62经由CMM控制器756在处理器750与CMM臂730的操纵器之间传送。来 自每个探针组件720的接触数据764也传送至处理器组件750以指示探针接触（经由z轴 运动）TVS (或工作时期的物体）表面的时间。在该示例实施方式中，在探针定位摄像机630 与分束器650之间设置了附加透镜780。该透镜对焦距进行了校正使得摄像机630可以相 对于装置610以适合的结构放置。
[0055] 探针相对于CMM坐标系的校准与图1至图4中采用的校准类似，不同的是每个摄 像机630、640的数据适当用于过程的每个相应级，即探针位置和基准点位置。因此，参照图 8,探针组件（在该示例中，四探针结构的一部分）820中的一个探针组件定位成使得探针组 件的接触球/稍端822与基准点对准。基准定位摄像机640的光学装置/摄像机轴线0A2 离开基准点移动，并且探针定位摄像机630基于反射反光或其他指示观察到探针球/稍端 822与基准点670的对准。应指出的是针对替代实施方式中的设想的两个摄像机校准结构， 可以采用上述物理作用（例如，受抑TIR等）或照明装置和分束器的结构。作为稍端822， 每个探针组件820移动成与基准点670对准，CMM臂的相对位置记录在处理器组件850中 并且确定了探针在（例如X，y，z，R)运动坐标系内并且相对于基准定位摄像机轴线（0A2) 的整个关系。
[0056] 上面图6至图8的两个摄像机结构特别有利于在校准多个探针的相对位置方面使 用。这是由于在使用探针定位摄像机630与基准点670对准时每个探针（在多个探针结构 中的）可以通过操作员（或自动处理）依次容易地在视觉上定位。
[0057] 参照图9,示出并描述了用于相对于基准定位摄像机轴线和CMM坐标系校准一个 或更多个探针的程序900。在步骤910中，探针在X轴和y轴（以及可选地R旋转）方向 上沿着相关的x_y平面平移，并且在适当时沿z轴方向伸出以接触基准区域中的TVS。当 z轴运动触发了探针系统中的转换时（如上文所述），接触通过处理器感测到。在步骤920 中使用由探针定位摄像机提供的视觉反馈来将探针组件的球/稍部（当其接触或靠近TVS 时）导引成与基准中心点（例如，十字叉丝或其他标记）对准。在步骤930中，CMM运动控 制器将对准点处的臂（或平台/机器人）位置记录为探针P对准的可变位置，其中，P是探 针1至N的组件中的对准的特定探针的数字）。对在步骤940中，对每个探针1至N重复进 行上述探针对准步骤910、920以及930。确定和记录了探针1对准的位置到探针N对准的 位置的合适的值。
[0058] 在程序的步骤950中，臂（平台/机器人）接着平移以使基准定位摄像机和其相 关轴线移动至TVS上方来观察基准点。在步骤960中使用来自基准定位摄像机的反馈来导 引CMM臂（平台/机器人）使得摄像机的像素与基准点大致对准。臂（平台/机器人）的 当前位置接着将通过处理器组件和运动控制器记录为摄像机对准的可变位置。接着，在步 骤970中，程序900计算基准点定位（安装在臂上/移动的）摄像机与每个相应探针1至 N之间的相对偏移量，因为偏移量p的值（X和y轴）=摄像机对准的位置-探针P对准的 位置。在随后的工作时间操作（如上文所述）中使用这些计算的偏移值来控制每个探针相 对于物体表面的运动。
[0059] 现在将参照图10,图10与图11至图14 一起描绘了整合式（由多个部件整合构 成单个单元）校准结构1000,该整合式校准结构1000包括板载视觉系统摄像机。该结构 1000安装在基部（安装基部）1010上，基部1010在该实施方式中定位板，但可以具有适于 暂时或永久安装在CMM(或类似装置）的工作区域中的任何形状。安装基部1010支承根据 本文的实施方式中的任一者的视觉系统摄像机组件1020。因此，摄像机组件1020可以包 括板载处理器或可以将图像数据如上面大体参照图1和图7描述的那样传输至远程处理结 构。摄像机组件1020的透镜端部由可移除壳体盖1030覆盖，可移除壳体盖1030也封闭和 密封了结构1000的光学模块1040。
[0060] 安装基部1010和壳体盖1030可以通过使用各种制造技术由各种材料制成。例如， 这些部件可以由铝合金（或其他金属）、聚合物（例如，聚碳酸酯、丙烯酸、ABS、PET等）、复 合材料（例如，碳纤维、填充玻璃纤维的尼龙等）制成。此部件适于在摄像机组件1020与 光学模块1030之间保持刚性对准使得校准可靠且可重复地保持。光学模块也可以由刚性 坚固的材料如铝合金或耐久聚合物制成.
[0061] 如图11中所示，基部1010包括一系列通孔1110,所述通孔1110用于通过例如带 螺纹的紧固件（未示出）将光学模块1040、盖1030以及摄像机组件1020固定至基部。在 替代结构中，部件中的一些或所有部件可以一体地形成有基部（例如，光学模块）和/或可 以通过使用另一紧固机构如粘合剂、夹子、夹具、卡扣等进行固定。作为非限制性的示例，并 且适当参照尺寸/规模，基部1010的总宽度WB在约45毫米至约65毫米之间（并且示例 性地为55. 9毫米）。基部1010的总长度LB在约110毫米至约150毫米之间（并且示例性 地为120毫米）。基部1010 (在例如6061-T6铝合金或类似物中）的厚度TB (图13)在约 0. 3毫米与约10. 0毫米之间（并且示例性地为5. 0毫米）。这些尺寸在替代实施方式中和 /或当采用替代材料或制造技术（例如，单一部件vs整体部件）时是高度可变的。
[0062] 基部1010还可以包括通过使用合适的基部、支架和/或其他安装机构允许基部 1010安装在CMM(或类似量度装置）的工作区域中的安装孔和/或其他结构。部件可以通 过对结构100提供期望精确度和结构完整性的模制、铸造、机加工、3D打印和/或任何其他 可接受的技术制成。
[0063] 结构1000的光学装置、功能和用途与上面参照图6至图9的实施方式描述的类 似。简单地说，来自照明源1210的光沿着照明轴线0A1穿过非球面透镜组件1220并且进 入分束器组件1230中。光经由45度角的反射面（虚线1232)轴向地穿出分束器至并合的 光轴0AM。来自目标（即，接触探针的稍端）的光沿着光轴0AM引导回结构1000,引导至反 射表面1232上。光改变90度的方向至摄像机光轴0AC上，并且进入摄像机组件1020的透 镜组件1250。透镜组件可以限定任何合适的透镜光学能力和焦距设定。在该示例中，透镜 组件1250包括根据常规结构的M12安装基部。在该实施方式中，摄像机组件1020是具有 传感器1252和处理器电路板1254的视觉系统摄像机。然而，在替代实施方式中可以采用 任何可接受的摄像机机构（具有或不具有（不存在）板载图像处理和视觉系统处理能力）。 并合的光轴0AM穿过场透镜1260和透明的标线1270,其中，场透镜1260的功能在上面进 行了描述，透明的标线1270可以包括定制的基准图案或（所述的）市场上可购得的基准图 案。
[0064] 光学模块1040内的光学部件1210、1220、1230、1260和1270的间距以及传感器 1252距分束器的距离可以基于标线的尺寸和其他系统参数而变化。在该实施方式中，在图 15中更详细地示出了标线1270。标线限定约21毫米的外径RD和约2. 2毫米至2. 5毫米的 厚度。在实施方式中，并且作为非限定性示例，标线1270是在市场上从新泽西Barrington 的Edmond Optics Inc购得的零件号为39454的标线。标线基准图案限定垂直的十字叉丝 1510和一系列的同心圆1520,所述同心圆1520以1毫米的径向增量与交叉点1530间隔 开。每个圆通过相关联的指示数字1540标记。视觉系统能够适于根据情况识别圆、十字叉 丝和/或指示标记以辅助对准接触探针。这些特征也通过与结构内的摄像机组件（并且安 装在接触探针臂上）相互连接的显示器（上文所述）对人类使用者清晰可见。标线基准图 案蚀刻在玻璃基板（例如，有低反射涂层的钠玻璃）上，并且为了便于看见，可以进行着色 或以其他方式突出显示。这是根据各个实施方式的标线的各种不同的形状、尺寸和（图样） patters的示例。
[0065] 标线1270以与周围表面齐平或略超出周围表面的方式安装在光学模块1040的 顶端处。凹部1120(图11)设置用于接纳标线1270。类似于其他光学部件，标线可以通过 合适的市场上可购得的粘合剂（例如，氰基丙烯酸酯、环氧树脂等）在光学模块1040中固 定就位，或通过本领域技术人员清楚的另一机构如螺纹环、夹具、间隔件等在光学模块1040 中固定就位。标线用作结构的TVS和VP(如上所述）。也就是说，安装在臂上的摄像机（例 如，上述的摄像机640)观察被照射的标线1270,并且与标线1270对准，并且接触探针稍端 (例如，上述的探针稍端722)通过结构的摄像机1020观察和对准。显然，结构1000的摄像 机1020和其他元件定位在标线1270的平面下方以在保持摄像机1020和其他元件不与安 装在CMM中的接触探针或工件产生干涉关系。标线1270的平面通常也定位在与工件的主 表面类似的水平处。
[0066] 光学模块1040还包括场透镜1260的内凹部1130。在该实施方式中，场透镜是直 径为约12毫米并且凸面直径为约51至52毫米的平凸透镜。有效焦距为约100毫米。作 为非限定性示例，透镜是市场上从Edmond Optics可购得的、零件号为47-341的透镜。可 以采用宽范围的替代场透镜和/或在替代实施方式中可以省去透镜。类似地，在各个实施 方式中，场透镜光学器件可以与标线结合。
[0067] 光学模块1040在该实施方式中包括敞开槽（open well) 1280,分束器1230位于敞 开槽1280中。在实施方式中，为保持适当对准并且为了更加安全，分束器1230安装在方形 安装槽1140中。在该实施方式中，分束器1230是10毫米的立方体。作为非限定性示例，一 种分束器1230是市场上从Edmond optics处可购得的、零件号为47-121的分束器。然而， 显然可设想的是可以在替代实施方式中使用各种形状、尺寸以及采用操作原理的宽范围的 分束器结构。应指出的是，敞开槽1280包括分别沿着摄像机轴线0AC和并合的轴线0AM对 准的半圆通道1282和1284。这些通道足以通过系统实现期望视野的全部传输。尽管在替 代实施方式中通道1282、1284限定为半圆柱形，然而，通道1282、1284在替代实施方式中可 以是半截头圆锥形。
[0068] 光学模块1040中的敞开槽1280的相对侧部容置非球面透镜组件，非球面透镜组 件允许来自光源1219的照明光束期望地散开。作为非限定性示例，在该实施方式中，非球 面透镜组件位于凹部1290中并且以如上所述的任何可接受的方式进行固定。在该实施方 式中，透镜组件包括凸元件1292和凹元件1294,其中，凸元件1292定位成距照明源1210比 凹元件1294更远。在该实施方式中，示例性透镜的直径为约12. 5毫米。凸元件1292限定 约8. 15的前半径和约12. 80的后