用于干扰式测量距离的装置的制造方法_3

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过的路程长度; 这样选择这个角度,对于使对于两个物体01,02之间的任意距离在分裂位置与汇合位置之 间经过的路程长度是一致的。
[0045] 在所解释的按照本发明装置的第一实施例中通过所谓的游标扫描、即通过产生带 图形和借助于形成结构的光检测器扫描同一图形产生多个相位移的、与距离有关的信号。 对此也可以附加地选择,设想通过极化评价或者通过适合地构成汇合元件产生相位移的信 号。关于原则上公知的用于在干扰式测量距离装置里面产生相位移的、与距离有关的信号 可能性请参阅本申请人的DE 10 2011 005937 A1。
[0046] 在图5, 6a,6b以及7a和7b中以局部视图示出按照本发明装置的第一实施例变 体。下面仅仅解释与前面所述实施例的主要区别。
[0047] 这个变体包括第一距离传感器,后者具有与在图2中左侧所示的第一实施例中相 同的构造或光程。这个第一距离传感器在本变体中以第二距离传感器补充,但是它现在在X 向上与第一距离传感器错开地设置。在第二距离传感器一侧上为了在分裂元件14上产生 信号利用+/_第一衍射级。图5仅示出第二距离传感器的示意图;分射束在两个距离传感 器中的光程在图6a和6b的视图中可以看出。因为这些光程正好对应于由第一实施例的光 程,因此省去重新详细描述它们。
[0048] 在图7a中还示出在X向上相邻布置的分裂元件11',14'和第一和第二距离传感 器的汇合元件13',15'。图7b示出第一和第二距离传感器的不同组成部分在分扫描单元 20. Γ中的布置,即用于两个距离传感器的光源21. Γ,21. 3'、准直光路22. Γ,22. 3'和检 测装置 25. Γ ,25. 3'。
[0049] 按照本发明装置的第一实施例的这个变体的第二距离传感器由于规定使用 +/_第一衍射级在物体01,02沿着移动方向Z相对移动的情况下不提供相位移;而是在物 体01,02沿着y向相对运动情况下检测相位移。即,通过与物体01,02沿着y向的位置变 化有关的测量值供使用。但是在这里能够通过形成由第一和第二距离传感器的位置相位的 差值获得实际所期望的、用于物体01,02沿着移动方向z的距离变化的其它测量值。在物 体01,02沿着移动方向z相对运动的情况下的距离变化△ z近似地由下式给出:
(等式4) 其中: Δ z :=物体01,02沿着移动方向z的距离变化 TPz:=透射十字光栅沿着移动方向z的分周期 λ :=光源的波长 O1 :=第一距离传感器的位置相位 Φ2:=第二距离传感器的位置相位 K :=第二与第一距离传感器的分裂元件或透射光栅的分周期的比例。
[0050] 下面利用图8, 9a,%,10, 11解释按照本发明的用于干扰式测量距离的装置的第 二实施例。图8以及9a和9b示出相应装置的不同视图,图10以展开图示出用于产生与距 离有关的信号的光程以及图11示出不同光学功能重要的元件的俯视图,它们在光程中加 载。下面仍然只解释与前面所述实施例的主要差别。
[0051] 为了检测两个物体01,02沿着仍然垂直的移动方向Z的距离,按照本发明装置的 第二实施例包括与物体01连接的测量反射器110以及与物体02连接的扫描单元120。
[0052] 测量反射器110由载体衬底112组成,在载体衬底上设置平面反射镜114。平面反 射镜114的反射侧面对准扫描单元120的方向。
[0053] 在扫描单元120的侧面上设有光源121、检测装置125以及透明的支架体137,例 如由玻璃制成;此外备选地作为支架体也可以使用适合的空心体。支架体137按照在图8 中的视图具有锥台形横截面;在支架体137上设置一排光学功能重要的元件。设置在面对 测量反射器110的支架体137表面上的分裂元件132和汇合元件135以及四个设置在支架 体侧面上的偏转元件133a,133b,134a,134b属于这些光学功能重要的元件;在此在图8中 支架体137左侧面上设置第一偏转元件133a和第二偏转元件133b,在支架体137的右侧面 上设置第三偏转元件134a和第四偏转元件134b。分裂元件132与汇合部件135 -样,由具 有确定选择的分周期的透射光栅构成;作为偏转元件133a,133b,134a,134b在这个实施例 中现在起到反射光栅的作用,具有适合选择的分周期,其中其反射面对准支架体137内部 方向。
[0054] 下面要解释按照本发明的用于干扰式测量距离的装置的第二实施例的光程。在此 由光源121发射的射束首先穿过支架体137面对光源121的那个侧面的光学无效的部位 131。在穿过支架体137以后射束进入到分裂元件132上的分裂位置并且在这里分裂成两个 分射束,它们如图8所示以不同的角度在测量反射器110的方向上继续传播并且在第一射 中位置上第一次加载它们。在测量反射器110的平面反射镜114上分射束在扫描单元120 的方向上反射回去,而且在第一偏转元件133a和第二偏转元件133b的方向上。然后从这 些偏转元件133a,133b分射束在第三偏转元件134a和第四偏转元件134b的方向上偏转。 通过第三和第四偏转元件134a,134b实现分射束在测量反射器110的平面反射镜114方向 上的偏转,分射束在第二射中位置第二次加载测量反射器。在此在平面反射镜114上的第 二射中位置可以相对于分射束在给出的X向上的第一射中位置错开。由第二射中位置114 只实现分射束在汇合元件135上的汇合位置上的反射回去。由汇合元件135仅仅干扰的分 射束的叠加副通过支架体137传播,通过光学无效的部位136离开支架体并且进入到检测 装置125。通过检测装置仍然可以检测多个相位移的、与距离有关的信号。
[0055] 为了产生许多相位移的信号在这个实施例中也可以使用不同的变体。例如能够, 设有所谓的游标扫描,其中分裂元件132的透射光栅具有与汇合元件135透射光栅的略微 不同的分周期。由此引起的带图形可以利用形成结构的光检测器在检测装置125中检测并 且转换成多个与距离有关的相位移的信号。但是如上所述备选地也可以设想通过极化评价 或者通过汇合元件的适合结构产生相位移的信号。关于原则上公知的用于在干扰的测量距 离装置中产生相位移的与距离有关的信号的可能性仍然请参阅已经多次提及的本申请人 的 DE 10 2011 005 937 Al。
[0056] 在按照本发明装置的第二实施例中保证,在距离沿着移动方向z变化的情况下 分射束在分裂与再汇合之间经过的光学路程长度对于两个分射束保持相同并因此保证所 需的距离测量的波长无关性。这一点在这里一方面通过设有四个适合选择的偏转元件 133a,133b,134a,134b的布置角度保证。另一方面通过构成偏转元件133a,133b,134a,134b 的反射光栅、尤其通过选择这个反射光栅的分周期保证至少在分裂的分射束的一部分光程 中对称的走向。
[0057] 作为按照本发明装置的第二实施例的优点还要指出,由于规定的基于yz平面的 对称引起相对于围绕y轴的可能倾翻的倾翻不敏感性。
[0058] 最后要利用图12, 13和14解释按照本发明的用于干扰式测量距离的装置的第二 实施例变体。在此仍然只提及与上述第二实施例的主要差别。
[0059] 在这个变体中用于产生与距离有关的信号的光程原则上与由图8-11的第二实 施例的光程一致。区别仅仅在于,在扫描单元中传播的分射束在加载第一和第二偏转元 件133a',133b'与加载第三和第四偏转元件134a',134b'之间聚焦在线聚焦L上,该线 聚焦沿着z向延伸。为此以反射的圆柱透镜的形式相应地构成偏转元件133a',133b', 134a',134b',它们设置在支架体的侧面上。偏转元件133a',133b',134a',134b'以及 圆柱透镜除了偏转的光学作用于分射束上以外按照前述实施例还具有在y向上引起的聚 焦作用;它引起在扫描单元的对称中心里面的线聚焦L。通过这种方式和方法除了已经存 在的在按照本发明的装置的组成部分围绕y轴倾翻时的不变性以外还实现在可能围绕X轴 倾翻时的不敏感性。即,在按照本发明的装置的组成部分围绕这些轴中的一个轴可能倾翻 的情况下不会引起在确定距离时的错误。
[0060] 对于使用反射的圆柱透镜备选地也可以通过附加地定位在光程中的折射的透镜 实现这种聚焦的作用。
[0061] 这种相对于围绕y轴和X轴的倾翻的不敏感性也能够在按照本发明装置的第二实 施例的另一备选的扩展结构中保证。因此,代替构成四个以反射的圆柱透镜形式的偏转元 件可以规定,在扫描单元中分裂的分射束在再汇合之前,分别射到总共三个偏转元件上;因 此对于分裂的分射束总共设有六个偏转元件。在此反射光栅起到偏转元件的作用,它们设 置在支架体的侧面上,支架体现在由三侧的锥台构成。这种布置对应于光反转,如同与其类 似地通过反射的三棱镜实现。这个变体与前述变体相比的优点是,所有使用的光栅可以通 过恒定的分周期构成。
[0062] 除了具体解释的实施例以外,当然也存在其它可能性,有选择地构成按照本发明 的用于干扰式测量距离的装置。
【主权项】
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