DE2620330A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A SURFACE DESIGN - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A SURFACE DESIGNInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer OberflächengestaltMethod and device for determining a surface shape
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Gestalt einer Oberfläche.The invention relates to a method and a device for determining the shape of a surface.
Es hat sich bisher als äußerst schwierig erwiesen, genau die drei Dimensionen der Oberfläche eines Gegenstandes zu bestimmen, insbesondere wenn diese Oberfläche in einer Weise geformt ist, die von einer einfachen Oberfläche eines Rotationskörpers abweicht. So far it has proven extremely difficult to precisely determine the three dimensions of the surface of an object, in particular if this surface is shaped in a way that deviates from a simple surface of a body of revolution.
Kürzlich ist eine Zahl von Verfahren vorgeschlagen worden, um die Oberflächenform zu messen, und eines dieser Verfahren hat insbesondere ein Moire-Interferenz-System. Bei diesem Vorschlag wird ein aus abwechselnd transparenten und opaken Linien bestehendes Gitter dicht an die zu messende Oberfläche herangehalten. Dann läßt man einen gebündelten Lichtstrahl durch das Gitter auf den Gegenstand fallen. Wegen der Form der Oberfläche bilden die Schatten der opaken Abschnitte des Gitters auf der Oberfläche des Gegenstandes keine geraden Linien, wenn man schräg zur Richtung des Lichtstrahles blickt, sondern sie werden in derRecently, a number of methods have been proposed to measure the surface shape, and one of these methods in particular has a moiré interference system. In this proposal, one is made up of alternating transparent and opaque lines Hold the grid close to the surface to be measured. Then one lets a bundled light beam through the grating onto the Object falling. Because of the shape of the surface, the shadows form the opaque portions of the grid on the surface of the object are not straight lines if you look obliquely to the direction of the light beam, but they become in the
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Weise verformt, daß die Form der Oberfläche erkennbar wird. Wenn die Oberfläche durch das Gitter betrachtet wird, dann, wirken die dunklen Abschnitte der Schatten auf der Oberfläche mit dem Gitter so zusammen, daß ein aus Licht und dunklen Moire-Beugungsstreifen bestehendes Muster gebildet wird, wobei jeder Interferenzstreifen eine Kontur repräsentiert, an der die Oberfläche des Gegenstandes einen gegebenen Abstand vom Gitter hat.Deformed in a way that the shape of the surface can be seen. When the surface is viewed through the grid, then the dark portions of the shadows act on the surface with the grating in such a way that a pattern consisting of light and dark moiré diffraction fringes is formed, wherein each interference fringe represents a contour at which the surface of the object is a given distance from the Has grid.
Dieses bekannte Verfahren hat sich als erfolgreich erwiesen, aber es gibt eine Anzahl von Schwierigkeiten, die der praktischen Benutzung entgegenstehen. So ist es nicht immer zweckmäßig, ein Gitter sehr nahe an der Oberfläche des Gegenstandes anzuordnen und bei diesem Verfahren ist es notwendig, daß das Gitter auf diese Weise angeordnet wird, um gute Ergebnisse zu liefern. Außerdem wird das Muster der Moire-Beugungsstreifen durch das Hell-Dunkel-Muster des Gitters selbst verfälscht, und dies erschwert eine genaue Messung des Moire-Musters. Drittens hat es sich bisher nicht als möglich erwiesen, diesen visuellen Eindruck der Oberflächengestalt in einen tatsächlichen numerischen Wert dieser Oberflächengestalt umzuwandeln.This known method has proven successful, but there are a number of difficulties which are practical Oppose use. So it is not always convenient to have a grid very close to the surface of the object and in this method it is necessary that the grid be arranged in this way to get good results to deliver. In addition, the pattern of the moiré diffraction stripes is falsified by the light-dark pattern of the grating itself, and this makes it difficult to accurately measure the moiré pattern. Thirdly, it has so far not proven possible to convert this visual impression of the surface shape into an actual one to convert the numerical value of this surface shape.
Es ist vorgeschlagen worden, daß anstelle einer körperlichen Anordnung des Gitters benachbart zur Oberfläche, ein projiziertes Bild des Gitters auf der Oberfläche selbst verwendet wird, und es ist weiter vorgeschlagen worden, daß ein weiteres i-dentisches Gitter parallel zu dem ersten Gitter in dem Betrachtungssystem benutzt wird, um ein Moire-Interferenz-Muster zu erzeugen. Hierdurch werden die erstgenannten Schwierigkeiten beseitigt, jedoch verbleiben die an zweiter und dritter Stelle genannten Schwierigkeiten.It has been suggested that instead of physically locating the grid adjacent to the surface, a projected Image of the grid on the surface itself is used, and it has been further suggested that another i-dentic grid parallel to the first grid in the viewing system is used to create a moiré interference pattern. This eliminates the first-mentioned difficulties eliminated, but the difficulties mentioned in the second and third places remain.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es nicht erforderlich machen, die Oberfläche durch ein Gitter zu betrachten, um die notwendige Information zu erhalten und wodurch ein numerischer Wert derThe invention is based on the object of creating a method and a device which do not require viewing the surface through a grid to obtain the necessary information and giving a numerical value of the
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Koordinaten der Punkte geliefert wird, die die Oberflächengestalt bestimmen.Coordinates of the points is supplied, which determine the surface shape.
Gemäß der Erfindung besteht die Vorrichtung zur Messung der Gestalt einer Oberfläche aus Mitteln zur Beleuchtung der Oberfläche mit einem Bild, welches aus geraden parallelen Licht- und dunklen Interferenzstreifen besteht, so daß auf der Oberfläche ein Muster von Streifen besteht, die durch die Oberflächengestalt verzerrt sind, und daß ein Wandler einen elektrischen Ausgang liefert, der die aufeinanderfolgende Änderung der Intensität der Oberflächenbeleuchtung bei Abtastung auf einem vorbestimmten Pfad liefert.According to the invention, the device for measuring the shape of a surface consists of means for illuminating the surface with an image, which consists of straight parallel light and dark interference fringes, so that on the surface there is a pattern of stripes distorted by the surface shape and that a transducer has an electrical Output provides the successive change in the intensity of the surface lighting when scanning on a provides a predetermined path.
Der abgetastete Pfad kann aus einer Linie parallel zu dem unverzerrten Streifengitter des Bildes bestehen.The scanned path can consist of a line parallel to the undistorted one The image's stripe grid.
Der Wandler besteht vorzugsweise aus einer licht-empfindlichen Vorrichtung, die in der Lage ist, eine Linie der Oberfläche parallel zu den Streifen des Bildes abzutasten. Demgemäß kann die Vorrichtung aus einer langsam abtastenden Fernsehkamera bestehen, deren Ausgang eine Anzeige der Gestalt der vollständigen so abgetasteten Oberfläche liefert.The transducer preferably consists of a light-sensitive device that is able to trace a line of the surface to be scanned parallel to the stripes of the image. Accordingly, the device can consist of a slow scan television camera exist, the output of which provides an indication of the shape of the complete surface so scanned.
Die geraden Interferenzen, die die Oberfläche beleuchten, können durch ein Gitter gebildet werden, das benachbart zur Oberfläche angeordnet ist oder durch das Bild eines Gitters, welches auf die Oberfläche projiziert wird, oder durch andere Mittel, beispielsweise eine Interferenz zwischen Laserstrahlen.The straight interferences that illuminate the surface can be formed by a grating that is adjacent to the surface or by the image of a grid projected onto the surface or by other means, for example an interference between laser beams.
Es hat sich gezeigt, daß der Ausgang der Vorrichtung optimal ist, wenn die Apertur des Wandlers gleich der halben Gesamtbreite eines opaken und transparenten Abschnitts der Beleuchtung ist.It has been found that the output of the device is optimal when the aperture of the transducer is equal to half the total width of an opaque and transparent portion of the lighting.
Wenn die Abtastvorrichtung aus einer langsam abtastenden Fernsehkamera besteht, dann wird ein Ausgang geliefert, derIf the scanning device consists of a slow scanning television camera then an output is provided which is the
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zur Weiterverarbeitung durch einen Computer geeignet ist, um eine vollständige Anzeige der Oberflächengestalt zu erhalten.for further processing by a computer is suitable to to get a full display of the surface shape.
Gemäß der Erfindung wird das Verfahren zur Bestimmung der Oberflächengestalt in der Weise durchgeführt, daß die Oberfläche mit einem Bild beleuchtet wird, welches helle und dunkle Streifen besitzt, so daß auf der Oberfläche ein Muster von Streifen gebildet wird, die durch die Oberflächengestalt verzerrt werden, und daß die sich ergebende Intensitätsänderung der Oberflächen-Beleuchtung auf einem abgetasteten Pfad festgestellt wird, der parallel zu den unverzerrten Linien des Bildes verlaufen kann, und daß die Kontur der Oberfläche längs des abgetasteten Pfades aus der festgestellten Änderung der Intensität der Beleuchtung berechnet wird.According to the invention, the method for determining the surface shape carried out in such a way that the surface is illuminated with an image which is light and dark Has stripes, so that a pattern of stripes is formed on the surface which is distorted by the surface shape and that the resulting change in the intensity of the surface illumination is determined on a scanned path that can run parallel to the undistorted lines of the image and that the contour of the surface is longitudinal of the scanned path is calculated from the determined change in the intensity of the illumination.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. In the drawing show:
Fig. 1 eine schematische Ansicht des optischen Systems und der zugeordneten Vorrichtung nach der Erfindung Fig. 1 is a schematic view of the optical system and the associated device according to the invention
Fig. 2 eine Schnittansicht einer Vidieon-Röhre der langsam abtastenden Fernseh-Kamera gemäß Fig. 1Fig. 2 is a sectional view of a Vidieon tube of the slow scanning television camera according to FIG. 1
Fig. 3 einen typischen Ausgang der Kamera, welcher eine Abtastung der Oberfläche einer Schaufel eines Gasturbinen-Triebwerks darstellt.Fig. 3 shows a typical output of the camera showing a scan of the surface of a blade of a Represents gas turbine engine.
In Fig. 1 wird das Werkstück, dessen Oberfläche inspiziert werden soll, von einer Schaufel 10 eines Gasturbinen-Triebwerks gebildet. Um das erforderliche Interferenz-Muster auf der Schaufel zu erzeugen, ist eine Quecksilber-Bogenlampe 11 vorgesehen, deren Licht durch einen Kondensor 12 und dann durch ein Moire-Gitter geschickt wird. In diesem Fall besteht das Moire-Gitter 13 abwechselnd aus opaken und transparenten Abschnitten, und jeder dieser Abschnitte umfaßt gerade Linien, deren Breite 0,13 mmIn Fig. 1, the workpiece, the surface of which is to be inspected, is formed by a blade 10 of a gas turbine engine. To create the required interference pattern on the blade, a mercury arc lamp 11 is provided, the light of which passes through a condenser 12 and then through a moiré grating is sent. In this case, the moiré grating 13 consists of opaque and transparent portions alternately, and each this section comprises straight lines, the width of which is 0.13 mm
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Zoll) beträgt, so daß die Periode des Gitters 0,25 mm Zoll) beträgt. Das Bild des so erzeugten Gitters wird über eine Projektionslinse 14 projiziert, die so angeordnet ist, daß das Bild des Gitters 13 auf die Schaufel auftrifft, wie bei 15 angedeutet. Das Projektions-Objektiv 14 ist so angeordnet und ausgebildet, daß seine Schärfentiefe die Möglichkeit schafft, ein gutes Bild des Gitters über die gesamte zu untersuchende Oberfläche abzubilden.Inches) so that the period of the grating is 0.25 mm Inches). The image of the grid thus generated is projected via a projection lens 14 which is arranged so that the Image of the grid 13 impinges on the blade, as indicated at 15. The projection lens 14 is arranged and designed in such a way that that its depth of field creates the possibility of a good image of the grid over the entire surface to be examined map.
Obgleich das oben beschriebene Gitter einen regulären Abstand hat, kann es die Geometrie des optischen Systems erfordern, daß ein nicht-reguläres Gitter benutzt wird, um ein reguläres Bild auf dem Werkstück abzubilden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispxel muß wegen des unterschiedlichen Vergrößerungsmaßstabs der für verschiedene Teile des Gitters vorgesehen ist, entweder ein nichtreguläres Gitter benutzt werden, um ein reguläres Bild zu erzeugen, oder ein nicht-reguläres Bild und die daraus folgende Komplikation muß in Kauf genommen werden. Bei dem nachstehend beschriebenen System wird angenommen, daß das Bild regulär ist und eine Periode von 0,25 mm besitzt.Although the grid described above is regularly spaced, The geometry of the optical system may require that a non-regular grating be used to produce a regular image the workpiece. In the embodiment described, because of the different magnification scale for different parts of the grid are provided, either a non-regular grid can be used to create a regular image, or a non-regular picture and the resulting complication must be accepted. With the one described below The system assumes that the image is regular and has a period of 0.25 mm.
Das Projektions-System liefert daher ein Muster aus hellen und dunklen Streifen auf der Oberfläche der Schaufel. Das Projektions-System ist in einemsehrägen Winkel gegenüber der Schaufel-Oberfläche angestellt und es ist klar, daß das geradlinige Muster des Bildes des Gitters gemäß der Gestalt der Oberfläche verzerrt wird.The projection system therefore provides a pattern of light and dark stripes on the surface of the blade. The projection system is made at a sharp angle to the blade surface and it is clear that the rectilinear pattern of the image of the grid is distorted according to the shape of the surface.
Die auf diese Weise beleuchtete Oberfläche wird durch eine Linse betrachtet, die in diesem Fall vom Objektiv einer Fernsehkamera mit langsamer Abtastung gebildet wird. Dieses Objektiv erzeugt ein Bild der Schaufeloberfläche bei 17 auf dem Schirm einer Vidicon-Röhre.The surface illuminated in this way is viewed through a lens, which in this case is the lens of a television camera is formed with slow scanning. This lens creates an image of the blade surface at 17 on the screen of a Vidicon tube.
Fig. 2 zeigt einen Teil des Vidicons 20 mit seinem Schirm 17 aus photoleitfähigem Material. Wie bei solchen Anordnungen üblich,Fig. 2 shows part of the vidicon 20 with its screen 17 made of photoconductive material. As usual with such arrangements,
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erhält der Schirm 17 eine statische Aufladung, die dann gemäß der auffallenden Lichtintensität absinkt. Ein Elektronenstrahl 21 tastet den Schirm in einer Folge paralleler Linien ab und der Strahlstrom ändert sich gemäß der Ladung auf dem Schirm und demgemäß in Abhängigkeit von der auf den Schirm auftreffenden Lichtintensität«. Bei 22 wird ein im wesentlichen kontinuierlicher Ausgang erzeugt, dessen Genauigkeit bezüglich einer direkten Darstellung der Helligkeit des Bildes an jedem gegebenen Punkt hauptsächlich von der Auflösung der Vidicon-Röhre abhängt, was wiederum von der Genauigkeit der Fokussierung des Elektronenstrahls abhängt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel tastet der Elektronenstrahl den Schirm in Zeilen ab, die parallel zu den Zeilen des Bildes 15 des Gitters 13 liegen. Dies ist im Effekt das gleiche, wie eine Betrachtung des Bildes der Sehaufeloberfläche durch ein Gitter ähnlich dem Gitter 13, da in diesem Fall nur lineare Streifen auf der Schaufeloberfläche sichtbar sind, während mit der Fernsehkamera getrennte lineare Streifen des Bildes durch den Elektronenstrahl abgetastet werden. Der Ausgang der Kamera hat deshalb die Form einer Folge benachbarter Abtastungen über die zu messende Oberfläche, und diese Abtastungen zeigen Interferenzen des Gitter-Musters, von denen eine jede eine gegebene Versetzung von einer Bezugsebene angibt, die in diesem Fall von der Ebene des Bildes 15 gebildet wird. Die Abtastung einer einzigen Linie kann daher benutzt werden, um eine Anzeige der Kontur der Oberfläche längs der speziellen abzutastenden Zeile zu erlangen. Die Abtastung benachbarter Zeilen über der Oberfläche liefert ein vollständiges Bild der Oberflächengestalt .the screen 17 receives a static charge, which then drops in accordance with the incident light intensity. An electron beam 21 scans the screen in a series of parallel lines and the beam current changes according to the charge on the screen and accordingly as a function of the light intensity impinging on the screen ”. At 22 becomes a substantially continuous Output produces its accuracy in terms of a direct representation of the brightness of the image at any given point mainly depends on the resolution of the vidicon tube, which in turn depends on the accuracy of the focusing of the electron beam depends. According to the embodiment, the electron beam scans the screen in lines that are parallel to the Lines of the image 15 of the grid 13 lie. This is in effect the same as looking at the image of the blade surface through a grid similar to grid 13, since in this case only linear stripes are visible on the blade surface, while linear strips of the image separated by the television camera are scanned by the electron beam. The exit the camera therefore takes the form of a series of adjacent scans across the surface to be measured, and those scans show interferences of the lattice pattern, each of which indicates a given offset from a reference plane defined in this case is formed by the plane of image 15. The scanning of a single line can therefore be used to determine a To obtain an indication of the contour of the surface along the particular line to be scanned. The scanning of neighboring lines above the surface provides a complete picture of the surface shape .
Es ist möglich, einen verwertbaren Ausgang mit einem Abtastsystem zu schaffen, das mehrere verschiedene Werte für die Apertur der Abtasteinrichtung besitzt, aber es gibt gewisse Grenzen hinsichtlich der Größe dieser Aperturblende. Wenn die Apertur gleich der halben Periode des Gitters ist, oder ein ungeradzahliges Vielfaches dieser Periode, dann ist die Auflösung gut, aber der Kontrast nimmt mit der Vervielfachung ab» Wenn die AperturIt is possible to provide a usable output with a scanning system which has several different values for the aperture of the scanning device, but there are certain limits to the size of this aperture stop. If the aperture is equal to half the period of the grating, or an odd multiple of this period, then the resolution is good, but the contrast decreases with the multiplication »If the aperture
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gleich der Periode des Gitters oder ein ganzzahliges Vielfaches hiervon ist, dann wird der Ausgang Null und zwischen diesen Extremen ändert sich die Auflösung kontinuierlich mit der Änderung der Apertur. Offensichtlich erhält man daher einen optimalen Wert, wenn die Apertur gleich der halben Periode des Moire-Gitters ist. Dies ist gleich der halben Summe benachbarter opaker und transparenter Abschnitte. Im vorliegenden Fall tritt dieses Optimum auf, wenn die Apertur gleich 0,13 mm beträgt. Wenn diese Apertur benutzt wird, ergibt sich der Ausgang einer Fernsehkamera, die das System nach Fig. 1 benutzt, wie in Fig. 3 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Abtastung eine Zahl von Maximalwerten aufweist, von denen jeder einem hellen Abschnitt des Gittermusters entspricht. Da jeder dieser Spitzenwerte und in gleicher Weise jeder Minimalwert eine Lage definiert, an der die Oberfläche der Schaufel einen bestimmten Abstand von einer Bezugsebene besitzt, die von dem Bild 15 des Gitters definiert wird, kann dieser Ausgang benutzt werden, um die Kontur der Schaufeloberfläche längs der Abtastung abzulesen.equals the period of the grating or an integral multiple thereof, then the output becomes zero and between these extremes, the resolution changes continuously with the change in the aperture. Obviously, therefore, you get one optimal value when the aperture is equal to half the period of the moiré grating. This is equal to half the sum of neighboring ones opaque and transparent sections. In the present case, this optimum occurs when the aperture is 0.13 mm. if If this aperture is used, the output of a television camera using the system of FIG. 1 will be as shown in FIG. It can be seen that the scan has a number of maximum values, each of which corresponds to a bright portion of the grid pattern. Since each of these peak values and, in the same way, each minimum value defines a position at which the surface of the blade is at a certain distance from a reference plane defined by the image 15 of the grid this output can be used to read the contour of the blade surface along the scan.
Der Ausgang der Kamera hat eine Form, die zur Umwandlung in eine Digital-Information geeignet ist, und als Eingang für einen Computer benutzt werden kann, wobei mehrere benachbarte Linienabtastungen benutzt werden und demgemäß benachbarte Konturen, so daß es möglich wird, daß der Computer eine komplette Definition der Gestalt der Oberfläche liefert. In Fig. 1 wird das Signal von der Kamera-Röhre 20 einem Computer 23 zugeführt, in dem die Berechnung durchgeführt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel liefert die langsame Abtastung der Kamera einen sehr geeigneten Ausgang zur Umwandlung in Digital-Werte, aber es kann natürlich jede Abtastkamera Anwendung finden.The output of the camera has a form suitable for conversion into digital information and as an input for one Computer can be used using several adjacent line scans and accordingly adjacent contours, so that it becomes possible for the computer to provide a complete definition of the shape of the surface. In Fig. 1, the signal fed from the camera tube 20 to a computer 23 in which the calculation is carried out. In the exemplary embodiment supplies The slow scanning of the camera provides a very suitable output for converting into digital values, but of course it can be any Find scanning camera application.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Ausgang der Kamera eine Zahl von Maximal- und Minimal-Werten aufweist, die über die Abtastung verteilt sind. Jeder Maximal-Wert und jeder Minimal-Wert repräsentiert den Punkt, an dem die Oberfläche eine imaginäre EbeneFrom Fig. 3 it can be seen that the output of the camera has a number of maximum and minimum values which over the scan are distributed. Each maximum value and each minimum value represents the point at which the surface is an imaginary plane
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schneidet, die parallel zur Ebene des Gitters liegt, wobei die Ebenen im gleichen Abstand um einen Betrag distanziert sind, der von der Geometrie des Systems abhängt. Wenn man diese Geometrie kennt, und wenn man demgemäß den Abstand der Ebenen kennt, ist es möglich, den Abstand von der Bezugsebene und längs der Abtastung zu identifizieren, so daß jeder Punkt des Werkstücks hinsichtlich seines Abstandes bestimmt werden kann, an dem ein Maximal-Wert oder ein Minimal-Wert auftritt. Auf diese Weise werden die drei Dimensionen eines jeden Punktes in eindeutiger Weise definiert und sind meßbar.intersects that lies parallel to the plane of the grid, with the planes equally spaced apart by an amount which depends on the geometry of the system. If you know this geometry, and if you know the distance between the Knowing planes, it is possible to identify the distance from the reference plane and along the scan, so that each point of the workpiece can be determined with regard to its distance at which a maximum value or a minimum value occurs. In this way the three dimensions of each point are clearly defined and can be measured.
Natürlich ist es relativ einfach, ein Computer-Programm vorzusehen, das den Ausgang der Kamera in digitale Informationen umsetzt und die Digital-Koordinaten jedes Maximal-Wertes und jedes Minimal-Wertes liefert. Es ist jedoch nicht notwendig, daß diese Operationen in jener Folge durchgeführt werden. Aus dieser Information können die die Koordinaten der Stellen auf dem Werkstück abgeleitet werden, an denen ein Maximal-Wert oder ein Minimal-Wert vorhanden ist. Wiederum können durch den Computer diese Ableitungen erfolgen, so daß die Koordinaten einer Zahl von Punkten festgelegt werden kann, die die Kontur des Werkstücks längs der abgetasteten Linie definieren.Of course it is relatively easy to provide a computer program which converts the output of the camera into digital information and the digital coordinates of each maximum value and of every minimum value. However, it is not necessary that these operations be performed in that sequence. the end this information can be used to identify the coordinates of the locations can be derived from the workpiece, at which a maximum value or a minimum value is available. Again, through the Computer these deductions are made so that the coordinates of a number of points can be established that make up the contour of the workpiece along the scanned line.
In gewissen Fällen können die Maximal-Werte und die .Minimal-Werte in so weitem Abstand zueinander liegen, daß eine Bestimmung der Oberflächen-Kontur in jenem Bereich ungewiss wird. In diesem Fall kann eine weitere Information von der Gestalt des Kamera-Ausgangs zwischen Maximal-Werten und Minimal^Werten erhalten werden. Wenn man die Gestalt der Abtast-Apertur kennt, dann kann die ideale Änderung zwischen Maximal-Wert und Minimal-Wert für eine ebene Oberfläche leicht abgeleitet werden und demgemäß kann die Differenz zwischen der gemessenen Kurve und der idealen ebenen Kurve gefunden werden und benutzt werden, um einen Anhalt für die Abweichung der tatsächlichen Oberfläche von der idealen ebenen Oberfläche zu erhalten, die die Punkte verbindet, welche durch benachbarte Maximal-Werte und Minimal-Werte definiert sind.In certain cases the maximum values and the minimum values are so far apart that a determination of the surface contour in that area becomes uncertain. In In this case, additional information about the shape of the camera output can be between maximum values and minimum values can be obtained. If one knows the shape of the scanning aperture, then the ideal change between maximum value and minimum value can be found for a flat surface can be easily derived and accordingly the difference between the measured curve and the ideal planar curve can be found and used to give an indication of the deviation of the actual surface from the ideal flat surface connecting the points defined by adjacent maximum values and minimum values are defined.
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Es können gewisse Abwandlungen getroffen werden. Die beschriebene Vorrichtung benutzt das projizierte Bild des Moire-Gitters, es ist jedoch auch möglich, die konventionelle Anordnung des tatsächlichen Gitters benachbart zur Oberfläche zu benutzen. Das beschriebene Abtastsystem mit der Zeilenabtastung parallel zu den Zeilen des Gitters liefert dann eine Information die durch Beugungserscheinungen des Gitters nicht beeinträchtigt ist. Es ist auch möglich, einen Zyklus des Moire-Gitters zu benutzen, um das Bild eines einzigen Schlitzes auf den Gegenstand zu projizieren, so daß das deformierte Bild des Schlitzes des Gegenstandes die Gestalt des Objektes definiert. Der Schlitz kann längs des Gegenstandes senkrecht zu seiner Schlitzerstreckung bewegt werden, um das gesamte Objekt abzutasten, und es wird dann eine Integration durchgeführt, um eine Information über die Gesamtgestalt zu liefern. Ein alternatives Verfahren zur Lieferung der Wirkung eines einzelnen Schlitzes kann dadurch erzeugt werden, daß ein Punkt Licht abgetastet wird, das beispielsweise durch einen Laser-Strahl über dem Gegenstand erzeugt wird. Wiederum ist es möglich, ein verschiedenes System zur Lieferung der Anzeige der Lichtintensitäten zu benutzen, bei einer Zeile parallel zu dem projizierten Gitter. Eine lineare Anordnung von Photozellen oder eine einzige mechanisch abtastende Photozelle könnte beispielsweise einen solchen Ausgang liefern.Certain modifications can be made. The device described uses the projected image of the moiré grating, es however, it is also possible to use the conventional arrangement of the actual grid adjacent to the surface. That The scanning system described with the line scanning parallel to the lines of the grating then provides information through Diffraction phenomena of the grating is not affected. It is also possible to use a cycle of the moire grating, to project the image of a single slit onto the object so that the deformed image of the slit of the object defines the shape of the object. The slot can be moved along the object perpendicular to its slot extension, to scan the entire object, and then integration is performed to obtain information about the entire shape to deliver. An alternative method of providing the effect of a single slot can be created by using a Point light is scanned, for example by a laser beam is generated over the object. Again it is possible to use a different system for providing the indication of the light intensities to be used with a line parallel to the projected grid. A linear array of photocells or a a single mechanically scanning photocell could, for example, provide such an output.
Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel und bei den zweckmäßigsten Anwendungen der Erfindung, wird eine Abtasteinrichtung benutzt, die die Oberfläche längs einer Linie oder längs Zeilen abtastet,die parallel zum unverzerrten projizierten Bild des Gitters verlaufen. Es ist jedoch auch möglich, die Gestalt der Oberfläche durch Abtastung in anderen Richtungen oder sogar in einem nicht-linearen Muster vorzunehmen. Solang die Abtastung linear ist, besteht die Wirkung in einer Änderung der Bezugsebene von jener des Gitterbildes in eine, die in einem Winkel gegenüber diesem Bild angestellt ist, und bei einer nicht-linearen Abtastung wird die Berechnung schwieriger, da der Grad der Komplikation der Abtastung vergrößert ist. Jedoch kann es in gewissen Fällen zweckmäßig sein, von einer linearen Abtastung abzuweichen.In the embodiment described above and in the most expedient Applications of the invention, a scanning device is used, which the surface along a line or along lines that scans parallel to the undistorted projected image of the Grid run. However, it is also possible to change the shape of the surface by scanning in other directions or even in a non-linear pattern. As long as the scan is linear, the effect is to change the reference plane from that of the grid image to one that is set at an angle with respect to that image, and with a non-linear scan the calculation becomes more difficult as the degree of complication of the scan is increased. However, in certain cases it can It may be useful to deviate from linear scanning.
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