(57)【要約】  【課題】  面に接触するプローブチップの偏位（偏向）を正確に認識し測定するために適合されたプローブを提供する。  【解決手段】  光学的にトリガーされるプローブ１０は、光ビームを放出する光源１７と、光ビームを受信する信号受信部１９と、回転可能なインターフェース１３とからなるプローブ本体１５、および、回転可能なインターフェース１３を介してプローブ本体１５に接続された端部１６と、中立位置から偏位されるのに適合された端部１４と、放出された光ビームを信号受信部１９に反射させるのに適合され且つ第１の端部１４に取り付けられた反射面２７とからなるプローブチップ１１を有してなる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的にトリガーされるプローブであって、
光ビームを放出するために適合された光源、前記光ビームを受領するために適合された信号受信部、および軸回転可能なインターフェースを有してなるプローブ本体と、
前記軸回転可能なインターフェースを介して前記プローブ本体に接続された第１の端部、中立位置から変位されるように適合された第２の端部、および前記放出されたビームを前記信号受信部に反射させるために適合され前記第１の端部に取り付けられた前記光ビームを反射させるための手段を有してなるプローブチップと、
を有してなるプローブ。
【請求項２】
前記光ビームがレーザービームである、ことを特徴とする請求項１記載のプローブ。
【請求項３】
通信回線を介して前記信号受信部から信号を受信するために適合されたプロセッサを更に有してなり、前記プロセッサが前記第２の端部の前記中立位置からの変位を算出する、ことを特徴とする請求項１記載のプローブ。
【請求項４】
前記光ビームを反射させる前記手段がグリッドを有した面である、ことを特徴とする請求項１記載のプローブ。
【請求項５】
前記光ビームを反射させる前記手段が鏡である、ことを特徴とする請求項１記載のプローブ。
【請求項６】
前記受信部が前記光ビームの強度を測定するための手段を有してなる、ことを特徴とする請求項１記載のプローブ。
【請求項７】
前記第１の端部が、前記光ビームを反射させるための前記手段に取り付けられたプラットフォームを有してなる、ことを特徴とする請求項１記載のプローブ。
【請求項８】
前記プローブチップの前記第１の端部がそれを通ってプローブ本体の中に挿入される開口部よりも、前記プラットフォームが幅広である、ことを特徴とする請求項７記載のプローブ。
【請求項９】
光学的にプローブをトリガーする方法であって、
面に近接してプローブを位置決めするステップを有してなり、前記プローブは、光ビームを放出するために適合された光源と、前記光ビームを受信するために適合された信号受信部と、軸回転可能なインターフェースと、プローブチップとを有してなり、また、前記プローブチップは、前記軸回転可能なインターフェースを介して前記プローブ本体に接続された第１の端部と、中立位置から変位されるために適合された第２の端部と、前記放出されたビームを前記信号受信部に反射させるために適合され前記第１の端部に取り付けられた前記ビームを反射させるための手段とを有してなり、
前記プローブチップを中立位置に心出しするステップを有してなり、
前記光源から前記光ビームを放出するステップを有してなり、
前記光ビームを反射させるための手段から前記ビームを反射させるステップを有してなり、
前記反射されたビームを前記信号受信機で受信すると共に、前記反射されたビームの強度を示す信号を生成するステップを有してなり、
前記面に接するように前記プローブチップを移動させるステップを有してなり、
前記プローブチップと前記面との間に接点を決定するために前記信号を分析するステップとを有してなる、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記信号を分析するステップが更に、
前記信号の前記強度を所定のしきい値と比較するステップ、および
前記信号の前記強度が前記所定のしきい値より小さい場合に、前記プローブチップの接触状態を決定するためのステップを有してなる、ことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
グリッドを前記鏡の面に取り付けるステップと、
前記反射された光ビームの強度を監視し、前記グリットの前記レーザービームの反射を検出するステップと、
前記グリッドの前記レーザービームの前記反射の前記検出から前記プローブチップの偏位角度を算出するステップとを更に有してなる、ことを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学的にトリガーされるプローブに関するものである。より詳しくは、本発明は、光学的手段を組み込むことで、面に接するプローブチップの撓みないし偏位（偏向）を正確に認識し測定するために適合されたプローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
製造の幾つかの分野では、座標測定機（ＣＭＭ）のバックログつまり未処理分や部品移動などにより生じるリードタイムを低減するために、プローブを用いて部品の各寸法を検証することが一般的に行われている。このような操作をするために使用される典型的なプローブは、多数の心出しバネ、接続箇所や形にもよるが典型的には３から４つのバネによって中立位置に保持された先端つまりチップを有している。
【０００３】
プローブのチップは、プローブチップの周りに等間隔で配置された少なくとも３つの物理スイッチに接続されている。これらのスイッチが作動し、接触を示す変位を記録するためには、一定の力が必要とされる。心出しバネとスイッチを作動させるために必要な力との組合せが”ロービング”効果を生み出す。”ロービング”とは、特定の方向におけるプロービングつまり探査は他の方向で作動する場合より大きな力を必要とすることを意味する。同じ変位をプローブチップに作り出すためには異なる方向で不同の力が必要となることに加え、そのようなロービングによってプローブチップの変位の方向および程度を正確に確認することが更に一層困難になる。
【０００４】
従って、”ロービング”が最小量となるように構成され、プローブチップの変位を正確に読み取ることができるプローブが必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の目的は光学的手段を組み込むことで、表面に接するプローブチップの撓みないし偏位（偏向）を正確に認識し、測定するために適合されたプローブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、光学的にトリガーつまり起動（動作開始）されるプローブは、光ビーム（レーザービーム）を放出するために適合された光源と、光ビームを受信するために適合された信号受信部（受信機）と、軸回転可能なインターフェースとを有してなるプローブ本体、および軸回転可能なインターフェースを介してプローブ本体に接続された第１の端部と、中立位置（ニュートラルポジション）から変位されるために適合された第２の端部と、放出された光ビームを信号受信部に反射させるために適合された第１の端部に取り付けられビームを反射させるための手段とを有してなるプローブチップ（プローブ先端部）を有して構成される。
【０００７】
本発明によれば、光学的にプローブをトリガーする方法は、面に近接してプローブを位置決めするステップを有してなる。プローブは、光ビーム（レーザービーム）を放出するために適合された光源と、光ビームを受信するために適合された信号受信部（受信機）と、軸回転可能なインターフェースと、プローブチップ（プローブ先端部）を有してなるものである。また、プローブチップは、軸回転可能なインターフェースを介してプローブ本体に接続された第１の端部と、中立位置（ニュートラルポジション）から変位されるために適合された第２の端部と、放出された光ビームを信号受信部に反射させるために適合され且つ第１の端部に取り付けられた光ビームを反射させるための手段とを有してなる。本方法はさらに、中立位置に沿ってプローブチップを心出し（中心決め）するステップと、光源から光ビームを放出するステップと、光ビームを反射させるための手段から光ビームを反射させるステップと、反射させた光ビームを信号受信部で受信するステップと、反射させた光ビームの強度を示す信号を生成するステップと、面に接するようにプローブチップを移動させるステップと、信号を分析しプローブチップと面との間の接触状態を決定するステップと、を有してなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の光学的にトリガーされるプローブを詳細に説明する。本発明は必要最低限量の”ロービング”を示すように構成されているとともに、プローブチップの変位の正確な測定を提供するものである。
【０００９】
光学プローブ１０は、回転可能（軸回転可能）なインターフェース１３を介してプローブ本体１５に取り付けられたプローブチップ（プローブ先端部）１１を有してなる。プローブチップ１１は２つの端部を有している。第２の端部１４は光学プローブ１０の外側にあり、中心線２３に対してプローブチップ１１の第２の端部１４を十分に偏位ないし偏向させる面２２に接して連動するよう設計されている。面２２との接触が無いと仮定した場合に、中心線２３は偏位のない、プローブチップの中心位置を表すものである。反射面２７がプローブチップ１１の第１の端部１６に取り付けられている。第１の端部１６はプラットフォーム３１を有してなり、プラットフォーム３１に反射面２７が取り付けられている。プラットフォーム３１はプローブチップ１１が挿入される開口部３３よりも幅広である。これにより、プローブチップ１１が開口部３３を通り抜けてスライドするのを防ぐと共に軸回転自在なインターフェース１３から離れるのを防ぐ。
【００１０】
光源１７と信号受信部１９がプローブ本体１５内に固定された位置で内部に収容されている。信号受信部１９は光源１７により放出された光によって生成され、角度θで反射面２７から反射される光信号を受信するように設計されている。好ましい実施形態では、放出された光はレーザー光である。好ましい実施形態では、反射面２７は鏡である。反射面２７をプローブチップ１１の一方の端部１６に、光源１７と信号受信部１９をプローブ本体１５のベース部へ取り付けることで、光源１７により生成される信号が光スイッチとして利用される。
【００１１】
プローブチップ１１が好ましくは中心線２３に沿って、中立またはゼロの位置にある場合、光源１７によって生成されたレーザービームは、プローブチップ１１の第１の端部１６へ取り付けられた反射面２７で反射するとともに、信号受信部へ反射し、面２２との接触が生じていないことを示す。プローブチップ１１が物体に衝突する場合、レーザービームが反射される角度θが変化し、ビームの信号が信号受信機１９へ光学的に向けられるのを防ぐ。ビーム信号が予め定められたしきい値の強度を下回る場合、ステータススイッチが作動し、面２２とプローブチップ１１が接触していることが示される。
【００１２】
好ましい実施形態では、信号受信部により記録された反射されたビームの強度は、通信回線２１によって装置２０に伝達される。プローブチップ１１が面２２と接触した結果の状態における変化を記録することに加え、プロセッサ（処理装置）２０は接触の特徴についての追加情報を確認するために分析を行うことができる。
【００１３】
例えば、プローブチップ１１と面２２との間に接触があると、プロセッサ２０は光学プローブ１０の位置を測定し、記録することができ、従って面２２の位置を算出できる。好ましい実施形態では、信号受信部１９は、反射された光ビーム（レーザービーム）の強度を受信し測定する。次いでプロセッサ２０は、反射された光ビーム（レーザービーム）の強度と、以前に測定されたプローブチップ１１が中立位置においてゼロにされた場合の光ビーム（レーザービーム）の強度とを継続的ないし連続的に比較し、ビームの強度の何らかの損失を決定する。そのようにして、入来し、反射されるビームを測定し、比較することで、プロセッサ２０は面２２との接点を決定するだけではなく、光ビーム（レーザービーム）の強度の損失をθの変化と関連させることができ、このため、これをプローブチップ１１の偏位（偏向）の程度と関連させ、面２２の真の位置をより正確に算出できる。
【００１４】
好ましい実施形態では、グリッドが反射面２７にエッチングなどにより設けられる。反射面２７が面２２と接触するプローブチップ１１に応答して偏位ないし偏向されるので、光ビームは反射面２７およびグリッドを所定の間隔で反射する。グリッドを反射させることで、信号受信部１９により受信される光ビームの強度が減少ないし弱められる。その結果、プロセッサ２０はプローブチップ１１の偏位ないし偏向を正確に決定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の光学的にトリガーされるプローブの図式的な説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０  プローブ
１１  プローブチップ
１３  インターフェース
１５  プローブ本体
１７  光源
１９  信号受信部
２１  通信回線
２３  中心線
２７  反射面
３１  プラットフォーム
３３  開口部
【図１】
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