DE102012105923B4

DE102012105923B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Abrasionsmessung

Info

Publication number: DE102012105923B4
Application number: DE201210105923
Authority: DE
Inventors: Sebastian Duy; Werner Duy
Original assignee: SD MECHATRONIK GmbH
Current assignee: SD MECHATRONIK GmbH
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: DE102012105923A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abrasionsmesseinrichtung, insbesondere zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe, welcher durch eine mechanische Krafteinwirkung auf die Probe hervorgerufen wird, mit einer Probenaufnahme (5b) zur Aufnahme der Probe und mit einem einen Modulträger, der oberhalb der Probenaufnahmeangeordnet ist. An dem Modulträger sind zumindest eine Bildaufnahmeeinrichtung und zumindest eine optische Messeinrichtung angeordnet. Die Probenaufnahme und der Modulträger sind entlang einer ersten Achse und/oder entlang einer zweiten Achse relativ zueinander verfahrbar sind. Bereitgestellt wird ferner ein Verfahren zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe, welcher insbesondere durch eine mechanischen Krafteinwirkung auf die Probe hervorgerufen wird, vorzugsweise mit einer erfindungsgemäßen Abrasionsmesseinrichtung.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Abrasionsmesseinrichtung, insbesondere zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe, welche durch eine mechanische Krafteinwirkung auf die Probe hervorgerufen worden ist, sowie ein Verfahren zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe, vorzugsweise mit einer erfindungsgemäßen Abrasionsmesseinrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Abrasionsmesseinrichtung zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe, die mit einer Belastungsmesseinrichtung, etwa ein Kausimulator getestet worden ist, wobei die durch den Kausimulator nachempfundenen Kaubewegungen einen Verschleiß an der Oberfläche der Probe bewirken.
Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
Dentale Werkstoffe, etwa Füllmaterial für Restaurationen (sogenanntes Komposit) oder Zahnersatz werden während der Entwicklung und der klinischen Erprobung unter anderem mechanischen Belastungen unterworfen. Die mechanische Belastung kann beispielsweise mit Hilfe einer Belastungsmesseinrichtung, etwa einem Kausimulator, vorgenommen werden. Durch die mechanische Belastung kann das Abrasionsverhalten, d. h., der abrasive Verschleiß und die Widerstandsfähigkeit der dentalen Werkstoffe untersucht werden.
Bei der Kausimulation mit Hilfe einer Belastungsmesseinrichtung wird ein Prüfkörper vorzugsweise mehrfach auf die Oberfläche einer Probe aufgesetzt und mit einer definierten Kraft belastet. Wenn sich der Prüfkörper auf der Oberfläche bewegt, erzeugt er in der Regel eine Abrasionsspur, die eine Vertiefung an der Oberfläche des Werkstoffes darstellt. Durch eine Vermessung der Abrasionsspur ist es möglich, Rückschlüsse auf die Belastbarkeit des Werkstoffes zu ziehen.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zur Messung der Abrasionstiefe ist beispielsweise das Tastschnittverfahren, welches mit einem Perthometer durchgeführt werden kann. Dabei wird eine Metallspitze, die mit einem Messwerk gekoppelt ist, an verschiedenen Punkten der zu vermessenden Oberfläche einer Probe abgesetzt. Das Messwerk kann die relative Position der Spitze bezogen auf eine Referenzebene ermitteln bzw. anzeigen. Dieses Verfahren liefert zwar relativ genaue Ergebnisse an den einzelnen Messpositionen. Allerdings kann es nicht verwendet werden, um etwa eine räumliche Darstellung auf einer Anzeigeeinrichtung zu erzeugen oder um ein Abrasionsvolumen zu messen bzw. zu bestimmen. Ein weiterer Nachteil des Tastschnittverfahrens, welches ein taktiles, d. h. berührendes Messverfahren ist, besteht darin, dass bei relativ weichen Oberflächen der zu prüfenden Werkstoffe die Metallspitze des Perthometers die Oberfläche verändern kann, sodass durch die Messung das Messergebnis gegebenenfalls verfälscht wird.
Aus der EP 2 261 599 A2 ist eine Oberflächenerfassungseinrichtung zur Erfassung von Oberflächen von Zähnen bekannt. Hierfür sieht die Oberflächenerfassungseinrichtung einen Drehteller vor, auf dem mehrere Messtöpfe angeordnet sind. Der Drehteller ist auf einem Messtisch angeordnet, der mittels einer Linearführung bewegbar ist. Oberhalb des Drehtellers ist eine Messeinrichtung mit einer Laseroptik angeordnet, von der ein Laserlinienstrahl ausgeht. Ferner ist oberhalb des Drehtellers ein Objektiv angeordnet, wobei der Schnittpunkt des Laserlinienstrahls mit dem rechteckigen, vom Objektiv ausgehenden Bildfeld ein Messfeld definiert. Durch Drehen des Drehtellers wird der Messtopf mit dem darauf angeordneten Zahn in das Messfeld gedreht. Es werden dann mehrere Messstreifen aufgenommen, indem mittels einer Linearbewegung der Messtisch auf den Linearlagern bewegt wird. Um den zu vermessenden Zahn aus unterschiedlichen Blickwinkeln erfassen zu können, kann der Messtopf um seine eigene Achse gedreht werden.
Die WO 2012/006613 A2 zeigt ein Tribometer, mit dem der Materialverschleiß einer Probe gemessen werden kann. Die Probe wird mit einer vorbestimmten Kraft auf eine sich rotierende Platte aufgesetzt, die an der Probe einen Verschleiß hervorruft. An der Rückseite (die Seite, die nicht dem Verschleiß ausgesetzt ist) der Probe ist eine reflektierende Oberfläche vorgesehen, auf die ein Laserstrahl gerichtet ist. Mit Hilfe des reflektierten Laserstrahls kann der Abstand zwischen einer Messeinrichtung und der reflektierenden Oberfläche gemessen werden, sodass während eines Abrasionstests ein sich ändernder Abstand zwischen der Messeinrichtung und der reflektierenden Oberfläche detektiert werden kann.
Die US 2005/0172702 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtungen zur Bestimmung einer Charakteristik von Beschichtungen auf einem Substrat. Die Vorrichtung umfasst ein Mittel, das mit einer bestimmten Kraft auf die Beschichtung einwirkt und einen Teil der Beschichtung abtragen kann. Durch das Abtragen ändert sich die elektrische Charakteristik des Substrats und der Beschichtung, die elektrisch gemessen wird.
Die DE 200 17 739 U1 offenbart eine Vorrichtung zur optischen Vermessung eines Objektes. Die Vorrichtung weist zwei gegenüberliegende Kameras auf, wobei beiden Kameras eine Lichtquelle zugeordnet ist. Zwischen den beiden Kameras ist auf einer Glasscheibe das zu vermessende Objekt angeordnet. Damit kann gleichzeitig ein Bild eines zu vermessenden Objektes von oben und von unten aufgenommen werden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Messeinrichtung sowie ein Verfahren zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe bereitzustellen, welche die aus dem Stand der Technik bekannte Nachteile zumindest teilweise vermeidet und welche es ermöglichen, eine räumliche Darstellung der Oberfläche der Probe zu erzeugen und/oder ein Abrasionsvolumen zu messen bzw. zu bestimmen.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abrasionsmesseinrichtung, insbesondere zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe, sowie ein Verfahren zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bereitgestellt wird demnach eine Abrasionsmesseinrichtung, insbesondere zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe, welcher durch eine mechanische Krafteinwirkung auf die Probe hervorgerufen wird, wobei die Abrasionsmesseinrichtung umfasst:

– eine Probenaufnahme zur Aufnahme der Probe, und
– einen Modulträger, der parallel zur Probenaufnahme angeordnet ist, wobei an dem Modulträger zumindest eine Bildaufnahmeeinrichtung, zumindest eine Beleuchtungseinrichtung und zumindest eine optische Messeinrichtung angeordnet sind, wobei – die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung senkrecht zur Probenaufnahme steht, – die optische Achse der optischen Messeinrichtung senkrecht zur Probenaufnahme steht, – die optische Achse der Beleuchtungseinrichtung um einen vorbestimmten spitzen Winkel zur optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung geneigt ist, und – die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung und die optische Achse der optischen Messeinrichtung einen vorbestimmten horizontalen Versatz zueinander aufweisen.

Die Probenaufnahme und der Modulträger sind entlang einer ersten Achse (X-Achse) und/oder entlang einer zweiten Achse (Y-Achse) relativ zueinander verfahrbar, wobei die X-Achse senkrecht zur Y-Achse steht. Der Modulträger ist senkrecht zu einer dritten Achse (Z-Achse) angeordnet ist. Die Z-Achse steht senkrecht zur X-Achse und senkrecht zur Y-Achse. Die Abrasionsmesseinrichtung ist angepasst eine Anzahl von Abstandsmessungen zwischen der optischen Messeinrichtung und der Probe durchzuführen und aus den erhaltenen Messwerten ein Abrasionsvolumen zu ermitteln, indem die vermessene Oberfläche der Probe mit einer Referenzoberfläche verglichen wird.
Relativ zueinander verfahrbar bedeutet, dass Probenaufnahme relativ zum Modulträger verfahrbar ist, oder dass der Modulträger relativ zur Probenaufnahme verfahrbar ist, oder dass sowohl Probenaufnahme als auch Modulträger relativ zueinander verfahrbar sind.
Die Bildaufnahmeeinrichtung kann eine CMOS Kamera oder eine CCD Kamera umfassen. Die optische Messeinrichtung kann einen Lasersensor umfassen.
Die Probenaufnahme und der Modulträger können entlang der dritten Achse (Z-Achse) relativ zueinander verfahrbar sein. Ferner können die optische Messeinrichtung und die Probenaufnahme entlang der dritten Achse relativ zueinander verfahrbar sein. Damit kann der Abstand zwischen der optischen Messeinrichtung und der Probenaufnahme auf besonders einfache Weise eingestellt bzw. angepasst werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die optische Messeinrichtung entlang der dritten Achse relativ zur Probenaufnahme verfahrbar sein.
Vorteilhaft ist es, wenn die Beleuchtungseinrichtung eine LED umfasst.
Ein Neigungswinkel der Beleuchtungseinrichtung kann einstellbar sein. Vorteilhaferweise ist die Lichtstärke der Beleuchtungseinrichtung einstellbar.
Vorteilhaft ist es, wenn die Probenaufnahme auf einer ersten Antriebseinrichtung angeordnet ist, mit der die Probenaufnahme entlang der ersten Achse und/oder entlang der zweiten Achse verfahrbar ist, wobei die erste Antriebseinrichtung ein erstes Linearmodul für die Bewegung entlang der zweiten Achse und ein zweites Linearmodul für die Bewegung entlang der ersten Achse umfasst, wobei das zweite Linearmodul mit dem ersten Linearmodul gekoppelt ist und wobei die Probenaufnahme, vorzugsweise über einen Probentisch mit dem zweiten Linearmodul gekoppelt ist, und wobei die Linearmodule ausgestaltet sind ein kontinuierliches Bewegen der Probenaufnahme zu bewirken.
Dem Modulträger kann eine zweite Antriebseinrichtung zugeordnet sein, zum Bewegen des Modulträgers entlang der ersten Achse, wobei die zweite Antriebseinrichtung über Koppelmittel, vorzugsweise über einen Zahnriemen mit dem Modulträger gekoppelt ist, und/oder wobei der Modulträger auf Führungsschienen angeordnet ist, entlang derer der Modulträger bewegbar ist.
An dem Modulträger kann eine dritte Antriebseinrichtung angeordnet sein, die mit der optischen Messeinrichtung gekoppelt ist, zum Bewegen der optischen Messeinrichtung entlang der dritten Achse.
Bereitgestellt wird durch die Erfindung ferner ein Verfahren zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe, welcher insbesondere durch eine mechanischen Krafteinwirkung auf die Probe hervorgerufen wird, vorzugsweise mit einer erfindungsgemäßen Abrasionsmesseinrichtung, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst:

(a) Anordnen der Probe in einer Probenaufnahme,
(b) Festlegen eines Messfeldes, wobei – eine Bildaufnahmeeinrichtung, welche oberhalb der Probenaufnahme angeordnet ist, so relativ zur Probenaufnahme angeordnet wird, dass die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung über der Mitte der Verfahrwege der Probenaufnahme entlang einer ersten Achse und/oder entlang einer zweiten Achse senkrecht zur Probenaufnahme steht, – mit der Bildaufnahmeeinrichtung ein Bild aufgenommen wird, und – in dem aufgenommenen Bild ein Rahmen definiert wird und die Eckpunkte des Rahmens in Koordinaten des Messfeldes umgewandelt werden,
(c) Verfahren der Probenaufnahme und einer optischen Messeinrichtung, welche oberhalb der Probenaufnahme angeordnet ist, derart relativ zueinander, dass die optische Achse der optischen Messeinrichtung über einem Anfangspunkt des Messfeldes senkrecht zur Probenaufnahme steht, und
(d) Verfahren der Probenaufnahme entlang der ersten Achse und entlang der zweiten Achse, wobei während dem Verfahren der Probenaufnahme mit der optischen Messeinrichtung jeweils der Abstände zwischen der optischen Messeinrichtung und der Oberfläche der Probe gemessen wird, und
(e) Ermitteln eines Abrasionsvolumens aus den erhaltenen Messwerten, indem die vermessene Oberfläche der Probe mit einer Referenzoberfläche verglichen wird.

Das Verfahren der Probenaufnahme in dem Schritt (d) erfolgt vorzugsweise kontinuierlich.
Vor dem Anordnen der Probe in der Probenaufnahme oder vor dem Durchführen der Schritte (b) bis (d) kann die Probenaufnahme in die Mitte ihrer Verfahrwege entlang der ersten Achse und/oder entlang der zweiten Achse gebracht wird. Damit wir die Probenaufnahme bezüglich ihrer Verfahrwege zentriert.
Eine oberhalb der Probenaufnahme angeordnete Beleuchtungseinrichtung kann derart relativ zur Probenaufnahme angeordnet werden, dass insbesondere während des Festlegens des Messfeldes die optische Achse bzw. Lichtrichtung der Beleuchtungseinrichtung um einen vorbestimmten spitzen Winkel zur optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung geneigt ist.
Die Abstände zwischen der optischen Messeinrichtung und der Oberfläche der Probe können zyklisch gemessen werden, wobei das Messintervall einstellbar ist.
Vor dem Schritt (d) kann eine Initialisierungsmessung durchgeführt werden, um zu ermitteln, ob die Oberfläche der Probe im Messbereich der optischen Messeinrichtung liegt, wobei die optische Messeinrichtung entlang einer dritten Achse relativ zur Probenaufnahme verfahren wird, sofern die Oberfläche der Probe nicht im Messbereich liegt.
Die Initialisierungsmessung kann bezüglich mehrerer Punkte der Oberfläche der Probe durchgeführt werden. Die Initialisierungsmessung kann nach jedem Verfahren der Probenaufnahme entlang der dritten Achse wiederholt werden.
Die gemessenen Abstände zwischen der optischen Messeinrichtung und der Oberfläche der Probe können vorzugsweise zusammen mit den jeweiligen Koordinaten der Probe in einer Speichereinrichtung gespeichert werden.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sowie konkrete, insbesondere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Abrasionsmesseinrichtung;
2 eine Seitenansicht bzw. eine Ansicht von vorne einer erfindungsgemäßen Abrasionsmesseinrichtung;
3 eine Draufsicht auf einen Modulträger einer erfindungsgemäßen Abrasionsmesseinrichtung; und
4 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Abrasionsmesseinrichtung.
Die Abrasionsmesseinrichtung umfasst ein Gehäuse, in welchem sämtliche Komponenten für die Abrasionsmessung sowie sämtliche Antriebseinheiten untergebracht sind. In 1 sind lediglich die rückseitige Gehäusewandung und die bodenseitige Gehäusewandung 13 sowie ein Teil der vorderseitigen Gehäusewandung gezeigt. Das Gehäuse kann an der Vorderseite eine hier nicht gezeigte Tür bzw. Klappe aufweisen, um Zugang zum Gehäuseinneren zu erhalten.
Im Inneren des Gehäuses weist die Abrasionsmesseinrichtung eine Probenaufnahme 5b zur Aufnahme einer Probe, etwa einen zu vermessenden Zahnersatz auf. Die Probenaufnahme 5b ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass die in die Probenaufnahme eingesetzte Probe während der Abrasionsmessung fest in der Probenaufnahme verbleibt und nicht verrutschen bzw. bewegt werden kann. Die Probenaufnahme 5b ist auf einen in 1 nicht sichtbaren Probentisch angeordnet. Mit Hilfe einer ersten Antriebseinrichtung 3a, 3b kann der Probentisch entlang der X-Achse und/oder entlang der Y-Achse verfahren bzw. bewegt werden. Für das Bewegen bzw. das Verfahren des Probentisches entlang der Y-Achse ist ein erstes Linearmodul 3a vorgesehen. Für das Bewegen bzw. Verfahren des Probentisches entlang der X-Achse ist ein zweites Linearmodul 3b vorgesehen. Als Linearmodule können beispielsweise Kugelgewindetriebe vorgesehen sein.
Im Inneren des Gehäuses der Abrasionsmesseinrichtung ist ferner oberhalb der Probenaufnahme 5b eine im Wesentlichen parallel zur Probenaufnahme 5b verlaufende Ablagefläche vorgesehen, auf der ein Modulträger 4 angeordnet ist. Der Modulträger 4 ist auf zwei Führungsschienen 7, etwa Linearführungen gelagert und ist entlang der Führungsschienen 7 in X-Richtung hin- und herbewegbar. Zwischen den Führungsschienen weist die Ablagefläche einen Durchbruch bzw. eine Aussparung auf, in der die nachfolgend beschriebenen Messeinrichtungen angeordnet sind bzw. durch die die Messeinrichtungen hindurchragen können. Die Führungsschienen bzw. die Aussparung zwischen den Führungsschienen 7 sind so angeordnet, dass sich die Aussparung im Wesentlichen senkrecht oberhalb der Probenaufnahme 5b befindet.
An dem Modulträger 4 ist eine optische Messeinrichtung, etwa ein Lasersensor 12, angeordnet, welcher zur Abrasionsmessung vorgesehen ist. Ferner sind an dem Modulträger 4 eine Bildaufnahmeeinrichtung, etwa eine CMOS-Kamera 8 und eine Beleuchtungseinrichtung, etwa eine LED 9 angeordnet. Die Bildaufnahmeeinrichtung 8 ist vorgesehen, um vor der Abrasionsmessung ein Bild von der zu vermessenden Probe aufnehmen zu können, mit dem bzw. in dem die Koordinaten eines Messfeldes festgelegt werden können.
Für das Bewegen bzw. das Verfahren des Modulträgers 4 entlang der Führungsschienen 7 ist an der Ablagefläche eine zweite Antriebseinrichtung 1 vorgesehen, welche mit dem Modulträger 4 gekoppelt ist. Die zweite Antriebseinrichtung 1 kann beispielsweise über einen Zahnriemen 10 mit dem Modulträger 4 gekoppelt sein, wobei der Zahnriemen 10 fest an dem Modulträger 4 befestigt ist und um Umlenk- bzw. Spannrollen 11 geführt ist.
An dem Modulträger 4 ist ferner eine dritte Antriebseinrichtung 2 vorgesehen, welche mit der optischen Messeinrichtung 12 gekoppelt ist. Die dritte Antriebseinrichtung 2 ist vorgesehen, um die optische Messeinrichtung 12 in vertikaler Richtung, d. h. entlang der Z-Achse zu verfahren. Die dritte Antriebseinrichtung 2 kann beispielsweise als Linearaktuator oder als Linearführung ausgeführt sein. Damit kann der Abstand zwischen der optischen Messeinrichtung 12 und der Probenaufnahme 5b bzw. der Probe angepasst bzw. eingestellt werden.
Die Abrasionsmesseinrichtung umfasst ferner eine Steuereinrichtung bzw. eine Steuereinheit 6, welche vorzugsweise als programmierbare Steuereinrichtung ausgestaltet ist und welche vorgesehen ist, die einzelnen Module der Abrasionsmesseinrichtung zu steuern und die während der Abrasionsmessung gemessenen Messwerte entgegenzunehmen, zu speichern und gegebenenfalls für eine weitere Verarbeitung aufzubereiten.
2 zeigt die erfindungswesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Abrasionsmesseinrichtung in einer Vorderansicht.
Auf einer Ablageplatte sind die Führungsschienen 7 angebracht, auf denen der Modulträger 4 aufgesetzt ist und entlang deren der Modulträger 4 in X-Richtung hin- und herbewegbar ist. Das Verfahren des Modulträgers 4 wird durch die zweite Antriebseinrichtung 1, welche als Elektromotor ausgeführt sein kann, bewirkt, wobei die zweite Antriebseinrichtung 1 über einen Zahnriemen 10, welcher um zwei Umlenk- bzw. Spannrollen 11 geführt ist, mit dem Modulträger 4 gekoppelt ist. Der Modulträger 4 ist dabei fest an dem Zahnriemen befestigt. Anstelle einer Antriebseinheit mit einem Elektromotor und einem Zahnriemen kann auch ein Linearmodul, etwa ein Kugelgewindetrieb, verwendet werden, wobei die Kugelgewindemutter fest mit dem Modulträger 4 gekoppelt ist.
An dem Modulträger 4 ist eine Bildaufnahmeeinrichtung 8 angeordnet, welche beispielsweise als CMOS-Kamera ausgebildet sein kann. Die Bildaufnahmeeinrichtung 8 ist so an dem Modulträger 4 angeordnet, dass die optische Achse AK der Bildaufnahmeeinrichtung 8 im Wesentlichen senkrecht zur Probenaufnahme 5b steht. Der senkrechte Blickwinkel der Bildaufnahmeeinrichtung 8 hat den Vorteil, dass bei der Aufnahme eines Bildes von der darunterliegenden in der Probenaufnahme 5b eingespannten Probe keine Parallaxenfehler auftreten. Die Bildaufnahmeeinrichtung 8 ist vorgesehen, um von der darunterliegenden Probe eine Aufnahme bzw. ein Bild zu erzeugen, welches herangezogen werden kann, um ein Messfeld für die optische Messeinrichtung zu definieren bzw. festzulegen. Das genaue Verfahren wird mit Bezug auf 4 näher beschrieben.
In X-Richtung ist neben der Bildaufnahmeeinrichtung 8 eine Beleuchtungseinrichtung 9 angeordnet, welche in einer Ausführungsform der Erfindung als LED ausgebildet sein kann. Die Beleuchtungseinrichtung 9 ist so an dem Modulträger 4 angeordnet, dass die optische Achse AB bzw. die Lichtrichtung der Beleuchtungseinrichtung 9 um einen vorbestimmten spitzen Winkel α zur optischen Achse AK bzw. zur optischen Achse AS der optischen Messeinrichtung 12 geneigt ist. Durch die Neigung der Beleuchtungseinrichtung 9 ergibt sich auf der in der Probenaufnahme 5b eingespannten Probe ein schräges Auflicht, wodurch Höhenunterschiede kontrastreich hervortreten. Über einen hier nicht gezeigten Helligkeitsregler an der Frontseite des Gerätes kann die Ausleuchtung der Probe für das aufzunehmende Bild optimal eingestellt werden. Ferner kann es vorteilhaft sein, die Beleuchtungseinrichtung 9 schwenkbar an dem Modulträger 4 zu lagern, um den Neigungswinkel α bei Bedarf verändern zu können.
An dem Modulträger 4 ist ferner die optische Messeinrichtung 12 angeordnet, welche mit einer dritten Antriebseinrichtung 2 entlang der Z-Achse bewegbar ist. Damit kann die optische Messeinrichtung 12 an die Höhe der in der Probenaufnahme 5b eingespannten Probe angepasst werden. Ferner kann damit der Abstand zwischen der optischen Messeinrichtung 12 und der Probe so angepasst werden, dass die zu vermessende Oberfläche der Probe im Messbereich des Sensors liegt.
Zusätzlich oder alternativ zur dritten Antriebseinrichtung 2 kann auch eine weitere, hier nicht gezeigte Antriebseinheit vorgesehen sein, die der Probenaufnahme 5b zugeordnet ist bzw. mit der Probenaufnahme 5b gekoppelt ist. Diese zusätzliche Antriebseinheit kann angepasst sein, die Probenaufnahme 5b entlang der Z-Achse zu verfahren, sodass der Abstand zwischen der optischen Messeinrichtung 12 und der Probe auch mit dieser zusätzlichen Antriebseinheit angepasst werden kann.
Als optische Messeinrichtung kann beispielsweise ein Distanzsensor vorgesehen sein, welcher als Lasersensor ausgeführt ist. Mit Hilfe eines Lasertriangulationsverfahrens kann der Abstand zwischen der Oberfläche der Probe und der optischen Messeinrichtung für eine Anzahl von Punkten ermittelt bzw. gemessen werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Abrasionsmessung berührungslos erfolgt, sodass durch die Messung selbst die Oberfläche nicht verändert wird. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die optische Messeinrichtung 12 auch angepasst sein, um die Oberfläche der Probe mit einem Laserschnittverfahren zu vermessen.
Die optische Achse AS der optischen Messeinrichtung 12, welche ebenfalls senkrecht zur Probenaufnahme 5b steht, weist einen vorbestimmten Versatz d zur optischen Achse AK der Beleuchtungseinrichtung 8 auf. Bei der Abrasionsmessung wird nach dem Festlegen des Messfeldes mit Hilfe der Bildaufnahmeeinrichtung 8 der Modulträger 4 um diesen vorbestimmten Versatz d verfahren, sodass sich die optische Messeinrichtung 12 während der Messung im Wesentlichen senkrecht oberhalb der in der Probenaufnahme 5b eingespannten Probe befindet.
Die Probenaufnahme 5b ist auf einem Probentisch 5a angeordnet, wobei der Probentisch 5a mit dem zweiten Linearmodul 3b gekoppelt ist. Das Linearmodul 3b ist mit dem Linearmodul 3a gekoppelt. Mit dem Linearmodul 3b wird der Probentisch entlang der X-Achse verfahren, während mit dem Linearmodul 3a der Probentisch entlang der Y-Achse verfahren wird.
Die Linearmodule 3a, 3b können beispielsweise als Kugelgewindetriebe ausgestaltet sein. Die Kugelgewindemutter des ersten Linearmoduls 3a ist hierbei fest mit dem zweiten Linearmodul 3b verbunden, sodass durch Drehen der Kugelgewindespindel des ersten Linearmoduls 3a das zweite Linearmodul 3b in Y-Richtung bewegt wird. Die Kugelgewindemutter des zweiten Linearmoduls 3b ist fest mit dem Probentisch 5a verbunden, sodass durch Drehen der Kugelgewindespindel des zweiten Linearmoduls 3b der Tisch in X-Richtung verfahren werden kann. In Kombination mit den beiden Linearmodulen lässt sich der Tisch sowohl in X- als auch in Y-Richtung verfahren.
In der hier gezeigten Ausführungsform ist das erste Linearmodul 3a unterhalb des zweiten Linearmoduls 3b angeordnet. Es ist auch möglich das erste Linearmodul 3a oberhalb des zweiten Linearmoduls 3b anzuordnen und entsprechend mit dem zweiten Linearmodul 3b zu koppeln, wobei der Probentisch 5a mit dem ersten Linearmodul 3a gekoppelt bzw. verbunden wird.
An der Unterseite des Gehäuses sind Füße 14 vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Füße 14 als schwingungsdämpfende Füße ausgestaltet sein.
In einer hier nicht gezeigten weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abrasionsmesseinrichtung kann die Probenaufnahme 5b auf einer Achse an dem Probentisch 5a gelagert sein, um etwa den Neigungswinkel der Probenaufnahme 5b einzustellen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Probe in Bezug auf die optische Achse AS der optischen Messeinrichtung 12 ausgerichtet werden muss, um eine optimale Abrasionsmessung vornehmen zu können. Ferner ist es dadurch möglich, mehrere Abrasionsmessungen bei unterschiedlichem Neigungswinkel der Probe durchzuführen.
3 zeigt den Modulträger 4 sowie die an dem Modulträger angeordneten Komponenten und die mit dem Modulträger 4 gekoppelte zweite Antriebseinrichtung 1 in einer Ansicht von oben.
Erkennbar ist hier insbesondere, dass der Modulträger 4 fest mit dem Zahnriemen 10, welcher um zwei Umlenkrollen 11 geführt ist, gekoppelt ist. Damit kann der Modulträger 4 in X-Richtung hin- und herbewegt werden. Der Modulträger 4 ist auf zwei Führungsschienen 7 gelagert, entlang derer der Modulträger 4 verfahrbar ist. Erkennbar sind in 3 auch die an dem Modulträger 4 angeordnete optische Messeinrichtung 12, die Bildaufnahmeeinrichtung 8 und die Beleuchtungseinrichtung 9.
4 zeigt ein Fluss- bzw. Sequenzdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe, insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Abrasionsmesseinrichtung.
In einem ersten Schritt S10 wird eine Probe, etwa ein Zahnersatz oder ein sonstiger dentaler Werkstoff in der Probenaufnahme 5b angeordnet bzw. eingelegt und dort gegebenenfalls zentriert. Nachdem die Probe in der Probenaufnahme angeordnet worden ist, wird der Probentisch 5a in der Mitte seiner Verfahrwege positioniert. Dazu wird das erste Linearmodul 3a in die Mitte seines Verfahrweges gebracht. Ferner wird auch das zweite Linearmodul 3b in die Mitte seines Verfahrweges gebracht. Dadurch ist sichergestellt, dass während der Abrasionsmessung genügend Verfahrweg in alle vier Richtungen (zwei Richtungen entlang der X-Achse und zwei Richtungen entlang der Y-Achse) vorhanden ist.
Im nächsten Schritt S20 kann vom Anwender der Abrasionsmesseinrichtung ein Messfeld festgelegt bzw. definiert werden. Das Festlegen eines individuellen Messfeldes hat den Vorteil, dass die Dauer für die Abrasionsmessung reduziert bzw. minimiert werden kann, indem das Messfeld so klein wie nötig festgelegt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nur jener Bereich der Probenoberfläche vermessen wird, der für die Auswertung bzw. für das Ermitteln des abrasiven Verschleißes relevant ist.
Um die Definition des Messfeldes durch den Anwender so einfach wie möglich zu gestalten, sieht die Abrasionsmesseinrichtung eine Bildaufnahmeeinrichtung vor, mit welcher ein Bild aufgenommen werden kann, wobei in dem aufgenommenen Bild das entsprechende Messfeld ”eingezeichnet” werden kann.
Hierzu wird zunächst in einem Schritt S21 die Bildaufnahmeeinrichtung 8 oberhalb der zentrierten Probenaufnahme 5b angeordnet, indem der Modulträger 4 an die entsprechende Position verfahren wird. Die Bildaufnahmeeinrichtung, etwa eine CMOS-Kamera, wird dabei so oberhalb der Probenaufnahme angeordnet, dass die optische Achse AK der Bildaufnahmeeinrichtung senkrecht zum Zentrum der Probenaufnahme 5b steht. Ferner ist eine Beleuchtungseinrichtung 9 vorgesehen, mit der die Probenaufnahme bzw. die in der Probenaufnahme angeordnete Probe ausgeleuchtet werden kann. Die Helligkeit bzw. Lichtintensität der Beleuchtungseinrichtung kann gegebenenfalls angepasst werden, um eine optimale Bildaufnahme zu gewährleisten. Mit der Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise einer LED, welche in einem bestimmten Winkel α zur optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung 8 angeordnet ist, ergibt sich ein schräges Auflicht auf die Probe, wodurch Höhenunterschiede an der Oberfläche der Probe kontrastreich hervortreten. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, die Beleuchtungseinrichtung bzw. den Neigungswinkel der Beleuchtungseinrichtung gegebenenfalls anzupassen.
Nachdem die Bildaufnahmeeinrichtung und gegebenenfalls die Beleuchtungseinrichtung entsprechend positioniert bzw. angepasst worden sind, wird in einem nächsten Schritt S22 ein Bild von der in der Probenaufnahme 5b eingelegten Probe aufgenommen. Das aufgenommene Bild wird an einer Anzeigeeinrichtung, etwa ein Monitor zur Anzeige gebracht.
Im nächsten Schritt S23 kann der Nutzer der Abrasionsmesseinrichtung mit einem Eingabemittel, etwa einer Maus, in dem aufgenommenen Bild einen Rahmen festlegen, der den zu vermessenden Bereich während der Abrasionsmessung definiert. In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Nutzer einen rechteckigen oder quadratischen Rahmen, d. h. Bildausschnitt, festlegen. Es ist aber auch möglich, ein geschlossenes Polygon mit mehr als vier Eckpunkten zu definieren, welches den zu vermessenden Bereich definiert.
Sobald der Rahmen im Bild festgelegt worden ist, werden die Eckpunkte des Rahmens in dem Schritt S24 in Koordinaten des Messfeldes umgewandelt. Damit ist einerseits die Lage des Messfeldes auf der Probe bekannt, andererseits ist auch die flächige Ausdehnung des Messfeldes bekannt.
Sobald das Messfeld festgelegt worden ist, wird in einem nächsten Schritt S30 die optische Messeinrichtung 12 über der Probenaufnahme 5b bzw. über der Probe positioniert. Hierzu wird der Modulträger 4 zunächst um einen vorbestimmten Versatz d in X-Richtung verfahren, sodass sich die optische Achse AS der optischen Messeinrichtung 12 senkrecht über den Mittelpunkt der Probe befindet.
Ausgehend von dieser Position wird die optische Messeinrichtung 12 weiter in X-Richtung verfahren, bis sich die optische Achse AS der Messeinrichtung 12 senkrecht über einem Anfangspunkt des Messfeldes befindet. Alternativ hierzu kann auch der Probentisch entlang der X-Achse verfahren werden, bis sich die optische Achse AS der Messeinrichtung senkrecht über einem Anfangspunkt des Messfeldes befindet. In dem letztgenannten Fall verbleibt die optische Messeinrichtung 12 in der Position, bei der die optische Achse AS der Messeinrichtung senkrecht über dem zentrierten Probentisch 5a steht.
In einem weiteren Schritt S40, welcher optional ausgeführt werden kann, wird eine Initialisierungsmessung durchgeführt, um zu ermitteln, ob sich die zu vermessende Oberfläche der Probe innerhalb des Messbereiches des Sensors befindet. Im Rahmen der Initialisierungsmessung werden die Abstände eines oder mehrerer Punkte der Probenoberfläche zur optischen Messeinrichtung bestimmt.
Liegen die Abstände jeweils innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereiches kann mit der Abrasionsmessung begonnen werden.
Liegen allerdings eine oder mehrere Abstände außerhalb des vorbestimmten Toleranzbereiches wird eine Kalibrierung durchgeführt, d. h., der Abstand der optischen Messeinrichtung 12 zur Probe bzw. zur Probenaufnahme wird angepasst, indem die optische Messeinrichtung 12 in Z-Richtung nach oben oder nach unten verfahren wird. Ist ein Abstand der in dem Initialisierungsschritt gemessenen Abstände größer als ein vorbestimmter Wert wird die optische Messeinrichtung 12 in Z-Richtung nach unten verfahren, sodass sich der Abstand der optischen Messeinrichtung 12 zur Probenaufnahme verkleinert. Alternativ kann auch der Probentisch 5a oder die Probenaufnahme 5b in Z-Richtung nach oben verfahren werden.
Nachdem der Abstand zwischen der optischen Messeinrichtung 12 und der Probenaufnahme 5b angepasst worden ist, kann gegebenenfalls eine weitere Initialisierungsmessung durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß wird die Abrasionsmessung mit Hilfe eines sogenannten Lasertriangulationsverfahrens durchgeführt, bei der ein Lichtstrahl der optischen Messeinrichtung von der Oberfläche der Probe reflektiert wird und der reflektierte Lichtstrahl von einem Sensor erfasst wird. Wird der reflektierte Lichtstrahl von dem Sensor nicht erfasst, kann davon ausgegangen werden, dass der Abstand zwischen der optischen Messeinrichtung und der Probe entweder zu groß oder zu klein ist und eine Anpassung des Abstandes veranlasst werden.
Nachdem die optische Messeinrichtung positioniert worden ist (Schritt S30) und die Position der optischen Messeinrichtung gegebenenfalls korrigiert worden ist (Schritt S40), kann mit der Abrasionsmessung begonnen werden.
Hierzu wird in einem Schritt S50 eine Abstandsmessung zwischen der Messeinrichtung und der Probe bezüglich der aktuellen Position der Probe durchgeführt. Der gemessene Abstand entspricht dabei einem Höhenwert der Probe an der aktuellen Position der Probe. Die Abstandmessung wird in der hier gezeigten Ausführungsform der Erfindung nach dem Lasertriangulationsverfahren durchgeführt. Alternativ kann die Abrasion auch mit einem Laserschnittverfahren gemessen werden.
Während die Abstandsmessungen durchgeführt werden, wird die Probenaufnahme 5b in dem Schritt S70 kontinuierlich entlang der X-Achse und entlang der Y-Achse verfahren, sodass in vorbestimmten zeitlichen Abständen die Abstände der optischen Messeinrichtung zur Oberfläche der Probe bezüglich der jeweiligen aktuellen Position der Probe relativ zur optischen Messeinrichtung gemessen bzw. ermittelt werden können. Das bedeutet, dass die Abstandsmessungen im Wesentlichen zyklisch durchgeführt werden, wobei das Erfassungsintervall vorzugsweise einstellbar ist.
Die Messergebnisse können in dem Schritt S60 in einer Speichereinrichtung gespeichert werden und gegebenenfalls für eine weitere Verarbeitung aufbereitet werden.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die Probe bzw. den Probentisch während der Abrasionsmessung kontinuierlich zu bewegen, d. h., es findet keine schrittweise Bewegung des Probentisches statt. Dadurch können Vibrationen effizient vermieden bzw. minimiert werden, die sich negativ auf die Abrasionsmessung auswirken könnten.
In dem Schritt S80 wird überprüft, ob das in dem Schritt S20 definierte Messfeld vollständig vermessen worden ist. Ist das Messfeld vollständig vermessen worden, kann die Abrasionsmessung terminiert werden. Anderenfalls wird die Abrasionsmessung fortgesetzt, vorzugsweise solange, bis das Messfeld vollständig vermessen worden ist.
Aus den während der Abrasionsmessung erhaltenen Messwerten kann eine räumliche Darstellung der vermessenen Oberflächen der Probe erzeugt und gegebenenfalls an einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige gebracht werden. Zudem ist es möglich, aus den erhaltenen Messwerten ein Abrasionsvolumen zu ermitteln, indem beispielsweise die vermessene Oberfläche der Probe mit einer Referenzoberfläche verglichen wird.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es auf besonders einfache Art und Weise möglich, einen abrasiven Verschleiß an einer Oberfläche einer Probe, etwa ein Zahnersatz, zu bestimmen bzw. zu messen, wobei gleichzeitig der zu vermessende Bereich besonders einfach festgelegt werden kann, um etwa das Volumen der Messdaten zu reduzieren und eine schnellere Messung zu ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Abrasionsmesseinrichtung bzw. das erfindungsgemäße Abrasionsmessverfahren kann nicht nur zum Messen eines abrasiven Verschleißes an Oberflächen von dentalen Werkstoffe oder Zahnersätzen verwendet werden. Mit der erfindungsgemäßen Abrasionsmesseinrichtung bzw. mit dem erfindungsgemäßen Abrasionsmessverfahren kann der Verschleiß beliebiger Proben ermittelt bzw. gemessen werden.
Bezugszeichenliste

AB: Optische Achse bzw. Lichtrichtung der Lichtquelle
AK: Optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung
AS: Optische Achse der optischen Messeinrichtung
d: Versatz zwischen AK und AS
α: spitzer Winkel zwischen AB und AK bzw. AS
1: zweite Antriebseinrichtung für den Modulträger
2: dritte Antriebseinrichtung für die optische Messeinrichtung
3a: erste Antriebseinrichtung (erstes Linearmodul) für die Probenaufnahme (Y-Achse)
3b: erste Antriebseinrichtung (zweites Linearmodul) für die Probenaufnahme (X-Achse)
4: Modulträger
5a: Probentisch
5b: Probenaufnahme
6: Steuereinrichtung
7: Führungsschienen (Linearführung) für den Modulträger
8: Bildaufnahmeeinrichtung (z. B. CMOS-Kamera)
9: Beleuchtungseinrichtung (z. B. LED)
10: Zahnriemen
11: Umlenk- bzw. Spannrolle des Zahnriemens
12: Optische Messeinrichtung (z. B. Lasersensor)
13: Gehäusewandungen
14: Füße der Abrasionsmesseinrichtung
S10–S80: Verfahrensschritte des Abrasionsmessverfahrens

Claims

Abrasionsmesseinrichtung zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe, welcher durch eine mechanische Krafteinwirkung auf die Probe hervorgerufen worden ist, umfassend – eine Probenaufnahme (5b) zur Aufnahme der Probe, und – einen Modulträger (4), der parallel zur Probenaufnahme (5b) angeordnet ist, wobei an dem Modulträger (4) zumindest eine Bildaufnahmeeinrichtung (8), zumindest eine Beleuchtungseinrichtung (9) und zumindest eine optische Messeinrichtung (12) angeordnet sind, wobei – die optische Achse (AK) der Bildaufnahmeeinrichtung (8) senkrecht zur Probenaufnahme (5b) steht, – die optische Achse (AS) der optischen Messeinrichtung (12) senkrecht zur Probenaufnahme (5b) steht, – die optische Achse (AB) der Beleuchtungseinrichtung (9) um einen vorbestimmten spitzen Winkel (α) zur optischen Achse (AK) der Bildaufnahmeeinrichtung (8) geneigt ist, und – die optische Achse (AK) der Bildaufnahmeeinrichtung (8) und die optische Achse (AS) der optischen Messeinrichtung (12) einen vorbestimmten horizontalen Versatz (d) zueinander aufweisen, wobei die Probenaufnahme (5b) und der Modulträger (4) entlang einer ersten Achse (X) und/oder entlang einer senkrecht zur ersten Achse (X) stehenden zweiten Achse (Y) relativ zueinander verfahrbar sind, wobei der Modulträger (4) senkrecht zu einer dritten Achse (Z) angeordnet ist, die senkrecht zur ersten Achse (X) und zweiten Achse (Y) steht, und wobei die Abrasionsmesseinrichtung angepasst ist eine Anzahl von Abstandsmessungen zwischen der optischen Messeinrichtung (12) und der Probe durchzuführen und aus den erhaltenen Messwerten ein Abrasionsvolumen zu ermitteln, indem die vermessene Oberfläche der Probe mit einer Referenzoberfläche verglichen wird.
Abrasionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung (8) eine CMOS Kamera oder eine CCD Kamera umfasst, wobei die optische Messeinrichtung (12) einen Lasersensor umfasst.
Abrasionsmesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Probenaufnahme (5b) und der Modulträger (4) entlang der dritten Achse (Z) relativ zueinander verfahrbar sind.
Abrasionsmesseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die optische Messeinrichtung (12) entlang der dritten Achse (Z) relativ zur Probenaufnahme (5b) verfahrbar ist.
Abrasionsmesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungseinrichtung (9) eine LED umfasst.
Abrasionsmesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Neigungswinkel der Beleuchtungseinrichtung (9) einstellbar ist und/oder wobei die Lichtstärke der Beleuchtungseinrichtung (9) einstellbar ist.
Abrasionsmesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Probenaufnahme (5b) auf einer ersten Antriebseinrichtung (3a; 3b) angeordnet ist, mit der die Probenaufnahme entlang der ersten Achse (X) und/oder entlang der zweiten Achse (Y) verfahrbar ist, wobei die erste Antriebseinrichtung ein erstes Linearmodul (3a) für die Bewegung entlang der zweiten Achse (Y) und ein zweites Linearmodul (3b) für die Bewegung entlang der ersten Achse (X) umfasst, wobei das zweite Linearmodul (3b) mit dem ersten Linearmodul (3a) gekoppelt ist und wobei die Probenaufnahme (5b), vorzugsweise über einen Probentisch (5a) mit dem zweiten Linearmodul (3b) gekoppelt ist, und wobei die Linearmodule (3a; 3b) ausgestaltet sind ein kontinuierliches Bewegen der Probenaufnahme zu bewirken.
Abrasionsmesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem Modulträger (4) eine zweite Antriebseinrichtung (1) zugeordnet ist zum Bewegen des Modulträgers entlang der ersten Achse (X), wobei die zweite Antriebseinrichtung (1) über Koppelmittel, vorzugsweise über einen Zahnriemen (10) mit dem Modulträger (4) gekoppelt ist, und/oder wobei der Modulträger auf Führungsschienen (7) angeordnet ist, entlang derer der Modulträger bewegbar ist.
Abrasionsmesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Modulträger (4) eine dritte Antriebseinrichtung (2) angeordnet ist, die mit der optischen Messeinrichtung (12) gekoppelt ist, zum Bewegen der optischen Messeinrichtung entlang der dritten Achse (Z).
Verfahren zum Messen eines abrasiven Verschleißes an einer Oberfläche einer Probe, welcher durch eine mechanischen Krafteinwirkung auf die Probe hervorgerufen worden ist, mit einer Abrasionsmesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren zumindest umfasst: (a) Anordnen der Probe in einer Probenaufnahme (5b), (b) Festlegen eines Messfeldes, wobei – eine Bildaufnahmeeinrichtung (8), welche oberhalb der Probenaufnahme (5b) angeordnet ist, so relativ zur Probenaufnahme (5b) angeordnet wird, dass die optische Achse (AK) der Bildaufnahmeeinrichtung über der Mitte der Verfahrwege der Probenaufnahme (5b) entlang einer ersten Achse (X) und/oder entlang einer zweiten Achse (Y) senkrecht zur Probenaufnahme (5b) steht, – mit der Bildaufnahmeeinrichtung (8) ein Bild aufgenommen wird, und – in dem aufgenommenen Bild ein Rahmen definiert wird und die Eckpunkte des Rahmens in Koordinaten des Messfeldes umgewandelt werden, (c) Verfahren der Probenaufnahme (5b) und einer optischen Messeinrichtung (12), welche oberhalb der Probenaufnahme (5b) angeordnet ist, derart relativ zueinander, dass die optische Achse (AS) der optischen Messeinrichtung (12) über einem Anfangspunkt des Messfeldes senkrecht zur Probenaufnahme (5b) steht, (d) Verfahren der Probenaufnahme (5b) entlang der ersten Achse (X) und entlang der zweiten Achse (Y), wobei während dem Verfahren der Probenaufnahme (5b) mit der optischen Messeinrichtung (12) die Abstände zwischen der optischen Messeinrichtung (12) und der Oberfläche der Probe gemessen werden, und (e) Ermitteln eines Abrasionsvolumens aus den erhaltenen Messwerten, indem die vermessene Oberfläche der Probe mit einer Referenzoberfläche verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei vor dem Anordnen der Probe in der Probenaufnahme (5b) oder vor dem Durchführen der Schritte (b) bis (d) die Probenaufnahme (5b) in die Mitte ihrer Verfahrwege entlang der ersten Achse (X) und/oder entlang der zweiten Achse (Y) gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei eine oberhalb der Probenaufnahme (5b) angeordnete Beleuchtungseinrichtung (9) derart relativ zur Probenaufnahme (5b) angeordnet wird, dass insbesondere während des Festlegens des Messfeldes die optische Achse (AB) bzw. Lichtrichtung der Beleuchtungseinrichtung (9) um einen vorbestimmten spitzen Winkel (a) zur optischen Achse (AK) der Bildaufnahmeeinrichtung (8) geneigt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Abstände zwischen der optischen Messeinrichtung (12) und der Oberfläche der Probe zyklisch gemessen werden, wobei das Messintervall einstellbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei vor dem Schritt (d) eine Initialisierungsmessung durchgeführt wird, um zu ermitteln, ob die Oberfläche der Probe im Messbereich der optischen Messeinrichtung (12) liegt, und wobei die optische Messeinrichtung entlang einer dritten Achse (Z) relativ zur Probenaufnahme (5b) verfahren wird, sofern die Oberfläche der Probe nicht im Messbereich liegt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Initialisierungsmessung bezüglich mehrerer Punkte der Oberfläche der Probe durchgeführt wird und/oder wobei die Initialisierungsmessung nach jedem Verfahren der Probenaufnahme (5b) entlang der dritten Achse (Z) wiederholt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die gemessenen Abstände zwischen der optischen Messeinrichtung (12) und der Oberfläche der Probe vorzugsweise zusammen mit den jeweiligen Koordinaten der Probe in einer Speichereinrichtung gespeichert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei in dem Schritt (d) die Probenaufnahme (5b) kontinuierlich Verfahren wird.