直模块方面的不同调整可能性能够实现，将测量光以下述方式聚焦到锁孔中，使得从锁孔底部反射的光线的强度变为最大。

根据本发明能够实现，将测量光射束的射束成形以及对准适配于焊接过程，以便得到最佳的测量结果。射束成形和对准是必需的，其原因是：周围的熔液和在蒸气细孔中形成的、在焊接过程期间使锁孔保持敞开的蒸气压力之间的平衡与如激光功率、进给速度、材料等过程参数有关，因此锁孔形状(开口、倾斜角度、深度等)也与过程有关。

测量光理想地通过光波导体引导到加工头。热和机械影响在光波导体的情况下经常对被引导的光线的极化方向有影响。由此在例如衍射格栅之类的极化敏感元件中产生负面作用，该衍射格栅对于测量光的色解是必需的。

因此，在本发明的有利构型中设置，在准直模块中，在光波导体的离开/进入面和场透镜之间布置有用于改变极化的光学活性的结构元件，尤其是法拉第旋转器，该法拉第旋转器将测量光的极化转动45°。通过在光纤端部使用法拉第旋转器转动45°，使得与对光波导体的外部影响无关地，出来的波和返回的波的极化转动成：出来的波与返回的波在光纤中始终相对彼此转动90°。因此，出来的波与返回的波能更好地相互分开并且保证了，从测量臂和参考臂返回的光波的极化方向在分束器上重新处于相互平行，由此在出现干涉的情况下实现了最大可能的调制深度。此外，在s和p极化方向之间的运行时间差被补偿。

本发明有利构型的特征为，光波导体的离开/进入面相对于光纤轴线的垂直线具有8°的倾斜角度。由此实现，在光波导体的离开/进入面上的往回反射不返回到该光波导体的芯中，而是能够在护套中被吸收。

测量光到锁孔开口中的聚焦基于同轴布置地通过也用于加工射束的聚焦的透镜来进行。通常，该透镜在加工波长度上方面被优化，使得在测量光波长度中出现色差。因此，加工射束和测量光射束的焦点处于不同平面中。然而为了将测量光射束的焦点定位到锁孔开口的平面中并且提供对色差的补偿，根据本发明设置，为了轴向调整测量光射束的焦点位置，准直透镜沿其光学轴线方向相对于光波导体的离开/进入面能移动。

替代地也能够实现，为了轴向调整测量光射束的焦点位置，光波导体的离开/进入面与法拉第旋转器和场透镜一起相对于准直透镜能沿其光学轴线方向能移动。

在本发明的另一构型中设置，为了侧向调整测量光射束的焦点位置，，光波导体的离开/进入面有利地能与法拉第旋转器一起移动。

锁孔开口的大小与过程非常有关。因此，例如锁孔开口的直径随加工射束的焦点直径减小而减小。为了将测量光完全聚焦到锁孔开口中，测量光射束与过程参数的适配是必需的。除了加工射束的特性外，待焊接的对象也对锁孔几何形状起作用。焊接试验已经表明，盲焊与例如对焊相比需要的测量光射束焦点直径较小。

因此，在本发明的有利构型中设置，场透镜能更换地布置在准直模块中。以此，焦点大小与过程的适配是可能的，其中，焦点位置保持不变。

除了大小，锁孔开口的形状和倾斜角度也与过程有关。因此，在开口具有椭圆形状期间，锁孔的倾斜角度随着进给速度增大而增大。为了能够将测量光射束在取向和倾斜方面进行适配以获得最佳的测量结果，根据本发明设置，准直模块以能相对于加工激光射束的光学轴线垂直地移动的方式布置在引导加工激光射束的焊头上。

在此，准直模块合乎目的地借助适配件以能移动的方式保持在焊头上，该适配件优选构造成可旋转，使得准直模块能够朝任意方向移动。

在光路(透镜、分束器、保护玻璃等)中在表面上、尤其在平整表面上的往回反射会产生附加干涉。因为所述测量方法是基于干涉的方法，因此这些附加干涉产生干扰信号。在平行平面的板的正面和背面上的往回反射例如引起干涉信号，该干涉信号在分析处理之后提供相应于板的光学厚度的信号。通过参考测量虽然能够消除这些干扰信号，然而，测量系统的灵敏性在这些区域中明显减小。因此，根据本发明，在聚焦透镜前面布置了保护玻璃，该保护玻璃以大于3°的倾斜相对于加工光路的光学轴线的垂直线倾斜，使得尽可能地减小到光波导体中的反射。

附图说明

下面例如参照附图详细阐述本发明。附图示出：

图1工件的示意性剖面图，用于示出焊接时的蒸气细孔(锁孔)；

图2用于实时测量焊接深度的本发明设备的示意图；

图3焊头的示意图，带有用于耦合测量光射束以测量焊接深度的光学系统；

图4光学系统的示意图，带有适配过的用于大(图4a)和小(图4b)聚焦焦距的射束扩宽；

图5与图3类似的焊头的示意图，通过摄像机或光电二极管进行附加的同轴过程监控；

图6与图3类似的焊头的示意图，具有能侧向移动的光学系统；

图7布置在壳体中的光学系统的立体图。

在图绘的不同附图中，相互相应的结构元件和元件设置有相同参考标记。

具体实施方式

根据本法发明设置一种光学系统，下面称为准直模块，以便将测量系统的测量光通过焊头聚焦到锁孔中，并且使在锁孔底部反射的测量光重新转向到测量系统中。

图2示出用于实时确定锁孔深度的完整设备。锁孔深度td的确定或测量基于光相干层析成像进行，该光相干层析成像借助干涉仪而利用光的相干特性。为此，分析处理单元15包含宽带光源(superlumineszenzdiode，sld)该宽带光源将测量光耦合到光波导体16中。在优选具有光纤耦合器的分束器17中，测量光被分开到参考臂18和测量臂19中，该测量臂具有光波导体20、准直模块21和焊头22。准直模块21用于准直从光波导体20出来的测量光(测量光射束23)，以此，该测量光能够在焊头22中与加工射束10同轴叠加。如在图3中进一步示出的那样，该叠加借助用作耦合元件的半透镜、尤其双色镜24进行。接着，加工激光射束10和测量光射束23通过一个共同的透镜25被聚焦，该透镜在后面被称为聚焦透镜。在此以下述方式调整测量光射束的焦点位置和焦点直径，使得测量光转向到锁孔中，即蒸气细孔中。从锁孔中往回反射的测量光通过聚焦透镜25和准直模块21成像到光波导体20的离开/进入面26上、在光纤耦合器17中与来自参考臂18的往回反射的光线叠加并且接着被转向回到分析处理单元15中。叠加成的光包含关于参考臂18和测量臂19之间的路程长度差的信息。这些信息在分析处理单元15中被分析处理，由此，使用者得到关于锁孔底部和焊头22之间的间距的信息。

图3示出安装在焊头22和准直模块21内部的光学元件。光波导体20的端部具有被倾斜地磨削的光纤端部作为离开/进入面26，测量光经由该光波导体被引导到焊头22。通过倾斜磨削防止：由于菲涅尔反射而在光纤端部出现往回反射，该菲涅尔反射导致附加的干涉。在倾斜的光纤端部上往回反射的光线超出全反射的边界角度，因此，所述光线不会在光纤芯中被引导，而是在护套材料中被吸收。典型地，在光纤端部上安装fc/apc或e2000apc(apc＝angledphysicalcontact)插头，这些插头相对于光纤轴线的垂直线具有8°的角度。

测量光在从光纤插头中射出来之后穿过用于改变极性的光学活性结构元件、尤其是法拉第旋转器27。该法拉第旋转器将光的极化旋转45°。在测量光已在锁孔底部被反射之后，该测量光重新穿过法拉第旋转器27。尽管扩宽方向相反，但极化朝相同的方式重新旋转45°，使得返回的测量光的极化相对于到达的测量光的极化转动了90°。由此保证整个光学路程(出来和返回方向)对于两个极化形式来说大小相同，并且在这里与在光波导体中的极化由于扭转如何被改变无关地不出现路程差。光波导体20的运动因此具有对测量信号的较小影响。此外保证了，从测量臂和参考臂返回的光波的极化方向在分束器上重新相互平行，由此在出现干涉时达到最大可能的调制深度。

场透镜28布置在法拉第旋转器27之后，借助该场透镜能够影响从光波导体20出来的测量光射束23的发散。例如，如果使用品牌corningsmf-28的光波导体，那么出来的测量光射束23具有0.14的数值孔径。通过影响发散能够改变射束扩宽。因此，一方面在给定了聚焦透镜25的聚焦焦距的情况下可改变测量光斑的焦点大小、即焦点直径，并且可找到安排到焊接过程上的、在焦点大小和景深之间的优化折中。另一方面，通过在聚焦焦距不同的情况下适配射束扩宽，可将测量光斑的焦点大小保持不变。透镜配置的改变仅随着透镜间距中的最小改变而进行，因此能够在一个壳体中实现多种配置，由此将机械配合限制到最小。

在具有平坦凹形表面的场透镜28的情况下，凹形表面在正确安装的状态下构成凹镜(弯曲侧沿光纤插头的方向)。尽管有抗反射涂层，入射光仍有小部分被往回反射。场透镜的凹形侧将该光线又成像到光纤上，由此可能产生干扰影响。因此，在使用平坦凹形透镜时已达成像差和往回反射到光纤中的光之间的折中。

发散的测量光射束23在场透镜28后方通过准直透镜29被准直。为了减少像差优选使用非球面透镜。替代地也能够使用具有两个球面表面的透镜，这样选择该透镜的半径，使得球面像差最小化。但也可以使用由具有轴向梯度的玻璃制成的透镜，由此特别是能够修正球面像差。此外能够使用两片式透镜或三片式透镜。

准直模块21以准直透镜29结束。准直过的测量光射束23借助双色镜24与准直过的加工激光射束10同轴地叠加。在图3中示出的示例中，双色镜理想地具有针对加工激光射束10的高反射和针对测量光射束23的高透射。通过准直透镜30对加工激光射束10进行准直。加工激光常常借助光波导体31被引导到焊头22。

加工激光射束10和测量光射束23通过共同的聚焦透镜25聚焦到工件表面上。为了免受污物影响，在聚焦透镜25前面通常存在保护玻璃32。在垂直于光路布置的保护玻璃32中，通常在正面和背面上出现往回反射。这两个往回反射相互干涉并且被成像到光纤端部上并从而在分析处理单元中被分析处理，由此得到间距信号，该间距信号正好相当于保护玻璃32的光学厚度。保护玻璃32的典型厚度处于1.5至2mm。因此得到处于一范围中的间距信号，在该范围中测量典型的焊接深度。为了使该干扰信号最小化，优选倾斜地安装保护玻璃32。因此，往回反射不再完全成像到光纤端部上，并且干扰信号明显被减少。保护玻璃的倾斜角度相对于加工光路的光学轴线的垂直线优选为大于3°的值。

在激光深焊的情况下加工射束的典型焦点直径在约200至600μm之间变化。锁扣开口通常具有较小的直径，因此，测量光必须被聚焦到比加工射束的直径小的直径上。同时，在许多应用中实现了若干毫米的焊接深度，由此得到在锁孔深度和其直径之间的大纵横比。因此需要将测量光优化地聚焦到锁孔开口中，使得尽可能多的光从锁孔底部往回反射并且提供用于分析。

为了为此能够在三个维度将测量光射束23的焦点校正到锁孔开口上，在准直区域中的、即在准直模块中的光学元件必须能运动地被支承。在焊接过程中通常使用150至1000mm范围内的较大聚焦焦距。为了在测量光射束的焦点直径和景深之间折中，需要50至100mm之间的准直焦距。通过准直焦距和聚焦焦距之间的成像比，在成像平面中明显放大了光学元件在准直区域中的运动。因此需要相应地精密机械调整可能性。在使用f＝300mm的聚焦焦距和f＝50的准直焦距时得到1:6的成像比。如果想要将测量光斑(即测量光射束23的焦点)在成像平面中准确地定位在50μm，则光纤端部、即波导体20的离开/进入面26例如在物体平面中必须定位在8μm。

图4a示出调整可能性，这些调整可能性设置在准直模块21上，以此，测量光射束23的焦点、即测量光斑能够在三个空间方向上最佳地被校正到锁孔开口中。焦点的轴向调整通过准直透镜29的轴向移动来进行。由此，准直过的射束变得稍微发散或会聚，由此焦点的位置轴向地移动。替代准直透镜29的移动也能够移动由光纤端部、法拉第旋转器27和场透镜28组成的单元。焦点的侧向调节通过光纤插头、即光波导体20的端部相对于准直透镜29的光学轴线的侧向移动来进行。

通过模拟能够表明，通过光纤端部的离轴布置、即通过相对于光学轴线错开地布置光纤端部，在所需的移动路程为1至2mm的情况下不出现明显的像差。由于所使用的法拉第旋转器27的受限的孔径，该法拉第旋转器同样借助光纤插头侧向移动。通过校准和对焦之间的成像比，即通过准直透镜29和聚焦透镜25的焦距比，显著地放大在焦点区域中的调节运动。在侧向移动的情况下，在典型的焊头配置中所述放大的因数为6。然而为了精确地将测量光聚焦到锁孔开口中，校正单元的分辨率需要小于等于10μm。

根据所述过程参数，锁孔开口具有处于小于100μm的范围内的直径。而深度能够延伸超过若干毫米。由于该大纵横比，在锁孔壁上出现吸收和散射，使得入射光的仅一小部分在锁孔底部上被反射、又离开锁孔并且通过加工光具被会聚。出于该原因，可供使用的测量光必须尽可能完全聚焦到锁孔中，以此在耦合时不出现明显损失。此外有利的是，使在锁孔侧壁上的反射数量保持最小，以便使吸收和散射最小化。这能够通过聚焦过的测量光的大景深来实现，该景深通过相应的射束扩宽来设定。因为小焦点直径也导致小景深，所以必须找到两个参数之间的折中。

图4b示例性地示出：在给定的准直焦距的情况下如何能够通过更换场透镜28来改变射束扩宽。在聚焦焦距不变的情况下，通过较小的射束直径得到较大的景深以及较大的焦点直径。

在激光焊接的许多应用中，基于摄像机或光电二极管的同轴系统33被用于过程观察。结合同轴焊接深度测量，可以如在图5中示出那样使用附加的双色镜34，以将准直模块21的测量光从剩余的过程观察分离。

在具有高进给速度的过程中，锁孔11的倾斜改变。因此，为了测量光射束23的更好的耦合，能够有利的是，使测量光射束23的、由准直透镜29的光学轴线确定的光学轴线同样倾斜，其中，加工激光射束10保持不变。图6示例性示出使射到锁孔11上的测量光射束23倾斜地入射的可能性。为此目的，整个准直模块21垂直于加工激光射束10的光学轴线地移动。所述倾斜随着移动增大而增大，由此能够实现与进给速度适配并从而与锁孔倾斜适配。

该方法的优点在于，在准直模块21和焊头22上的设定本身保持不变。所述移动能够通过不进一步示出的、在准直模块21和焊头22之间的适配件来进行，使得能够实现低成本的加装。适配件还能旋转地被构造，使得准直模块21能够朝任意方向移动。因此能够执行与方向无关的焊接过程。

在焊头22运行期间出现如飞溅的焊液和灰尘之类的污物。因此，在工业环境中必须保护准直模块21中的光具和精密机械调节可能性免受外部影响。因此，在需要精密机械调节可能性的同时仍需要耐用的防尘结构。为此，提供相应保护并且在紧凑安装空间上提供高精确的调整可能性的壳体是必需的。为此目的已画出壳体(图7)，该壳体除了调整螺栓35，36和37之外在外部不具有可运动的部件。光纤接头以未进一步示出的方式在金属pvc软管38内部运动，由此不出现附加的摩擦力。用户对光波导体20的拆卸可通过松开接管螺母39来进行。

因为锁孔11仅在焊接过程期间出现，因此测量光射束到锁孔11中的准确校正仅在焊接过程期间发生。因为多个过程参数(进给速度、材料、焊接几何形状、激光功率等)对锁孔有影响，因此必须针对每个焊接过程单独求取测量光斑位置。对于校正而言，多个变型方案是可能的。

1.通过旋转调整螺栓35，36，和37将测量光斑以手动的、递次的方式对准锁孔11。

2.递次调节，其中，对调整螺栓35，36，和37进行马达式驱动。

3.与搜索算法结合的马达式调节，以便在焊接过程期间自动搜索锁孔位置。

通过准直模块21能够这样扩展焊头21，使得能够将测量光射束最佳地聚焦到相应的锁孔开口中。由此能够通过光相干层析成像的测量原理实时地确定锁孔深度并从而确定焊接深度。

通过准直模块的校正可能性，测量光射束的焦点也能够就加工射束而言在前运行和在后运行中进行校正。因此，在前运行中能够测量与上板的间距并且能够适配加工射束的轴向焦点位置。这尤其在激光切削非金属材料时是有利的，因为在这里不可能进行电容式间距测量。在后运行中，在激光焊接的情况下能够测量焊缝上焊道，由此能够推断出可能的过程错误。

通过马达式调节能够在所述过程之前、期间或之后执行间距测量，其方式是：测量光射束周期性检测不同的位置。因此，借助测量系统能够检测与上板的间距、焊接深度和焊缝质量。除了马达式驱动的调节可能性外，在多个点上的间距测量也能够通过扫描镜系统来实现，这些扫描镜布置在场透镜28和准直透镜29之间并且使测量光射束偏转。另外的替代方案是：多个并排放置的光纤端部，这些光纤端部能够通过光纤转换器单独地被编址。

通过在准直模块内部的合适射束成形，在静态测量光射束的情况下也能够检测多个位置的间距信号。例如，如果楔形板部分地集成到光路中，那么测量光射束分成提供各一个独立间距信号的两个子射束。因此能够同时检测与工件表面的间距和锁孔深度。