ОБРАБАТЫВАЮЩИЙ СТАНОК С ОПТИЧЕСКИМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ТРЕХМЕРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ДЕРЖАТЕЛЯ ИНСТРУМЕНТА ОТНОСИТЕЛЬНО ДЕРЖАТЕЛЯ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ ТРЕХМЕРНОГО ОПТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ

1. Обрабатывающий станок, содержащий обрабатывающий модуль, оснащенный держателем инструмента и держателем детали, а также оптическое измерительное устройство для трехмерного измерения положения держателя инструмента относительно держателя детали, причем указанное оптическое измерительное устройство содержит оптическую систему с системой получения изображений, установленную на держателе детали, и мишень, установленную на держателе инструмента и содержащую рабочую грань, образующую базу для позиционирования, которая может быть расположена на оптической оси (О) оптической системы, при этом оптическое измерительное устройство выполнено с возможностью определения, за один этап съемки мишени посредством оптической системы, положения в трехмерном пространстве держателя обрабатываемой детали относительно держателя инструмента.
2. Обрабатывающий станок по п. 1, в котором мишень расположена так, что задняя фокальная плоскость оптической системы может быть совмещена с рабочей гранью мишени.
3. Обрабатывающий станок по п. 1, в котором мишень представляет собой трехмерную мишень, содержащую на рабочей грани:
первую структуру, образующую плоскую базовую грань, и
вторую структуру, содержащую грань, наклоненную относительно указанной плоской базовой грани,
при этом указанная оптическая система содержит первую съемочную систему и вторую съемочную систему, причем разность между фокусным расстоянием второй съемочной системы и фокусным расстоянием первой съемочной системы лежит в интервале между минимальным расстоянием и максимальным расстоянием, отделяющим базовую грань от наклонной грани.
4. Обрабатывающий станок по п. 3, в котором указанная плоская базовая грань разделена по меньшей мере на:
первый участок, поверхность которого является отражающей в соответствии с первыми параметрами отражения, и
второй участок, поверхность которого является отражающей в соответствии со вторыми параметрами отражения, которые отличаются от первых параметров отражения.
5. Обрабатывающий станок по п. 4, в котором поверхность указанного первого участка является отражающей в соответствии с диффузным отражением, а поверхность указанного второго участка является отражающей в соответствии с зеркальным отражением.
6. Обрабатывающий станок по п. 4, в котором второй участок разделен в соответствии с наборами локальных зон, расположенных на первом участке.
7. Обрабатывающий станок по п. 3, в котором поверхность наклонной грани содержит элементы рельефа или зеркальные элементы, которые распределены равномерно.
8. Обрабатывающий станок по п. 6, в котором указанные локальные зоны вместе образуют геометрическую фигуру, которая является одной из следующих фигур: четырехугольник, параллелограмм, прямоугольник, квадрат, ромб, правильный многоугольник и окружность.
9. Обрабатывающий станок по п. 6, в котором локальные зоны указанного второго участка образованы островками или сегментами, распределенными на первом участке.
10. Обрабатывающий станок по п. 3, в котором первая структура и вторая структура расположены на рабочей грани концентрично друг другу.
11. Обрабатывающий станок по п. 3, в котором первая структура окружает вторую структуру.
12. Обрабатывающий станок по п. 6, в котором локальные зоны второго участка первой структуры образуют квадрат, который окружает вторую структуру.
13. Обрабатывающий станок по п. 3, в котором первая структура ограничивает окно для корпуса, вмещающего указанную вторую структуру.
14. Обрабатывающий станок по п. 13, в котором вторая структура расположена в указанном корпусе с наклонной гранью, отстоящей назад от базовой грани первой структуры.
15. Обрабатывающий станок по п. 3, в котором поверхность наклонной грани второй структуры является полосчатой, в частности, поверхность наклонной грани второй структуры покрыта одним из следующих элементов: сеткой травления, структурированной решеткой или сеткой зеркальных линий.
16. Обрабатывающий станок по п. 7, в котором мишень также содержит пластину из прозрачного материала, в частности стекла, покрывающую первую структуру и вторую структуру со стороны рабочей грани.
17. Обрабатывающий станок по п. 3, в котором оптическое измерительное устройство также содержит источник света, ориентированный в направлении трехмерной мишени, причем указанный источник света расположен так, чтобы обеспечить боковую подсветку трехмерной мишени.
18. Обрабатывающий станок по п. 1, в котором оптическая система содержит первую съемочную систему и вторую съемочную систему, при этом:
глубина резкости первой съемочной системы по меньшей мере в десять раз больше, чем глубина резкости второй съемочной системы, и
оптическая система выполнена таким образом, что оптический тракт первой съемочной системы и оптический тракт второй съемочной системы имеют общий участок, расположенный на оптической оси (О) оптической системы и содержащий заднюю фокальную плоскость первой съемочной системы и заднюю фокальную плоскость второй съемочной системы.
19. Обрабатывающий станок по п. 18, в котором оптическая система выполнена таким образом, что оптический тракт от объекта проходит по меньшей мере через часть одной из первой и второй съемочных систем прежде чем достичь другой из указанных первой и второй съемочных систем.
20. Обрабатывающий станок по п. 18, в котором первая и вторая съемочные системы расположены параллельно друг другу, причем оптическая система также содержит оптический модуль, расположенный между первой и второй съемочными системами, и выполненный с возможностью отклонения части световых лучей, проходящих по меньшей мере через часть одной из первой и второй съемочных систем к другой из указанных первой и второй съемочных систем.
21. Обрабатывающий станок по п. 18, в котором фокусное расстояние второй съемочной системы больше, чем фокусное расстояние первой съемочной системы.
22. Обрабатывающий станок по п. 18, в котором увеличение первой съемочной системы меньше, чем увеличение второй съемочной системы.
23. Обрабатывающий станок по п. 18, в котором глубина резкости (DOF1) первой съемочной системы больше или равна 0,8 мм.
24. Обрабатывающий станок по п. 18, в котором глубина резкости (DOF2) второй съемочной системы меньше или равна 0,1 мм.
25. Обрабатывающий станок по п. 18, в котором первая съемочная система является телецентрической, и вторая съемочная система является телецентрической.
26. Обрабатывающий станок по п. 3, в котором оптическая система содержит первую съемочную систему и вторую съемочную систему, при этом:
глубина резкости первой съемочной системы по меньшей мере в десять раз больше, чем глубина резкости второй съемочной системы, и
оптическая система выполнена таким образом, что оптический тракт первой съемочной системы и оптический тракт второй съемочной системы имеют общий участок, расположенный на оптической оси (О) оптической системы и содержащий заднюю фокальную плоскость первой съемочной системы и заднюю фокальную плоскость второй съемочной системы, и при этом:
первая съемочная система выполнена таким образом, чтобы ее задняя фокальная плоскость могла соответствовать базовой грани первой структуры, и
вторая съемочная система выполнена таким образом, чтобы ее задняя фокальная плоскость могла пересекать наклонную грань трехмерной мишени.
27. Обрабатывающий станок по п. 18, в котором оптическое устройство также содержит третью съемочную систему, расположенную на держателе инструмента, и выполненную с возможностью определения ориентации рабочей грани мишени и/или угловой ориентации держателя инструмента.
28. Способ трехмерного оптического измерения, соответственно в трех ортогональных направлениях X, Y и Z в трехмерном пространстве обрабатывающего станка, положения держателя инструмента относительно держателя детали, которые выровнены и удалены друг от друга в главном направлении Z, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают оптическую систему с системой получения изображений,
указанную оптическую систему устанавливают на держатель детали,
обеспечивают мишень, содержащую рабочую грань, образующую базу для позиционирования,
указанную мишень устанавливают на держатель инструмента,
держатель инструмента и держатель детали располагают так, чтобы мишень можно было расположить на оптической оси (О) оптической системы,
выполняют один этап съемки мишени с помощью оптической системы, расположенной так, чтобы она могла взаимодействовать с мишенью, посредством чего определяют в трехмерном пространстве положение держателя детали, подлежащей обработке, относительно держателя инструмента.
29. Способ по п. 28, в котором на этапе съемки оптическую систему и мишень располагают так, чтобы задняя фокальная плоскость оптической системы могла быть совмещена с рабочей гранью мишени.
30. Способ по п. 29, в котором:
указанная мишень является трехмерной, и содержит на своей рабочей грани:
первую структуру, образующую плоскую базовую грань, разделенную по меньшей мере на:
первый участок, поверхность которого является отражающей в соответствии с диффузным отражением, и
второй участок, поверхность которого является отражающей в соответствии с зеркальным отражением, и
вторую структуру, содержащую грань, наклоненную относительно указанной плоской базовой грани, причем
указанная оптическая система содержит первую съемочную систему и вторую съемочную систему, причем глубина резкости первой съемочной системы по меньшей мере в десять раз больше, чем глубина резкости второй съемочной системы, при этом
указанная оптическая система, с одной стороны, выполнена таким образом, что оптический тракт первой съемочной системы и оптический тракт второй съемочной системы имеют общий участок, содержащий заднюю фокальную плоскость первой съемочной системы и заднюю фокальную плоскость второй съемочной системы, а, с другой стороны, так, что разность между фокусным расстоянием второй съемочной системы и фокусным расстоянием первой съемочной системы лежит в интервале между минимальным расстоянием и максимальным расстоянием, отделяющим базовую грань от наклонной грани, причем
держатель инструмента и держатель детали расположены так, что, с одной стороны, фокусное расстояние первой съемочной системы позволяет разместить задний фокус первой съемочной системы на первой структуре мишени, а, с другой стороны, фокусное расстояние второй съемочной системы позволяет разместить задний фокус второй съемочной системы на второй структуре мишени, причем
на этапе съемки посредством оптической системы выполняют по меньшей мере одну одновременную съемку посредством первой съемочной системы оптической системы и посредством второй съемочной системы оптической системы, тем самым для каждой съемки посредством оптической системы, с одной стороны, первая съемочная система формирует первое изображение мишени, обеспечивая возможность определения на базовой грани положения второго участка относительно первого участка, что дает, во-первых, первую часть информации о взаимном расположении мишени и первой съемочной системы в направлении X, и, во-вторых, вторую часть информации о взаимном расположении мишени и первой съемочной системы в направлении Y, а также, с другой стороны, вторая съемочная система формирует второе изображение мишени, содержащее резкий участок, соответствующий расположению наклонной грани второй структуры, что дает третью часть информации о расстоянии между мишенью и второй съемочной системой в направлении Z.
31. Способ по п. 29, в котором второй участок плоской базовой грани разделяют на ряд локальных зон, расположенных на первом участке, при этом, когда первая съемочная система формирует первое изображение мишени, определяют положение локальных зон второго участка на базовой грани, что дает часть информации о взаимном расположении указанных локальных зон и первой съемочной системы, что дает возможность получить результат измерения взаимного расположения в направлении Y и в направлении X.