CN114026509B - 具有用于检测工具轮廓的单元的加工模块和机械工具以及用于检测工具轮廓的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机械工具的材料移除加工模块（300），包括：‑工件支撑件（320），其旨在接收待加工的工件（322），‑工件支撑件的控制单元（308），其能够控制和修改工件支撑件（320）在加工模块（300）中的位置，‑旨在接收工具（312）的工具保持架（310），该工具具有可以用于对工件进行加工的端部部分（313）；‑工具保持架的控制单元（302），其能够控制和修改工具保持架（310）在加工模块（300）中的位置，‑用于检测安装在工具保持架上的工具（312）的轮廓的单元（304），该单元包括安装在工具保持架（320）上并且使得有可能确立安装在工具保持架（302）上的工具（312）的端部部分（313）的轮廓的光学系统（100）。

Description

具有用于检测工具轮廓的单元的加工模块和机械工具以及用 于检测工具轮廓的方法

技术领域

本发明涉及机械工具的领域。本发明还涉及光学检测在加工模块中且特别是在机械工具中处于原位的工具的位置的领域。本发明还涉及光学检测加工模块中且特别是在机械工具中处于原位的工具的轮廓的领域。其特别是机械工具（包括数控机械工具）的问题，该机械工具形成通过移除材料进行加工且特别地用于旋转加工步骤（车削、棒料车削……）的机器。

在机械工具领域中，需要精确地知道安装在工具保持架上的工具的位置。还有用的是知道该工具的磨损演化。该信息对于为了确保加工范围符合在设定期间开发的加工计划是有用的。

借助于加工模块（机械工具）（特别是截断器、自动车床、车削-铣削中心、铣削机器、加工中心以及转移机器）的零件制造通常包括三个不同的阶段：

在第一或设定（或预调整）阶段中，操作员（例如，棒料车工）定义加工计划（也就是说，获得所需的加工零件所必要的一连串操作和心轴移动）并在加工模块上测试该加工计划。操作员的目标在于例如获得可能的最有效加工计划，也就是说，使得能够用最少的操作来加工给定零件并避免工具之间或与零件的碰撞的加工计划。操作员选择待采用的工具并验证所获得的零件的质量，例如表面状态、与公差的合规性等。

在第二或生产阶段中，在加工模块上生产一系列零件，该加工模块使用在设定期间定义的参数进行预调整。该阶段为仅生产阶段；其常常被实施24/7，加工模块借助于馈送器或金属块（未完成零件）装载器而被馈送有原始材料。

可以发生以下情形：一系列零件的生产被中断，例如以替换磨损工具、以在同一加工模块上生产另一种类型的零件、用于机器维护等，且然后随后重新开始。在这种的情形下，起动阶段是必要的，以应用先前在设定期间定义的参数。该起动快于设定。

在起动期间，常常有必要用对于必须实现的加工适当的另一组工具替换安装在机器上的工具。这些工具的精确位置和磨损程度决定了加工的质量，但这些参数难以在连续的起动期间再现。

此外，在生产阶段期间，随着以及当新零件被加工时，且特别是在长生产运行的情况下，并非不可能在那里出现工具保持架和零件支撑件之间的位置漂移，特别是由机器的热膨胀引起的漂移。此外，在知道用于加工的工具的端部部分磨损的情况下，形成切削区并包括一个或多个切削刃对于维持加工质量是决定性的。这种磨损的演化（通常称为磨损率，但其实际上涵盖有时以组合形式存在的不同磨损过程）常常从不被监控，而如果它被监控，则是借助于辅助设施被监控，这使用于该监控以及用于在加工模块中拆下/重新安装工具的附加时间成为必需。

因此，在加工过程期间，磨损工具的使用不仅不适合于对零件的所需加工且甚至折断切削工具，而且在与加工模块分离的专用系统中监控磨损带来对于生产系统的生产率和成本效益有害的效应。

重要的是能够保持机器参数，从而产生与待加工的零件的规范的严格合规性、优化机械工具的生产时间百分数、以及还优化每个工具的使用时间。在实践中，控制机械工具的指令序列不予以修订，或仅在一次性（one-off）的基础上予以修订，而贯穿其使用时间，工具的端部部分遭受其轮廓的渐进演化，从而修改切削刃的几何形状和位置。

在工具的使用期间存在其磨损轮廓的演化的众多情境：可引用例如凸纹磨损（前面上的磨条）、刻痕磨损、凹坑磨损、产生塑性变形的磨损（凹陷部或突起）、积屑瘤的形成、在切削区外部产生裂开的磨损、切削刃裂开、产生热裂纹的磨损、折断切削刃……。

可有益的是，不仅通过工具切割区上的材料损失而且通过监控其轮廓的形状演化来评估工具的磨损，以便预计遭遇的磨损类型且因此根据遭遇的磨损类型来修改机械工具的一个或多个不同加工和/或定位参数。例如，在刻痕磨损的情况下，可因此做出选择以修改切削深度，而在由塑性变形引起磨损的情况下，可做出决定以增加喷射冷却液的速率。

背景技术

一些经验性解决方案推荐在给定数量的加工零件之后替换工具。这些解决方案不仅没有优化生产工具的成本效益（尤其是在昂贵的或难以获得的专用工具的情况下），而且此外这些解决方案并不保证工具的最终折断或其磨损对所制造零件的质量的有害后果。

存在这样的系统，即这些系统用于借助于触头（feeler）（在接触情况下）或在无接触情况下（视觉、激光或电场检测）评估或测量切削工具磨损，以便证实切削工具（例如，铣削工具或钻孔机）的完整性或可接收性。这些检查在与长生产运行的要求不兼容的加工过程和模块外部实现，这产生了无生产的时间段。这种的技术在文件US2006021208、CA2071764A1、US2014233839和FR2952196中进行描述。

可进一步引用这样的监控系统，即这些监控系统用于基于传感器对由机械工具传输的信号的测量（特别是在诸如机器的凸轮杆或心轴之类的机械零件上的声学测量或力测量（力、力矩、有效功率……））来识别工具的折断。通过将检测到的信号（振动、噪声、压力……）与先前由监控系统在正常加工循环期间存储的模型信号进行比较，有可能在所记录的信号背离模型信号过多的情况下触发警报信号。

文件US2018111240描述了一种解决方案，在该解决方案中，非接触式测量装置使用在光发射器元件和光接收器元件之间延伸的光屏障来检测旋转加工工具的位置。因为工具的有效（active）部分与光发射器元件和光接收器元件的接近性，这种技术需要保护器件，特别地以便在工具附近的环境中存在油和碎屑的情况下不损害所述光发射器元件和光接收器元件。此外，该系统使得有可能知道工具是否正触碰光屏障，但不给出关于工具的端部部分的精确位置或轮廓的信息。

文件FR2645782描述了一种用于监控在配备有数控机械工具的加工中心中的工具折断的系统。两个视频相机产生工具在加工之前和之后的视图，并且图像的比较使得有可能检测影响工具的异常。文件EP3021183提出了一种被集成到机械工具中的装置，该装置用于经由视频相机来监控和校正工具保持架上工具的切削刃的位置。然而，这些设施使求助于机械工具中的附加参考系（即，特定于视频相机的参考系）成为必需，从而使得能够在机械工具中并从那里相对于机械工具的零件中的每一者来定位视频相机。这种的布置潜在地产生了关于工具（特别是相对于待加工的零件）的位置的附加误差。

EP0377374提供了一种用于定位加工工具相对于机械工具的位置的系统。使用相机，该相机将已知位置的方块模板（block template）的两个垂直图像与工具系统的对应的、随后显示的图像进行比较。

EP2426555公开了一种用于检测切削工具相对于工件的移动的设备。该设备包括固定地安装在机械工具的一部分中的相机，该机械工具还包括安装在卡盘上的工件和工具保持架。

而且，可以参考JPH07246547，其使用一种用于检测工具坐标的检测系统，该检测系统由安装在工具安装轴上的反射器和以下类型的测量装置组成，该类型包括用于检测工具坐标的激光干涉仪。

自前述内容出现的是，需要在通过移除材料进行的加工期间在使用中增强（更规则、更快速和/或更精确）地确定工具的端部部分（有效的加工部分）的轮廓。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种加工模块，该加工模块能够确定安装在加工模块的工具保持架上的工具的端部部分的轮廓。

本发明的另一个目的是能够快速地确定安装在工具保持架上的工具的端部部分的位置或轮廓、或者位置和轮廓两者。因此，目标是提出一种使得能够在不拆下工具或工具保持架的情况下确定工具的端部部分的轮廓（位置）的解决方案，以便不仅不浪费时间，而且尤其是不修改工具在工具保持架中以及工具保持架在机械工具中的定位参考。

本发明的另一个目的是提出一种没有已知的加工模块的局限性的加工模块。

根据本发明，以上目的特别地借助于一种用于机械工具的材料移除加工模块来实现，该材料移除加工模块包括：

- 零件支撑件，其旨在接收待加工的零件，

- 零件支撑件的控制单元，该控制单元适于控制并修改零件支撑件在加工模块中的位置，

- 旨在接收工具的工具保持架，该工具具有用于对安装在零件支撑件上的零件进行加工的端部部分；

- 工具保持架的控制单元，该控制单元适于控制并修改工具保持架在加工模块中的位置，

- 用于检测安装在工具保持架上的工具的轮廓的单元，所述检测单元包括用于确定安装在工具保持架上的工具的所述端部部分的轮廓的光学系统，在所述单元中，所述光学系统安装在零件支撑件上。

与现有技术（用于测量并检测工具的端部部分的器件在加工模块中处于原位，因此在机械工具中）相比，该解决方案特别地是具有优势的。这种构型的优势之一存在于以下事实：工具的发生加工操作的端部部分被局部地测量或成像，所得测量值或图像实际上对应于在无假象的情况下工具的端部部分的形状/几何形状/位置的瞬时真实情况。因此，如果工具遭受由加工模块的局部温度引起的变形，则该热漂移被考虑在内，而在求助于与机械工具分离的测量模块的情况下，工具将必须已冷却，并且测量将包括由温度变化引起的假象。另外的优势存在于以下事实：由于光学系统附接到零件支撑件，因此零件支撑件和工具保持架之间的所有空间参考充当光学系统和工具之间的参考，如由光学系统所见：这防止了在工具/工具保持架安装在与机械工具分离的测量模块中的情况下出现由参考系变化引起的测量假象。

事实上，所述检测单元形成了一种用于测量被集成到加工模块中的工具的轮廓及因此磨损的单元。该布置使得能够在工具处于原位（也就是说，在加工模块自身中）且因此在不从工具保持架上拆下工具的情况下以及在不与工具接触的情况下监控磨损。为此目的，将所述检测单元设置在加工模块中，特别是在工具保持架附近。附加地，清楚的是，将适于观察安装在工具保持架上的工具的端部部分的光学系统直接置于零件支撑架（即，零件支撑元件）上实现了特别是在以下各方面的改进：处理时间（光学系统已经定位成检测工具的端部部分）、以及精度（光学系统在工具保持架中的位置是精确已知的和固定的，没有与光学系统和工具保持架之间的相对位置的确定关联的误差被添加到光学系统和工具的端部部分之间的相对位置的确定）。

在本文本中，表达“零件支撑件”将被理解为意指“包括元件的机械工具模块，这些元件使得能够安装和保持（特别是夹持）并拆下待加工的零件、以及使得待加工的零件能够在机械工具的加工模块的空间内移动”。该零件支撑件通常被称为“材料心轴”。而且，在本文本中，表达“工具保持架”将被理解为意指“包括元件的机械工具模块，这些元件使得能够安装和保持（特别是夹持等）并拆下一个或多个工具、以及使得该工具或那些工具能够在机械工具中的加工模块的空间中移动”。

因此，将没有必要使替换切削工具和/或改变切削参数的决定仅基于表示切削工具控制磨损的定律的数学模型以及可能地实验曲线，所述实验曲线并非总是可获得，或至少贯穿存在的参数范围而存在。归功于本发明，此外将有可能通过以下方式来增大所探索的范围且因此增大经验曲线库：将利用根据本发明的加工模块实现的轮廓测量值集成到例如数据库中。

因此，有可能定制对特定于甚至一系列类似工具中的每个工具的使用时间的优化。例如，将有可能的是，在工具磨损的演化参数超出预定义限度的情况下缩短工具的使用时间，特别是因为实际上工具的磨损演化相较于理论磨损模型更不利；或者在磨损演化参数不超出预定义限度的情况下延长工具的使用时间，这是因为实际上工具的磨损相较于理论磨损模型更有利。

在一个实施例中，光学系统是测量光学装置的一部分，该测量光学装置被构造成使得能够通过由光学系统成像的单个步骤来确定待加工的零件的支撑件和工具保持架之间的三维相对位置。特别地，光学系统使工具保持架（例如，工具保持架的特定区）成像，并且根据一种可能性，光学系统使安装在工具保持架上的靶标成像并形成定位参考。

本发明还涉及一种包括如本文本中描述的加工模块的机械工具，所述机械工具进一步包括用于监控工具的磨损的单元，该单元能够基于由所述检测单元供应的信息来计算工具的轮廓的偏差。这正是使用加工模块来分析工具的状态且特别是其磨损的。

因此，清楚的是，基于检测单元以及基于所供应的关于实施加工的工具的状态的信息，因此有可能分析工具的状态、其磨损程度和/或其形状漂移，特别是关注切削区之处。

本发明还涉及以下各者：

- 一种用于检测工具的位置的方法，

- 一种用于检测工具的轮廓的方法，以及

- 一种用于检测机械工具中的工具的磨损的方法，该工具安装在加工模块中的工具保持架上，该加工模块包括零件支撑件和工具保持架。

在详细描述中将进一步解释和描述这些方法。

附图说明

在由附图所图示的描述中指示了本发明的实施例，在附图中：

- 图1以透视图形式示出了根据本发明的一个实施例的加工模块，

- 图2以透视图形式并按较大比例示出了来自图1的部分II，其示出了安装在工具保持架上的不同工具，

- 图3以透视图形式并按较大比例示出了在图2的部分III中看到的工具的端部部分，该端部部分用于在磨损之后以损坏构型加工零件，

- 图4示出了使用加工模块的光学系统来确定工具在工具保持架中的位置和/或轮廓，

- 图5是配备有三维靶标的工具保持架的分解透视图，

- 图6示出了使用加工模块的光学装置来确定在工具保持架和零件支撑件（也称为材料心轴）之间的相对位置的空间中的测量，

- 图7是对应于图6的另一个透视图，

- 图8示出了在三维识别的步骤中归功于三维靶标的在工具保持架和零件支撑件之间的光学装置，

- 图9示出了对应于具有三维靶标的工具保持架的图6的零件，如沿图6中的方向IX（也就是说，沿方向Z）所见，正如当靶标沿光学系统的方向定向时光学系统看到的那样，

- 图10、图11和图12是分别以正视图、透视图和剖视图形式示出三维靶标结构的三个视图，并且图13和图14是分别如图10、图11和图12中且根据变型实施例的靶标的第二结构的透视图，

- 图15A和图15B示出了由光学系统的第二图像捕获系统产生的图像的处理，

- 图16是另一个透视图，其对应于图4并示出了使用加工模块的光学装置来确定工具的端部部分的轮廓，

- 图17是根据本发明的另一个实施例的加工模块的一部分的透视图，

- 图18是承载一系列竖直对准的工具的变型工具保持架的透视图，每个工具沿着它安装成旋转所围绕的水平轴线定向，以及

- 图19是根据本发明的进一步实施例的加工模块的透视图。

具体实施方式

参考图1，加工模块300包括零件支撑件320和工具保持架310。零件支撑件320可以被设计成以可移除方式安装在加工模块300上，特别地经由可移除的固定器件。如图1中所见，可移除地安装在零件支撑件320上的是待加工的零件322（此处表示了未加工的棒料或未完成的零件）。零件支撑件320包括所谓的材料心轴，该材料心轴包括例如夹具、卡盘、棒料车削套管、或者托板（pallet）或托板保持架。零件支撑件320的主方向对应于方向Z。工具保持架310可被设计成以可移除方式安装在加工模块300上，特别地经由可移除的固定器件。如图1中所见，可移除地安装在工具保持架310上的是工具312（以简化的方式表示了分接头或铣削工具）。工具保持架310包括例如心轴、托架或虎钳或再者螺纹梳刀。工具保持架310的主方向对应于方向X。在加工模块300中，竖直方向对应于方向Y，并且三个方向X、Y和Z形成了正交轴系。

工具保持架控制单元302能够控制并修改工具保持架310在加工模块中300中的位置。在机械制造的领域中以及在本文本中，术语“控制”指定具有向机械工具的所有元件发出移动指令的功能的硬件和软件元件的全部。加工模块300还包括零件支撑件320的控制单元（未表示）。

加工模块300进一步包括检测单元304，该检测单元使得能够检测安装在工具保持架310上的工具312的位置以及还有轮廓。为此目的，所述检测单元304包括光学系统100以用于确定安装在工具保持架310上的工具312的端部部分313的轮廓（见图4、图6和图8）。在图1中表示了该光学系统100的光轴O，该光轴从光学系统的入射面102延伸。在图1的布置中，该光轴O平行于方向Z或零件支撑件320的主方向。光轴O优选地还正交于工具保持架310的轴线X的方向，如图1中所表示的。根据本发明，如图1中所表示的，安装在零件支撑件320上的是光学系统100、光学系统100的传感器零件的至少全部、以及照明构件，这些照明构件可以从光学系统100的传感器零件拆解且因此置于加工模块300中的其他地方。

如下文中将解释的，这是成像光学系统100，也就是说，能够经由包括在光学系统100中的图像捕获系统来产生工具轮廓的图像的光学系统。特别地，该光学系统100包括一组光学部件和图像采集系统。这种的图像采集系统使得能够捕获摄影和/或视频图像，并且例如是视频相机或静态相机，特别是数字静态相机。在本发明的上下文中，考虑结合一个或多个光源起作用的光学系统100。而且，清楚的是，根据本发明的光学系统100的图像捕获系统形成了图像传感器。与光学系统100的图像捕获系统相关联的一个或多个光源形成了电磁辐射或发光辐射的一个或多个发射器，该电磁辐射或发光辐射可为单色的，或通过组合一系列单色电磁辐射而在一定的波长范围内扩展（多色光）。在一个实施例中，前述一个或多个光源不是激光辐射源，并且根据本发明的光学系统100的图像捕获系统形成不包括激光发射器或不与激光发射器相关联的图像传感器。

在本文本中，“工具的端部部分”意指工具的包括用于加工的区且因此包括一个或多个切削区的终端零件，所述切削区包括切削刃，切削刃由有效面和边缘之间的相交部限定。图2按放大的比例示出了工具312的这种的端部部分313。在图3中，可以通过在后隙面和切削面之间划分的磨损区313a看见不同于图2的情形的工具的端部部分313的磨损的示例。

在本文本中，端部部分“轮廓”意指要么是端部部分的二维表示要么是端部部分的三维表示。例如，该轮廓可包括对应于工具的端部部分的廓形（contour）投影到平面上或与平面（特别是正交于光学系统100的光轴O的平面）形成相交部的线。而且，该轮廓可形成工具（例如，小型板）的包括一个或多个切削刃的端部部分313的三维形状。而且，该轮廓可对应于工具的端部部分313的由一系列线表示的三维形状，比如地形学轮廓。

光学系统100被构造成使得能够在工具保持架310处于图4中所表示的测量操作位置中时检测工具312的端部部分313的轮廓。在该操作测量位置中，工具保持架310和零件支撑件320彼此靠近。在该测量操作位置中，光学系统100的光轴O可与工具312的端部部分313或工具312相交，或至少充分靠近工具312从而使工具312在光学系统100的视野内。换句话说，在这种情况下，在该测量操作位置中，工具保持架310的端部与光学系统100的出射面（或入射面102）成一直线。这意味着，来自光学系统100的光路与工具保持架310的端部和/或工具312的末端或更一般地端部部分313相交。

在一些情况下，在测量操作位置中，工具312的端部部分313和工具保持架的轴线Z之间的最短距离小于50 cm、或甚至小于30 cm、且有时小于15 cm。例如，在测量操作位置中，工具312的端部部分313和零件支撑件的轴线Z之间的最短距离因此介于5 cm和50 cm（包括端值）之间、有时介于5 cm和30 cm（包括端值）之间、或介于20 cm和30 cm（包括端值）之间、或介于5 cm和15 cm（包括端值）之间。

在一些情况下，所述操作测量位置对应于用于将工具312装载到工具保持架310上的位置：因此，一安装好工具312，就可以测量轮廓。

而且，在所述测量操作位置中，工具保持架310的轴线X可相对于光学系统100的光轴O具有不同的取向：

- 在一些情况下，工具保持架310的轴线X正交于光学系统100的光轴O的方向，如图1中所表示的，使得光学系统100看见工具312的端部部分和末端的一侧，

- 在一些情况下，工具保持架310的轴线X与光学系统100的光轴O的方向共轴或平行（未表示这种情形），使得光学系统100仅看见工具312的末端，

- 在其他情况下，工具保持架310的轴线X相对于光学系统100的光轴O倾斜（未表示轴线X和O之间的不同于90°的非零角度的这种情形）。

事实上，取决于承载根据本发明的加工模块300的机械工具，可改变工具保持架310及其轴线X的取向，特别是在机械工具针对工具保持架310具有五条或六条移动轴线的情况下。

现参考图4，其表示光学系统100的一个实施例。光学系统100包括第一图像捕获系统110，该第一图像捕获系统被构造成使得其图像焦平面能够在所述测量操作位置中与工具312的端部部分313相交。此外，第一图像捕获系统110包括第一图像采集系统112，该第一图像采集系统使得能够在测量操作位置中捕获工具312的端部部分313的图像。在图1和图4中，还看见靠近工具保持架310（可能地安装在其上）的侧向光源140，以便在测量操作位置中提供对工具312的端部部分313的侧向照明。

其他类型的光源或附加光源可独立于彼此提供或彼此互补地提供。

在一个实施例（见图1、图7和图16）中，光学装置10进一步包括前光源104，该前光源平行于光学系统100的光轴O并沿工具保持架310的方向定向。该光源104可设置在光学系统100附近。该光源104沿工具312的方向定向，以便在测量操作位置中提供对工具312的端部部分313的前照明。特别地，如图1、图7和图16中所见，该前光源104是包围光学系统100的入射面102的环形光源：在这种情况下，前光源104与光学系统100的光轴O共轴。该前光源104使得能够对由光学系统100看到的工具的端部部分313的表面进行良好照明。

在一个实施例（见图1和图16）中，光学装置10进一步包括后光源106，该后光源沿光学系统100的方向定向。该光源106设置成以便在测量操作位置中相对于光学系统100提供对工具312的端部部分313的后（“背面”）照明。特别地，如图1和图16中所见，该后光源106与光学系统100的光轴O共轴（优选地与其成一直线）。在测量操作位置中（见图16），工具的端部部分313位于光学系统100的入射面102和后光源106之间，使得工具的端部部分313从后方照明，这增强了在端部部分313的廓形区中所捕获的图像的对比度，如由光学系统100所见。

光学系统100还包括具有第二图像采集系统112的第二图像捕获系统120，并且还使得能够在测量操作位置中捕获工具312的端部部分313的图像。为此目的，第一图像捕获系统210的光路和第二光学图像捕获系统120的光路具有共同光路部分，该共同光路部分指向由光学系统100观察到的对象以及始于该对象，在此情况下该对象为工具312的端部部分313（见图4和图16）。在将参考图6和图8描述的另一种测量构型中，正是安装在工具保持架310上的靶标200形成了由光学系统100看到的观察对象。下文中，“观察对象”特别意指要么是安装在工具保持架上的工具312的端部部分313要么是靶标200。在测量操作位置中，第一图像捕获系统210面向观察对象的方向并形成与观察对象对准的图像捕获系统，且第二图像捕获系统120具有联结与观察对象对准的图像捕获系统110的光路116的光路126并形成这样的图像捕获系统，即该图像捕获系统相对于光学系统100的光轴O以及相对于光路116和126的共同部分而关于观察对象为偏心的（该共同部分与观察对象对准）。光轴O叠合在第一光路116和第二光路126的共同部分的平均半径上。在该共同部分中，第一光路116和第二光路126的区段彼此平行但不必叠合。

在光路116和126的共同部分中，光线至少部分地重合或仅彼此平行。偏心的第二图像捕获系统120具有在该第二图像捕获系统120内部的光路部分126，该光路部分优选地平行于光轴O。光路126的该内部部分连接到（或更精确而言联结）第一图像捕获系统110的光路116，该第一图像捕获系统通过包括诸如镜面129之类的折射反射光学系统的专用光学模块128对准。以这种方式，偏心的图像捕获系统（此处为第二图像捕获系统120）的入口连接到已对准的图像捕获系统（此处为第一图像捕获系统110）的路径或光路。

因此，光学系统100包括光学模块128（例如，包括诸如镜面129之类的折射反射光学元件），该光学模块设置在第一图像捕获系统110和第二图像捕获系统120之间并被构造成使穿过第一图像捕获系统和第二图像捕获系统中的一者的至少一部分的一些光线转向到第一图像捕获系统和第二图像捕获系统中的另一者。光学系统100使得从由光学系统100观察到的对象（在图4和图16中为工具312的端部部分313，且在图6和图8中为靶标200）起的光路穿过第一图像捕获系统110或第二图像捕获系统120（在图4、图6、图8和图16中为第一图像捕获系统110）的至少一部分，然后到达第一图像捕获系统110和第二图像捕获系统120中的另一者（在图4、图6、图8和图16中为第二图像捕获系统120）。而且，在所表示的构型中，第一图像捕获系统110和第二图像捕获系统120彼此平行地设置。而且，在所表示的构型中，第一图像捕获系统110直接安装在零件支撑件320上，且第二图像捕获系统120相对于第一图像捕获系统110的光轴是偏心的，但反过来也可以适用，即可存在以下构型：其中第二图像捕获系统110直接安装在零件支撑件320上，并且图像捕获系统120相对于第一图像捕获系统110的光轴是偏心的。

以这种方式，清楚的是，当第一图像捕获系统110与观察对象对准时，第二图像捕获系统120也看见观察对象并且也能够对其进行成像并产生该观察对象的图像。如现在将解释的，该图像可用于确定工具312的位置以及确定工具312的端部部分的轮廓。

因此，在本发明的一个实施例中，提出了一种检测安装在工具保持架310上的工具312在加工模块300中的位置的方法，该加工模块包括零件支撑件320和工具保持架310，该方法包括以下步骤：

i）在加工模块300中提供检测单元304，所述检测单元304包括用于确定安装在工具保持架310上的工具312的所述端部部分313的轮廓的光学系统100，在所述单元中，光学系统100安装在零件支撑件320上，

ii）将工具312装载到工具保持架310中：该步骤确定工具312和工具保持架310之间的相对位置，

iii）在测量操作位置中，相对于零件支撑件320来定位工具保持架310（例如，根据图4的构型）：该步骤使得能够以对于光学系统100可见的方式来放置工具312，且特别是放置工具312的端部部分313或工具312的某个其他部分，

iv）激活所述检测单元304，以及

v）经由光学系统100，确定工具312在加工模块300中的位置。

在这个阶段，有必要再次指出，在根据本发明的加工模块300的布置的情况下（如诸图中所示），所述光学系统100安装在零件支撑件320上。因此，清楚的是，结果，通过光学系统100对工具312（且特别是其端部部分313）进行成像使得能够不仅确定工具312（工具的所述端部部分313）和零件支撑件320之间的相对位置，而且还确定工具保持架310和零件支撑件320之间的相对位置。

根据关于检测工具的位置的所述方法的第一种可能性，在激活检测单元304时，使用的是第一图像捕获系统110，并且因此产生工具312的端部部分313的一个（或多个）图像的是第一图像采集系统112。对该图像且特别是该图像的锐聚焦区（例如，由图4的布置产生）沿方向X以及相对于如由第一图像捕获系统110看到的工具边缘的位置的分析使得能够确定工具312相对于光学系统100的距离，且因此确定工具313沿Z的位置。该图像还使得能够识别如由第一图像捕获系统110看到的一个或多个切削刃（在投影中）。这种识别是就位置（特别是相对于边缘）和几何形状（对应于一个或多个切削刃的一条或多条线的图像中的形状）两个方面而言的。

根据关于检测工具的位置的所述方法的第二可能性（作为对前述第一可能性的替代或补充），在激活检测单元304时，使用的是第二图像捕获系统120，并且因此产生工具312的端部部分313的一个（或多个）图像的是第二图像采集系统122。对该图像且特别是该图像的锐聚焦区（例如，由图4的布置产生）沿方向X相对于如由第一图像捕获系统110看到的工具边缘的位置的分析使得能够确定工具312相对于光学系统100的距离，因此确定工具313沿Z的位置。该图像还使得能够确定如由第二图像捕获系统120看到的一个或多个切削刃（在投影中）。这种识别是就位置（特别是相对于边缘）和几何形状（对应于一个或多个切削刃的一条或多条线的图像上的形状）两个方面而言的。

而且，在本发明的一个实施例中，提出了一种检测安装在工具保持架310上的工具312在加工模块300中的轮廓的方法，该加工模块包括零件支撑件320和工具保持架310，该方法包括以下步骤：

i）在加工模块300中提供检测单元304，所述检测单元304包括用于确定安装在工具保持架310上的工具312的所述端部部分313的轮廓的光学系统100，其中光学系统100安装在零件支撑件320上，

ii）将工具312装载到工具保持架310中：该步骤使得能够识别工具312和工具保持架310之间的相对位置，

iii）在测量操作位置中，相对于零件支撑件320定位工具保持架310（例如，根据图4的构型）：该步骤使得能够以对于光学系统100可见的方式来放置工具312，且特别是放置工具312的端部部分313或工具312的某个其他部分，

iv）激活所述检测单元304，以及

v）经由光学系统100，确定安装在工具保持架310中的工具312的所述端部部分313（或某个其他部分）的轮廓。

根据关于检测工具312的轮廓的所述方法的第一种可能性，在激活检测单元304时，使用的是第一图像捕获系统110，并且因此产生工具312的端部部分313的一个（或多个）图像的是第一图像采集系统112。对该图像的分析使得能够检测如由第一图像捕获系统110看到的工具的边缘。这是指在正交于方向Z的平面（X, Y）中的投影中看到的工具312的端部部分312的边缘（即，廓形），方向Z自身平行于光学系统的光轴O。因此，工具312的这个边缘的形状（在此情况下为廓形的线）在成像时提供关于安装在工具保持架31上的工具312的端部部分313的几何形状的信息。该图像还使得能够识别如由第一图像捕获系统110看到的一个或多个切削刃（在投影中）。这种识别是就位置（特别是相对于边缘）和几何形状（对应于一个或多个切削刃的一条或多条线的图像中的形状）两个方面而言的。

根据关于检测工具312的位置的所述方法的第二可能性（作为对前述第一可能性的替代或补充），在激活检测单元304时，使用的是第二图像捕获系统120，并且因此产生工具312的端部部分313的一个（或多个）图像的是第二图像采集系统122。对该图像的分析使得能够检测如由第二图像捕获系统120看到的工具的边缘。这是在正交于方向Z的平面（X,Y）中的投影中看到的工具312的端部部分312的边缘（即，廓形）的问题，方向Z自身平行于光学系统的光轴O。因此，工具312的这个边缘的形状（在此情况下为线）在成像时间提供关于安装在工具保持架31上的工具312的端部部分313的几何形状的信息。该图像还使得能够识别如由第二图像捕获系统120看到的一个或多个切削刃（在投影中）。这种识别是就位置（特别是相对于边缘）和几何形状（对应于一个或多个切削刃的一条或多条线的图像上的形状）两个方面而言的。

特别地，使用这种检测工具312的轮廓的方法在测量操作位置中确定了工具312相对于工具保持架的轴线X及因此相对于零件支撑件312的角度取向，并且还使得能够在测量操作位置中验证工具312相对于零件支撑件处于所需的取向。而且，使用这种检测工具312的轮廓的方法使得有可能确立轮廓并验证安装在工具保持架上的工具312对应于期望的工具（检测到的轮廓对应于期望的预定轮廓），且因此使得有可能防止将不适当的工具安装在工具保持架310上。

在图8中，表示了包括光学系统100和三维靶标200的光学装置10，在一个实施例中，所述光学系统和三维靶标适于彼此协作以实现对靶标200和光学系统100之间的相对位置的三维测量。如下文中将解释，这种测量还使得能够测量工具保持架310（承载靶标200）和零件支撑件320（承载光学系统100）之间的相对位置，并且自此推断出工具312（安装在工具保持架310上）和零件322（安装在零件支撑件320上）之间的相对位置。事实上，在该测量位置中，靶标200沿平行于主轴线的光学系统100的方向定向，从而形成水平主方向Z。为此目的，在光学系统100的输出处，光路O正交于靶标200的有效面202。

现将参考图8、图10、图11和图12来描述靶标200。靶标200采用末端的形式，末端在此处具有圆形剖面圆柱体形状（其可具有正方形或其他剖面），该末端的一侧形成用于产生测量的有效面202。为了产生测量，该有效面202因此转向光学系统100且特别是转向光学系统100的入射面102，轴线Z对应于将有效面202与光学系统100的入射面102分离的主方向（在诸图中为水平的）。

靶标200的有效面202的表面在第一结构210和第二结构220之间划分。第一结构210包括平面参考面212，该平面参考面的表面是光滑的并且在第一部分214（其表面为漫反射的）和第二部分216（其表面为镜面反射的）之间划分。更一般而言，所述平面参考面212在至少一个第一部分（214）（其表面根据第一反射参数是反射式的）和第二部分（216）（其表面根据与第一反射参数不同的第二反射参数是反射式的）之间划分。在一个实施例中，第一部分214涂布有漫反射层（例如，硫酸钡BaSO₄层），且第二部分216由镜面反射层（例如，铬层）形成。在所示的实施例中，第二部分216由形成设置在第一部分214中的连续的岛状物（islet）的多个圆形形状的局部化区217组成。更一般地，第二部分216根据定位在第一部分214中的一系列局部化区217划分。根据一种可能性，所述第二部分216的局部化区217由第一部分214中的分布式岛状物或段形成。这些局部化区217可具有其他形状，诸如不同于圆形形状的段或岛状物。这些局部化区217在其间限定来自以下列表的几何图形：四边形、平行四边形、矩形、正方形、菱形、规则多边形和圆形。该几何图形可以是具有中心对称性的几何图形。在图10和图11中，二十四个圆形局部化区217以正方形设置。该第一结构210的目的是能够使用标准观察工具来精确地识别其中心C3。就正方形形状而言，该正方形的两条对角线C1和C2在正方形的中心处相交。要注意，在测量位置中，如图6至图12中所示，参考面212平行于方向X和Y设置，所述方向X和Y分别形成在所示的布置的情况下均为横向的竖直方向（轴线）和水平方向（轴线）。

第二结构220包括相对于参考面212倾斜的面222：该倾斜面222本质上为平面，该倾斜面的平均平面相对于参考面212以锐角α形成，该锐角介于10度和80度（包括端值）之间，例如介于20度和30度（包括端值）之间，且优选地大约为25度（见图12）。

在一个实施例中，该倾斜面222的表面不是光滑的，而是以呈形成表面不规则性的形成凸纹的元件224为特征，这些表面不规则性要么是随机的，要么是根据预定的几何形状，例如在其间形成栅格或线的阵列，因此构成了结构化栅格（未表示）或线的结构化阵列（见图13）。而且，在一个实施例中，第二结构220的倾斜面222的表面是有条纹的，且特别地第二结构220的倾斜面222的表面被以下元件中的一者覆盖：蚀刻阵列、结构化栅格、或镜面线（specular line）225的阵列。

这种呈凸纹形式的元件224可以是突起或中空部，即相对于倾斜面222的平均平面缩进（set back），特别地呈小粗糙度或任何其他表面不规则性的形式。这种呈凸纹形式的元件224可存在于在倾斜面222的整个表面上。这种呈凸纹形式的元件224可在倾斜面222的整个表面上规则地分布。例如，这些呈凸纹形式的元件224可形成对栅格或阵列图案或更一般地结构化表面或粗糙表面界定的集合（set），该栅格或阵列图案或更一般地结构化表面或粗糙表面使得能够使在该倾斜面222处反射的光进行良好漫射。第二结构222的倾斜面222的表面例如被以下元件中的一者覆盖：蚀刻阵列或结构化栅格，其中栅格或阵列的图案之间的间距介于5微米和100微米（包括端值）之间，特别地介于5微米和50微米（包括端值）之间，且特别地介于8微米和15微米（包括端值）之间，例如大约为10微米。

例如，该倾斜面222是未经抛光的硅或陶瓷、未经抛光的金属或玻璃、或可以被结构化的任何其他材料，并且呈凸纹形式的元件224已通过光刻法、通过移除碎屑进行加工、直接描画等……或任何其他结构化过程而获得。这些呈凸纹形式的元件224形成例如凹陷部和/或突出部，这些凹陷部和/突出部从平均平面分别缩进/突出几微米或数十微米，特别地介于0.5微米和50微米之间。

在另一个实施例中，如图14中所示，该倾斜面222的表面是光滑的，并且包括铬或某种其他材料的线的阵列，从而引起从构成镜面元件225的这些铬线的镜面反射。这些呈线形式的镜面元件225彼此平行地设置。在测量位置中，这些呈线或带形式的镜面元件225平行于平面Y、Z设置，使得这些线在方向Z上沿着倾斜表面一个接一个地被遇到（当沿方向X前进时也是这种情况）。然后，形成第二结构220的小型板的基板可以由包括玻璃或硅的不同材料制成，其中在倾斜面222上具有漫反射层，例如硫酸钡BaSO₄层，该漫反射层与镜面元件225交替或覆盖倾斜面的整个表面，其中镜面元件225设置在该漫反射层的顶部上。这种镜面元件225可在倾斜面222的整个表面上规则地分布。在一个实施中，这些呈线形式的镜面元件225形成具有25微米的间距的阵列，这些线（特别是铬线）具有12.5微米的宽度，这个宽度等于线之间的间隙的宽度或者等于也采取12.5微米宽的线或带的形式的漫反射部分的宽度。根据另一个实施例，使用10微米的间距或更一般地介于5微米和50微米之间的间距。必须注意，与表面的产生漫反射的剩余部分交替的这些镜面元件225可采取不同于形成带的连续线或段的形式，特别是不连续线或虚线、诸如条带、圆、三角形或任何其他几何形状的图案。

根据未示出的实施例，第二结构220的倾斜面222承载呈凸纹形式的局部化的且突出的元件224，凸纹呈小丘（small mound）或尖状物的形式，这些小丘或尖状物彼此平行地按行分布，呈凸纹形式的元件224从一行到另一行彼此偏移以形成梅花形图案。根据未示出的另一个实施例，第二结构220的倾斜面222承载呈凸纹形式的突出元件224，凸纹呈在彼此以90°交叉的两个系列中以相等的距离彼此平行的段的形式。该组呈凸纹形式的元件224构成栅格图案。注意，该栅格可由彼此平行的两个系列段与彼此以不同于90°的角度交叉的数个系列段形成。在图10至图13中，第二结构220的倾斜面222承载呈凸纹形式的凹入元件224，凸纹呈沿方向X彼此平行且彼此处于相等的距离的一系列段的形式：在这种情况下，这些呈凸纹形式的元件224形成凹槽。因此，该方向X正交于形成呈凸纹形式的元件224的段的方向。

在来自图14的实施例中，第二结构220的倾斜面222的表面因此被镜面线225的阵列（即，彼此平行的连续带）覆盖，这些带的表面具有镜面反射性质。

因此，在前述情况中的一些情况且特别是在来自图13和图14的那些情况下，第二结构220的倾斜面222的表面是有条纹的。

根据针对靶标200所表示的实施例，界定靶标200的末端在其有效面202上包括第一结构210（该第一结构占据有效面202的大部分表面）以及在第一结构210中的为第二结构220所保留的区域。在这种情形下，第一结构210包围第二结构220。更精确地说，第一结构210的第二部分216的局部化区域217限定包围第二结构220的正方形。在一种可能的设置中，并且在如图所示的靶标200的实施例的情况下，第一结构210和第二结构220在有效面202上彼此同心地设置。此外，如在所表示的情形下，第一结构210界定使壳体219容纳所述第二结构220的开口218，该第二结构例如设置在包括倾斜面222的小型板中。当小型板被容纳在第一结构210的壳体219中时，其倾斜面222面向壳体219的外部、朝向开口218的方向。在此情况下，第二结构220设置在所述壳体219中，其中倾斜面222相对于所述第一结构210的参考面缩进：这意味着，倾斜面22以及因此第二结构220在壳体219中设置在后部处、在由参考面212（相对于主方向Z，见图11）界定的平面后方，例如达0.05毫米至2毫米或大约为0.15毫米。根据未表示的另一种可能性，第二结构220设置在前部处、在由参考面212界定的平面前方。根据未表示的进一步可能性，第二结构220设置在由参考面212界定的平面的任一侧上，即，倾斜面222的一部分设置在后部处，并且倾斜面222的另一部分相对于参考面212设置在前部处。

为了保护第一结构210和第二结构220免受环境（灰尘、油、冲击……）影响，如在图12中可以看见，靶标200包括由透明材料（特别是玻璃）制成的保护板230，该保护板在有效面202的侧上覆盖第一结构210和第二结构220。根据图12中所表示的一个可能实施例，靶标200包括呈堆叠形式的以下元件。板232置于底壁231上面，该板由在其中心处开放的板形成，以便界定壳体219，该壳体由有效面202的一侧上的开口218界定。封闭壳体219的保护板230置于板232上面。一切事物都被保持整个靶标200的圆柱壁234所包围。包括第二结构220的保护板230是例如容纳在壳体219中的硅板，其中倾斜面222（承载呈凸纹形式的元件224或承载镜面元件225）面向有效面202。板232的面向有效面202的面在如上文所描述的两个区域中且分别关于第一部分214（漫反射表面）和第二部分216（镜面反射表面，特别地呈局部化元件217的形式）包括反射层233。

此外，靶标200可配备有未表示的RFID（射频识别）型微芯片，以便使得能够存储和读取关于靶标200且可能地还关于靶标200旨在安装于其上的工具保持架310（见图1和图5）的唯一标识符以及数据数据。该数据可包括例如且特别是对该工具保持架310的参考以及与该工具保持架310的使用关联的其他信息（例如，其序列号、其类型、其相对于材料中心或零件支撑件320的调整、其已经被使用的次数......）。在图5、图9和图16中，靶标200（且在适用的情况下，RFID微芯片）安装在工具保持架310的形成夹具的部分上。

现在将参考图8来描述与靶标200相关联的光学系统100，靶标200刚刚已进行了描述以一起形成光学装置10，从而使得能够在空间中沿三个方向测量两个对象之间的相对位置，且因此测量零件支撑件320和工具保持架310之间的相对位置或者待加工的零件322和工具312之间的相对位置。特别地，考虑笛卡尔轴系X、Y和Z中的正交（可能地为标准正交）空间，该笛卡尔轴系在图中为直接轴系。该光学系统100旨在在靶标200的第一结构210的图像以及同时靶标200的第二结构220的图像两者的同一成像序列期间同时产生。根据本文本，两个图像的这种同时捕获不聚焦就能实现，这使得能够非常快速地执行该成像。此外，特别是与刚刚已进行描述的靶标200的特定结构关联的其他特性实现了最大精度。申请人公司已生产了符合本描述的三维测量光学装置10，该三维测量光学装置能够以一微米或更小的精度在半秒或更少的时间内产生可重复的相对测量。

光学系统100包括第一图像捕获系统110和第二图像捕获系统120。根据一种可能的设置，所述光学系统100布置成使得第二图像捕获系统120的焦距和第一图像捕获系统110的焦距之间的差介于将参考面212与倾斜面202分离的最小距离和最大距离（包括端值）之间。根据另一种可能的布置，第一图像捕获系统110的景深DFO1比第二图像捕获系统120的景深DFO2大得多且特别地是其至少十倍。例如，第一图像捕获系统110的景深DFO1是第二图像捕获系统120的景深DFO2的10倍和10 000倍之间或者100倍和5000倍之间。在各种可能性当中，第一图像捕获系统110的景深DFO1大于或等于0.8毫米、或介于0.5毫米和5毫米（包括端值）之间、或介于0.8毫米和3毫米（包括端值）之间、或介于1毫米和2毫米（包括端值）之间。而且，根据各种可能性，第二图像捕获系统120的景深DFO2小于或等于0.1毫米、或介于5微米和50微米（包括端值）之间、或介于8微米和30微米（包括端值）之间、或介于10微米和20微米（包括端值）之间。

根据一个实施例，第一图像捕获系统110被构造成使得其图像焦平面F1能够对应于第一结构210的参考面212，且第二图像捕获系统120被构造成使得其图像焦平面F2能够与三维靶标200的倾斜面222相交。

当由光学系统100观察到的对象是靶标200时，第一图像捕获系统110固有地不作其他调整就能够在靶标200和第一图像捕获系统110之间的一定的距离范围内聚焦于第一结构210的整个参考面212上，该距离范围能够在几毫米内变化。与此同时，第二图像捕获系统120固有地不作其他调整就能够聚焦于第二结构210的倾斜面222的这样的部分上：即该部分距第二图像捕获系统120的距离对应于第二图像捕获系统120的焦距。根据一种可能性，第一图像捕获系统210的放大率小于第二图像捕获系统220的放大率。

在一种可能的构型中，光学系统100布置成使得第一图像捕获系统110的光路和第二图像捕获系统120的光路具有共同区段，该共同区段置于光学系统100的光轴O上并且包括第一图像捕获系统110的图像焦平面F1和第二图像捕获系统120的图像焦平面F2。在这种情况下，光学系统100优选地布置成使得从对0象起的光路穿过第一图像捕获系统和第二图像捕获系统120中的一者的至少一部分，然后到达第一图像捕获系统和第二图像捕获系统120中的另一者。

根据一种可能的设置，第一图像捕获系统110的第一图像采集系统112和第二图像捕获系统120的第二图像采集系统122被同步，以便经由第一图像捕获系统110捕获第一图像并且经由第二图像捕获系统120捕获第二图像。在这种情况下，清楚的是，靶标和光学系统100是测量光学装置10的一部分，该测量光学装置被构造成使得能够经由由光学系统100对靶标200进行成像的单个步骤来确定待加工的零件的支撑件320和工具保持架310之间的三维相对位置。在这种情况下，由光学系统100对安装在工具保持架310上的工具的端部部分313进行成像的该单一步骤使得能够确定安装在工具保持架310上的工具312的端部部分312的轮廓，且特别是确定安装在工具保持架310上的工具312的端部部分312的三维轮廓。

如上文已经描述的，为了使得第一图像捕获系统210和第二图像捕获系统220能够同时访问对靶标200的视图，第一图像捕获系统和第二图像捕获系统具有共同光路部分，该共同光路部分指向由光学系统100观察到的对象以及始于该对象，在此情况下，在将靶标200安装在工具保持架310上并且将光学系统100安装在零件支撑件320上之后，该对象为靶标200（见图6和图8）。为此目的，在测量操作位置中，第一图像捕获系统210面向靶标200的有效面202的方向并形成与靶标200对准的图像捕获系统，且第二图像捕获系统120具有联结与靶标200对准的图像捕获系统110的光路116的光路126并形成这样的图像捕获系统，即该图像捕获系统相对于光学系统100的光轴O以及相对于光路116和126的共同部分而关于靶标200是偏心的（共同部分与靶标对准）。换句话说，与靶标200对准的图像捕获系统的光路基本上垂直于参考面212。

特别地，如图6和图8中所示，第一图像捕获系统210面向靶标200的有效面202的方向，也就是说，第一图像捕获系统210相对于靶标200的有效面202以垂直方式定向。这意味着，光轴O、以及光路116和126的共同部分与靶标200对准，并且垂直于靶标200的有效面202（且因此垂直于参考面212）。在这种构型中，如图6和图8中所见，光轴O、以及光路116和126的共同部分平行于主方向Z以及正交于横向方向X及Y且正交于平面X, Y。

在一个实施例中，第二图像捕获系统120的焦距大于第一图像捕获系统110的焦距。例如，第二图像捕获系统120的焦距和第一图像捕获系统110的焦距之间的差介于0.5毫米和5毫米（包括端值）之间。

在一个实施例中，第一图像捕获系统110的放大率小于或等于第二图像捕获系统120的放大率。例如，第一图像捕获系统110的放大率是第二图像捕获系统120的放大率的0.2倍和1倍（包括端值）之间。例如，第一图像捕获系统110的放大率是第二图像捕获系统120的放大率的0.3倍和0.8倍（包括端值）之间、或0.4倍和0.6倍（包括端值）之间、以及优选地约为0.5倍。

在来自图6和图8的实施例中，光学系统100进一步包括上文关于图1至图4所提及的光源140，该光源沿工具保持架310的方向定向并适于沿三维靶标200的方向定向，该光源140设置成以便能够提供对三维靶标200的侧向照明。为此目的，该光源140相对于光学系统100的光路116+126以偏心且倾斜的方式布置。特别地，来自光源140的光线与靶标的参考面212形成一角度，使得这些光线在靶标反射表面处且特别地在局部化区217中的镜面反射产生反射光线，该反射光线不透入光学系统100中。类似地，当倾斜面222包括镜面元件225时，来自光源140的光线在这些镜面元件225处的反射不透入光学系统100中。

根据一个实施例，所使用的第一图像捕获系统210和所使用的第二图像捕获系统220是远心的。远心度是光学系统的特性，其中穿过系统的所有主光线（由光线组成的每个光束的中心光线）几乎是准直的且平行于光轴。在远心光学器件的情况下，景深概念被替换为工作距离的概念。根据另一个实施例，所使用的第一图像捕获系统210和所使用的第二图像捕获系统220不是远心的或不是两者都为远心的。在它们两者都为远心的情形下，它们还可用于测量设置在工具保持架310上的工具的几何特性，如上文已经描述的或稍后在本文本中描述的。

在一个实施例中，加工模块300包括上文所描述的安装在工具保持架310上的靶标200（见图1）。该靶标200包括有效面202，当工具保持架围绕其轴线X处于预定角度位置中（在如由图1中的箭头R指示的旋转之后）以及沿着其轴线X处于预定轴向位置中（见图6、图7和图8）时，该有效面形成能够置于光学系统100的光轴O上的定位参考，从而形成工具保持架310相对于零件支撑件320的参考位置。在该参考位置中，靶标200设置成使得光学系统100的图像焦平面能够与靶标的有效面202重合。特别地，但不以限制性方式，在该参考位置中，靶标200设置成使得光学系统100的第一图像捕获系统110的图像焦平面F1可与靶标的有效面202重合（见图12），并且使得第二图像捕获系统的图像焦平面F2能够与靶标200的倾斜面222相交（第二图像捕获系统120的焦距能够将第二图像捕获系统120的图像焦点F2置于靶标200的第二结构220上）。

现在参考图1和图6来描述在机械工具的情况下靶标200和光学系统100之间的三维光学测量方法，在该机械工具中，加工模块300包括光学装置10。被视为参考方向X、Y和Z的是机械工具（特别是机械工具的参考系）的参考方向，其产生竖直方向X（或第一横向轴线）、主水平方向Z（或主轴线）、以及侧向水平轴线Y（或第二横向轴线）。靶标200置于工具保持架310上（见图5）：工具保持架310沿对应于轴线X的水平主方向延伸，这样有可能围绕该轴线X转动。为此目的，工具保持架310的一部分（例如，夹具）在其周边上承载壳体，这些壳体通常专用于安装用于夹持/松开其中靶标200（可能地与如上文所描述的RFID微芯片相关联）可置于其中的夹具的工具。此外，光学系统100安装在接收待加工的零件322的零件支撑件320上（见图1）。零件支撑件320沿对应于轴线Z的水平主方向延伸，这样有可能围绕该轴线Z转动。随后，在加工步骤之前，将零件支撑件320和工具保持架310置于紧靠在一起的位置中，从而在相对测量位置中将工具312和待加工的零件322置于彼此靠近的状态。将靶标200定位在工具保持架310上并将光学系统100定位在零件支撑件320上使得能够在该相对测量位置中将靶标200（更精确而言，参考面202）置于与光学系统100的光轴O成一直线的状态（注意，该光轴O平行于方向Z）。因此，靶标200的参考面202面向光学系统100的入射面102的方向。

如在图1中所表示的情形下，光学装置10进一步包括第三图像捕获系统130，该第三图像捕获系统设置在工具保持架310上并被构造成识别靶标200的有效面202的取向和/或工具保持架310的旋转部分特别是关于轴线X的角度取向。在利用所述光学系统100同时进行图像捕获的步骤之前实现对靶标200进行定位的附加预备步骤，其中：

- 工具保持架310和零件支撑件320被放置成使得三维靶标200的有效面202在光学系统100的光路O上。特别地，第三图像捕获系统130可用于识别靶标200相对于工具保持架310、且因此相对于轴线X的旋转部分的角度取向，这在必要的情况下使得有可能修改工具保持架310的旋转部分（见图6中的箭头R）的角度取向且因此将靶标200放置成使得其有效面202面向光学系统100的方向。获得了相对测量位置，在该相对测量位置中，当靶标200沿光学系统100的方向定向（如上文在图6和图8的情况下所描述的）时：在这种情况下，方向Z在靶标200和光学系统100之间延伸。

在一个实施例中，光学装置10进一步包括第三图像捕获系统130，该第三图像捕获系统设置在工具保持架310上并被构造成识别工具保持架310关于其轴线X的角度取向。在靶标200存在的情况下，该第三图像捕获系统130还或仅使得能够识别靶标200的有效面202关于工具保持架310的轴线X的取向。

在第一次使用光学装置10（即，分别安装在零件支撑件320上和工具保持架上的光学系统100和关联靶标200）时，必须实施如下的附加预备步骤：沿三个方向X、Y和Z空间参考靶标200相对于承载靶标200的工具保持架310的位置。必须注意，光学系统100的参数（即，第一图像捕获系统110和第二图像捕获系统的参数，包括它们的焦距）是明显已知的。在这个阶段，可指出，如果加工模块300的工作空间被限制并维持在恒定温度处，则该热稳定性产生光学装置10的尺寸稳定性且因此产生其参数的稳定性。

必须记住，最终，在机械工具的情况下使用对靶标200和光学系统100之间的三维相对位置的测量，以确定工具保持架310和零件支撑件320之间的沿X、Y和Z的三维相对位置。

在本文本中，三个方向X、Y和Z是例如机械工具的加工模块300的轴线。因此，Z可被定义为主轴线，即，将第一对象（工具保持架310）与第二对象（零件支撑件320）分离的主水平方向。X可被定义为竖直方向或更一般地第一横向轴线，并且Y可被定义为侧向水平方向或更一般地第二横向轴线。在一个实施例中，工具保持架310围绕平行于该方向X的轴线转动。

在沿三个方向X、Y和Z空间参考靶标200的位置的这个步骤（光学装置10的校准）期间，例如在来自图6和图9的布置的情况下，激活由光学系统100进行的图像捕获，这产生如下情形：一方面第一图像捕获系统110的第一图像采集系统112产生靶标200的整个有效面202（具有整个参考面212）的第一锐聚焦图像，且另一方面第二图像捕获系统120的第二图像采集系统122产生靶标200的整个倾斜面222的第二图像，其仅具有呈水平带形式的一个锐聚焦区。该第一图像包括局部化区域217（此处，界定正方形（见图10））的图像，使得处理第一图像产生正方形的对角线C1和C2并且使得能够识别正方形的中心C3。因此，由于光轴O在第一图像上的位置是已知的，因此确定正方形中心C3的位置不仅使得能够确定靶标200相对于光轴O的沿X和沿Y的位置，而且还使得能够确定一方面相对于工具保持架310上的沿X方向的标记314的位置且另一方面相对于工具保持架310上的沿方向Y的标记316的位置。事实上，如图6和图9中所见，以X参考的方式使用了工具保持架310的正交于轴线X的面，该面例如由沿着工具保持架310的剖面的重入肩部产生、作为第一图像中的线可见，并且形成沿方向X的所述标记314（见图9）。此外，如图6和图9中所见，工具保持架310在靶标200附近的尺寸被用作Y参考，该尺寸正交于轴线X并且在所表示的情形下为工具保持架310在靶标200附近的宽度（平行于方向Y），例如当工具保持架310的该部分为具有圆形剖面的圆柱体时的直径；该尺寸形成沿Y方向的所述标记316（见图9）。

与此同时，处理第二图像，该第二图像的示例可以在图15A中看见。通过分析该第二图像的局部对比度（见图15B，其将对比度曲线表示为沿X的位置的函数），确定了第二图像的锐聚焦区沿竖直方向X的位置X0。该分析采用用于确定图像的最锐聚焦像素的算法。由于倾斜面222的倾斜度是已知的，因此可获得特定于靶标200的该倾斜面222的在X和Z之间的对应性曲线。归功于该对应性曲线，已知的位置X0（见图15A和图15B）使得能够从中推断出倾斜面222在光轴O上的位置Z0，且因此推断出靶标200相对于光学系统100的沿Z的位置。此外，从测量比例尺（未表示）知道光学系统100相对于零件支撑件320的沿Z的相对位置，该测量比例尺设置在轴线Z上、在零件支撑件320上并支持光学系统100。类似地，靶标200相对于工具保持架310的标记314的沿Z的位置是已知的。

通过多次实现该操作并且每当修改零件支撑件320相对于工具保持架310的沿Z的距离（例如，通过前后移动零件支撑件310）时，因此有可能重新构成靶标200的倾斜面222的三维图像并获得形成靶标200的倾斜面222相对于工具保持架310的三维坐标的映射的参考基础。最后，正是靶标200的整个有效面202（参考面212和倾斜面222）相对于工具保持架310沿三个方向X、Y和Z在空间上被参考。

随后，在使用配备有该靶标200和该光学系统100的加工模块300的操作期间，可每次在有必要时实现恰当的测量，与此同时不拆下靶标和光学系统以便保持上文所描述的空间参考的测量精度。为此目的，使用来自图6的布置。如果必要的话，使零件支撑件320围绕它的平行于轴线X的旋转轴线旋转（见图1中的箭头R），以将靶标200与光学系统100对准。然后，激活由光学系统100进行的图像捕获，这引起了如下情形：一方面第一图像捕获系统110的第一图像采集系统112产生靶标200的整个有效面202（具有整个参考面212）的第一锐聚焦图像，且另一方面第二图像捕获系统120的第二图像采集系统122产生靶标200的整个倾斜面222的第二图像，其仅具有呈水平带形式的一个锐聚焦区，该水平带对应于第二图像捕获系统120的焦距。如上文所描述的，对该第一图像的分析使得能够识别由局部化元件217形成的正方形的中心C3，且因此使得能够识别靶标200相对于光轴O以及还相对于工具保持架310的沿X和沿Y的位置。对第二图像且特别是第二图像的锐聚焦区（如在图6中）的沿方向X的位置的分析使得能够确定靶标200相对于光学系统100的沿Z的位置及因此距离。事实上，对于第二图像，由于已知倾斜面222图像的每个像素相对于工具保持架310上的参考314和316的沿Z方向的位置，因此有可能非常快速地测量靶标200及因此工具保持架310的位置Z。

从前述描述清楚的是，以这种方式，排他地通过对由光学系统100产生的两个图像的分析且在没有调整或聚焦光学系统100所必需的时间损失的情况下，非常快速地测量靶标200相对于光学系统100及因此工具保持架310相对于零件支撑件320的沿X、Y和Z的位置。这是有可能的，因为光学系统100相对于支撑其的零件支撑件320的沿X、Y和Z的位置是已知的。对材料中心（零件支撑件320）相对于工具保持架310的这种参考可例如通过在工具保持架310上安装触头来实现，在沿方向X进行参考的第一步骤中，该工具保持架一方面在光学系统100上且另一方面在材料支撑件320上与触头的末端接触，这给出了光学系统100和光学系统100之间的沿方向X的距离。通过在将工具保持架310的轴线Z放置成平行于零件支撑件的轴线Z之后再次实现这些触头接触步骤，有可能获得光学系统100和光学系统100之间的沿方向Z的距离。在热漂移的情况下（例如，加工模块的各种零件膨胀），该测量程序使得能够规避热膨胀效应。

该程序可用于通过如下文中所描述的光学系统100来确定安装在工具保持架310上的工具312的端部部分313的位置或轮廓。该过程是根据关于对靶标200相对于光学系统100的沿三个方向X、Y和Z的位置的空间参考的前述解释，差异是不再将靶标200而是取而代之地将工具312的端部部分313放置在光学系统的光轴O上（见图4和图16）。在这种情况下，清楚的是，在激活检测单元304之后，使用第一图像捕获系统110和第二图像捕获系统120两者（特别是以同时的方式），且因此产生工具312的端部部分313的一个（或多个）图像的是第一图像采集系统112和第二图像采集系统112。事实上，在该测量位置中，端部部分313设置成使得光学系统100的第一图像捕获系统110的图像焦平面F1可以与端部部分313的表面的一部分重合，并且使得第二图像捕获系统的图像焦平面F2可以与端部部分313的表面的一部分相交：因此，第二图像捕获系统120的焦距使得能够将第二图像捕获系统120的图像焦点F2置于端部部分313的表面的一部分上。

因此，清楚的是，由第二图像捕获系统120捕获的图像使得能够经由锐聚焦区获得关于工具312的端部部分313相对于光学系统100（及因此零件支撑件320）的位置沿着轴线Z的距离的精确信息，并且由第一图像捕获系统110捕获的图像是工具212的端部部分313的整个可见面的图像，其中该图像的全部或一大部分是锐聚焦的。由第一图像捕获系统110捕获的端部部分313的该图像使得能够提供工具212的该端部部分313的映射，该映射包括沿着轴线Z在投影中看到的工具212的该端部部分313的边缘的线的视图并且形成该端部部分313的轮廓或轮廓的一部分。

根据关于检测工具312的轮廓的方法相关的第三种可能性，如上文所描述，在激活检测单元304期间，因此（至少且在仅一些情况下）使用的是第一图像捕获系统110，且因此产生工具312的端部部分313的一个（或多个）图像的是第一图像采集系统112。对该图像的分析使得能够检测如由第一图像捕获系统110看到的工具的边缘。这是在正交于方向Z的平面（X, Y）中的投影中看到的工具312的端部部分312的边缘（即，廓形），方向Z自身平行于光学系统的光轴O。因此，如从由第一图像捕获系统110捕获的图像确定的工具312的该边缘的形状（在此情况下为线）提供了关于在捕获图像的时刻安装在工具保持架31上的工具312的端部部分313的几何形状的信息。该图像还使得能够识别如由第一图像捕获系统110看到的一个或多个切削刃（在投影中）。这种识别是就位置（特别是相对于边缘）和几何形状（对应于切削刃的线的图像中的形状）两个方面而言的。

清楚的是，对工具的端部部分313进行成像的这些操作可在围绕工具保持架310的轴线X旋转（特别是旋转几度或者10°至20°）之后被迭代几次，以从光学系统100捕获端部部分313的不同图像，如从不同角度看到的。所有这些图像都使得能够三维重构工具312的端部部分313的形状（轮廓）。

在本发明的一个实施例中，还提出了一种检测机械工具中的工具312的磨损的方法，其中采用如上文所描述的检测工具轮廓的方法（根据上文所描述的可能实施例中的一者或另一者），该方法产生表示在第一状态下工具的端部部分313的轮廓的信息（包括至少一个图像），并且该方法进一步包括以下步骤：

vi）使用所述工具312来实施加工步骤，通过这些加工步骤，获得该工具312，其中该工具的端部部分313具有已修改轮廓（第二状态或新轮廓），以及

vii）在所述测量操作位置中，相对于零件支撑件310定位工具保持架310（例如，根据图4的构型），

viii）激活检测单元304，以及

ix）经由光学系统100，确定安装在工具保持架310中的工具312的所述端部部分313的已修改轮廓（例如，以验证切削轮廓的位置和/或取向，或者例如验证切削工具的本质，且因此验证这正是未来加工操作所需的切削工具的类别），以及

x）根据工具的所述端部部分313的轮廓以及已修改轮廓来确立工具的磨损状态。

在这种情况下，因此，对与在工具的第一状态下以及在工具的第二状态下工具的端部部分313的图像（或多个图像）关联的信息进行比较使得有可能确定、跟踪和量化工具的磨损，包括磨损程度、磨损类型、磨损率……该程序例如使得能够随着以及当与工具的使用同时捕获图像时构建磨损曲线，特别是对于出自一系列相同工具中的第一工具而言。对于出自该系列的相同工具中的每个新工具，可以再次根据与所捕获的图像关联的信息来产生磨损曲线，或者磨损曲线已经被确立以适于形成那种类型的工具的磨损图表。以这种方式，在使用出自该系列的相同工具中的第n个工具时，可不那么频繁地捕获图像，并且在任何情况下均通过与先前获得的磨损曲线或磨损图表进行比较，来了解趋势并且因此预计该工具的未来磨损，这使得有可能一方面针对使用该工具所生产的新零件或者针对尚未在当前零件上实现的新加工遍次来相应地修改对机械工具的调整，且另一方面预计/决定针对下一零件是否更换工具。

这还用于通过以下方式来使工具的良好（不良）状态合格：验证并证实（使无效）在实施加工步骤之后，具有已修改轮廓的工具的新几何形状仍然对应于规格所需的几何形状。

此外，使用这种用于检测工具312的磨损的方法还、且特别地使得能够确定在测量操作位置中具有其已修改轮廓的工具312相对于工具保持架的轴线X且因此相对于零件支撑件312的角度取向，并且还使得能够验证在测量操作位置中具有其已修改轮廓的工具312相对于零件支撑件310处于所需的取向。使用这种检测工具312的磨损的方法还使得有可能确立轮廓并验证安装在工具保持架上的工具312对应于期望的工具（检测到的轮廓对应于期望的预定轮廓），且因此使得有可能防止将不处于适当状态下的工具安装在工具保持架310上。

在一个实施例中，提出了一种配备有如所描述的加工模块的机械工具，该机械工具特别地还包括用于跟踪工具的磨损的单元306（图1），该单元能够基于由用于检测工具312的轮廓的所述单元304供应的信息来计算工具的轮廓的偏差。特别地，在该机械工具中，如果工具312的端部部分313的轮廓的所述偏差超出预定偏差，则用于跟踪工具的磨损的所述单元306使得安装在工具保持架310上的工具312的所述端部部分313的由所述检测单元304检测到的已修改轮廓（新轮廓）能够被用来重新计算加工参数。那些加工参数特别地包括用于移动工具保持架310的信息，该信息被传输到工具保持架的所述控制单元302。特别地，如果轮廓的这个偏差超出阈值偏差，则使用与工具的新轮廓关联的信息来重新计算加工参数，这些加工参数包括用于移动工具保持架310的已修改信息，该已修改信息被传输到工具保持架的所述控制单元302。因此，工具保持架的所述控制单元302接收该已修改信息，这使得其能够根据由检测单元304进行的对工具轮廓的测量来调适加工步骤。

已针对加工模块300的实施例给出了前述描述和解释，该加工模块具有沿着水平的轴线X延伸的工具保持架310，其中加工模块300的轴线Y是竖直的，其中工具312围绕平行于轴线X的轴线旋转，并且工具保持架310可沿着轴线X移动。根据图17中看到的另一个实施例，根据本发明使用了加工模块300，该加工模块具有沿着竖直的轴线X延伸的工具保持架310，其中加工模块300的轴线Y是水平的，再其中工具312围绕平行于轴线X的轴线旋转，并且工具保持架310可沿着轴线X移动。根据图18和图19中看到的另一个实施例，根据本发明使用了加工模块300，该加工模块具有工具保持架310'，该工具保持架承载彼此平行且沿（竖直）方向Y对准的一系列工具312、312'、312''、312'''。该系列工具中的每个工具312、312'、312''、312'''沿着水平的轴线X延伸，每个工具312、312'、312''、312'''经由工具保持架310'（例如，心轴）的承载工具312、312'、312''、312'''中的一者的旋转部分而围绕平行于轴线X的轴线旋转（箭头A）；工具保持架310'可沿着轴线X以及沿着轴线Y平移移动，并且优选地可围绕竖直轴线Y旋转（箭头B）移动。该实施例使得能够通过从工具312、312'、312''、312'''中的一者行进到另一者来继续加工。在这种情况下，工具保持架310'还配备有可能地与如上文所描述的RFID微芯片相关联的（至少一个）靶标200。在图18中所表示的这种情况下，两个靶标200设置在工具保持架310'的后部分上，该后部分不围绕平行于轴线X的轴线旋转。尽管这并未示出，但可在工具保持架310'（例如，心轴）的承载工具312、312'、312''、312'''中的一者的旋转部分的水平处为每个工具312、312'、312''、312'''提供靶标200。

图中采用的附图标记

X 竖直方向（第一横向轴线）

Y 侧向水平方向（第二横向方向）

Z 主水平方向（主轴线）

C1 对角线

C2 对角线

C3 中心

α 倾斜面的角度

R 针对工具保持架和靶标的旋转的箭头

10 光学装置

100 光学系统

O 光轴

102 光学系统的入射面

104 环形前光源

106 后光源

110 第一图像捕获系统

DOF1 第一图像捕获系统的景深

F1 第一图像捕获系统的图像焦平面

112 第一图像采集系统

116 第一图像捕获系统的光路

120 第二图像捕获系统

F2 第二图像捕获系统的图像焦平面

DOF2 第二图像捕获系统的景深

122 第二图像采集系统

126 第二图像捕获系统的光路

128 具有折射反射光学系统的光学模块

129镜面

130 第三图像捕获系统

140 光源（侧向照明）

200 三维靶标

202 有效面

210 第一结构

212 参考面

214 第一部分（漫反射表面）

216 第二部分（镜面反射表面）

217 局部化区

218 开口

219 壳体

220 第二结构

222 倾斜面

224 呈凸纹形式的元件

225 镜面元件

230 透明保护板

231 底壁

232 板

233 反射层

234 圆柱壁

300 加工模块

302 工具保持架的控制单元

304 用于检测工具的轮廓的单元

306 用于跟踪工具的磨损的单元

308 零件支撑件的控制单元

310 工具保持架

310' 多心轴工具保持架

312 工具

312' 工具

312'' 工具

312''' 工具

313 工具的端部部分

313A 磨损区

314 工具保持架上的X标记

316 工具保持架上的Y标记

320 零件支撑件或材料心轴

322 待加工的零件（材料）。

Claims (17)

1.一种用于机械工具的材料移除加工模块(300)，所述材料移除加工模块包括：

-零件支撑件(320)，其旨在接收待加工的零件(322)，

-所述零件支撑件的控制单元(308)，所述控制单元适于控制并修改所述零件支撑件(320)在所述加工模块(300)中的位置，

-旨在接收工具(312)的工具保持架(310)，所述工具具有用于对安装在所述零件支撑件上的所述零件进行加工的端部部分(313)；

-所述工具保持架的控制单元(302)，所述控制单元适于控制并修改所述工具保持架(310)在所述加工模块(300)中的位置，

-用于检测安装在所述工具保持架上的所述工具(312)的轮廓的检测单元(304)，所述检测单元(304)包括用于确定安装在所述工具保持架(310)上的所述工具(312)的所述端部部分(313)的轮廓的光学系统(100)，其中，所述光学系统(100)安装在所述零件支撑件(320)上；

所述加工模块(300)进一步包括三维靶标(200)；

所述靶标(200)安装在所述工具保持架(310)上并包括

有效面(202)，当所述工具保持架围绕其轴线(X)处于预定角度位置中以及沿着其轴线(X)处于预定轴向位置中时，所述有效面形成适于在所述光学系统(100)的光轴(O)上移动的定位参考，从而形成所述工具保持架(310)相对于所述零件支撑件(320)的位置参考；

所述靶标(200)在有效面(202)上包括以下各者：

*第一结构(210)，其限定平面参考面(212)，以及

*第二结构(220)，其具有相对于所述平面参考面(212)倾斜的面(222)，

并且其中所述光学系统(100)包括第一图像捕获系统(110)和第二图像捕获系统(120)，其中沿着所述光轴(O)所述第二图像捕获系统(120)的焦距和所述第一图像捕获系统(110)的焦距不重叠的部段存在于所述参考面(212)与所述倾斜面(222)之间的最小距离和最大距离之间。

2.根据权利要求1所述的加工模块(300)，其中所述光学系统(100)被构造成使得能够在所述工具保持架(310)处于测量操作位置中时检测所述轮廓。

3.根据权利要求2所述的加工模块(300)，其中所述光学系统(100)包括第一图像捕获系统(110)，所述第一图像捕获系统被构造成使得其图像焦平面能够在所述测量操作位置中与所述工具(312)的所述端部部分相交。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的加工模块(300)，其中所述光学系统(100)具有光轴(O)，所述光轴正交于所述工具保持架(310)的轴线X的方向。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的加工模块(300)，其中所述光学系统(100)是测量光学装置(10)的一部分，所述测量光学装置被构造成使得能够通过由所述光学系统(100)进行的图像捕获的单个步骤来确定所述待加工的零件的所述支撑件(320)和所述工具保持架(310)之间的三维相对位置。

6.根据权利要求5所述的加工模块(300)，其中所述测量光学装置(10)还被构造成使得能够通过由所述光学系统(100)对安装在所述工具保持架(310)上的所述工具(312)的所述端部部分的图像捕获的单个步骤来确定安装在所述工具保持架(310)上的所述工具(312)的所述端部部分的所述轮廓。

7.根据权利要求5所述的加工模块(300)，其中所述测量光学装置(10)进一步包括前光源(104)，所述前光源平行于所述光学系统(100)的光轴(O)并沿所述工具保持架(310)的方向定向。

8.根据权利要求5所述的加工模块(300)，其中所述测量光学装置(10)进一步包括后光源(106)，所述后光源沿所述光学系统(100)的方向定向。

9.根据权利要求5所述的加工模块(300)，其中所述测量光学装置(10)进一步包括光源(140)，所述光源沿所述工具保持架(310)的方向定向，所述光源(140)设置成以便提供对所述三维靶标(200)的侧向照明。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的加工模块(300)，其中：

-所述第一图像捕获系统(110)的景深是所述第二图像捕获系统(120)的景深的至少十倍，并且其中

-所述光学系统(100)布置成使得所述第一图像捕获系统(110)的光路和所述第二图像捕获系统(120)的光路具有共同区段，所述共同区段置于所述光学系统(100)的所述光轴(O)上并且包括所述第一图像捕获系统(110)的所述图像焦平面和所述第二图像捕获系统(120)的所述图像焦平面。

11.根据权利要求10所述的加工模块(300)，其中：

-所述第一图像捕获系统(110)被构造成使得其图像焦平面能够对应于所述第一结构(210)的所述平面参考面(212)，并且

-所述第二图像捕获系统(120)被构造成使得其图像焦平面能够与所述三维靶标(200)的所述倾斜面(222)相交。

12.根据权利要求5所述的加工模块(300)，其中所述测量光学装置(10)进一步包括第三图像捕获系统(130)，所述第三图像捕获系统设置在所述工具保持架(310)上并被构造成识别所述工具保持架(310)关于其轴线(X)的角度取向。

13.一种机械工具，其包括根据权利要求1至12中任一项所述的加工模块(300)，所述机械工具进一步包括用于跟踪所述工具的磨损的磨损跟踪单元(306)，所述磨损跟踪单元能够根据由所述检测单元(304)供应的信息来计算所述工具的轮廓的偏差。

14.根据权利要求13所述的机械工具，其中用于跟踪所述工具的磨损的磨损跟踪单元(306)使得能够在所述工具的所述轮廓的所述偏差超出预定偏差时使用安装在所述工具保持架(310)上的所述工具(312)的所述端部部分的由所述检测单元(304)检测到的已修改轮廓来重新计算加工参数，所述加工参数包括用于所述工具保持架(310)的移动的信息，所述信息被传输到所述工具保持架的所述控制单元(302)。

15.一种用于检测安装在根据权利要求1至12中的任一项所述的加工模块(300)中的工具保持架(310)上的工具(312)的位置的方法，所述方法包括以下步骤：

i)在所述加工模块(300)中提供检测单元(304)，所述检测单元(304)包括用于确定安装在所述工具保持架(310)上的所述工具(312)的所述端部部分(313)的轮廓的光学系统(100)，在所述检测单元中，所述光学系统(100)安装在所述零件支撑件(320)上，

ii)将所述工具(312)装载到所述工具保持架(310)中，

iii)在测量操作位置中，相对于所述零件支撑件(320)来定位所述工具保持架(310)，iv)激活所述检测单元(304)，以及

v)经由所述光学系统(100)，确定所述工具(312)在所述加工模块(300)中的位置。

16.一种用于检测安装在根据权利要求1至12中的任一项所述的加工模块(300)中的工具保持架(310)上的工具(312)的轮廓的方法，所述方法包括以下步骤：

i)在所述加工模块(300)中提供检测单元(304)，所述检测单元(304)包括用于确定安装在所述工具保持架(310)上的所述工具(312)的所述端部部分(313)的轮廓的光学系统(100)，在所述检测单元中，所述光学系统(100)安装在所述零件支撑件(320)上，

ii)将所述工具(312)装载到所述工具保持架(310)中，

iii)在测量操作位置中，相对于所述零件支撑件(320)定位所述工具保持架(310)，iv)激活所述检测单元(304)，以及

v)经由所述光学系统(100)，确定安装在所述工具保持架(310)中的所述工具(312)的所述端部部分(313)的轮廓。

17.一种用于检测机械工具中的工具的磨损的方法，其中使用根据权利要求16所述的用于检测所述工具的轮廓的方法，并且所述方法进一步包括以下步骤：

vi)使用所述工具(312)来实施加工步骤，通过所述加工步骤，获得工具(312)，其中所述工具的端部部分(313)具有已修改轮廓，以及

vii)在所述测量操作位置中，相对于所述零件支撑件(320)定位所述工具保持架(310)，viii)激活所述检测单元(304)，以及

ix)确定安装在所述工具保持架(310)中的所述工具(312)的所述端部部分(313)的所述已修改轮廓，以及

x)根据所述工具的所述端部部分(313)的所述轮廓以及所述已修改轮廓来确立所述工具的磨损状态。