Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines konfokalen Weißlichtsensors an einem Koordinatenmessgerät und eine Anordnung mit einem Koordinatenmessgerät und einem konfokalen Weißlichtsensor.

Es ist bekannt, Koordinatenmessgeräte (im Folgenden kurz: KMG) zum Messen von Koordinaten einer Werkstückoberfläche zumindest eines Werkstücks zu verwenden. Die Werkstückoberfläche wird mit zumindest einem Sensor des KMG abgetastet, und zwar durch taktiles Antasten der Werkstückoberfläche mit einem Taster und/oder

berührungslos. Zu den berührungslos abtastenden Sensoren gehören die optischen Sensoren. Eine Art optischer Sensoren sind die Laser-Triangulationssensoren. Eine andere Art optischer Sensoren sind konfokale Weißlichtsensoren. Ihre Verwendung als Sensoren von Koordinatenmessgeräten ist z.B. aus der DE 103 40 803 A1 bekannt.

Unter einem Koordinatenmessgerät wird ein Gerät verstanden, dass unter Verwendung von zumindest einem Sensor Koordinaten eines Werkstücks messen kann. Die vorliegende Erfindung bezieht sich speziell auf Koordinatenmessgeräte, die Koordinaten von Oberflächen und/oder Materialgrenzflächen von Werkstücken messen können. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner speziell Koordinatenmessgeräte mit einer

Bewegungsvorrichtung, die eine Relativbewegung des Sensors und des Werkstücks ermöglicht. Eine Möglichkeit, den Sensor und das Werkstück relativ zueinander zu bewegen, bieten KMG mit einem oder mehreren relativ zu einer ruhenden Basis beweglichen Sensor. Beispiele dafür sind Koordinatenmessgeräte in Portalbauweise oder Gantrybauweise. Das zu vermessende Werkstück wird üblicherweise direkt auf der ruhenden Basis, z.B. einem Messtisch, oder über einen Werkstückhalter (z.B. einen Drehtisch) auf der Basis platziert. Eine andere Möglichkeit für eine Relativbewegung von Sensor und Werkstück bieten Koordinatenmessgeräte mit einem beweglichen Messtisch und feststehendem Sensor, z.B. KMG mit einem sogenannten X-/Y-Messtisch, der in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Bewegungsrichtungen beweglich ist. Wie das Beispiel der KMG in Portalbauweise oder Gantrybauweise mit Drehtisch zeigt, sind Mischformen beider Arten von KMG möglich, d.h. die Relativbewegung kann sowohl durch eine

Bewegung des Sensors als auch durch eine Bewegung des Werkstücks relativ zu einer ruhenden Basis erzeugt werden. Eine weitere solche Mischform ist z. B. durch die

Baureihe O-INSPECT der Carl-Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH, Oberkochen, Deutschland realisiert. Das Werkstück wird auf einem beweglichen X-/Y-Messtisch platziert. Der Sensor ist jedoch zusätzlich in vertikaler Richtung (Z-Richtung) beweglich. Die Erfindung betrifft insbesondere alle diese Arten von KMG.

Unter einem konfokalen Weißlichtsensor wird ein Sensor verstanden, der das Prinzip der chromatisch-konfokalen Abstandsmessung nutzt. Weißes Licht (d.h. elektromagnetische, nicht notwendiger weise sichtbare Strahlung mit Strahlungsanteilen mehrerer

Wellenlängen) wird von einer Lichtquelle auf eine Fokussieroptik eingestrahlt. Die

Fokussieroptik bewirkt eine Dispersion der Strahlung, d.h. es findet eine chromatische Aberration statt. Als Resultat werden die Strahlungsanteile der verschiedenen

Wellenlängen in unterschiedlichem Abstand zu der Fokussieroptik fokussiert. Befindet sich im jeweiligen Fokus (Fokus-Punkt oder Fokus-Linie) ein Objekt, das die Strahlung in Richtung des Sensors zurückreflektiert, wird vom Sensor Strahlung derjenigen

Wellenlänge mit maximaler Intensität detektiert, die im Fokus reflektiert wurde. Es ist auch möglich, dass gleichzeitig Strahlung verschiedener Wellenlängen an ihren jeweiligen Fokussen reflektiert wird. Dann detektiert der Sensor jeweils bei diesen Wellenlängen ein (lokales) Intensitätsmaximum. Aus der Wellenlänge des einzigen Intensitätsmaximums oder aus den Wellenlängen der Intensitätsmaxima kann bei Kenntnis des Abstandes des Fokus zum Sensor (z. B. zur Fokussieroptik) der Abstand zwischen Sensor und

Werkstückoberfläche ermittelt werden. Diese Kenntnis ist jedoch zunächst nicht vorhanden und wird in der Regel durch eine Referenzmessung gewonnen, bei der der Abstand zwischen Sensor zum Reflexionsort auch auf andere Weise gemessen wird, z. B. durch ein Laserinterferometer.

Aus DE 10 2013 105 753 B3 ist es bekannt, Weißlichtsensoren von einem

Koordinatenmessgerät automatisch aufnehmen zu lassen. Ein bewegliches Teil des Koordinatenmessgeräts und der Weißlichtsensor weisen jeweils eine Wechselschnittstelle zum Koppeln des Weißlichtsensors mit einer Trägerstruktur des Koordinatenmessgeräts auf. Folglich können nacheinander unterschiedliche Sensoren an der Wechselschnittstelle des KMG betrieben werden.

Weißlichtsensoren werden üblicherweise mit einer Signalverarbeitungseinheit kombiniert, die die Signale des Weißlichtsensors verarbeitet. Insbesondere findet in der

Signalverarbeitungseinheit eine Auswertung der Signale des Weißlichtsensors statt, sodass die Einheit ein Beispiel für eine Auswertungseinrichtung ist. Wenn der Auswertungseinrichtung die o.g. Kenntnis über den Abstand des Fokus jeweils für die einzelnen Wellenlängenanteile des Weißlichts zur Verfügung steht, kann die

Auswertungseinrichtung auch den tatsächlichen Abstand von reflektierenden Oberflächen und Materialgrenzflächen am Übergang zwischen verschiedenen Materialien aus den Sensorsignalen ermitteln. Der Weißlichtsensor und die Auswertungseinrichtung werden üblicherweise über ein Glasfaserkabel miteinander verbunden, d.h. das von dem

Weißlichtsensor gelieferte Signal ist die von dem Sensor empfangene, insbesondere von einem Werkstück reflektierte Strahlung. Dies hat den Vorteil, dass bei dem Betrieb der Auswertungseinrichtung erzeugte Wärme nicht am Ort des Weißlichtsensors entsteht. Auch das Weißlicht kann von der Lichtquelle über ein Glasfaserkabel zum Ort der Fokussieroptik des Weißlichtsensors übertragen werden. Allgemeiner formuliert wird ein Lichtleiter für die von dem Weißlichtsensor empfangene Strahlung und/oder für das Weißlicht von der Lichtquelle verwendet. Wie bereits erwähnt muss das Weißlicht nicht oder nicht vollständig im sichtbaren Wellenlängenbereich liegen. Bei Verwendung eines Lichtleiters befinden sich somit zumindest Teile des Sensorsystems, welches den Abstand zwischen Sensor und Werkstück misst, nicht am Ort der Fokussieroptik, der auch der Ort des Empfangs der reflektierten Strahlung ist. Insbesondere bei der Verwendung eines Weißlichtsensors an einem KMG mit einer Bewegungseinrichtung, die den Sensor relativ zu einer ruhenden Basis bewegt, kann daher der bewegliche Weißlichtsensor lediglich die Fokussieroptik aufweisen, die auch die reflektierte Strahlung empfängt und die z.B. eine Schnittstelle oder einen festen Anschluss zu einem Lichtleiter hat. Teile des Lichtleiters und die Auswertungseinrichtung (sowie die Lichtquelle, sofern sie nicht Teil des beweglichen Sensors ist) können ortsfest bezüglich der Basis sein. Der Sensor kann daher auch als Sensorkopf des Sensorsystems bezeichnet werden.

Wie erwähnt muss die Kenntnis des Abstandes des Fokus zum Sensor für jede

Wellenlänge bzw. Frequenz der Messstrahlung des Sensors, d.h. für jeden Anteil des Weißlichts, der zur Abstandsmessung verwendet werden soll, erlangt werden.

Theoretisch wäre es möglich, diese Kenntnis durch genaue Berücksichtigung der optischen Eigenschaften der Fokussieroptik des Sensors zu erlangen. Die Fokusabstände könnten daraus berechnet werden. Wegen Fertigungstoleranzen ist dies aber nicht praktikabel. Auch können die optischen Eigenschaften der Fokussieroptik von den Betriebsbedingungen abhängen, insbesondere von der Temperatur. In der Praxis wird die Kenntnis über den wellenlängenabhängigen Fokusabstand daher bereits beim Hersteller des Sensors durch eine Referenzmessung erlangt: Für eine Vielzahl von Abständen zwischen dem Sensor und einem Referenzkörper, der die Messstrahlung auf den Sensor zurückreflektiert, werden einerseits die Messsignale des Sensors gewonnen und aufgezeichnet und/oder ausgewertet und wird andererseits durch eine zusätzliche

Abstandsmessung eines anderen Abstandsmesssystems der Abstand zwischen Sensor und Referenzkörper gemessen. Dies ermöglicht es insbesondere,

Linearisierungsparameter zu bestimmen, mit denen aus Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors bei unterschiedlich großem Objekt-Abstand Funktionswerte einer linearen mathematischen Funktion des Messwertes (also des Messergebnisses des Sensors) in Abhängigkeit des Objekt-Abstandes ermittelt werden können. Vereinfacht ausgedrückt ermöglichen es die Linearisierungsparameter, die Messsignale des Sensors (die insbesondere die Intensitätsverteilung des vom Sensor empfangenen reflektierten Lichts über den Wellenlängenbereich der Messstrahlung wiedergeben) so in Abstands- Messwerte des Objekt-Abstandes umzurechnen, dass bei doppeltem Objekt-Abstand auch der doppelte Messwert des Objekt-Abstandes erhalten wird. Diese erhaltenen Messwerte des Objekt-Abstandes können dann von der Auswertungseinrichtung ausgegeben werden. Während des Messbetriebes des Sensors erhält der Benutzer oder eine an die Auswertungseinrichtung angeschlossene Messwert-Verarbeitungseinrichtung daher lediglich die mittels der Kenntnis über den Fokus-Abstand erhaltenen Messwerte. Die primären Messsignale des Sensors werden während des normalen Messbetriebes üblicherweise nicht aus dem Sensorsystem ausgegeben.

Bei konfokalen Weißlichtsensoren handelt es sich um im Vergleich zu anderen

Abstandssensoren (wie z. B. kapazitive Sensoren) hochauflösende und genaue

Abstandssensoren. Auf dem Markt werden z.B. Weißlichtsensoren mit einer maximalen Auflösung von einem Hundertstel Mikrometer und Messbereichen in der Größenordnung von mehreren Zehntel Millimetern bis mehreren Zehn Millimetern angeboten. Ein Beispiel dafür ist der konfokale Weißlichtsensor mit der Typenbezeichnung„confocal IDT IFS 2405" der Micro-Epsilon Messtechnik GmbH und Co. KG, Ortenburg, Deutschland.

Wenn wie in DE 10 2013 105 753 B3 angegeben Weißlichtsensoren an einem

Koordinatenmessgerät über eine Wechselschnittstelle eingewechselt werden können, sodass sie für die Benutzung an dem KMG zur Verfügung stehen, erfordert deren Betrieb die genannte Kenntnis über den Fokus-Abstand. Wie ebenfalls bereits erwähnt, ist es aber vorteilhaft, die Auswertungseinrichtung und/oder die Lichtquelle vom Weißlichtsensor (d.h. von dem Messkopf) örtlich zu entkoppeln. Lediglich der Weißlichtsensor wird/ist über die Wechselschnittstelle an dem KMG angeordnet. Das Einwechseln eines

Weißlichtsensors führt daher nur dann zu einem betriebsbereiten Zustand, wenn auch die Auswertungseinrichtung und/oder oder Lichtquelle an geeigneter Stelle des KMG oder in dessen Umgebung vorhanden ist und über eine Lichtleitung mit dem Sensor verbunden ist/wird. Die Kenntnis über den Fokus-Abstand oder die entsprechenden Parameter, die vom Hersteller des Sensors mitgeliefert werden, sind aber jedenfalls bei der vom

Hersteller angegebenen Messgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messung nur dann gültig, wenn sich das Sensorsystem in demselben Gesamtzustand wie während der Referenzmessung beim Sensorhersteller befindet. Selbst wenn die

Auswertungseinrichtung und/oder die Lichtquelle nicht verändert wird und z.B. über einen längeren Zeitraum hinweg am KMG montiert bleibt, der Sensor aber vom KMG abgekoppelt und wieder angekoppelt wird, kann dies den Betriebszustand des

Weißlichtsensor-Systems verändern. Insbesondere kann der Lichtleiter an der

Schnittstelle zum Sensor und/oder zur Auswertungseinrichtung und/oder Lichtquelle in einer geringfügig veränderten Position und Ausrichtung befestigt werden, die aber Einfluss auf die Licht- und/oder Signalübertragung hat. Ferner gibt es Weißlichtsensoren mit unterschiedlichen Messbereichen und unterschiedlichen Fokus-Abständen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines konfokalen Weißlichtsensors an einem Koordinatenmessgerät anzugeben, das den Betrieb eines konfokalen Weißlichtsensors an dem Koordinatenmessgerät bei hoher Messgenauigkeit vereinfacht. Insbesondere soll es möglich sein, verschiedene konfokale Weißlichtsensoren auf einfache Weise und bei hoher Messgenauigkeit an dem

Koordinatenmessgerät betreiben zu können. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine entsprechende Anordnung mit einem Koordinatenmessgerät und einem konfokalen Weißlichtsensor anzugeben.

Gemäß einem grundlegenden Gedanken der vorliegenden Erfindung werden von dem an dem Koordinatenmessgerät (KMG) angekoppelten konfokalen Weißlichtsensor

Messsignale von Abständen zu einem Referenzkörper erzeugt, wird von

Positionsmesssystem des Koordinatenmessgeräts jeweils für die Messsignale ein zugeordneter Abstand zwischen dem Weißlichtsensor und dem Referenzkörper gemessen und wird daraus die Kenntnis über den Fokus-Abstand des Weißlichtsensors erlangt. Die Erlangung dieser Kenntnis, während der Weißlichtsensor an dem KMG angekoppelt ist, hat den Vorteil, dass die Kenntnis genau dem Betriebszustand des Weißlichtsensorsystems entspricht, der auch bei der Vermessung von Werkstücken unter Verwendung des Weißlichtsensors an dem KMG besteht. Änderungen des

Betriebszustandes des Weißlichtsensorsystems, die zu einer Veränderung der

Messsignale bei gleichem Objekt-Abstand zwischen Sensor und Messobjekt (Werkstück oder Referenzkörper) führen, werden daher berücksichtigt. Außerdem werden die

Positionen des Sensors und des Referenzkörpers, oder zumindest deren Abstand, auf einfache Weise von dem ohnehin vorhandenen Positionsmesssystem des KMG gemessen. Da das Positionsmesssystem des KMG auch bei der Vermessung eines Werkstücks, das nicht der Referenzkörper ist, verwendet wird, wird die Kenntnis über den Fokus-Abstand auf Grundlage von Positions- und/oder Abstandsmessdaten desselben Positionsmesssystems und damit mit hoher Genauigkeit gewonnen. Die Genauigkeit der Positionsmessung kann jedenfalls mindestens ebenfalls so hoch sein wie bei der

Vermessung eines Werkstücks durch den an dem KMG angekoppelten Weißlichtsensor. Insbesondere kann das KMG bei der Vermessung des Referenzkörpers durch den Weißlichtsensor zur Erlangung der Kenntnis über den Fokus-Abstand so betrieben werden, dass die Genauigkeit der Messungen des Positionsmesssystems des KMG größer ist als bei der Vermessung eines anderen Werkstücks durch den Weißlichtsensor. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass der konfokale Weißlichtsensor und der Referenzkörper langsamer und/oder in einer günstigen Weise relativ zueinander bewegt werden. Langsamere Bewegungen, Bewegungen mit geringerer Geschwindigkeit, geringeren Beschleunigungen und/oder geringerem Bewegungsruck können zu präziseren Positionsmesswerten führen. Ferner kann insbesondere das Verfahren eines beweglichen Teils eines KMG entlang einer Geräteachse bei gleichzeitiger Sperrung anderer Freiheitsgrade der Bewegung zu besonders präzisen Positionsmesswerten bezüglich der Bewegungsachse führen. Bei einem Koordinatenmessgerät in

Portalbauweise z.B. kann die Relativbewegung des konfokalen Weißlichtsensors und des Referenzkörpers bei kaskadierten Bewegungsachsen beispielsweise entlang derjenigen Bewegungsachse stattfinden, die aus Sicht der Basis die erste Bewegungsachse ist. Demnach werden die an sich bezüglich der weiteren Bewegungsachsen beweglichen Teilen des KMG, über die der Sensor an die Basis des KMG angekoppelt ist, während der Referenzmessung nicht bewegt.

Wenn sich der Zustand des Weißlichtsensorsystems z.B. durch Alterung oder durch äußere Einwirkung (wie z.B. einen Stoß) geändert hat oder geändert haben könnte, kann auf dem KMG eine Referenzmessung mit geringem Aufwand durchgeführt werden. Referenzmessungen des Weißlichtsensors unter Verwendung des Referenzkörpers können von dem KMG auch wiederholt durchgeführt werden. Gegenüber einem

Einsenden des Weißlichtsensorsystems zum Hersteller oder zu einem Eichlabor ist der Aufwand einer Referenzmessung auf dem KMG erheblich geringer.

Insbesondere wird Folgendes vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Betreiben eines konfokalen Weißlichtsensors an einem Koordinatenmessgerät, welches einen

Sensorträger zum Ankoppeln eines Koordinaten-Messsensors aufweist, der in einer geradlinigen Bewegungsrichtung relativ zu einer Basis des Koordinatenmessgeräts beweglich ist, wobei

a) der konfokale Weißlichtsensor an den Sensorträger angekoppelt wird,

b) der konfokale Weißlichtsensor in der geradlinigen Bewegungsrichtung auf einen Referenzkörper ausgerichtet wird, wobei eine Position des Referenzkörpers in Bezug auf die geradlinige Bewegungsrichtung bekannt ist oder ermittelt wird, c) der Sensorträger mit dem daran angekoppelten konfokalen Weißlichtsensor und der Referenzkörper relativ zueinander in der geradlinigen Bewegungsrichtung bewegt werden und an verschiedenen Bewegungspositionen jeweils von dem konfokalen Weißlichtsensor ein Messsignal eines Abstandes des konfokalen Weißlichtsensors zu dem Referenzkörper erzeugt wird und jeweils von einem Positionsmesssystem des Koordinatenmessgeräts die Bewegungsposition bezüglich der geradlinigen Bewegungsrichtung ermittelt wird,

d) aus den erzeugten Messsignalen des Abstandes des konfokalen Weißlichtsensors zu dem Referenzkörper und aus den ermittelten Bewegungspositionen

Informationen über einen Zusammenhang zwischen Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors und einem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt gewonnen werden,

e) von dem an dem Sensorträger angekoppelten konfokalen Weißlichtsensor

zumindest ein Messsignal eines Objekt-Abstandes zu einem von dem

Koordinatenmessgerät zu vermessenden Messobjekt erzeugt wird, wobei das zu vermessende Messobjekt nicht das Referenzobjekt ist, und

f) aus dem zumindest einen Messsignal des Objekt-Abstandes und unter Verwendung der gewonnenen Informationen über den Zusammenhang ein Messwert des Objekt- Abstandes erzeugt wird. Schritt a) kann alternativ beim Hersteller des KMG (z. B. als so genannter Festeinbau des Sensors) oder beim Nutzer des KMG ausgeführt werden.

Ferner wird eine Anordnung vorgeschlagen mit einem Koordinatenmessgerät, einem konfokalen Weißlichtsensor und einem Referenzkörper, wobei:

• das Koordinatenmessgerät einen Sensorträger zum Ankoppeln eines Koordinaten- Messsensors aufweist, der in einer geradlinigen Bewegungsrichtung relativ zu einer Basis des Koordinatenmessgeräts beweglich ist,

• das Koordinatenmessgerät eine Steuerung aufweist, die ausgestaltet ist, den in der geradlinigen Bewegungsrichtung auf den Referenzkörper ausgerichteten und an dem Sensorträger angekoppelten konfokalen Weißlichtsensor und den

Referenzkörper in der geradlinigen Bewegungsrichtung relativ zueinander an verschiedene Bewegungspositionen zu bewegen,

• das Koordinatenmessgerät ein Positionsmesssystem aufweist, das ausgestaltet ist, die Bewegungsposition bezüglich der geradlinigen Bewegungsrichtung zu ermitteln,

• der konfokale Weißlichtsensor ausgestaltet ist, in den verschiedenen

Bewegungspositionen jeweils ein Messsignal eines Abstandes des konfokalen Weißlichtsensors zu dem Referenzkörper zu erzeugen,

• die Anordnung eine Auswertungseinrichtung aufweist, die ausgestaltet ist, aus den erzeugten Messsignalen des Abstandes des konfokalen Weißlichtsensors zu dem Referenzkörper und aus den ermittelten Bewegungspositionen Informationen über einen Zusammenhang zwischen Messsignalen des konfokalen Wei ßlichtsensors und einem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt zu gewinnen,

• die Auswertungseinrichtung und/oder die Steuerung des Koordinatenmessgeräts ausgestaltet ist/sind, aus zumindest einem Messsignal des an dem Sensorträger angekoppelten konfokalen Weißlichtsensors, wobei das Messsignal einem Objekt- Abstand des konfokalen Weißlichtsensors zu einem von dem Koordinatenmessgerät zu vermessenden Messobjekt entspricht und wobei das zu vermessende

Messobjekt nicht das Referenzobjekt ist, unter Verwendung der gewonnenen Informationen über den Zusammenhang einen Messwert des Objekt-Abstandes zu erzeugen.

Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung von

Ausgestaltungen der Anordnung und umgekehrt. Die Bewegung in der geradlinigen Bewegungsrichtung ist insbesondere die o.g. günstige Bewegung, durch die das Positionsmesssystem des KMG besonders genaue

Positionsmesswerte erzeugen kann.

Der Sensorträger, an den der konfokale Weißlichtsensor angekoppelt wird/ist, ist insbesondere ein auf dem Gebiet der Koordinatenmesstechnik bekannter Sensorträger, der z.B. an einer Pinole eines KMG in Portalbauweise oder in Gantrybauweise vorhanden ist. Wie noch näher anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert wird, kann der

Sensorträger eine Wechselschnittstelle aufweisen, sodass der konfokale Weißlichtsensor und wahlweise ein anderer Sensor über die Wechselschnittstelle an den Sensorträger angekoppelt werden kann. Bei dem anderen Sensor kann es sich z.B. um einen anderen konfokalen Weißlichtsensor handeln. Unter dem Ankoppeln des Sensors an den

Sensorträger wird jedoch auch das einmalige Ankoppeln z. B. beim Hersteller des KMG verstanden, so dass der Sensor z. B. permanent während des Betriebes des KMG beim Nutzer des KMG an dem Sensorträger angekoppelt bleibt.

Der Referenzkörper kann grundsätzlich jeder geeignete reflektierende Körper sein.

Referenzkörper sind insbesondere von der oben beschriebenen Referenzmessung durch den Sensorhersteller bekannt. Gut für eine Referenzmessung eignen sich Glaskörper, z.B. scheibenförmige Glaskörper mit parallel zueinander verlaufenden

gegenüberliegenden Oberflächen. In diesem Fall wird das von dem Weißlichtsensor erzeugte Weißlicht sowohl an der Vorderseite als auch an der Rückseite des Glaskörpers in Richtung des Sensors zurückreflektiert. Es entstehen somit Messsignale für den Messzustand, in dem sich sowohl die vordere Oberfläche als auch die rückwärtige Oberfläche des Glaskörpers in einem Fokus-Abstand zu dem Sensor befinden, d.h. an den beiden Fokus-Abständen wird jeweils Messstrahlung mit einem lokalen

Intensitätsmaximum zurück in Richtung des Sensors reflektiert. Bei parallelen, insbesondere ebenen Oberflächen des Glaskörpers an den gegenüberliegenden Seiten wird die Messstrahlung von dem Weißlichtsensor vorzugsweise senkrecht zu den gegenüberliegenden Oberflächen oder in einem Winkelbereich zur Oberflächennormale mit einem vorgegebenen Einfallswinkel eingestrahlt, der insbesondere so klein ist, dass die reflektierte Strahlung bei hoher Strahlungsflussdichte wieder auf den Sensor zurückreflektiert wird und von diesem erfasst wird. Der Glaskörper kann aus jeder Art von geeignetem Glas bestehen, insbesondere auch aus Kunststoffglas. Durch die geradlinige Relativbewegung von Weißlichtsensor und Referenzkörper, insbesondere in Richtung einer Bewegungsachse des KMG, kann die Beziehung (d.h. der Zusammenhang) zwischen dem Messsignal des Weißlichtsensors und des Objekt- Abstandes für verschiedene Werte des Abstandes auf einfache Weise und besonders genau aufgenommen werden.

Ferner kann diese Beziehung bei Bedarf vor und/oder nach dem Vermessen eines Werkstücks durch den an dem KMG angekoppelten Weißlichtsensor aufgenommen werden. Es stehen somit präzise Ergebnisse für den Zusammenhang zwischen den Messsignalen und dem tatsächlichen Abstand zur Verfügung. Insbesondere kann der Weißlichtsensor zwischen der von dem KMG durchgeführten Referenzmessung (Schritte b) bis d), siehe oben) und der Vermessung des von dem KMG zu vermessenden

Messobjekts permanent an dem Sensorträger des KMG angekoppelt bleiben. Die

Ergebnisse der Referenzmessung sind daher zuverlässig für die Vermessung des Messobjekts gültig.

Insbesondere wie oben anhand eines Beispiels erläutert, können die Informationen über den Zusammenhang zwischen Messsignalen des konfokalen Wei ßlichtsensors und einem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt

Linearisierungsparameter aufweisen, mit denen aus Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors bei unterschiedlich großem Objekt-Abstand Funktionswerte einer linearen mathematischen Funktion des Messwertes in Abhängigkeit des Objekt- Abstandes ermittelt werden. Mit derartigen Linearisierungsparametern kann das

Weißlichtsensor-System den Nutzer und/oder andere Einrichtungen des KMG mit Messwerten versorgen, die proportional zu dem Objekt-Abstand sind, jedenfalls innerhalb eines Messbereichs, für den die Linearisierungsparameter gültig sind.

Die Informationen über den Zusammenhang zwischen Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors und einem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt können in einem Datenspeicher gespeichert werden, auf den eine

Auswertungseinrichtung, die mit dem konfokalen Weißlichtsensor kombiniert ist, zugreift, wobei die Auswertungseinrichtung das Messsignal des Objekt-Abstandes empfängt und daraus den Messwert des Objekt-Abstandes erzeugt. Insbesondere kann der

Datenspeicher Teil des Koordinatenmessgeräts sein, sodass bei Verwendung unterschiedlicher, an dem KMG angekoppelter Weißlichtsensoren die jeweilige

Auswertungseinrichtung auf die Informationen in dem Datenspeicher zugreifen kann und unter deren Verwendung den Messwert des Objekt-Abstandes erzeugen kann. Alternativ oder zusätzlich kann das KMG eine einzige Auswertungseinrichtung aufweisen, die beim Betrieb unterschiedlicher an dem KMG angekoppelter Wei ßlichtsensoren jeweils die Messsignale des Weißlichtsensors empfängt und unter Verwendung der Informationen über den Zusammenhang zwischen Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors und einem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt den oder die Messwerte des Objekt-Abstandes erzeugt. In all diesen Fällen hat ein derartiges KMG den Vorteil, dass nicht das gesamte System des Weißlichtsensors ausgewechselt werden muss, wenn ein anderer Sensor oder ein anderer Weißlichtsensor an dem KMG betrieben wird. Insbesondere kann diejenige Signalverarbeitungseinheit, die die Messsignale des Objekt-Abstandes von dem Weißlichtsensor empfängt, permanent Teil des KMG bleiben. Insbesondere erlaubt es dies auch, einen defekten Weißlichtsensor gegen einen solchen gleichen Typs auszuwechseln, ohne weitere Systemkomponenten des Sensorsystems auszuwechseln.

Vorzugsweise sind in den gewonnenen Informationen über den Zusammenhang zwischen Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors und einem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt auch Auswirkungen von systematischen Fehlern bei einer Signalübertragung der Messsignale des konfokalen Weißlichtsensors zu einer Auswertungseinrichtung enthalten. Insbesondere wenn der Weißlichtsensor über eine Lichtleitung mit der Lichtquelle und/oder der Auswertungseinrichtung verbunden ist, werden durch die Referenzmessung auch derartige systematische Fehler miterfasst und können z.B. durch Linearisierungsparameter mitberücksichtigt werden. Systematische Fehler können z.B. durch Schnittstellen zwischen dem Lichtleiter einerseits und der Lichtquelle und/oder der Auswertungseinrichtung andererseits entstehen. Bei einem An- und Abkoppeln des Lichtleiters kann sich der systematische Fehler auch verändern. Der Lichtleiter kann insbesondere aus einer Mehrzahl von Abschnitten bestehen, die über jeweils eine Schnittstelle mit einem angrenzenden Abschnitt des Lichtleiters, dem

Weißlichtsensor oder der Auswertungseinrichtung verbunden sind. Zum Beispiel ist es möglich, solche Abschnitte an der Schnittstelle über jeweils eine Steckverbindung miteinander wieder lösbar zu verbinden. Dies ermöglicht es auch, einzelne Abschnitte auszutauschen, zum Beispiel wenn ein Abschnitt beschädigt wurde. Es kann

insbesondere an der zumindest einen Schnittstelle ein Beitrag zum systematischen Fehler entstehen, insbesondere durch Absorption und/oder Reflexion von Strahlung. Dies wirkt sich insbesondere auf den Offset der linearen mathematischen Funktion aus, mit der der Zusammenhang zwischen den Messsignalen des konfokalen Wei ßlichtsensors und dem Objekt-Abstand als mathematisches Modell beschreibbar ist. Der Offset lässt sich in an sich bekannter Weise durch eine Dunkelwertkorrektur korrigieren.

Insbesondere kann der Sensorträger des KMG eine Schnittstelle aufweisen, über die verschiedene konfokale Weißlichtsensoren wahlweise an dem Sensorträger ankoppelbar sind, wobei zumindest die Schritte a) bis e) in der oben stehenden Auflistung jeweils für verschiedene der konfokalen Weißlichtsensoren, die nacheinander an dem Sensorträger angekoppelt werden, ausgeführt werden. Vorzugsweise kann auch Schritt f) für jeden der verschiedenen konfokalen Weißlichtsensoren ausgeführt werden, d.h. mit jedem Sensor werden auch Messwerte von Messobjekten erzeugt, die nicht der Referenzkörper sind. Die Schnittstelle des Sensorträgers erleichtert das An- und Abkoppeln von

Weißlichtsensoren.

Vorzugsweise weist jeder der verschiedenen konfokalen Weißlichtsensoren eine

Sensorschnittstelle zum Ankoppeln an die Schnittstelle des Sensorträgers auf, wobei jeder der verschiedenen konfokalen Weißlichtsensoren ein von einer Steuerung des KMG und/oder des Weißlichtsensors automatisch erfassbares individuelles

Identifizierungsmerkmal aufweist, das den Weißlichtsensor von allen anderen konfokalen Weißlichtsensoren unterscheidet, und wobei die Steuerung das individuelle

Identifizierungsmerkmal eines an der Schnittstelle des Sensorträgers angekoppelten konfokalen Weißlichtsensors erfasst und dem angekoppelten konfokalen Weißlichtsensor diejenigen Informationen über einen Zusammenhang zwischen Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors und einem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt zuordnet, die für den angekoppelten konfokalen Weißlichtsensor gewonnen wurden. Es wird daher auf einfache Weise, durch Erkennen des individuellen Identifizierungsmerkmals die zugehörige Information zugeordnet. Insbesondere kann die Information für jeden der an das KMG ankoppelbaren Weißlichtsensoren in dem genannten Datenspeicher abgespeichert werden/sein. Der Abruf der Informationen ist somit einfach. Bei dem Identifizierungsmerkmal kann es sich z.B. um ein optisches Identifizierungsmerkmal handeln, das von einem weiteren optischen Sensor (z. B.

Kamera) des KMG erfasst wird. Alternativ oder zusätzlich kann das

Identifizierungsmerkmal durch digitale, computerlesbare Daten repräsentiert werden, die in einem entsprechenden Datenspeicher des konfokalen Weißlichtsensors gespeichert sind und über eine Datenschnittstelle aus dem Weißlichtsensor ausgelesen werden. Es ist auch möglich, das Identifizierungsmerkmal alternativ oder zusätzlich auf andere Weise zu realisieren.

Bei der Referenzmessung, insbesondere in Schritt c) der oben stehenden Auflistung, können an verschiedenen Bewegungspositionen des konfokalen Weißlichtsensors relativ zu dem Referenzkörper jeweils von dem konfokalen Weißlichtsensor Messsignale von zumindest zwei verschiedenen Abständen des konfokalen Weißlichtsensors zu zumindest zwei verschiedenen Oberflächenbereichen des Referenzkörpers erzeugt werden.

Insbesondere in Schritt d) der oben stehenden Auflistung können dann aus den erzeugten Messsignalen der zumindest zwei verschiedenen Abstände und aus den ermittelten Bewegungspositionen die Informationen über einen Zusammenhang zwischen

Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors und einem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt gewonnen werden. Durch die Erfassung der zwei verschiedenen Abstände zu dem Referenzkörper werden redundante Informationen gewonnen, die bei der Ermittlung des Zusammenhangs zwischen den Messsignalen des Weißlichtsensors und dem Objekt- Abstand von Vorteil sind. Z.B. kann die Dicke des Referenzkörpers zwischen den zwei verschiedenen Abständen ermittelt werden. Bei konstanten Betriebsbedingungen kann davon ausgegangen werden, dass die Dicke zeitlich konstant bleibt und daher bei verschiedenen Relativpositionen des

Weißlichtsensors und des Referenzkörpers jeweils dieselbe Dicke, d.h. derselbe

Positionsunterschied zwischen den Reflexionsorten besteht. Diese redundante

Information erhöht die Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der Ermittlung des

Zusammenhangs zwischen den Messsignalen und dem Objekt-Abstand. Es ist auch denkbar, dass ein Referenzkörper nicht lediglich zwei, sondern mehr als zwei

Reflexionsorte hat, an denen gleichzeitig Messstrahlung des Weißlichtsensors auf diesen zurückreflektiert wird, z. B. wenn sich in dem Referenzkörper ein Materialübergang zweier Materialien mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften befindet.

Alternativ oder zusätzlich kann während der Vermessung eines von dem KMG zu vermessenden Werkstücks, das nicht der Referenzkörper ist, eine Dickenmessung durch den Weißlichtsensor durchgeführt werden. Insbesondere kann die Auswertungseinrichtung Teil einer Steuerungseinheit sein, die einen Betrieb des konfokalen Weißlichtsensors steuert. Z.B. kann die Steuereinheit die Messsignale des Weißlichtsensors um Anteile korrigieren, die nicht auf den Empfang von reflektierter Strahlung des Messobjekts zurückzuführen sind und/oder die Dauer und/oder Wiederholung einer Messung steuern. Die Steuereinheit kann optional Teil der Steuerung des KMG sein und/oder mit der Bewegungssteuerung des KMG, die die Relativbewegung von Sensorträger und Messobjekt steuert, verbunden sein. Insbesondere kann die Steuereinheit auf diese Weise die Relativbewegung mit beeinflussen. Beispielsweise kann eine Relativbewegung erst dann stattfinden, wenn die Steuereinheit die Bewegung freigibt, nachdem eine Messung durch den Weißlichtsensor an einer momentanen Relativposition zu dem Messobjekt abgeschlossen ist. Die erwähnte Korrektur von nicht dem Empfang von reflektierter Strahlung des Messobjekts zuzuordnenden Signalanteilen kann z.B. als sogenannte Dunkelwertkorrektur durchgeführt werden, d.h. eine Erfassung und Auswertung von Messsignalen des Weißlichtsensors, während keine reflektierte Strahlung von dem Weißlichtsensor empfangen wird. Diese Signalanteile beruhen insbesondere auf der Reflexion von Strahlung innerhalb der Lichtleitung und an

Schnittstellen der Lichtleitung oder von Abschnitten der Lichtleitung. Die Korrektur berücksichtigt somit insbesondere die oben erwähnten systematischen Fehler.

Dies ermöglicht die folgende bevorzugte Vorgehensweise: Nach dem Ankoppeln des konfokalen Weißlichtsensors an den Sensorträger werden aus den erzeugten

Messsignalen des Abstandes des konfokalen Weißlichtsensors zu dem Referenzkörper und aus den vom Positionsmesssystem ermittelten Bewegungspositionen Informationen über den Zusammenhang zwischen Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors und dem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt gewonnen. Da sich dieser Zusammenhang ändern kann, wenn die Verbindung des konfokalen

Weißlichtsensors über eine Lichtleitung zur Auswertungseinrichtung geändert wird, wird bevorzugt, zwischen der Messung des Abstandes des konfokalen Weißlichtsensors zum eigentlichen Messobjekt und der Gewinnung von Informationen über den Zusammenhang zwischen Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors und dem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt keine Änderung der Verbindung

durchzuführen. Dabei kann die Gewinnung der Informationen über den Zusammenhang vor, während und/oder nach der Messung des Abstandes zum Messobjekt erfolgen. Insbesondere wird die Verbindung in dem Sinne nicht geändert, dass keine Schnittstelle zwischen Teilen der Verbindung (zum Beispiel zwischen Abschnitten der Lichtleitung) aufgetrennt wird, auch dann nicht, wenn die Verbindung zwischen denselben Teilen wiederhergestellt wird (zum Beispiel durch erneutes Zusammenstecken einer

Steckverbindung). Selbst wenn dieselben Teile wieder miteinander verbunden werden, kann dies Auswirkungen auf den systematischen Fehler haben, der bei der Versorgung des konfokalen Weißlichtsensors mit Messstrahlung und bei dem Transport der reflektierten Strahlung zu der Auswertungseinrichtung entsteht.

Wenn die Verbindung dagegen geändert wird, dann werden Informationen über den Zusammenhang zwischen Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors und dem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt erneut gewonnen und bei einer Vermessung eines Messobjekts mit dem Weißlichtsensor berücksichtigt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Koordinatenmessgerät in Portalbauweise, wobei an die

Pinole ein Weißlichtsensor angekoppelt ist, der auf einen Referenzkörper ausgerichtet ist,

Fig. 2 das KMG mit dem Weißlichtsensor aus Fig. 1 , wobei der Weißlichtsensor jedoch auf ein Messobjekt ausgerichtet ist, das sich von dem

Referenzkörper unterscheidet,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Weißlichtsensors,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einem an einem

Sensorträger eines KMG angekoppelten Weißlichtsensor und einem mit dem KMG verbundenen Referenzkörper und

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine

Verbindung zwischen einem konfokalen Weißlichtsensor und einer

Auswertungseinrichtung zur Auswertung der Messsignale des konfokalen

Weißlichtsensors.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Koordinatenmessgerät (KMG) 21 1 in Portalbauweise weist einen Messtisch 201 auf, über dem Säulen 202, 203 in Y-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems beweglich angeordnet sind. Die Säulen 202, 203 bilden zusammen mit einem Querträger 204 ein Portal des KMG 21 1 . Der Querträger 204 ist an seinen gegenüberliegenden Enden mit den Säulen 202 bzw. 203 verbunden. Nicht näher dargestellte Elektromotoren verursachen die Linearbewegung der Säulen 202, 203 in Y- Richtung, entlang der Bewegungs-Achse, die in Y-Richtung verläuft. Dabei ist z. B. jeder der beiden Säulen 202, 203 ein Elektromotor zugeordnet. Der Querträger 204 ist mit einem Querschlitten 207 kombiniert, welcher z. B. luftgelagert entlang dem Querträger 204 in X-Richtung des kartesischen Koordinatensystems beweglich ist. Die momentane Position des Querschlittens 207 relativ zu dem Querträger 204 kann anhand einer Maßstabsteilung 206 festgestellt werden. Die Bewegung des Querschlittens 207 entlang der Bewegungs-Achse in X-Richtung, wird durch zumindest einen weiteren Elektromotor (nicht dargestellt) angetrieben. An dem Querschlitten 207 ist eine in vertikaler Richtung bewegliche Pinole 208 gelagert, die an ihrem unteren Ende über eine Montageeinrichtung 210 und eine Drehvorrichtung 205 mit einer Wechselschnittstelle 209 verbunden ist, an die ein Weißlichtsensor 215 über eine abgewinkelte Halterung angekoppelt ist. Die Messrichtung des Weißlichtsensors verläuft aufgrund der Abwinkelung etwa parallel zur X- Y-Ebene. Die Wechselschnittstelle 209 kann angetrieben durch einen weiteren Elektromotor relativ zu dem Querschlitten 207 in Z-Richtung, entlang der Z-Bewegungs- Achse, des kartesischen Koordinatensystems bewegt werden. Durch die Elektromotoren des KMG kann der an die Wechselschnittstelle 209 angekoppelte Weißlichtsensor in dem Bereich unterhalb des Querträgers 204 in nahezu beliebige Positionen bewegt werden. Ferner kann die Drehvorrichtung 205 den Weißlichtsensor 215 um die Z-Achse drehen, sodass der Weißlichtsensor 215 in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet werden kann. Alternativ kann eine Drehvorrichtung anstelle der Drehvorrichtung 205 verwendet werden, die andere Freiheitsgrade der Bewegung ermöglicht, z.B. eine zusätzliche Drehbeweglichkeit um eine Drehachse, die senkrecht zu der Vertikalen (Z-Richtung) verläuft.

Dargestellt ist ferner eine Auswertungseinrichtung 220, die die Messsignale des

Weißlichtsensors über eine schematisch dargestellte Verbindung 230 empfängt. Bei der Verbindung 230 kann es sich z.B. um eine Lichtleitung wie ein Glasfaserkabel handeln. Die Verbindung 230 kann anders als in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt unmittelbar an dem Weißlichtsensor 215 angeschlossen sein.

Ferner ist in Fig. 1 und Fig. 2 schematisch eine Steuerung 222 des KMG 21 1 dargestellt, die insbesondere die Antriebe (z.B. die o.g. Elektromotoren) steuert. Insbesondere ist die Steuerung 222 dazu in der Lage, durch Steuerung der Antriebe den Weißlichtsensor 215 in eine gewünschte Position zu verfahren und auch die Drehvorrichtung 205 anzusteuern, um den Weißlichtsensor 215 in eine gewünschte Messrichtung auszurichten.

Die Steuerung 222 ist ferner mit einem Datenspeicher 221 kombiniert, in dem

Informationen über einen Zusammenhang zwischen Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors und einem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt abgespeichert sind. Im Folgenden wird auf diese Informationen unter der Bezeichnung„Linearisierungsparameter" Bezug genommen, obwohl der Begriff

Linearisierungsparameter lediglich eine spezielle Art solcher Informationen bezeichnet. In dem Datenspeicher können alternativ oder zusätzlich Informationen anderer Art als Linearisierungsparameter betreffend des Zusammenhangs zwischen den Messsignalen des Weißlichtsensors und dem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt gespeichert sein. In jedem Fall sind die gespeicherten Informationen jeweils einem bestimmten Weißlichtsensor zugeordnet, d.h. auch typgleichen Weißlichtsensoren sind separate Informationen zugeordnet, auf die im Folgenden unter dem Begriff

Linearisierungsparameter Bezug genommen wird.

Üblicherweise wird beim Betrieb von konfokalen Weißlichtsensoren eine Linearisierung der Sensor-Messsignale bezüglich des tatsächlichen Abstands des Sensors vom

Messobjekt vorgenommen. Stand der Technik ist die Durchführung einer

Referenzmessung beim Hersteller des Sensors oder in einem zertifizierten Messlabor. Bei der Linearisierung werden Werte-Paare, jeweils bestehend aus einem Sensorsignal oder mehreren Sensorsignalen und dem zugehörigen Abstandsmesswert eines zusätzlichen Abstandsmesssystems aufgenommen. Insbesondere durch ein Modell, das das Verhalten des Weißlichtsensors abhängig vom Objekt-Abstand beschreibt, wird die Linearisierung vorgenommen. Bei dem Modell kann es sich z.B. um ein mathematisches Modell handeln, beispielsweise mit Polynomen und/oder Splines, die das Verhalten beschreiben. Alternativ oder zusätzlich kann es sich um physikalisches Modell handeln, das z.B. die Funktion der Fokussieroptik des Sensors beschreibt. Üblicherweise wird das Ergebnis der

Linearisierung in dem Datenspeicher einer Steuereinheit des Weißlichtsensor-Systems abgespeichert. Steuereinheit und Sensor werden zusammen an den Anwender ausgeliefert.

Fig. 1 und Fig. 2 stellen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung dar. Anhand dieser Figuren wird auch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Im Gegensatz zu der Linearisierung beim Hersteller oder im Prüflabor wird eine Referenzmessung unter Verwendung eines Koordinatenmessgeräts durchgeführt, während der Weißlichtsensor an dem KMG angekoppelt ist. Im Beispiel der Fig. 1 und Fig. 2 ist der Weißlichtsensor 215 über die Wechselschnittstelle 209 an der Pinole 208 angekoppelt. Auf dem Messtisch 201 befindet sich ein Referenzkörper 231 , z.B. eine planparallele Glasscheibe, wobei der Referenzkörper 231 über eine Stütze 232 auf dem Messtisch 201 abgestützt ist. Im Ausführungsbeispiel bleibt der Referenzkörper 231 relativ zu dem Messtisch 201 während der Referenzmessung ortsfest. Dagegen wird der Weißlichtsensor 215 vorzugsweise ausschließlich durch Bewegung der Säulen 202, 203 in Y-Richtung in verschiedene Positionen bezüglich des Messtisches 201 und damit auch bezüglich des Referenzkörpers 231 gebracht. In Fig. 1 ist der Weißlichtsensor 215 in einer dieser Relativpositionen dargestellt. Durch einen gestrichelten Pfeil ist angedeutet, dass der Weißlichtsensor 215 auf den Referenzkörper 231 ausgerichtet ist. In jeder Relativposition strahlt der Sensor 215 seine Messstrahlung auf den Referenzkörper 231 ein, wird die Messstrahlung zumindest an der dem Sensor 215 zugewandten Vorderseite reflektiert und wird die auf den Sensor 215 zurückreflektierte Messstrahlung von diesem erfasst.

Außerdem wird für jede der Relativpositionen aus dem Positionsmesssystem des KMG 21 1 die Position des Weißlichtsensors 215 ermittelt. Vorher, oder alternativ auch nach der Referenzmessung, wird die Position des Referenzkörpers 231 bezüglich des Messtisches 201 oder bezüglich eines anderen Referenzortes im Koordinatensystem des KMG 21 1 ermittelt. Möglich ist es z.B., dass vor oder nach dem in Fig. 1 dargestellten

angekoppelten Zustand des Sensors 215 an der Pinole 208 ein anderer Sensor (z.B. ein taktiler Taster) an die Pinole 208 angekoppelt wird. Mit dem taktilen Taster wird dann die Oberfläche des Referenzkörpers 231 angetastet und so die exakte Position zumindest bezüglich der Y-Richtung und vorzugsweise auch bezüglich der X- und Z-Richtung ermittelt.

Über eine nicht dargestellte Signalleitung empfängt die Steuerung 222 die Ergebnisse der Positionsbestimmung durch das Positionsmesssystem des KMG 21 1 , sowohl während der Referenzmessung als auch optional bei Antastung durch einen taktilen Taster oder bei Abtastung durch einen anderen Sensor, der an dem KMG 21 1 angekoppelt ist.

Außerdem empfängt die Auswertungseinrichtung 220 während der Referenzmessung die Messsignale des Sensors 215. Z.B. können sowohl die Ergebnisse der Positionsmessung als auch die Messsignale des Sensors 215 (oder daraus weiter verarbeitete Signale) mit einer Zusatzinformation versehen werden, die eine Zuordnung der

Positionsmessergebnisse zu den Messsignalen des Sensors 215 oder dem weiter verarbeiteten Signalen ermöglicht. Ein Beispiel hierfür ist eine fortlaufende Nummerierung der Wertepaare oder die Hinzufügung eines Zeitstempels, der die Messzeit wiedergibt.

Die Auswertungseinrichtung 220 oder die Steuerung 222 ermitteln aus den während der Referenzmessung aufgenommenen Messdaten, die aus den Messsignalen des Sensors 215 und aus dem Positionsmesssystem des KMG 21 1 erhalten wurden, den

Zusammenhang zwischen Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors und dem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt für den

Betriebszustand des Weißlichtsensor-Systems, der bei Ankopplung des Weißlichtsensors 215 an dem KMG gegeben ist. Die Linearisierungsparameter, also die Ergebnisse dieses Zusammenhangs, werden in dem Datenspeicher 221 abgespeichert, vorzugsweise mit Zusatzinformation, die den zugehörigen Weißlichtsensor 215, für den die

Referenzmessung durchgeführt wurde, eindeutig bezeichnet.

In einem späteren Messbetrieb des KMG 21 1 , der in Fig. 2 dargestellt ist, wird mit dem an der Pinole 208 angekoppelten Weißlichtsensor 215 ein Messobjekt 235 vermessen. Der Sensor 215 misst zumindest einen Abstand eines Oberflächenpunktes des Messobjektes 235 und das Positionsmesssystem des KMG 21 1 ermittelt die zugehörige Position und Ausrichtung des Sensors 215, z.B. in einem bezüglich des Messtisches 201 ortsfesten Koordinatensystem des KMG 21 1 . Dabei wird der von dem Sensor 215 gemessene Abstand zu dem Messobjekt 235 von der Auswertungseinrichtung 220 ermittelt, die unter Verwendung der in dem Datenspeicher 221 abgespeicherten Linearisierungsparameter aus den Messsignalen des Sensors 215 zumindest einen Abstandsmesswert erzeugt. Dieser zumindest eine Messwert wird dann insbesondere von der Auswertungseinrichtung 220 zu der Steuerung 222 übertragen, die auch die Positionsmesswerte des

Positionsmesssystems des KMG 21 1 erhält und daraus Koordinaten der Oberfläche des Messobjekts 235 berechnet.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Referenzmessung auf einem KMG, das auch mindestens ein von dem Referenzkörper verschiedenes Messobjekt vermisst, wird insbesondere vermieden, dass bei einem Defekt einer Komponente des Weißlichtsensor- Systems (bestehend z.B. aus Weißlichtsensor, Lichtleiter und Auswertungseinrichtung) das gesamte System zum Hersteller oder einem Prüflabor verbracht werden muss und dort nach dem Austausch der defekten Komponente wieder eine Referenzmessung ausgeführt werden muss, um die Linearisierungsparameter zu bestimmen. Au ßerdem ist aufgrund der Referenzmessung auf demselben KMG wie bei der eigentlichen

Vermessung von Messobjekten (insbesondere Werkstücken) die Genauigkeit des

Positionsmesssystems an die Genauigkeit der späteren Vermessung von Werkstücken angepasst. Es kann einerseits mit derselben Genauigkeit wie bei der späteren (oder auch früheren) Vermessung eines Messobjekts von dem Positionsmesssystem des KMG gemessen werden oder sogar mit etwas größerer Genauigkeit. Andererseits wird auch bei der Referenzmessung lediglich die Genauigkeit oder Auflösung der Positionsmessung benötigt, die bei der Vermessung der Messobjekte benötigt wird.

Gegenüber dem anhand von Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden. Insbesondere kann der Weißlichtsensor in einer anderen Richtung auf einen dort positionierten Referenzkörper ausgerichtet werden, um die Referenzmessung durchzuführen. Alternativ oder zusätzlich kann der Datenspeicher Teil der Auswertungseinrichtung des Sensorsystems sein. Ferner alternativ kann die Auswertungseinrichtung in die Steuerung des KMG integriert sein. Auf weitere Ausführungsformen wurde bereits vor der Figurenbeschreibung eingegangen.

Fig. 3 zeigt vereinfacht das Funktionsprinzip eines Wei ßlichtsensors 15. Eine Lichtquelle 16 erzeugt Messstrahlung, die in Richtung einer Lochblende 17 abgestrahlt wird. Der durch die Lochblende 17 hindurchtretende Teil der Messstrahlung, d.h. die Strahlung, welche tatsächlich für die Messung des Abstandes zu einem Messobjekt verwendet wird, fällt auf eine Fokussieroptik 18 ein, die in Fig. 3 vereinfacht als Sammellinse dargestellt ist. Aufgrund der chromatischen Aberration werden die Strahlungsanteile der

Messstrahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen in unterschiedlichem Abstand zu der Fokussieroptik fokussiert. Dies ist durch konvergierende gestrichelte Linien für drei Fokusse rechts in Fig. 3 angedeutet. Wenn sich ein Messobjekt in einem der Fokusse befindet, wird die entsprechende reflektierte Strahlung mit maximaler Intensität zu dem Weißlichtsensor 15 zurückreflektiert. Die zurückreflektierte Strahlung ist in Fig. 3 nicht dargestellt.

Der in Fig. 4 schematisch dargestellte Weißlichtsensor 1 15 ist z.B. wie der in Fig. 3 dargestellt aufgebaut. Er ist jedoch an einem Sensorträger 1 10 eines Koordinatenmessgeräts befestigt, z.B. über eine nicht näher dargestellte Wechselschnittstelle. Der Weißlichtsensor 1 15 strahlt Messstrahlung auf einen

Referenzkörper 131 ein, der z.B. ein planparalleler Glaskörper, d.h. mit planen, parallel zueinander verlaufenden Oberflächen 132a, 132b ist. An jeder dieser Oberflächen 132 wird die eingestrahlte Messstrahlung zu einem Anteil in Richtung des Weißlichtsensors 1 15 zurückreflektiert, wie dies für zwei Strahlungswege durch gestrichelte Pfeile in Fig. 4 angedeutet ist. Wenn sich jede der Oberflächen 132a, 132b in einem Fokus-Abstand entsprechend einer zugeordneten Wellenlänge der Messstrahlung befindet, kann anhand der reflektierten Strahlung von dem Weißlichtsensor bzw. dessen Auswertungseinrichtung ermittelt werden, in welchem Abstand sich die Oberflächen 132 zu dem Sensor 1 15 befinden. Wie durch einen Doppelpfeil links unten in Fig. 4 angedeutet ist, kann die Position des Sensors 1 15 relativ zu dem Referenzkörper 131 verändert werden. In einer Referenzmessung kann daher für verschiedene Abstände des Sensors 1 15 zu dem Referenzkörper 131 jeweils ein Paar von Abstandsmesssignalen des Sensors 1 15 und von einem separaten Positionsmesssystem (nicht in Fig. 4 dargestellt) der zugehörige Abstand oder zumindest die Position des Sensors 1 15 ermittelt werden. Die gleichzeitige Ermittlung des Abstandes der Oberflächen 132a, 132b von dem Sensor 1 15 ermöglicht auch die Bestimmung der Dicke des Referenzkörpers 131 .

Der in Fig. 5 dargestellte konfokale Weißlichtsensor 50 kann z.B. der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Weißlichtsensor 215, der in Fig. 3 dargestellte Weißlichtsensor 15 oder der in Fig. 4 dargestellte Weißlichtsensor 1 15 sein. Der Weißlichtsensor 50 ist über eine lichtleitende Verbindung mit einer Auswertungseinrichtung 57 verbunden, die

Messstrahlung zwischen dem Weißlichtsensor 50 und der Auswertungseinrichtung 57 überträgt. Wie dies z.B. bei Glasfaserleitungen der Fall ist, können Abschnitte der Lichtleitung anders als in Fig. 5 dargestellt auch gebogen verlaufen und dennoch

Strahlung im Verlauf der Leitung leiten.

Die Lichtleitung weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Abschnitte 51 , 54, 56 auf. Der erste Abschnitt 51 ist mit dem Weißlichtsensor 50 verbunden, z.B. über eine nicht dargestellte Steckverbindung. An seinem entgegengesetzten Ende ist der erste Abschnitt 51 über eine Steckverbindung 53 mit dem nächstfolgenden zweiten Abschnitt 54 verbunden. Dabei kann ein erster Teil 53a der Steckverbindung 53 fest mit dem ersten Abschnitt 51 verbunden sein und ein zweiter Teil 53b der Steckverbindung 53 fest mit dem zweiten Abschnitt 54 verbunden sein. Dies ermöglicht es, den ersten Teil 53a und den zweiten Teil 53b zusammenzustecken und so die lichtleitende Verbindung über den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt 54 herzustellen. Diese Steckverbindung 53 ermöglicht es aber auch, den ersten Teil 53a von dem zweiten Teil 53b wieder zu trennen, sodass z.B. ein anderer Lichtleiterabschnitt statt dem zweiten Abschnitt 54 mit dem ersten Abschnitt 51 verbunden werden kann.

Eine weitere Steckverbindung 55 mit einem ersten Teil 55a und einem zweiten Teil 55b ist zwischen dem zweiten Abschnitt 54 und einem dritten Abschnitt 56 der Lichtleitung vorhanden. Die weitere Steckverbindung 55 kann dieselben Eigenschaften wie die Steckverbindung 53 haben. Das entgegengesetzte Ende des dritten Abschnitts 56 ist z.B. über eine nicht dargestellte Steckverbindung mit der Auswertungseinrichtung 57 verbunden.

Insbesondere an den Verbindungen und damit an den Schnittstellen der Abschnitte 51 , 54, 56 zueinander, des ersten Abschnitts 51 zum Weißlichtsensor 50 und des dritten Abschnitts 56 zur Auswertungseinrichtung 57 kann Strahlung reflektiert werden. Dies führt zu einer Minderung der Strahlungsintensität der Strahlung, die von der

Auswertungseinrichtung 57 während des Betriebs des Weißlichtsensors empfangen wird. Dies führt aber auch dazu, dass die Auswertungseinrichtung 57 auch dann Strahlung über die Lichtleitung empfängt, wenn der Weißlichtsensor 50 keine von einem Messobjekt zurückreflektierte Strahlung empfängt. Dieser Strahlungsanteil kann daher durch eine Messung ermittelt werden, bei der die Optik des Weißlichtsensors 50 an ihrer

Strahlungseintrittsöffnung abgedunkelt wird, sodass keine Strahlung durch die Öffnung in den Weißlichtsensor 50 eintreten kann. Insbesondere der zweite Abschnitt 54 kann eine Beweglichkeit des Weißlichtsensors relativ zum Pinolenende eines KMG erlauben. Wird der zweite Abschnitt beim Betrieb beschädigt, kann er ausgewechselt werden.

Der so ermittelte Dunkelkorrekturwert kann solange als gültiger Korrekturwert beim Betrieb des Weißlichtsensors 50 zur Messung des Abstandes zu einem realen

Messobjekt verwendete werden, bis die Lichtleitung geändert wird. Wenn z.B. ein zusätzlicher Abschnitt der Lichtleitung hinzukommt oder ein Abschnitt wie z.B. der zweite Abschnitt 54 ausgetauscht wird, ändert sich der Dunkel korrekturwert. Daher wird der Dunkelkorrekturwert in einer erneuten Dunkelwertkorrekturmessung ermittelt. Au ßerdem wird mit der geänderten Lichtleitung erneut die Information über den Zusammenhang zwischen Messsignalen des Weißlichtsensors und dem tatsächlichen Abstand des Weißlichtsensors zu einem Messobjekt gewonnen, indem entsprechende Messungen des Abstandes zu einem Referenzkörper gemäß der Erfindung durchgeführt werden.

Da die Messung mit demselben Koordinatenmessgerät durchgeführt wird, mit dem auch die Messung des Abstandes zu dem eigentlichen Messobjekt später, währenddessen und/oder vorher stattfindet, wird der Aufwand für die Gewinnung des Zusammenhanges zwischen den Messsignalen des konfokalen Weißlichtsensors und dem tatsächlichen Abstand zu einem Messobjekt reduziert. Bisher üblich war die entsprechende Kalibrierung einschließlich der systematischen Fehler der Lichtleitung in einem speziellen Prüflabor. Damit konnte jedoch nicht der gesamte tatsächlich beim Betrieb des

Koordinatenmessgeräts auftretende systematische Fehler berücksichtigt werden, da die Lichtleitung im Prüflabor nicht genau der in der Praxis während des Betriebes des Koordinatenmessgerätes verwendeten Lichtleitung gleicht.