DE102011111542A1 - Determination of subapertures on a test specimen for surface measurements on the specimen - Google Patents

Determination of subapertures on a test specimen for surface measurements on the specimen Download PDF

Info

Publication number
DE102011111542A1
DE102011111542A1 DE102011111542A DE102011111542A DE102011111542A1 DE 102011111542 A1 DE102011111542 A1 DE 102011111542A1 DE 102011111542 A DE102011111542 A DE 102011111542A DE 102011111542 A DE102011111542 A DE 102011111542A DE 102011111542 A1 DE102011111542 A1 DE 102011111542A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
markings
camera
coordinates
interferometer
test object
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102011111542A
Other languages
German (de)
Inventor
Frank Elsmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
Priority to DE102011111542A priority Critical patent/DE102011111542A1/en
Priority to PCT/EP2012/003492 priority patent/WO2013023787A1/en
Publication of DE102011111542A1 publication Critical patent/DE102011111542A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/005Testing of reflective surfaces, e.g. mirrors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2441Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02015Interferometers characterised by the beam path configuration
    • G01B9/02029Combination with non-interferometric systems, i.e. for measuring the object
    • G01B9/0203With imaging systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02083Interferometers characterised by particular signal processing and presentation
    • G01B9/02085Combining two or more images of different regions
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02Testing optical properties
    • G01M11/0228Testing optical properties by measuring refractive power
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02Testing optical properties
    • G01M11/0242Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
    • G01M11/0271Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by using interferometric methods
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/30Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
    • G06T7/33Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/52Combining or merging partially overlapping images to an overall image
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10016Video; Image sequence
    • G06T2207/10021Stereoscopic video; Stereoscopic image sequence
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108Industrial image inspection
    • G06T2207/30164Workpiece; Machine component
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30204Marker

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Zur Lagebestimmung von Subaperturen auf einem Prüfling erfolgen die Schritte a) Erzeugen eines Datensatzes aus einer Subaperturmessung des Prüflings (1) mit einer Messvorrichtung (2), b) Berechnung der Koordinaten wenigstens einer Position des Prüflings (1) oder des Interferometers (2) in einem ersten wenigstens zweidimensionalen, vorzugsweise dreidimensionalen Koordinatensystem, c) Erweiterung des aus Schritt a) erhaltenen Datensatzes um die in Schritt b) erhaltenen Koordinaten. Unter Verwendung eines Prüflings mit einer Oberfläche mit ersten und zweiten Markierungen (3) oder eines Interferometers (2) mit einer Oberfläche mit ersten und zweiten Markierungen (3) erfolgt weiter ein Schritt a) der Erfassung wenigstens eines ersten zweidimensionalen Abbildes aus einem ersten Aufnahmefeld, das die ersten und zweiten Markierungen (3) erfasst. Die Berechnung in Schritt b) erfolgt aus Positionen der ersten und zweiten Markierungen (3) auf den ersten Abbildern durch Triangulation. Die Lagebestimmung dient vorteilhaft einem Stitchingverfahren. Die Erfindung betrifft auch eine der Lagebestimmung angepasste Vorrichtung.For determining the position of subapertures on a test object, steps a) generate a data set from a subaperture measurement of the test object (1) with a measuring device (2), b) calculate the coordinates of at least one position of the test object (1) or of the interferometer (2) in a first at least two-dimensional, preferably three-dimensional coordinate system, c) extension of the data set obtained from step a) by the coordinates obtained in step b). Using a test object having a surface with first and second markings (3) or an interferometer (2) having a surface with first and second markings (3), a step a) of capturing at least one first two-dimensional image from a first recording field is carried out, which detects the first and second marks (3). The calculation in step b) consists of positions of the first and second markings (3) on the first images by triangulation. The orientation advantageously serves a stitching method. The invention also relates to a position determination adapted device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lagebestimmung von Subaperturen bei Oberflächen- und Durchtrittsmessungen von optischen elektromagnetischen Wellen auf dem Prüfling, insbesondere eines großen optischen Elementes, mit einer optischen Messvorrichtung, insbesondere einem Interferometer. Die Erfindung betrifft weiter dem Verfahren angepasste Computerprogramme und Vorrichtungen. Die Erfindung ist allgemein für Eigenschaftsbestimmungen mit rasterartiger Messung von Teilflächen und Zusammenfügen der Messung von Teilflächen des Prüflings zu einem Gesamtbild in einem Stitchingverfahren anwendbar. Als Eigenschaftsbestimmungen kommen insbesondere Brechzahlhomogenitätsmessung durch Interferometrie oder Spannungsmessung in Betracht.The invention relates to a method for determining the position of subapertures in surface and passage measurements of optical electromagnetic waves on the specimen, in particular a large optical element, with an optical measuring device, in particular an interferometer. The invention further relates to the method adapted computer programs and devices. The invention is generally applicable to property determinations with raster-like measurement of patches and joining the measurement of patches of the test piece to an overall image in a stitching process. Property determinations in particular are refractive index homogeneity measurements by interferometry or voltage measurement.

Anforderungen an die Homogenität großer Linsensysteme, wie sie beispielsweise in der Astronomie eingesetzt werden, werden immer höher. Das Patent US 4,594,003 beschreibt ein Fizeau-Interferometer zum Testen optischer Bauteile.Requirements for the homogeneity of large lens systems, as they are used for example in astronomy, are getting higher. The patent US 4,594,003 describes a Fizeau interferometer for testing optical components.

Homogenitätsmessungen großer Linsensysteme mit Linsendurchmessern über 800 mm, z. B. mit Linsendurchmessern von 1 bis 1,5 m, erlauben derartige Interferometer des Standes der Technik nicht.Homogeneity measurements of large lens systems with lens diameters over 800 mm, z. B. with lens diameters of 1 to 1.5 m, such interferometers of the prior art do not allow.

Das sogenannte Stitchingverfahren ist aus der Fotografie bekannt. Dabei wird ein Gesamtbild aus mehreren einzelnen Aufnahmen zusammengesetzt. Mittels dieser als Zusammenheften (englisch: to stitch) ist es möglich, einzelne große Teile eines Objektes zu bestimmen und daraus ein genaues Gesamtbild dieses Objektes darzustellen.The so-called stitching method is known from photography. An overall picture is composed of several single pictures. By means of this as stitching it is possible to determine individual large parts of an object and to represent an exact overall picture of this object.

WO 2007/023042 A1 zeigt rasterartige interferometrische Messungen. Dazu dienen Messungen von Subaperturen, aus denen in einem Stitchingverfahren ein Gesamtinterferogramm gewonnen wird. Die rasterartige Vermessung eines Prüflings birgt dabei Fehlerquellen durch ein Verdrehen bzw. Verschieben der rasterartig erfassten Messbereiche bzw. Messflächen gegeneinander. Um dies zu vermeiden, wurden entsprechende Überlappungen der Messflächen eingesetzt. WO 2007/023042 A1 shows raster-type interferometric measurements. This is done by measurements of subapertures, from which a total interferogram is obtained in a stitching process. The grid-like measurement of a test specimen thereby harbors sources of error due to a rotation or displacement of the raster-like detected measuring ranges or measuring surfaces against each other. In order to avoid this, corresponding overlaps of the measuring surfaces were used.

Durch Markierung mittels zwei Kreuzen oder auch mehreren Kreuzen können von den rasterartig erfassten Messbereichen die Kreuze entsprechend zur Deckung gebracht werden, um ein Gesamtinterferogramm zu rekonstruieren. Diese Vorgehensweise weist jedoch den Nachteil auf, dass im Bereich der Markierungen keine Messungen durchgeführt werden können.By marking by means of two crosses or also several crosses, the crosses can be brought to coincidence by the grid-like detected measuring areas, in order to reconstruct an overall interferogram. However, this procedure has the disadvantage that measurements can not be carried out in the area of the markings.

Ohne Markierung, z. B. mittels zwei oder auch mehreren Kreuzen, sind schwache Kontraste in den Überlappungsbereichen Fehlerquellen. Berechnungen für ein Stitchingverfahren, um ein Gesamtinterferogramm zu rekonstruieren sind komplex, aufwändig und fehleranfällig.Without marking, z. B. by means of two or more crosses are weak contrasts in the overlapping areas sources of error. Calculations for a stitching method to reconstruct an overall interferogram are complex, expensive, and error prone.

In einer alternativen Lösung wird ein hochgenaues Transfer- und Positioniersystem des Prüflings eingesetzt, um ein Gesamtinterferogramm zu rekonstruieren. Hierfür ist jedoch ein hoher apparativer Aufwand notwendig. Eine entsprechende Lösung mit definierter Bewegung des Prüflings mit einem exakten Positioniersystem kann zwar ausreichend genau sein, jedoch sind solche Techniken sehr kostenintensiv, besonders dann, wenn sehr große Teile, z. B. mit Durchmessern im Bereich von 1,6 m mit einer typischerweise notwendigen Genauigkeit von < 0,1 mm bewegt werden müssen. Wegen eines wesentlich größeren Platzaufwandes erfordern außerdem entsprechende Systeme bei Standard-Interferometern einen massiven Umbau der bestehenden Transfersysteme. Jedes Interferometer benötigt dabei eine spezielle Lösung.In an alternative solution, a highly accurate DUT transfer and positioning system is used to reconstruct an overall interferogram. However, this requires a high expenditure on equipment. Although a corresponding solution with a defined movement of the test object with an exact positioning system can be sufficiently accurate, such techniques are very costly, especially when very large parts, e.g. B. with diameters in the range of 1.6 m with a typically necessary accuracy of <0.1 mm must be moved. Because of a much larger space requirements also require corresponding systems for standard interferometers a massive conversion of the existing transfer systems. Each interferometer requires a special solution.

In der WO 2007/023042 A1 ist eine Lagebestimmung bei Subaperturmessungen beschrieben. Dabei wird zuerst ein Datensatz aus einer Subaperturmessung eines Prüflings mit einem Interferometer erzeugt, dann Koordinaten einer Position des Prüflings in einem ersten Koordinatensystem berechnet und dann der Datensatz aus der Subaperturmessung um die im vorherigen Schritt erhaltenen Koordinaten erweitert. Dabei werden Koordinaten einer weiteren Position des Prüflings bei einer weiteren Subaperturmessung in dem ersten Koordinatensystem aufgrund von Überlappungen der Messbereiche der Subaperturmessungen ermittelt.In the WO 2007/023042 A1 a position determination is described for subaperture measurements. In this case, first a data set is generated from a subaperture measurement of a test object with an interferometer, then coordinates of a position of the test object in a first coordinate system are calculated and then the data set from the subaperture measurement is expanded by the coordinates obtained in the previous step. In this case, coordinates of a further position of the test object are determined in a further subaperture measurement in the first coordinate system on the basis of overlaps of the measuring ranges of the subaperture measurements.

Aufgabe der Erfindung ist es, Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine in der Kombination von Zuverlässigkeit, apparativem Aufwand und Geschwindigkeit überlegene rasterartige Oberflächenmessung, insbesondere eine Messung für optische Elemente bzw. Prüflinge zu ermöglichen.The object of the invention is to overcome disadvantages of the prior art. A further object of the invention is to enable a grid-like surface measurement which is superior in terms of reliability, equipment complexity and speed, in particular a measurement for optical elements or specimens.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Erfindung betrifft daher insbesonders die Lagebestimmung von Subaperturen in einem Aufnahmefeld und einem Messfeld, umfassend die Schritte

  • a) Erzeugen eines Datensatzes aus einer Subaperturmessung des Prüflings mit einer Messvorrichtung,
  • b) Berechnung der Koordinaten wenigstens einer Position des Prüflings oder des Interferometers in einem ersten Koordinatensystem und gegebenenfalls Konvertierung dieser Koordinaten in Koordinaten eines zweiten Koordinatensystems,
  • c) Erweiterung des aus Schritt a) erhaltenen Datensatzes um die in Schritt b) erhaltenen Koordinaten.
The invention therefore relates to a method and a device having the features of the independent claims. The invention therefore relates in particular to the position determination of subapertures in a recording field and a measuring field, comprising the steps
  • a) generating a data record from a subaperture measurement of the test object with a measuring device,
  • b) calculating the coordinates of at least one position of the specimen or the interferometer in a first coordinate system, and if necessary, conversion of these coordinates into coordinates of a second coordinate system,
  • c) extension of the data set obtained from step a) by the coordinates obtained in step b).

Eine bevorzugte Messvorrichtung ist z. B. ein Interferometer. Triangulationsverfahren für Positionsbestimmungen in einem Koordinatensystem sind an sich bekannt. Beispielsweise beschreibt der Artikel Wieland, Th., ”Untersuchung eines linearen direkten Verfahrens zur Kamerakalibration”, Vision and Voice Magazine 6 (1992), Nr. 1, S. 31–36, ISSN: 0936–8469 Stereotriangulationsverfahren mit CCD-Kameras . Die Verfahren finden eine Anwendung bei der automatisierten Herstellung von Fahrzeugen, wo Computer durch eine 3-D-Vermessung gesteuert werden. Dabei werden an bestimmten üblichen markanten Punkten an dem Fahrzeugrohling Messpunkte angeordnet. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise vom Institut für Optische Feinmechanik (IOF) in Jena (Deutschland) unter der Bezeichnung Kolibri oder der Firma GOM unter der Bezeichnung ATOS angeboten. Eine Übersicht über solche Verfahren bietet die Hochschule Bochum, Fachbereich Vermessung und Geoinformatik, Lennershofstraße 140, 44801 Bochum, DE, in dem Aufsatz von Heinz-Jürgen Przybilla mit dem Titel ”Streifenprojektion – Grundlagen, Systeme und Anwendungen” , der an der Hochschule Bochum auch im Internet abrufbar ist unter der Adresse: http://www.hochschulebochum.de/fileadmin/media/fb_v/labore/photogrammetrie/Artikel/Veroeffentlichungen/Przybilla/Streifenprojektion.pdf. A preferred measuring device is z. B. an interferometer. Triangulation methods for position determination in a coordinate system are known per se. For example, the article describes Wieland, Th., "Examination of a Linear Direct Method for Camera Calibration", Vision and Voice Magazine 6 (1992), No. 1, pp. 31-36, ISSN: 0936-8469 Stereo Triangulation Method with CCD Cameras , The methods find application in the automated manufacture of vehicles where computers are controlled by a 3-D survey. In this case, measuring points are arranged at certain common prominent points on the vehicle blank. Such devices are offered for example by the Institute of Optical Precision Engineering (IOF) in Jena (Germany) under the name Kolibri or the company GOM under the name ATOS. An overview of such procedures offers the Hochschule Bochum, Department of Surveying and Geoinformatics, Lennershofstraße 140, 44801 Bochum, DE, in the article by Heinz-Jürgen Przybilla entitled "Strip Projection - Basics, Systems and Applications" , which is also available on the Internet at the University of Bochum at: http://www.hochschulebochum.de/fileadmin/media/fb_v/labore/photogrammetrie/Artikel/Veroeffentlichungen/Przybilla/Streifenprojektion.pdf.

Entsprechende Triangulationsverfahren, Stereotriangulationsverfahren oder dafür genutzte Vorrichtungen und Computerprogramme sind für die vorliegende Erfindung anwendbar.Corresponding triangulation methods, stereotriangulation methods or devices used therefor and computer programs are applicable to the present invention.

Unter Ausnutzung von Triangulationsverfahren sieht die Erfindung vor,

  • – dass als Prüfling ein Prüfling mit einer Oberfläche mit ersten und zweiten Markierungen oder als Interferometer ein Interferometer mit einer Oberfläche mit ersten und zweiten Markierungen verwendet wird,
  • – dass in einem weiteren Schritt n) wenigstens ein erstes zweidimensionales Abbild aus einem ersten insbesonders otpischen Aufnahmefeld erstellt wird, das die ersten und zweiten Markierungen von Prüfling und/oder Messvorrichtung erfasst und
  • – dass die Berechnung in Schritt b) aus Positionen der ersten und zweiten Markierungen auf den ersten Abbildern durch Triangulation erfolgt.
Using triangulation methods, the invention provides
  • In that a specimen having a surface with first and second markings or an interferometer having a surface with first and second markings is used as the specimen,
  • - That in a further step n) at least a first two-dimensional image from a first especially otpischen recording field is created, which detects the first and second marks of the test piece and / or measuring device and
  • - That the calculation in step b) from positions of the first and second marks on the first images by triangulation takes place.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass das Aufnahmefeld größer ist als das Messfeld, in dem insbesonders physikalische Eigenschaften des Prüflings erfasst bzw. gemessen werden. Außerdem ist es bevorzugt, dass die Markierungen außerhalb des Messfeldes angeordnet sind.According to the invention, it is preferable for the recording field to be larger than the measuring field in which, in particular, physical properties of the test object are recorded or measured. In addition, it is preferred that the markings are arranged outside the measuring field.

Interferometer wie in dem Patent US 4,594,003 gezeigt, sind für die Erfindung einsetzbar.Interferometer as in the patent US 4,594,003 can be used for the invention.

Insbesondere kann dabei eine Entfernung zwischen der Oberfläche mit ersten und zweiten Markierungen und der Kamera aufgrund eines Abstandes zwischen einer ersten und einer zweiten Markierung im weiteren Schritt n) erfassten Abbild errechnet werden.In particular, a distance between the surface with first and second markings and the camera can be calculated on the basis of a distance between a first and a second mark in the further step n) acquired image.

Während Interferometermesssysteme mit Stitchingverfahren des Standes der Technik Positionsbestimmungen über hochgenaue Positioniervorrichtungen vorsehen, erlaubt die vorliegende Erfindung durch Nutzung von Kameras und Triangulationsverfahren zur Lagebestimung eine in der Kombination von Zuverlässigkeit, apparativem Aufwand und Geschwindigkeit überlegene rasterartige Oberflächenmessung.While state-of-the-art prior art interferometer measurement systems provide positional determinations over highly accurate positioning devices, the present invention, by utilizing cameras and triangulation methods for positional determination, allows a raster-like surface measurement superior in the combination of reliability, equipment complexity and speed.

Das System der ersten und zweiten Markierung auf Prüfling oder Messvorrichtung (z. B. Interferometer) kann zudem noch kombiniert werden mit Markierungen auf einer Messhalterung des Prüflings. Auf diese Weise ist es möglich, die Position des Prüflings absolut zur Position der Messhalterung oder des Interferometers zu bestimmen. Die Mindestanforderungen an der Anzahl der Markierungen im Aufnahmefeld beträgt zwei, vorzugsweise mindestens drei, wobei diese insbesonders nicht im optischen Messfeld der Messvorrichtung liegen.The system of the first and second mark on the test piece or measuring device (eg interferometer) can also be combined with markings on a test fixture of the test object. In this way it is possible to determine the position of the specimen absolutely to the position of the measuring fixture or the interferometer. The minimum requirements for the number of markings in the recording field is two, preferably at least three, and these are especially not in the optical measuring field of the measuring device.

Einsetzbar ist die Erfindung überall dort, wo eine Eigenschaftsbestimmung von Teilen durch Abrastern kleiner Flächen und anschließendem Zusammensetzen der Teilergebnisse erfolgt.The invention can be used wherever a property determination of parts by scanning small areas and then assembling the partial results.

Als Prüfling kann ein Prüfling mit einer Oberfläche mit ersten und zweiten Markierungen und/oder als Interferometer ein Interferometer mit einer Oberfläche mit dritten und vierten Markierungen verwendet werden bzw. kann auch ein Interferometer mit einer Oberfläche mit ersten und zweiten Markierungen und ein Prüfling mit einer Oberfläche mit dritten und vierten Markierungen verwendet werden.As the test specimen, a specimen having a surface having first and second markers and / or an interferometer having a surface with third and fourth marks may be used, or an interferometer having a surface having first and second marks and a specimen having a surface may also be used to be used with third and fourth marks.

In dem ersten Aufnahmefeld werden die dritten und vierten Markierungen erfasst, wobei das Verfahren vorzugsweise weiterhin die folgenden Schritte umfasst:

  • a'') Erfassen eines zweiten zweidimensionalen Abbildes aus einem zweiten Aufnahmefeld, das die dritten und vierten Markierungen erfasst, wobei sich erste und zweite Aufnahmefelder überlappen,
  • b') Berechnung der Koordinaten wenigstens einer Position der die dritten und vierten Markierungen aufweisenden Oberfläche in dem zweiten dreidimensionalen Koordinatensystem durch Stereotriangulation, wobei in Schritt b) eine Konvertierung der Koordinaten in Koordinaten des zweiten dreidimensionalen Koordinatensystems erfolgt oder ein Schritt b'') der Konvertierung der in Schritt b') berechneten Koordinaten in Koordinaten des ersten dreidimensionalen Koordinatensystems und des Ersetzens der in Schritt c) erhaltenden Koordinaten in dem erweiterten Datensatz durch diese konvertierten Koordinaten erfolgt.
In the first recording field, the third and fourth markings are detected, the method preferably further comprising the following steps:
  • a '') detecting a second two-dimensional image from a second recording field that detects the third and fourth marks, wherein first and second recording fields overlap,
  • b ') Calculation of the coordinates of at least one position of the third and fourth marks having surface in the second three-dimensional coordinate system by stereotriangulation, wherein in step b) a conversion of the coordinates takes place in coordinates of the second three-dimensional coordinate system or a step b'') of the conversion the coordinates calculated in step b ') take place in coordinates of the first three-dimensional coordinate system and the replacement of the coordinates obtained in step c) in the extended data set by these converted coordinates.

Erfindungsgemäße rasterartige Vermessungen umfassen vorzugsweise auch die Schritte

  • d) Ausgabe des erweiterten Datensatzes an eine Datenverarbeitungseinheit,
  • e) Versetzen des Prüflings bzw. des Interferometers,
  • f) Wiederholen der Schritte a) bis d) und optional wenigstens eine Wiederholung der Schritte e) und f).
Grid-like measurements according to the invention preferably also comprise the steps
  • d) output of the extended data record to a data processing unit,
  • e) displacing the test piece or the interferometer,
  • f) repeating steps a) to d) and optionally at least one repetition of steps e) and f).

Möglich ist auch ein Versetzen des Prüflings und des Interferometers, wobei Lagebestimmungen von Prüfling und Interferometer durch Stereotriangulation vorgesehen sind.It is also possible to displace the device under test and the interferometer, whereby position determinations of the device under test and the interferometer are provided by stereotriangulation.

Bei den erfindungsgemäßen rasterartigen Vermessungen können Schritt n) und n'') mit einer Kamera ausgeführt werden und die Kamera ist für Schritt n) auf das erste Aufnahmefeld ausgerichtet. Es erfolgt eine Neuausrichtung der Kamera auf das zweite Aufnahmefeld oder Schritt n) und n'') erfolgen mit je einer Kamera, vorzugsweise simultan.In the grid-like measurements according to the invention, steps n) and n ") can be carried out with a camera, and the camera is aligned with the first recording field for step n). There is a realignment of the camera on the second recording field or step n) and n '') done with one camera, preferably simultaneously.

Bei den erfindungsgemäßen rasterartigen Vermessungen ist das erste Koordinatensystem ein dreidimensionales Koordinatensystem und die Berechnung in Schritt b) erfolgt aus Positionen der ersten und zweiten Markierungen auf den ersten und zweiten Abbildern durch Stereotriangulation.In the grid-like surveys according to the invention, the first coordinate system is a three-dimensional coordinate system and the calculation in step b) is performed from positions of the first and second markings on the first and second images by stereotriangulation.

Speziell geeignet ist die Erfindung für einen Prüfling in Form eines optischen Fensters, insbesondere mit einem Durchmesser über 800 mm, vorzugsweise über 1000 mm, insbesondere vorzugsweise zwischen 1 und 1,5 m.The invention is particularly suitable for a test specimen in the form of an optical window, in particular with a diameter of more than 800 mm, preferably more than 1000 mm, in particular preferably between 1 and 1.5 m.

Dabei sind vorzugsweise Markierungen in einem Randbereich einer Oberfläche des Prüflings bzw. optischen Elementes angeordnet, die durch die optische Achse der Linse geschnitten wird, vorzugsweise einem zu der optischen Achse zentrierten Randbereich, der nicht mehr als 10 insbesondere nicht mehr als 5% dieser Oberfläche einnimmt. So werden insbesonders Bereiche für Markierungen genutzt, die bei der Linse im Einsatz nicht mehr gebraucht werden und oft ohnehin durch eine Linsenfassung verdeckt sind.In this case, markings are preferably arranged in an edge region of a surface of the test object or optical element which is cut through the optical axis of the lens, preferably an edge region centered on the optical axis, which occupies not more than 10, in particular not more than 5%, of this surface , In particular, areas are used for markings that are no longer needed in the lens in use and are often covered anyway by a lens mount.

Vorzugsweise sind die Markierungen auf den äußeren Flächen des Prüflings, die nicht optisch wirksam sind, angebracht.Preferably, the markings on the outer surfaces of the specimen, which are not optically effective, attached.

Erfindungsgemäß wird ein einfaches und zuverlässiges Stitchingverfahren bereitgestellt. Dabei erfolgt die Generierung eines Gesamtinterferogramms durch Anordnung von Subinterferogrammen aus den erweiterten Datensätzen eines erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend der in Schritt b) oder b') des Verfahrens erhaltenden Koordinaten dieser erweiterten Datensätze.According to the invention, a simple and reliable stitching method is provided. In this case, the generation of an overall interferogram is carried out by arranging subinterferograms from the extended data records of a method according to the invention in accordance with the coordinates of these extended data records obtained in step b) or b ') of the method.

Das Gesamtinterferogramm wird so in einem Koordinatensystem aus den Subinterferogrammen anhand von Positionen der gemessenen Subaperturen in diesem Koordinatensystem rekonstruiert.The total interferogram is thus reconstructed in a coordinate system from the sub-interferograms on the basis of positions of the measured subapertures in this coordinate system.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, welches Steuerbefehle und Algorithmen zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält. Vorzugsweise wird das Verfahren automatisch von dem Programm durchgeführt.The invention also relates to a computer program which contains control commands and algorithms for carrying out the method according to the invention. Preferably, the method is automatically performed by the program.

Die Erfindung betrifft auch eine Subaperturmessvorrichtung, die eine Datenverarbeitungseinheit mit einem solchen Computerprogramm aufweist. Die Vorrichtung umfasst

  • – ein Interferometer mit einem Strahlengang, in dem ein Messbereich des Interferometers angeordnet ist,
  • – eine Halterung zur Anordnung eines Prüflings in wenigstens zwei Positionen, in denen der Prüfling den Messbereich des Interferometers überlappt,
  • – Stellmittel, die mit der Halterung oder dem Interferometer verbunden sind, zur Einstellung einer der wenigstens zwei Positionen des Prüflings,
sowie
wenigstens eine Kamera mit einem ersten Aufnahmebereich in einer ersten Kameraposition und einem zweiten Aufnahmebereich in einer zweiten Kameraposition, wobei die ersten und zweiten Aufnahmebereiche Markierungen auf dem Prüfling und/oder dem Interferometer erfassen, und Positioniermittel, die mit der Kamera verbunden sind, zum Versetzen der Kamera aus der ersten Kameraposition in die zweite Kameraposition oder wenigstens eine erste Kamera mit einem ersten Aufnahmebereich und wenigstens eine zweite Kamera mit einem zweiten Aufnahmebereich, wobei die ersten und zweiten Aufnahmebereiche Markierungen auf dem Prüfling und/oder dem Interferometer erfassen.The invention also relates to a subaperture measuring device having a data processing unit with such a computer program. The device comprises
  • An interferometer with a beam path in which a measuring range of the interferometer is arranged,
  • A holder for arranging a test object in at least two positions in which the test object overlaps the measuring range of the interferometer,
  • Adjusting means, which are connected to the holder or the interferometer, for adjusting one of the at least two positions of the test object,
such as
at least one camera having a first recording area in a first camera position and a second recording area in a second camera position, wherein the first and second recording areas detect marks on the specimen and / or the interferometer, and positioning means, which are connected to the camera, for displacing the camera Camera from the first camera position in the second camera position or at least a first camera with a first receiving area and at least a second camera with a second receiving area, wherein the first and second receiving areas detect markings on the specimen and / or the interferometer.

Die Erfindung ist prinzipiell an allen Messsystemen einsetzbar, an denen das gesamte Messfeld eines Prüflings durch Messung von insbesonders physikalischen Eigenschaften und Zusammensetzen von Teilflächen erzeugt wird. Dabei ist es prinzipiell unerheblich, ob das Messsystem oder der Prüfling bewegt wird. Denkbar sind Homogenitätsmessgeräte, Messgeräte für Spannungsdoppelbrechung, Defekterkennungssysteme oder ähnliches.The invention is in principle applicable to all measuring systems in which the entire measuring field of a test specimen by measuring in particular physical properties and composition of sub-areas is generated. It is basically irrelevant whether the measuring system or the test object is moved. Conceivable are homogeneity measuring devices, stress birefringence measuring devices, defect detection systems or the like.

Typische physikalische Eigenschaften sind insbesonders optische Eigenschaften wie z. B. Oberflächenhomogenitäten, Brechzahlen, Spannungen, insbesonders Materialspannungen, sowie Abweichungen und Defekte. Ganz besonders geeignet ist das Verfahren sowie die Vorrichtung zur Bestimmung der Brechzahlhomogenität mittels Interferometrie sowie zur Brechzahlmessung. Dabei wird ein Gesamtinterferogramm aus den Datensätzen von Schritt c), insbesonders unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt.Typical physical properties are in particular optical properties such. B. surface homogeneities, refractive indices, stresses, in particular material stresses, as well as deviations and defects. Especially suitable is the method and the device for determining the refractive index homogeneity by means of interferometry and for refractive index measurement. In this case, a Gesamtinterferogramm is generated from the data sets of step c), in particular using the device according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung ist besonders zur Messung der Brechzahlhomogenität durch Interferometrie oder zur Spannungsmessung geeignet.The inventive method and the device is particularly suitable for measuring the refractive index homogeneity by interferometry or for voltage measurement.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht, das weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung zeigt.The invention will be illustrated below with reference to the drawing with reference to an embodiment showing further aspects and advantages of the invention.

1 zeigt schematisch eine Anordnung von Interferometer, Kameras, Markierungen und Prüfling entsprechend einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 1 schematically shows an arrangement of interferometer, cameras, markers and DUT according to a device according to the invention.

Eine Subaperturmessvorrichtung entsprechend der in 1 gezeigten Anordnung umfasst ein Interferometer 2 mit einem Strahlengang, in dem ein Messbereich 7 des Interferometers angeordnet ist. Der Strahlengang verläuft durch eine Fassung 8 zu einem in dem Strahlengang angeordneten Prüfling 1. Als Beispiel ist ein optisches Fenster als Prüfling 1 dargestellt.A Subaperturmessvorrichtung according to the in 1 The arrangement shown comprises an interferometer 2 with a beam path in which a measuring range 7 of the interferometer is arranged. The beam path passes through a socket 8th to a test object arranged in the beam path 1 , As an example, an optical window as a test object 1 shown.

Der Prüfling 1 selbst ist in einer in der 1 nicht dargestellten Halterung eingespannt. Ebenfalls in 1 nicht dargestellte Stellmittel, die mit der Halterung verbunden sind, ermöglichen eine Bewegung des Prüflings in einer zu dem Strahlengang orthogonalen Ebene. Parallel zu dieser Ebene weist das Interferometer 2 zwei Markierungen 3 auf. Die Stellmittel umfassen einen ersten Linearmotor, der direkt mit einem Ende der Prüflingshalterung verbunden ist und einen zweiten Linearmotor mit einer Bewegungsrichtung, die zu jener des ersten Linearmotors orthogonal verläuft, und der mit dem ersten Linearmotor verbunden ist. Erster und zweiter Linearmotor ermöglichen damit eine gesteuerte zweidimensionale Bewegung der Prüflingshalterung.The examinee 1 himself is in one in the 1 clamped not shown bracket. Also in 1 not shown adjusting means which are connected to the holder, allow movement of the specimen in a plane orthogonal to the beam path. Parallel to this plane points the interferometer 2 two marks 3 on. The adjusting means comprise a first linear motor connected directly to one end of the sample holder and a second linear motor having a direction of movement orthogonal to that of the first linear motor and connected to the first linear motor. First and second linear motor thus enable a controlled two-dimensional movement of the DUT holder.

Der Prüfling hat in einem Randbereich auf der den Kameras zugewandten Oberfläche zwei kreuzförmige Markierungen 3.The test object has two cross-shaped markings in an edge region on the surface facing the cameras 3 ,

Die Subaperturmessvorrichtung umfasst weiter eine nicht in 1 dargestellte Datenverarbeitungseinheit und zwei Kameras 5, die durch ihre Linsen 6 Aufnahmefelder erfassen. Jede Kamera 5 hat ein Aufnahmefeld, in dessen Grenzen 4 zwei Markierungen 3 des Prüflings und wenigstens zwei Markierungen 3 des Interferometers 2 erfasst werden. Beide Aufnahmefelder erfassen zwei gleiche Markierungen auf dem Interferometer. Die Kameras sind relativ zueinander fixiert und fest untereinander verbunden. Sie werden an einem Stativ befestigt und entsprechend der oben beschriebenen Merkmale ihrer Aufnahmefelder relativ zu dem Interferometer und dem Prüfling ausgerichtet. Sie können in einem schnellen Aufnahmemodus auch freihändig entsprechend der oben beschriebenen Merkmale ausgerichtet werden.The subaperture measuring device further comprises a not in 1 represented data processing unit and two cameras 5 passing through their lenses 6 Record recording fields. Every camera 5 has a recording field within its limits 4 two marks 3 of the test specimen and at least two markings 3 of the interferometer 2 be recorded. Both image fields capture two equal marks on the interferometer. The cameras are fixed relative to each other and firmly connected. They are attached to a tripod and aligned in accordance with the above-described features of their recording fields relative to the interferometer and the DUT. You can also focus freehand in a fast shooting mode according to the features described above.

Die Datenverarbeitungseinheit in Form eines PCs steht über Schnittstellen mit den Kameras, den Linearmotoren und dem Interferometer in Verbindung. Zur Ausgabe von Steuersignalen und Verarbeitung von Messsignalen über die Schnittstellen ist die Datenverarbeitungseinheit mit einem Computerprogramm zur Ausführung folgender Sequenz von Schritten eingerichtet:
S1: Erfassung wenigstens eines ersten zweidimensionalen Abbildes aus dem Aufnahmefeld einer der Kameras,
S2: Erfassen eines zweiten zweidimensionalen Abbildes aus dem Aufnahmefeld der anderen Kamera,
S3: Erzeugen eines Datensatzes aus einer Subaperturmessung des Prüflings mit dem Interferometer,
54: Berechnung der Koordinaten wenigstens einer Position des Prüflings in einem Koordinatensystem,
S5: Berechnung der Koordinaten wenigstens einer Position der die dritten und vierten Markierungen aufweisenden Oberfläche in einem zweiten dreidimensionalen Koordinatensystem durch Stereotriangulation,
S6: Erweiterung des aus Schritt S3 erhaltenen Datensatzes um die in Schritt S4 erhaltenen Koordinaten,
S7: Konvertierung der, in Schritt S5 berechneten Koordinaten in Koordinaten des ersten dreidimensionalen Koordinatensystems,
S8: Ersetzen der in Schritt S4 erhaltenden Koordinaten in dem erweiterten Datensatz durch die in Schritt S7 erhaltenden konvertierten Koordinaten,
S9: Speichern des erweiterten Datensatzes,
S10: Versetzen des Prüflings,
S11: Wiederholen der Schritte S1 bis S9 und
S12: Wiederholung der Schritte S10 und S11 bis Datensätze für ein vollständiges Interferogramm der vermessenen Oberfläche des Prüflings erhalten sind,
S13: Generierung eines Gesamtinterferogramms aus den erweiterten Datensätzen durch Anordnung von Subinterferogrammen aus den erweiterten Datensätzen nach in Schritt S7 erhaltenden konvertierten Koordinaten in diesen Datensätzen,
S14: Ausgabe des Gesamtinterferogramms an einen Bildschirm.
The data processing unit in the form of a PC communicates via interfaces with the cameras, the linear motors and the interferometer. To output control signals and process measurement signals via the interfaces, the data processing unit is equipped with a computer program for executing the following sequence of steps:
S1: detection of at least one first two-dimensional image from the recording field of one of the cameras,
S2: acquiring a second two-dimensional image from the recording field of the other camera,
S3: generating a data record from a subaperture measurement of the test object with the interferometer,
54: calculation of the coordinates of at least one position of the test object in a coordinate system,
S5: calculating the coordinates of at least one position of the surface having the third and fourth marks in a second three-dimensional coordinate system by stereotriangulation,
S6: extension of the data record obtained from step S3 by the coordinates obtained in step S4,
S7: conversion of the coordinates calculated in step S5 into coordinates of the first three-dimensional coordinate system,
S8: replacing the coordinates obtained in step S4 in the extended data set by the converted coordinates obtained in step S7,
S9: storing the extended data record,
S10: displacing the test piece,
S11: Repeat steps S1 to S9 and
S12: repetition of steps S10 and S11 until data records for a complete interferogram of the measured surface of the test object are obtained;
S13: Generate a total interferogram from the extended data sets by arranging subinterferograms from the extended ones Records according to converted coordinates obtained in step S7 in these records,
S14: Output of the total interferogram to a screen.

Da an geeigneten Stellen des Messgerätes und am Prüfling (auf dem Seitenrand oder im Bereich außerhalb der optisch wirksamen Fläche) geeignete Markierungen angebracht sind und ein 3D-Koordinatenmesssystem über zwei spezielle Kameras verwendet wird, kann anhand der Markierungen die Lage des Prüflings absolut zum Interferometer unter Vermeidung von Nachteilen des Standes der Technik bestimmt werden. Für jede Subaperturmessung kann dadurch eine exakte Position ermittelt werden. Dabei können Prüfling oder Interferometer gedreht oder verschoben werden. Die Position der Subaperturen zueinander kann an geeignete Computerprogramme zum Stitching oder Messen übergeben werden.Since suitable markings are applied at suitable points of the measuring device and on the test object (on the side edge or in the area outside the optically effective surface) and a 3D coordinate measuring system is used via two special cameras, the position of the test object can be absolutely determined by the markings under the interferometer Avoiding disadvantages of the prior art can be determined. For each Subaperturmessung thereby an exact position can be determined. In this case, the test piece or interferometer can be rotated or moved. The position of the subapertures to each other can be passed to appropriate computer programs for stitching or measuring.

Durch geeignete Positionierung der Markierungen wird kein Messfeld mehr abgeschattet. Die Positioniergenauigkeit von 3D-Messsystemen ist < 0,1 mm, vorzugsweise < 0,05 mm und insbesonders 0,001 mm. Solche Kameras werden normalerweise an ortsfesten Markierungen kalibriert. Bringt man Markierungen direkt am Interferometer an, so können die Kameras absolut im Raum kalibriert werden. Der Standplatz der Kameras ist dabei frei wählbar, soweit genug Markierungen im Sichtfeld sind. Dadurch kann dieses System universell an jedem Interferometer eingesetzt werden. Es wird dazu eine geeignete Lage der Messmarkierungen und der Kameras eingestellt.By suitable positioning of the markings no measuring field is shaded. The positioning accuracy of 3D measuring systems is <0.1 mm, preferably <0.05 mm and especially 0.001 mm. Such cameras are usually calibrated on fixed markers. If you apply markings directly to the interferometer, the cameras can be absolutely calibrated in the room. The location of the cameras is freely selectable, as far as enough marks in the field of view. This allows this system to be used universally on any interferometer. It is adjusted to a suitable location of the measuring marks and the cameras.

Es können auch projizierte Markierungen verwendet werden.Projected markers can also be used.

Es wird eine hohe Positioniergenauigkeit, z. B. < 0,1 mm, vorzugsweise < 0,05 mm und insbesonders 0,001 mm, durch einen einfachen Aufbau mit geringem Platzbedarf mit geringer Umrüstaufwand an bestehenden Messsystemen möglich.There is a high positioning accuracy, z. B. <0.1 mm, preferably <0.05 mm and especially 0.001 mm, by a simple construction with a small footprint with little retooling of existing measuring systems possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Prüflingexaminee
22
Interferometerinterferometer
33
Markierungenmarks
44
Grenzen des AufnahmefeldsLimits of the recording field
55
Kameracamera
66
Kameralinsecamera lens
77
Messbereich des InterferometersMeasuring range of the interferometer
88th
Fassungversion

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 4594003 [0002, 0016] US 4594003 [0002, 0016]
  • WO 2007/023042 A1 [0005, 0009] WO 2007/023042 A1 [0005, 0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Wieland, Th., ”Untersuchung eines linearen direkten Verfahrens zur Kamerakalibration”, Vision and Voice Magazine 6 (1992), Nr. 1, S. 31–36, ISSN: 0936–8469 Stereotriangulationsverfahren mit CCD-Kameras [0012] Wieland, Th., "Examination of a Linear Direct Method for Camera Calibration", Vision and Voice Magazine 6 (1992), No. 1, pp. 31-36, ISSN: 0936-8469 Stereo Triangulation Method with CCD Cameras [0012]
  • Hochschule Bochum, Fachbereich Vermessung und Geoinformatik, Lennershofstraße 140, 44801 Bochum, DE, in dem Aufsatz von Heinz-Jürgen Przybilla mit dem Titel ”Streifenprojektion – Grundlagen, Systeme und Anwendungen” [0012] Hochschule Bochum, Department of Surveying and Geoinformatics, Lennershofstraße 140, 44801 Bochum, DE, in the article by Heinz-Jürgen Przybilla entitled "Strip Projection - Fundamentals, Systems and Applications" [0012]
  • http://www.hochschulebochum.de/fileadmin/media/fb_v/labore/photogrammetrie/Artikel/Veroeffentlichungen/Przybilla/Streifenprojektion.pdf. [0012] http://www.hochschulebochum.de/fileadmin/media/fb_v/labore/photogrammetrie/Artikel/Veroeffentlichungen/Przybilla/Streifenprojektion.pdf. [0012]

Claims (10)

Verfahren zur Lagebestimmung von Subaperturen in einem Messfeld auf einem Prüfling, umfassend die Schritte a) Erzeugen eines Datensatzes aus einer Subaperturmessung des Prüflings (1) mit einer Messvorrichtung (2), b) Berechnung der Koordinaten wenigstens einer Position des Prüflings (1) oder der Messvorrichtung (2) in einem ersten wenigstens zweidimensionalen, vorzugsweise dreidimensionalen Koordinatensystem und gegebenenfalls Konvertierung dieser Koordinaten in Koordinaten eines zweiten Koordinatensystems, c) Erweiterung des aus Schritt a) erhaltenen Datensatzes um die in Schritt b) erhaltenen Koordinaten, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfling (1) eine Oberfläche mit ersten und zweiten Markierungen (3) und/oder die Messvorrichtung (2) eine Oberfläche mit ersten und zweiten Markierungen (3) aufweist, und dass einem weiteren Schritt n) wenigstens ein erstes zweidimensionales Abbild aus einem ersten Aufnahmefeld erstellt wird, das die ersten und zweiten Markierungen (3) erfasst, und dass die Berechnung in Schritt b) aus Positionen der ersten und zweiten Markierungen (3) auf den ersten Abbildern durch Triangulation erfolgt.Method for determining the position of subapertures in a measuring field on a test object, comprising the steps of a) generating a data record from a subaperture measurement of the test object ( 1 ) with a measuring device ( 2 b) calculation of the coordinates of at least one position of the test piece ( 1 ) or the measuring device ( 2 ) in a first at least two-dimensional, preferably three-dimensional coordinate system and, if appropriate, conversion of these coordinates into coordinates of a second coordinate system, c) extension of the data set obtained from step a) to the coordinates obtained in step b), characterized in that the test object ( 1 ) a surface with first and second markings ( 3 ) and / or the measuring device ( 2 ) a surface with first and second markings ( 3 ), and in that a further step n) creates at least one first two-dimensional image from a first recording field, which comprises the first and second markings ( 3 ) and that the calculation in step b) consists of positions of the first and second markings ( 3 ) on the first images by triangulation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Subaperturen ein Aufnahmefeld zur Bestimmung der Lage der Prüflinge sowie ein Messfeld zur Bestimmung bzw. zum Messen von physikalischen Eigenschaften des Prüflings umfassen, wobei des Aufnahmefeld größer ist als das Messfeld und wobei die Markierungen (3) im Aufnahmefeld aber außerhalb des Messfeldes angeordnet sind.A method according to claim 1, characterized in that the sub-apertures comprise a recording field for determining the position of the specimens and a measuring field for determining or measuring physical properties of the specimen, wherein the recording field is greater than the measuring field and wherein the markings ( 3 ) are arranged in the recording field but outside the measuring field. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Prüfling (1) als auch die Messvorrichtung (2) jeweils zwei Markierungen (3) aufweisen, so dass dritte und vierte Markierungen (3) vorliegen, und dass in dem ersten Aufnahmefeld weiterhin die dritten und vierten Markierungen (3) erfasst werden und das Verfahren weiterhin die Schritte umfasst: a'') Erfassen eines zweiten zweidimensionalen Abbildes aus einem zweiten Aufnahmefeld, das die dritten und vierten Markierungen (3) erfasst, wobei sich erste und zweite Aufnahmefelder überlappen, b') Berechnung der Koordinaten wenigstens einer Position der die dritten und vierten Markierungen (3) aufweisenden Oberfläche in dem zweiten dreidimensionalen Koordinatensystem durch Stereotriangulation, wobei in Schritt b) eine Konvertierung der Koordinaten in Koordinaten des zweiten dreidimensionalen Koordinatensystems erfolgt oder ein Schritt b'') der Konvertierung der in Schritt b') berechneten Koordinaten in Koordinaten des ersten dreidimensionalen Koordinatensystems und des Ersetzens der in Schritt c) erhaltenden Koordinaten in dem erweiterten Datensatz durch diese konvertierten Koordinaten erfolgt.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that both the test specimen ( 1 ) as well as the measuring device ( 2 ) two markings each ( 3 ), so that third and fourth markings ( 3 ) and that in the first recording field the third and fourth markings ( 3 ) and the method further comprises the steps of: a '') acquiring a second two-dimensional image from a second capture field comprising the third and fourth markers ( 3 ), wherein first and second recording fields overlap, b ') calculation of the coordinates of at least one position of the third and fourth markings ( 3 ) in the second three-dimensional coordinate system by stereotriangulation, wherein in step b) a conversion of the coordinates into coordinates of the second three-dimensional coordinate system or a step b '') of the conversion of the calculated in step b ') coordinates in coordinates of the first three-dimensional coordinate system and replacing the coordinates obtained in step c) in the extended data set by these converted coordinates. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, umfassend die zusätzlichen Schritte d) Ausgabe des erweiterten Datensatzes an eine Datenverarbeitungseinheit, e) Versetzen des Prüflings (1) und/oder des Interferometers (2), f) Wiederholen der Schritte a) bis d) und optional wenigstens eine Wiederholung der Schritte e) und f).Method according to claim 1 to 3, comprising the additional steps d) output of the extended data record to a data processing unit, e) transfer of the test object ( 1 ) and / or the interferometer ( 2 f) repeating steps a) to d) and optionally at least one repetition of steps e) and f). Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei Schritt n) und n'') mit einer Kamera (5) ausgeführt werden und die Kamera (5) für Schritt a) auf das erste Aufnahmefeld ausgerichtet wird, wobei das Verfahren weiterhin einen Schritt a') Neuausrichtung der Kamera (5) auf das zweite Aufnahmefeld umfasst.Method according to one of claims 4 to 6, wherein step n) and n '') with a camera ( 5 ) and the camera ( 5 ) is aligned for step a) on the first recording field, wherein the method further comprises a step a ') realignment of the camera ( 5 ) on the second recording field. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei Schritt n) und n'') mit je einer Kamera (5), vorzugsweise simultan ausgeführt werden.Method according to one of claims 4 to 6, wherein step n) and n '') each with a camera ( 5 ), preferably be carried out simultaneously. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das erste Koordinatensystem ein dreidimensionales Koordinatensystem ist und die Berechnung in Schritt b) aus Positionen der ersten und zweiten Markierungen (3) auf den ersten und zweiten Abbildern durch Stereotriangulation erfolgt.Method according to one of claims 4 to 8, wherein the first coordinate system is a three-dimensional coordinate system and the calculation in step b) from positions of the first and second markings ( 3 ) on the first and second images by stereotriangulation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prüfling (1) ein optisches Element ist, insbesondere mit einem Durchmesser über 800 mm, vorzugsweise über 1000 mm, insbesondere vorzugsweise zwischen 1 und 1,5 m.Method according to one of the preceding claims, wherein the test object ( 1 ) is an optical element, in particular with a diameter over 800 mm, preferably over 1000 mm, in particular preferably between 1 and 1.5 m. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Markierungen (3) einer Oberfläche des Prüflings, die durch die optische Achse des Prüflings geschnitten wird, in einem Randbereich angeordnet sind, vorzugsweise einem zu der optischen Achse zentrierten Randbereich, der nicht mehr als 10%, insbesondere nicht mehr als 5% dieser Oberfläche einnimmt.Method according to claim 10, characterized in that markings ( 3 ) of a specimen, which is cut through the optical axis of the specimen, are arranged in an edge region, preferably an edge region centered on the optical axis, which occupies not more than 10%, in particular not more than 5%, of this surface. Subaperturmessvorrichtung, umfassend – ein Interferometer (2) mit einem Strahlengang, in dem ein Messbereich (7) des Interferometers (2) angeordnet ist, – eine Halterung zur Anordnung eines Prüflings (1) in wenigstens zwei Positionen, in denen der Prüfling den Messbereich des Interferometers (2) überlappt, – Stellmittel, die mit der Halterung oder dem Interferometer (2) verbunden sind, zur Einstellung einer der wenigstens zwei Positionen des Prüflings, und – eine Datenverarbeitungseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit ein Computerprogramm, welches Steuerbefehle und Algorithmen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 umfasst und die Subaperturmessvorrichtung wenigstens eine Kamera (5) umfasst mit einem ersten Aufnahmebereich in einer ersten Kameraposition und einem zweiten Aufnahmebereich in einer zweiten Kameraposition, wobei die ersten und zweiten Aufnahmebereiche Markierungen (3) auf dem Prüfling (1) und/oder dem Interferometer (2) erfassen, und Positioniermittel, die mit der Kamera (5) verbunden sind, zum Versetzen der Kamera (5) aus der ersten Kameraposition in die zweite Kameraposition oder die wenigstens eine erste Kamera (5) mit einem ersten Aufnahmebereich und wenigstens eine zweite Kamera (5) mit einem zweiten Aufnahmebereich, wobei die ersten und zweiten Aufnahmebereiche Markierungen (3) auf dem Prüfling (1) und/oder dem Interferometer (2) erfassen.Subaperture measuring device, comprising - an interferometer ( 2 ) with a beam path in which a measuring range ( 7 ) of the interferometer ( 2 ), - a holder for arranging a test object ( 1 ) in at least two positions, in which the test object covers the measuring range of the interferometer ( 2 ), - adjusting means connected to the holder or the interferometer ( 2 ), for adjusting one of the at least two positions of the test object, and - a data processing unit, characterized in that the data processing unit comprises a computer program which comprises control commands and algorithms for carrying out the method according to claim 1 and the subaperture measuring device at least one camera ( 5 ) having a first receiving area in a first camera position and a second receiving area in a second camera position, the first and second receiving areas having markings ( 3 ) on the test piece ( 1 ) and / or the interferometer ( 2 ) and positioning means connected to the camera ( 5 ), for moving the camera ( 5 ) from the first camera position to the second camera position or the at least one first camera ( 5 ) with a first receiving area and at least one second camera ( 5 ) with a second receiving area, wherein the first and second receiving areas mark ( 3 ) on the test piece ( 1 ) and / or the interferometer ( 2 ) to capture.
DE102011111542A 2011-08-17 2011-08-17 Determination of subapertures on a test specimen for surface measurements on the specimen Ceased DE102011111542A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011111542A DE102011111542A1 (en) 2011-08-17 2011-08-17 Determination of subapertures on a test specimen for surface measurements on the specimen
PCT/EP2012/003492 WO2013023787A1 (en) 2011-08-17 2012-08-16 Determining the position of sub-apertures on a test object during surface measurements on the test object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011111542A DE102011111542A1 (en) 2011-08-17 2011-08-17 Determination of subapertures on a test specimen for surface measurements on the specimen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011111542A1 true DE102011111542A1 (en) 2013-02-21

Family

ID=46785360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011111542A Ceased DE102011111542A1 (en) 2011-08-17 2011-08-17 Determination of subapertures on a test specimen for surface measurements on the specimen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011111542A1 (en)
WO (1) WO2013023787A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014005281A1 (en) * 2014-04-09 2015-10-15 Rodenstock Gmbh A method and apparatus for determining the position of at least one spectacle lens in space
CN113048878A (en) * 2019-12-27 2021-06-29 苏州因确匹电子科技有限公司 Optical positioning system and method and multi-view three-dimensional reconstruction system and method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107525656B (en) * 2017-09-15 2019-07-26 上海汽车集团股份有限公司 Imaging independent positioning method of the illuminator in glass for vehicle window

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4594003A (en) 1983-07-20 1986-06-10 Zygo Corporation Interferometric wavefront measurement
DE102004061338A1 (en) * 2004-12-20 2006-07-06 Steinbichler Optotechnik Gmbh Automatic component testing
WO2007023042A1 (en) 2005-08-26 2007-03-01 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Method for interferometrically measuring an optical property of a test piece and a device suited for carrying out this method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5805289A (en) * 1997-07-07 1998-09-08 General Electric Company Portable measurement system using image and point measurement devices
US6069700A (en) * 1997-07-31 2000-05-30 The Boeing Company Portable laser digitizing system for large parts
US6199024B1 (en) * 1999-09-07 2001-03-06 Nextel Ltd. Calibration process for shape measurement
GB0008303D0 (en) * 2000-04-06 2000-05-24 British Aerospace Measurement system and method
US6624894B2 (en) * 2001-06-25 2003-09-23 Veeco Instruments Inc. Scanning interferometry with reference signal
US6956657B2 (en) * 2001-12-18 2005-10-18 Qed Technologies, Inc. Method for self-calibrated sub-aperture stitching for surface figure measurement
DE102004021892B4 (en) * 2004-05-04 2010-02-04 Amatec Robotics Gmbh Robot-guided optical measuring arrangement and method and auxiliary device for measuring this measuring arrangement
US7221461B2 (en) * 2004-08-13 2007-05-22 Zygo Corporation Method and apparatus for interferometric measurement of components with large aspect ratios
US8290240B2 (en) * 2008-06-11 2012-10-16 Sirona Dental Systems Gmbh System, apparatus, method, and computer program product for determining spatial characteristics of an object using a camera and a search pattern
DE102009038588A1 (en) * 2009-08-26 2011-03-24 Degudent Gmbh Method for determining a complete data record of an object to be measured

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4594003A (en) 1983-07-20 1986-06-10 Zygo Corporation Interferometric wavefront measurement
DE102004061338A1 (en) * 2004-12-20 2006-07-06 Steinbichler Optotechnik Gmbh Automatic component testing
WO2007023042A1 (en) 2005-08-26 2007-03-01 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Method for interferometrically measuring an optical property of a test piece and a device suited for carrying out this method

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hochschule Bochum, Fachbereich Vermessung und Geoinformatik, Lennershofstraße 140, 44801 Bochum, DE, in dem Aufsatz von Heinz-Jürgen Przybilla mit dem Titel "Streifenprojektion - Grundlagen, Systeme und Anwendungen"
http://www.hochschulebochum.de/fileadmin/media/fb_v/labore/photogrammetrie/Artikel/Veroeffentlichungen/Przybilla/Streifenprojektion.pdf.
Jinjun Li, u.a. " A New 3D High Accuracy Optical Coordinates Measuring Technique Based on an infrared Target and Binocular Stereo Vision". In: Optical Measurement Systems for Industrial Inspection VI, edited by Peter H. Lehmann, Proc. of SPIE Vol. 7389, Nr. 738925, 11 Seiten, 2009. *
Jinjun Li, u.a. "Development of a 3D High-Precise Positioning System Based on a Planar Target and Two CCD Cameras". In: Intelligent Robotics and Applications Lecture Notes in Computer Science (C. Xiong et al. (Eds.): ICIRA 2008, Part II, LNAI 5315), Vol. 5315, S. 475-484, 2008 *
Pengfei Zhang, u.a.; " Sub-aperture stitching interferometry using stereovision positioning technique". In: Optics Express, Vol. 18, No. 14, S. 15216 - 15222, 5 Juli 2010. *
Pengfei Zhang, u.a.; "A new approach to workpiece localization in sub-aperture stitching interferometric testing". In: Optical Measurement Systems for Industrial Inspection VI, edited by Peter H. Lehmann, Proc. of SPIE Vol. 7389, Nr. 738927, 8 Seiten, 2009. *
Wieland, Th., "Untersuchung eines linearen direkten Verfahrens zur Kamerakalibration", Vision and Voice Magazine 6 (1992), Nr. 1, S. 31-36, ISSN: 0936-8469 Stereotriangulationsverfahren mit CCD-Kameras

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014005281A1 (en) * 2014-04-09 2015-10-15 Rodenstock Gmbh A method and apparatus for determining the position of at least one spectacle lens in space
DE102014005281B4 (en) * 2014-04-09 2016-07-14 Rodenstock Gmbh Determining the position of at least one spectacle lens in space
CN113048878A (en) * 2019-12-27 2021-06-29 苏州因确匹电子科技有限公司 Optical positioning system and method and multi-view three-dimensional reconstruction system and method
CN113048878B (en) * 2019-12-27 2023-08-29 苏州因确匹电子科技有限公司 Optical positioning system and method and multi-view three-dimensional reconstruction system and method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013023787A1 (en) 2013-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3146290B1 (en) Device, method and computer program for geometrically measuring an object
DE102004061338B4 (en) Automatic component testing
EP1208369B1 (en) Optical measuring system
EP2133659B1 (en) Method and device for determining the position of a sensor
DE102016124549B4 (en) measuring system
DE102017113473A1 (en) Method for the three-dimensional measurement of moving objects in a known movement
DE102013004043B4 (en) Aspheric surface measuring method, aspheric surface measuring device, optical element manufacturing device, and optical element
DE102015222118A1 (en) TOUCH-FREE SURFACE FORMAT METHOD AND TOUCH-FREE SURFACE MEASUREMENT DEVICE USING A WHITE LIGHT INTERFEROMETER OPTIC HEAD
EP3899424B1 (en) Device and method for optical measurement of an internal contour of a spectacle frame
DE102013017124A1 (en) Scanning microscope and method for operating a scanning microscope
DE102017001750A1 (en) Inner wall measuring instrument and offset amount calculation method
DE112015006593T5 (en) Position finder of a free space
EP2942600A1 (en) Method and device for measuring misalignment and tilt of areas of an optical element
DE102011111542A1 (en) Determination of subapertures on a test specimen for surface measurements on the specimen
DE19509962A1 (en) Three spatial components of three=dimensional object surface displacement vector field determn. method
DE102004033526A1 (en) Analysis of at least partly reflecting surfaces involves varying relative orientation/position of object, pattern generation device and/or image receiver(s) for image reflected at surface, to obtain surface, especially geometry, information
EP2726858A1 (en) Dynamic results projection for a moving test object
DE102011008513B4 (en) Adjustment and / or meter device
DE102007038785A1 (en) Method and device for determining geometric data of a measurement object
DE102011101509C5 (en) Method for the optical measurement of a wave
DE102016125451A1 (en) Device and method for the interferometric determination of a surface topography of a measurement object
DE102011089856A1 (en) Inspection of a test object
DE102012008905A1 (en) Optical measuring device and displacement device and optical measuring method
DE3801889C2 (en)
DE102010037738A1 (en) Method for determining structures and/or geometry of measuring object, involves determining position of marker, and mathematically combining photos of measuring objects in focused and non-focused condition

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R123 Application deemed withdrawn due to non-payment of filing fee
R409 Internal rectification of the legal status completed
R409 Internal rectification of the legal status completed
R409 Internal rectification of the legal status completed
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final