DE10009870C2

DE10009870C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Prüfobjekten

Info

Publication number: DE10009870C2
Application number: DE2000109870
Authority: DE
Inventors: Bernward Maehner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2002-02-07
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: DE10009870A1

Description

Es ist bekannt, daß zur flächenhaften Bestimmung von Verschiebungen oder Dehnungen eines Prüfobjektes mit diffus streuender Oberfläche interferometrische Verfahren, wie das ESPI-(Electronic Speckle Pattern Interferometry) oder das Shearing Verfahren einge setzt werden können. Welches Verfahren für ein gegebenes Prüfobjekt angewendet wer den kann, hängt von der gewünschten Ergebnisart und der geforderten Auflösung bzw. der Steifigkeit des Prüfobjektes im Verhältnis zur Größe der aufgebrachten Kräfte ab. Bei den obengenannten Prüfverfahren werden bei statischer Prüfung üblicherweise zwei Zustände des Prüfobjektes verglichen, indem das Objekt in zwei unterschiedlichen Be lastungszuständen aufgenommen wird und die Interferogramme der beiden Zustände subtrahiert werden. Hierdurch ergibt sich ein Differenzinterferogramm, welches je nach verwendetem Meßprinzip entweder die Verschiebung oder die Dehnung des Objektes zwischen den beiden Zuständen in Form von Interferenzlinien darstellt. Der Betrag der Verschiebung oder Dehnung an einem Bildpunkt des Differenzinterferogramms kann dann beispielsweise durch Abzählen der Interferenzlinien ausgehend von einem Bildpunkt mit bekannter Verschiebung oder Dehnung und unter Berücksichtigung der verwendeten Lichtwellenlänge bestimmt werden.

Wird der Meßkopf mit einer Phasenschiebeeinheit ausgerüstet, so kann eine erweiterte Auswertung nach dem Prinzip des Phasenshiftverfahrens durchgeführt werden (W. Osten, "Digitale Verarbeitung und Auswertung von Interferenzbildern", Kap. 6, Akademie Ver lag ISBN 3-05-501294-1). Hierbei werden Phasenbilder erzeugt, welche jedem Bildpunkt einen bestimmten Phasenwinkel zuordnen. Werden die Phasenbilder von zwei Zuständen des Objektes subtrahiert, so erhält man ein Phasendifferenzbild. Im Gegensatz zum oben genannten Differenzinterferogramm zeigt das Phasendifferenzbild nicht sinusförmig mo dulierte Interferenzlinien, sondern direkt den Phasendifferenzwinkel zwischen zweitem und erstem Zustand. Ein weiterer Vorteil dieser Darstellung ist ferner, daß aufgrund der beim Phasenshiftverfahren angewendeten Rechenvorschrift der Phasenwinkel normiert wird, daß heißt, der in einem Phasenbild mit einem Phasenwinkel korrespondierende Grauwert ist unabhängig von der Bildkoordinate immer konstant.

Je nach Form und Größe des Prüfobjektes muß die interferometrische Messung häufig nacheinander oder gleichzeitig in mehreren Abschnitten erfolgen. Eine typische Anwen dung dieser Art ist beispielsweise die interferometrische Prüfung von Reifen. So be schreibt die Patentschrift DE 42 31 578 C2 ein Verfahren zur Ermittlung von Verfor mungen an Prüfobjekten, wobei das Ausführungsbeispiel zeigt, daß insbesondere an die sektorweise Prüfung von Reifen gedacht wurde. Die Patentschrift US 5 786 533 schlägt ein Verfahren zum gezielten Lokalisieren von Defekten in Reifen insbesondere im Gürtel bereich vor. Auch hier läßt die gezeigte Anordnung von Meßkopf und Prüfobjekt eine Auswertung des gesamten Gürtelbereiches nur dann zu, falls in mehreren Sektoren ge prüft wird.

Die Kamera des interferometrischen Meßkopfes liefert perspektivische Abbildungen des Objektes, die dieses je nach der verwendeten Abbildungsoptik zusätzlich auch noch mehr oder weniger stark verzerrt darstellen. Sollen nun die in den Ergebnisbildern aufgezeigten Defekte auf dem Prüfobjekt lokalisiert werden, so ergeben sich Probleme, da das Ergeb nisbild das Objekt geometrisch verzerrt darstellt und somit keine exakte Zuordnung von Bildposition und Objektkoordinaten möglich ist. Eine weitere Erschwernis stellt die un bekannte Orientierung der Ergebnisbilder unterschiedlicher Oberflächenabschnitte zu einander dar. Entweder sind mehr oder weniger große Überlappungsbereiche vorhanden oder es klaffen Lücken unbekannter Größe. Dies erschwert auch eine rechnergestützte Bewertung der Ergebnisse, da z. B. die Fläche gefundener Defekte nicht genau bestimmt werden kann. Die Darstellung aller gemessenen Oberflächenabschnitte in einem gemein samen Koordinatensystem ist daher eine oft gestellte Forderung.

Häufig behilft man sich damit, indem auf des Prüfobjekt Marken oder nummerierte Linien aufgemalt werden, die dann in den Bildern der Kamera sichtbar sind. Diese Vorgehens weise ist aber mühsam, da diese Marken bei jedem Prüfobjekt neu angebracht und nach der Messung ggf auch wieder entfernt werden müssen.

Man kann sich auch an Objektkanten im Videobild orientieren und dann über geeignete Bildverarbeitungsfunktionen versuchen, die Bilder interaktiv zu entzerren. Diese Vorge hensweise ist aber innerhalb eines automatischen Prüfablaufs und ohne speziell geschultes Personal nicht anwendbar.

In der Patentschrift WO 97/05449 A1 wird unter anderem ein Verfahren beschrieben, bei dem die dreidimensionale Oberflächenkontur eines Objektes abschnittsweise vermessen wird. Aus den Konturdaten wird ein Oberflächenmodell des Objektes erzeugt. Der Messkopf zur dreidimensionalen Erfassung der Objektoberfläche besitzt zusätzlich eine Einrichtung zur Erfassung der Farbinformation von der Objektoberfläche. Über ein sogenanntes texture-mapping-Verfahren wird die gewonnene Farbinformation punkte- bzw. abschnittsweise auf das erzeugte Oberflächenmodell übertragen. Schließlich erhält man ein Oberflächenmodell, das nicht nur die Formgestalt des Objektes, sondern auch dessen Farbgebung originalgetreu wiedergibt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine genaue Bestimmung der räumlichen Position der interferometrisch gewonnenen Meßwerte auf dem Objekt und die räumliche Zuord nung der einzelnen interferometrisch gemessenen Oberflächenabschnitte zueinander er möglicht.

Das Verfahren soll dabei automatisch ablaufen und keiner interaktiven Mitwirkung durch den Benutzer bedürfen. Es soll ferner die Möglichkeit bieten, die interferometrischen Meßergebnisse in ein gemeinsames Koordinatensystem transformieren zu können.

Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 angegebene Verfahren und die in Pa tentanspruch 19 angegebene Vorrichtung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. Erfindungsgemäß wird die Kamera des interferometrischen Meßkopfes kalibriert, so daß insbesondere Ort und Richtung für alle von beliebigen Bildpunkten der Kamera ausge henden Beobachtungsstrahlen bezüglich der Kamera bekannt sind.

Erfindungsgemäß wird der interferometrische Meßkopf relativ zum Prüfobjekt definiert von einem zum nächsten interferometrisch zu vermessenden Oberflächenabschnitt be wegt, d. h. Richtung und Betrag dieser Bewegungen sind bezüglich des Prüfobjektes und bezüglich der vorhergehenden Positionen des Meßkopfes für jeden erfaßten Abschnitt bestimmbar. Zusammen mit den Kalibrierdaten der Kamera des Interferometers sind so mit nicht nur für jeden vermessenen Oberflächenabschnitt Ort und Richtung der Be obachtungsstrahlen bezüglich der Kamera sondern auch bezüglich eines gemeinsamen zum Prüfobjekt ortsfesten Koordinatensystems bekannt.

Zur Zuordnung von interferometrisch erfaßten Verformungsdaten und Objektkoordinaten fehlen jedoch die Raumkoordinaten der auf dem Bildsensor der Kamera abgebildeten Oberflächenpunkte des Prüfobjekts. Durch die zuvor angegebenen Verfahrensschritte sind zwar bereits Ort und Richtung der Beobachtungsstrahlen, welche die Objektoberfläche schneiden, bekannt, es fehlen aber die Abstände der abgebildeten Oberflächenpunkte zur Kamera.

Die interferometrisch zu untersuchenden Oberflächenabschnitte werden deshalb erfin dungsgemäß mittels projizierter Lichtschnitte, die über eine Kamera erfaßt werden, drei dimensional vermessen. In vielen Anwendungsfällen ist es dabei vorteilhaft, die Erfassung der Oberflächenkontur ebenfalls abschnittsweise durchzuführen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bestehen die Lichtflächen zur Erzeugung der Lichtschnitte aus ebenen Flächen, die auf dem Objekt jeweils einen li nienförmigen Lichtschnitt erzeugen. Es können aber auch Punkte, Kreisflächen, oder an dere Leuchtmarken auf das Objekt projiziert werden, um Triangulationsmarken zu er halten.

Die Systeme zur interferometrischen Messung und zur Konturerfassung können zwar aus völlig getrennten Einrichtungen bestehen, jedoch ist dies aus Kostengründen von Nach teil, dem kaum Vorteile gegenüberstehen.

Das interferometrische Meßsystem und das Konturmeßsystem sind daher vorteilhafter weise starr miteinander verbunden und werden von ein und derselben Einrichtung relativ zum Prüfobjekt bewegt.

Die Kamera zur Erfassung der Lichtschnitte und die Kamera des interferometrischen Meßkopfes sind ferner vorzugsweise identisch, d. h. es handelt sich vorzugsweise um ein und dieselbe Kamera. Vorzugsweise bestehen zudem die erforderlichen Bildverar beitungssysteme ihr die Auswertung sowohl der interferometrischen Bilddaten als auch der Lichtschnittbilder aus ein und demselben Bildverarbeitungssystem, auch wenn die jeweils anzuwendenden Auswerteverfahren völlig verschieden sind.

Über eine Triangulationsrechnung wird erfindungsgemäß die dreidimensionale Form der Lichtschnitte und daraus die Formgestalt der Objektoberfläche bestimmt. Liegen nun sowohl die interferometrischen Meßergebnisse als auch die Konturdaten vom Objekt vor, so werden in einem weiteren Verfahrensschritt die gewonnenen Raumkoordi naten der Oberfläche dazu verwendet, um den interferometrisch erfaßten Verformungsdaten Raumkoordinaten zuzuordnen. Um dabei die räumliche Orientierung der einzelnen interferometrisch vermessenen Oberflächenabschnitte zueinander bestimmen zu können, werden erfindungsgemäß die durchgeführten definierten Relativbewegungen des Inter ferometers von einem zum nächsten interferometrisch vermessenen Oberflächenabschnitt verwendet.

Damit können den bildpunktweise interferometrisch gewonnenen Meßwerten aus allen Meßabschnitten Koordinaten bezüglich eines gemeinsamen Koordinatensystems zugeord net werden. Diese Zuordnung ist umkehrbar, d. h. ebenso können bestimmten Oberflä chenkoordinaten ihre Verformungsdaten zugeordnet werden.

Je nach der verwendeten Ausführungsform der Erfindung kann es dazu kommen, daß für einen Oberflächenpunkt eine Raumkoordinate vorliegt aber kein Verformungswert oder umgekehrt für einen Oberflächenpunkt ein Verformungswert aber keine Raumkoordinate. Auch bei der Koordinatentransformation der Ergebnisse zur Darstellung derselben in ei nem anderen Koordinatensystem können bei der Darstellung als Rastergrafik zunächst Lücken auftreten.

In all diesen Fällen werden die fehlenden Werte vorteilhafterweise durch Interpolation aus den Werten der umliegenden Oberflächenpunkte, für die die entsprechende Größe vor liegt, berechnet. Dabei ergibt sich noch ein Problem, falls die Verformungsdaten als 2π modulierte Phasenwerte vorliegen, wie dies typischerweise nach Anwendung eines Pha senshiftverfahrens der Fall ist. Aufgrund der 2π Modulation weist das Phasenbild Un stetigkeitsstellen auf, wodurch eine Interpolation nicht überall fehlerfrei möglich ist. Die ses Problem wird vorteilhafterweise dadurch beseitigt, indem die Interpolation nicht im Phasenbild sondern in den Sinus- und Cosinustransformierten des Phasenbildes durchge führt wird. Zur Berechnung der Sinus- und Cosinustransformierten des Phasenbildes wird hierzu punktweise vom Phasenwert der Sinus- und der Cosinuswert berechnet. Sinus- und Cosinustransformierte sind im Gegensatz zum Phasenbild überall stetig differenzier bar. Nach Berechnung der interpolierten Sinus- und Cosinuswerte werden anschließend der Phasenwerte über eine geeignete Rücktransformation, z. B. die Arcustangensfunktion, berechnet.

Erfolgt die Erfassung der Kontur gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform mittels pro jizierter Streifen, ist das Verfahren recht einfach durchführbar, falls die Koordinatenmessung an genau den Positionen erfolgt, an denen auch die interferometrische Messung durchgeführt wird und zur Erfassung der Bilder für die interferometrische Messung und die Konturmessung ein und dieselbe Kamera verwendet wird. Dann erhält man nämlich die Raumkoordinaten und die Verformungsdaten für exakt die gleichen abgebildeten Ob jektpunkte, so daß die Zuordnung der Raumkoordinaten zu den Verformungswerten und umgekehrt trivial ist. Probleme kann hier allerdings die Verwendung eines Shearing-Mo duls als Abbildungsoptik für die Kamera bereiten. Die doppelt abgebildeten Linienmuster können Probleme bei der Auswertung hervorrufen. Es ist dann zweckmäßig, entweder die Linien des Projektionsgitters parallel zur Scherrichtung des Shearing-Moduls auszurich ten oder eine eigene Kamera für das Konturerfassungssystem zu verwenden, die z. B. un mittelbar neben der des Interferometers angeordnet ist.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist die Verwendung einzelner Lichtflächen, beispielsweise zweier Lichtschnittebenen, die z. B. mittels eines Laser scanners erzeugt werden. Da hierbei nur zwei Lichtschnitte in einer Position auswertbar sind, werden vorzugsweise die Lichtschnitte dann von der Kamera aufgenommen und dem Bildverarbeitungssystem zugeführt, wenn sich das Konturerfassungssystem von ei nem zum nächsten Oberflächenabschnitt bewegt. Ist hierbei die Verfahrgeschwindigkeit im Verhältnis zur Bildfrequenz der Kamera nicht zu hoch, so werden hierdurch zahlreiche verschiedene Lichtschnitte und damit Objektschnitte erzeugt. Zur Vermeidung des Ver wischens der einzelnen Bilder aufgrund der Bewegung relativ zum Objekt, wird die Ka mera des Konturerfassungssystem hierzu vorteilhafterweise mit einem mechanischen oder elektronischen Shutter ausgerüstet. Natürlich kann alternativ die Bewegung von einem zum nächsten Abschnitt auch in mehreren Einzelschritten erfolgen, dann dauert der ge samte Bewegungsvorgang aber wesentlich länger.

Zu jeder Aufnahme der Lichtschnitte wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gleichzeitig die momentane Position des Meßkopfes relativ zum Prüfobjekt ermittelt, so daß letztlich die räumliche Lage aller aufgenommenen Lichtschnitte innerhalb eines gemeinsamen Koordinatensystems eindeutig bestimmt werden kann.

Diese Ausführungsform besitzt mehrere wichtige Vorteile:
Der gerätetechnische Aufwand, um zusätzlich zur interferometrischen Messung eine Konturerfassung durchführen zu können, ist vergleichsweise gering. Ferner ist zur Konturerfassung kein zusätzlicher Zeitbedarf erforderlich, da diese während der Bewegung des Meßkopfes von einem zum nächsten Abschnitt erfolgen kann.

Der wichtigste Vorteil ist aber darin zu sehen, daß die erzeugten Lichtschnitte auch dann noch einwandfrei identifiziert und ausgewertet werden können, wenn die Abbildungsoptik der die Lichtschnitte erfassenden Kamera gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Shearing Modul beinhaltet. Jeder Lichtschnitt wird dann zwar als doppelte Linie abgebil det, jedoch kann zwischen diesen beiden Linien problemlos gemittelt werden.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen er läutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Prüfsystem zur abschnittsweisen interferometrischen Vermessung von Objek ten

Fig. 2 die Darstellung einer Konturmessung während der Meßkopf bewegt wird

Fig. 3a die Darstellung eines interferometrischen Meßergebnisses eines 1. Abschnittes

Fig. 3b die Darstellung eines interferometrischen Meßergebnisses eines 2. Abschnittes

Fig. 3c die Überführung der interferometrischen Meßergebnisse aus Fig. 3a und Fig. 3b in ein gemeinsames Koordinatensystem.

Die Fig. 1 zeigt ein Prüfsystem zur Prüfung zylindrischer Objekte z. B. dem Gürtel eines Fahrzeugreifens in der Draufsicht. Es besitzt einen zentrisch angeordneten interferometri schen Meßkopf 2, der relativ zum Prüfobjekt 1 gedreht wird, so daß die Innenseite des Prüfobjektes 1 sektorweise geprüft werden kann. Für eine 100% Inspektion wird die Sektorgröße so gewählt, daß sich die mit der Kamera 3 des Interferometers 2 aufgenom menen Bilder der einzelnen Sektoren, beispielsweise der Sektoren 1 und 2 hinreichend überlappen. Die interferometrische Messung wird nun für jeden Sektor durchgeführt und dazwischen das Interferometer 2 und das Konturerfassungssystem 10 von einem zum nächsten Sektor mittels einer motorisch betriebenen Dreheinrichtung 8 weitergedreht. Hierzu sind die Einrichtungen 5, 6 sowie die Kamera 4, die zusammen das Konturer fassungssystem 10 bilden, und das Interferometer 2 über die Befestigungsvorrichtung 7 starr miteinander verbunden und werden gemeinsam mittels der Einrichtung 8 relativ zum Prüfobjekt gedreht. Bei der konstruktiven Ausführung der Prüfmaschine ist es dabei na türlich prinzipiell egal, ob der Meßkopf oder der Reifen drehbar gelagert ist. Links und rechts vom interferometrischen Meßkopf 2 ist jeweils eine optische Einrichtung 5 und 6 zur Erzeugung jeweils einer Lichtschnittebene L1 bzw. L2 angebracht. Bei der gezeigten Anordnung der Lichtschnittebenen L1 und L2 zur optischen Achse A der Ka mera 4 ist stets sichergestellt, daß jeweils nur ein Lichtschnitt in der linken Bildhälfte und ein Lichtschnitt in der rechten Bildhälfte der Kamera 4 abgebildet wird. Damit können die beiden Lichtschnitte P11 und P21, welche die Schnittlinien der Lichtschnittebenen L1 bzw. L2 mit der Oberfläche des Prüfobjektes 1 sind, stets eindeutig in den Kamerabildern identifiziert werden, auch wenn sie gleichzeitig von der Kamera 4 erfaßt werden und/oder durch ein Shearing Modul abgebildet werden.

Die Einrichtungen 5 und 6 zur Erzeugung der Lichtschnittebenen L1 bzw. L2 werden während der interferometrischen Messung vorteilhafterweise abgeschaltet, um diese nicht zu beeinträchtigen. Nach Beendigung der interferometrischen Messung werden die Licht schnittebenen eingeschaltet und der gesamte Meßkopf mittels der Dreheinrichtung 8 zum nächsten Sektor gedreht. Die Kamera 4, die vorzugsweise identisch mit der Kamera 3 des Interferometers 2 ist, beobachtet nun die auf dem Objekt 1 sichtbaren Linien P11 und P21. Ist die Kamera 3 des Interferometers 2 kalibriert, so kann ein Punkt des Licht schnitts P11 über den Beobachtungsstrahl B1 auf einen Bildpunkt der Kamera 3 projiziert werden, d. h. Raumkoordinaten von Lichtschnitten können Bildkoordinaten der interfero metrisch gemessenen Verformungsdaten zugeordnet werden.

Die Fig. 2 zeigt den Ablauf der Konturmessung während der Meßkopf von der Position S1 in die Position S5 gedreht wird. Die Bilder der Kamera 4 werden fortlaufend aufge nommen und abgelegt. Zu jedem der abgelegten Bilder von den Lichtschnittebenen L1 und L2 wird ferner die Meßkopfposition bestimmt. So wird zu Beginn der Drehbewegung eine Aufnahme bei S1, während der Drehbewegung die Aufnahmen bei S2 bis S4 ge macht und am Ende der Drehbewegung eine weitere Aufnahme bei Position S5 gemacht. Die Oberfläche der Sektoren 1 und 2 wird somit mit insgesamt 10 Lichtschnitten erfaßt bzw. vermessen. Die nachfolgende Tabelle zeigt, an welcher der 5 verschiedenen Positio nen welche Lichtschnitte aufgenommen wurden:

Nach Beendigung der Drehbewegung des Meßkopfes ist nun die Oberflächengeometrie der Sektoren 1 und 2 mit guter Auflösung berechenbar. Hierzu wird eine Triangulationsrechnung durchgeführt wobei über die bekannten Meßkopfpositionen S1 bis S5 alle Lichtschnitte in einem gemeinsamen Koordinatensystem dargestellt werden können.

Die Fig. 3a bis 3c zeigen schematisch, wie die gewonnenen Konturdaten nun dazu genutzt werden, um die interferometrisch gemessenen Verformungsdaten in einem ge meinsamen Koordinatensystem darzustellen.

Die interferometrischen Meßdaten der Sektoren 1 und 2 liegen zunächst als Bilddaten z. B. in Form von Phasenbildern vor. Die in Fig. 3a und 3b gezeigten Ergebnisbilder wei sen dabei zunächst eine geometrische Verzerrung auf. Diese wird hervorgerufen durch die Krümmung der Objektoberfläche sowie die Verzeichnungsfehler der abbildenden Optik. Die Koordinaten der Lichtschnitte werden nun dazu verwendet, Bildpunkten in den in terferometrisch gewonnenen Verformungsbildern Raumkoordinaten zuzuordnen. Die gemessenen Koordinaten der Lichtschnitte können hierzu über die bekannten Geometrie daten der Kamera 3 in die Ergebnisbilder projiziert werden, so daß zunächst für all jene Bildpunkte Koordinaten vorhanden sind, die auf einem der Lichtschnitte liegen. Zur Orientierung ist die Lage der Lichtschnitte P11 bis P25 in den Fig. 3a und 3b einge zeichnet. Für die umliegenden Werte bzw. Bildpunkte werden die Koordinaten durch Interpolation berechnet.

Über eine Koordinatentransformation können die Verformungsdaten schließlich in einem gemeinsamen Koordinatensystem dargestellt werden, wie es beispielhaft in Fig. 3c dargestellt ist. Die in den Sektoren 1 und 2 im Überlappungsbereich liegende Fehlstelle wird nun im gemeinsamen Koordinatensystem in ihrer wahren Größe und Form sichtbar. Kann die gesamte Zylinderfläche auch in ihrer Höhe nicht mit einer Aufnahme erfaßt werden, so muß zur vollständigen Prüfung der Gesamtfläche in zwei oder mehr unter schiedlichen Ebenen gemessen werden. Dann gibt es nicht nur in Umfangsrichtung an einander anschließende Meßabschnitte sondern ggf. für jeden Sektor auch oberhalb und unterhalb anschließende Meßabschnitte. Um so wichtiger ist es dann, daß durch das neue Verfahren alle Abschnitte in ein gemeinsames Koordinatensystem transformiert werden können.

Claims

1. Verfahren zur Untersuchung der Verformung von Prüfobjekten mit diffus streuender Oberfläche, die verschiedenen Belastungen ausgesetzt werden, bei dem
die Objektoberfläche abschnittsweise mit einem interferometrischen Messkopf mit Kamera untersucht wird, der mit einem interferometrisch flächenhaften Messverfahren arbeitet,
die durch verschiedene Belastungen hervorgerufenen Verschiebungen oder Dehnun gen der Objektoberfläche in den Abbildungen vom Prüfobjekt auf dem Bildsensor der Kamera erfaßt werden,
die auf dem Bildsensor erzeugten Abbildungen zur Weiterverarbeitung einem Bild verarbeitungssystem zugeführt werden,
aus den erzeugten Abbildungen vom Bildverarbeitungssystem die Verschiebung oder der Spannungs-/Dehnungszustand des Prüfobjektes berechnet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Strahlengang der Kamera des interferometrischen Meßkopfes durch eine Kalibrierung bestimmt wird,
die Kamera des interferometrischen Meßkopfes durch eine definierte Relativbewegung zum Prüfobjekt von einem Abschnitt der Objektoberfläche zum nächsten bewegt wird,
Lichtschnitte auf den interferometrisch vermessenen Abschnitten der Oberfläche des Prüfobjektes erzeugt werden,
die erzeugten Lichtschnitte auf der Objektoberfläche mittels einer Kamera erfaßt werden,
über eine Triangulationsrechnung die Raumkoordinaten der Lichtschnitte berechnet werden,
aus den Raumkoordinaten der Lichtschnitte die Raumkoordinaten der Oberflächenab schnitte bestimmt werden
und mittels der gewonnenen Raumkoordinaten der Oberflächenabschnitte und mittels der Daten der durchgeführten Relativbewegungen des interferometrischen Meßkopfes den interferometrisch erfassten Verformungsdaten die zutreffenden Raumkoordinaten zugeordnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumkoordinaten der Objektoberfläche abschnittsweise durch das Lichtschnittkonturerfassungssystem erfasst werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der interferometrische Meßkopf und das Lichtschnittkonturerfassungssystem starr miteinander verbunden sind und die Relativbewegungen von einem Abschnitt der Objektoberfläche zum nächsten gemeinsam durchführen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera des interferometrischen Meßkopfes zur Aufnahme der erzeugten Lichtschnitte verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtschnittebenen erzeugt und dazu verwendet werden, Lichtschnitte auf die Objektoberfläche zu projizieren.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschnitte mittels projizierter Streifenmuster erzeugt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschnitte mittels eines in der Patentschrift DE 197 38 179 C1 offengelegten Verfahrens erzeugt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Objektkontur abschnittsweise und an jeweils genau den Positio nen des Meßsystems durchgeführt wird, an denen auch die Verformung gemessen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenige einzelne Lichtschnitte erzeugt werden, und die Raumkoordinaten der Ob jektoberfläche aus diesen Lichtschnitten bestimmt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugten Lichtschnitte während der Relativbewegungen zwischen dem Lichtschnittkonturerfassungssystem und dem Prüfobjekt durch eine Kamera aufgenommen und nachfolgend durch ein Bildverarbeitungssystem weiterverarbeitet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zu jeder Aufnahme der Abbildungen der erzeugten Lichtschnitte jeweils vor liegende momentane Position des Lichtschnittkonturerfassungssystems relativ zum Objekt bestimmt wird und daraus die ermittelten Koordinaten der Lichtschnitte in ein gemeinsames Koordinatensystem überführt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtung zum Bewegen des interferometrischen Meßkopfes und/oder des Lichtschnittkonturerfassungssystems relativ zum Prüfobjekt zur geometrischen Kalibrierung des jeweiligen Meßsystems verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen zur Erzeugung der Lichtschnitte während der interferometrischen Messung ausgeschaltet werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß benötigte, nicht gemessene Raumkoordinaten durch Interpolation aus bekannten Raumkoordinaten benachbarter Punkte berechnet werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß benötigte, nicht gemessene Verformungswerte durch Interpolation aus bekannten Verformungswerten benachbarter Punkte berechnet werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berechnung von Verformungswerten aus Phasenbilder mittels Interpolation die Unstetigkeitsstellen in den Phasenbildern durch eine Sinus- und eine Co sinustransformation beseitigt werden, die Interpolation in den Sinus- bzw. Co sinustransformierten durchgeführt wird und anschließend die Phasenwerte aus den er haltenen interpolierten Sinus- und Cosinuswerten berechnet werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellung der Ergebnisse der Verformungsmessung der einzelnen Abschnitte der Objektoberfläche in einem gemeinsamen Koordinatensystem erfolgt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung der Ergebnisse der Verformungsmessung der Objektoberfläche die Objektoberfläche rechnerisch abgewickelt wird.

19. Vorrichtung zur Untersuchung von Prüfobjekten (1) mit diffus streuender Oberfläche, bestehend aus einem interferometrischen Messkopf (2) mit einer Kamera (3) zur Aufnahme von Bilddaten, einem an die Kamera (3) angeschlossenem Bildverarbeitungssystem (9) zur Weiterverarbeitung der von der Kamera (3) erzeugten Bilder dadurch gekennzeichnet,
daß das Prüfsystem wenigstens eine Einrichtung (8) zum Ausführen von definierten Relativbewegungen zwischen dem interferometrischen Messkopf (2) und der Objektoberfläche (1) aufweist,
daß das Prüfsystem ein Lichtschnittkonturerfassungssystem (10) aufweist, bestehend aus wenigstens einer Einrichtung (5, 6) zur Erzeugung von Lichtflächen (L1, L2), die so zu einer Kamera (4) hin ausgerichtet sind, daß die von dieser Einrichtung (5, 6) er zeugten Lichtschnitte (P11, P12) auf dem Prüfobjekt (1) mit der Kamera (4) beobachtet werden können,
Mittel zur Bestimmung der Raumkoordinaten der Lichtschnitte,
Mittel zur Bestimmung von Raumkoordinaten der Objektoberflächenabschnitte daraus,
Mittel zur Zuordnung zutreffender Raumkoordinaten zu den interferometrisch erfassten Verformungsdaten.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der interferometrische Messkopf (2), die Einrichtungen (5, 6) zur Erzeugung von Lichtflächen (L1, L2) und die Kameras (3) und (4) über eine Befestigungsvorrichtung (7) starr miteinander verbunden sind und gemeinsam über eine Einrichtung (8) relativ zum Prüfobjekt (1) bewegbar sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (3) des interferometrischen Messkopfes (2) und die Kamera (4) des Lichtschnittkonturerfassungssystems (10) aus ein und derselben Kamera bestehen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (3) des interferometrischen Messkopfes (2) und die Kamera (4) des Lichtschnittkonturerfassungssystems (10) nebeneinander oder übereinander angeordnet sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (5, 6) zur Erzeugung von Lichtflächen so ausgebildet sind, daß die erzeugten Lichtflächen (L1, L2) jeweils ebene Flächen sind.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung von Lichtflächen (L1, L2) aus einem Streifenpro jektor besteht.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameras (3) und (4) aus ein und derselben Kamera bestehen, die Abbildungs optik der Kamera ein Shearing Modul beinhaltet und die Scherrichtung des Shearing Moduls und die Linien des Projektionsgitters des Streifenprojektors parallel zueinan der ausgerichtet sind.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung von Lichtflächen aus ein oder mehreren optischen Geräten (5, 6) besteht, die einzelne Lichtflächen (L1, L2) erzeugen.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameras (3) und (4) aus ein und derselben Kamera bestehen, und die Ab bildungsoptik der Kamera ein Shearing Modul beinhaltet.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8) zum gemeinsamen definierten Bewegen des interferometrischen Messkopfes (2) und des Lichtschnittkonturerfassungssystems (10) relativ zum Prüfobjekt (1) so ausgebildet ist, daß die Momentanposition des Lichtschnittkonturerfassungssystems (10) relativ zum Prüfobjekt (1) während des Verfahrvorganges bestimmt werden kann.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (4) des Lichtschnittkonturerfassungssystems (10) mit einem mechanischen oder elektronischen Shutter ausgerüstet ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8) zum definierten Verfahren des interferometrischen Messkopfes (2) und/oder des Lichtschnittkonturerfassungssystems (10) relativ zum Prüfobjekt aus ein oder mehreren Schrittmotoren besteht.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (5, 6) zur Erzeugung der Lichtflächen (L1, L2) mit einem Schal ter ausgerüstet sind, mit dem die Lichtquellen der Einrichtungen (5, 6) ein- und ausge schaltet werden.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (5, 6) zur Erzeugung der Lichtflächen aus einem oder mehreren Laserscannern bestehen.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Kamera (3) als auch Kamera (4) an das Bildverarbeitungssystem (9) ange schlossen sind.