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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Auflichtbeleuchtung und/oder Durchlichtbeleuchtung eines Objektes mittels einer flächig ausgebildeten Beleuchtungsquelle.
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Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Auflichtbeleuchtung und/oder Durchlichtbeleuchtung eines Objektes mittels einer flächig ausgebildeten Beleuchtungsquelle, wobei die von der Beleuchtungsquelle ausgehende Strahlung in den Strahlengang eines optischen Sensors, vorzugsweise Bildverarbeitungssensors, eingekoppelt und auf das Objekt abgebildet wird bzw. ein Verfahren zur Auflichtbeleuchtung und/oder Durchlichtbeleuchtung eines Objektes mittels einer flächig ausgebildeten Beleuchtungsquelle, wobei die von der Beleuchtungsquelle ausgehende Strahlung in den Strahlengang eines optischen Sensors, vorzugsweise Bildverarbeitungssensors, eingekoppelt und auf das Objekt abgebildet wird.
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Auch bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Auflichtbeleuchtung und/oder Durchlichtbeleuchtung eines Objektes mittels einer flächig ausgebildeten Beleuchtungsquelle, wobei abhängig von der Position des optischen Sensors nur ein eingeschränkter Bereich der Beleuchtungsquelle angesteuert wird, vorzugsweise ein Bereich innerhalb eines festgelegten Winkelbereiches zur optischen Achse des optischen Sensors.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf eine Auflichtbeleuchtung, bei der in zumindest einem Arbeitsabstand einer eingesetzten Optik mit veränderlichem Arbeitsabstand eine Marke auf die Objektoberfläche projiziert wird.
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Flächig ausgebildete Beleuchtungsquellen werden bereits in vielen Bereichen der Optik und der Messtechnik eingesetzt, beispielsweise für die Durchlichtbeleuchtung oder die Auflichtbeleuchtung von Proben. Hierbei finden jedoch durchgängig nur Leuchtfelder Einsatz, die eine möglichst homogene Ausleuchtung zur Verfügung stellen und bei denen die Helligkeit für alle Bereiche der Beleuchtungsquelle gemeinsam verändert wird. Hiermit soll eine gleichmäßige Ausleuchtung erreicht werden.
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Dies hat jedoch zum Nachteil, dass immer eine Mischung verschiedener Strahlrichtungen vorliegt, im Fall der Auflichtbeleuchtung also eine Mischung zwischen Hellfeldbeleuchtung und Dunkelfeldbeleuchtung vorliegt. Für messtechnische Zwecke ergeben sich damit ein verringerter Kontrast und verschlechterte Messergebnisse, beispielsweise bei der Kantenerkennung im Rahmen einer Bildverarbeitung oder der Bestimmung von Punkten auf der Oberfläche des Objektes. Diese Effekte sind besonders deutlich, wenn keine weiteren optischen Elemente wie Linsen oder ähnliches von der Beleuchtung durchlaufen werden, die Beleuchtung also lediglich durch seitliches Einspiegeln auf das zu messende Objekt gelenkt wird, wie dies in einigen Mikroskopen erfolgt.
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Zur Erhöhung des Kontrastes werden im Stand der Technik, insbesondere in der Mikroskopie mechanische Blenden eingesetzt. Diese sind in ihrer Schaltgeschwindigkeit begrenzt, verschleißen und sind recht unflexibel. Zudem lässt sich dadurch lediglich der Durchmesser einschränken, nicht aber eine definierte Beleuchtungsart realisieren.
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Ebenso nachteilig ist der relativ große Abstrahlwinkel der einzelnen Leuchtelemente. Hierdurch erreichen Strahlen den optischen Sensor, insbesondere den von der Apertur der Frontlinse erfassten Bereich, die einen großen Winkel zur optischen Achse des Sensors einnehmen, wodurch Kanten oder Strukturen des Messobjektes schräg abgebildet und somit seitliche verschoben erscheinen, beispielsweise auf der flächigen Matrix eines Kamerachips eines Bildverarbeitungssensors. Hierdurch ergeben sich also Abbildungsfehler, insbesondere bei hohen Messobjekten, also Objekten mit einer Ausdehnung in Richtung der Abbildungsachse des optischen Sensors, insbesondere bei Ausdehnungen in der Größenordnung der Schärfentiefe der Optik und darüber hinaus. Um dies zu vermeiden und eine nahezu parallel zur Abbildungsrichtung verlaufende, auch telezentrisch genannte Beleuchtung zu erzeugen, werden optische Elemente zur Kollimierung oder rohrförmige Blendenarrays eingesetzt. Bei der Kollimierung mittels einer Linse ergibt sich der Nachteil, dass diese nahezu mittig zum Strahlengang des optischen Sensors angeordnet werden muss und somit mit dem Sensor mitbewegt wird. Neben dem erhöhten Aufwand zusätzlicher Antriebe und Führungseinrichtungen, besteht hierdurch Kollisionsgefahr mit dem Messobjekt oder es müssen konstruktiv aufwändige Schutzmaßnahmen ergriffen werden. Zudem erhöhen sich die Baugröße und insbesondere der Abstand zwischen Beleuchtung und Sensor, wodurch die Lichtausbeute sinkt. Zuletzt genanntes gilt ebenso für rohrförmige Blendenarrays, wie diese der
EP 1 618 349 A1 zu entnehmen sind. Zudem ist nachteilig, dass der Durchmesser der Röhren einen Mindestwert nicht unterschreiten darf, damit noch eine ausreichende Lichtmenge passieren kann. Hierdurch ergibt sich eine Struktur, die abhängig von der verwendeten Optik des Sensors sichtbar sein kann und die Bildqualität negativ beeinflusst. Zudem sind präzise gefertigte rohrförmige Blendenarrays teuer. Kann jedoch ein ähnlicher Effekt der telezentrischen Beleuchtung bzw. der Begrenzung der Abstrahlwinkel der zur Beleuchtung beitragenden Leuchtelemente ohne zusätzliche Maßnahmen wie Linsen oder rohrförmige Blendenarrays erfolgen, kann auf herkömmlich verfügbare und preisgünstige flächige Leuchtelementarrays zurückgegriffen werden, wie sie beispielsweise in der TV-Technik unter dem Namen LCD- oder LED-Array bekannt sind. Auch LCoS-(Liquid Crystal on Silicon) oder OLED-Display-Arrays (organic light emitting diode) können eingesetzt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine flexible Beleuchtungseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Einrichtung zur Verfügung zu stellen, die schnell und mit einfachen Mittel, sowie nahezu verschleißfrei eine Umschaltung zwischen verschiedenen Beleuchtungsarten wie Hellfeldauflicht, Dunkelfeldauflicht verschiedener Neigungswinkel und Richtungen und Durchlicht ermöglicht, wobei der dabei vorliegende Kontrast möglichst hoch ist, um genaue dimensionelle Messungen im gesamten Messbereich bzw. Sichtbereich eines optischen Sensors zu ermöglichen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Erhöhung des Kontrasts der beleuchteten Objektoberfläche.
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Auch soll die Erfindung der Beleuchtung von Objekten dienen, die einer dimensionellen Untersuchung unterzogen werden sollen, beispielsweise durch Bestimmung von Kanten oder Oberflächenpunkten. Entsprechende Objekte sind meist größer als der von einem optischen Sensor wir Bildverarbeitungssensor erfassbare Bereich, insbesondere wenn dieser zur Erzielung hoher Genauigkeiten mit einem vergrößernden Abbildungsobjektiv versehen ist. Um dennoch das gesamte Objekt bzw. die gesamte Objektkontur wie Außenkanten zu erfassen, werden Sensor und Objekt relativ zueinander in verschiedene Positionen gebracht und jeweils Teilkonturen ermittelt und ggf. zu einer Gesamtkontur zusammengefügt. Bei der Ermittlung der Teilkonturen ist erfindungsgemäß vorgesehen, jeweils nur den vom Sensor erfassten Bereich zu beleuchten, und zwar derart, dass eine genaue Messung realisiert wird. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass der Einfallswinkel der Beleuchtung in Bezug auf die Kantenlage am Objekt oder die optische Achse des Sensors begrenzt wird, um eine scharfe Abbildung der Objektkanten zu erzielen. Hierzu werden jeweils nur ausgewählte Bereiche der Beleuchtungsquelle eingeschaltet.
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Eine besondere unabhängige Aufgabe besteht darin, den maximalen Einfallswinkel der Beleuchtung bzgl. der optischen Achse des optischen Sensor zu begrenzen, wobei dennoch eine flächig ausgebildete Leuchtquelle zum Einsatz kommen soll, die eine höhere Ausdehnung besitzt als der ohne Bewegung des optischen Sensors von diesem erfassbare Bereich.
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Zur Lösung eines Aspekts oder mehrerer Aspekte der Erfindung ist u. a. vorgesehen, dass die Beleuchtungsquelle aus einer Vielzahl von Leuchtelementen besteht, die unabhängig voneinander schaltbar sind, insbesondere einschaltbar und ausschaltbar oder in ihrer Intensität einstellbar sind.
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Hierzu werden flächige Beleuchtungsquellen, wie beispielsweise zweidimensionale LCD-Matrizen (Liquid Crystal Display), LED-Matrizen (Light Emitting Diode), OLED-Matrizen (Organic Light Emitting Diode), LCoS-Matrizen (Liquid Crystal on Silicon) oder Faserbündel, genauer sogenannte geordnete Faserbündel, eingesetzt, deren Elemente einzeln ansteuerbar sind.
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Zwar sind flächige Beleuchtungsquellen für die Projektion von Linien oder Mustern bekannt, die in die Objektebene fokussiert werden. Die Gestalt der projizierten Muster wird anschließend durch einen optischen Sensor erfasst und gibt Aufschluss über die Oberflächengestalt des Objektes. Um genaue Messergebisse zu erreichen, muss das sogenannte strukturierte Licht in der Objektebene scharf abgebildet werden. Es handelt sich dabei also nicht um eine Auflichtbeleuchtung im Sinne dieser Erfindung, die geeignet wäre, einen Bereich eines Objektes vollständig zu beleuchten und der direkten Auswertung, beispielsweise durch Bildverarbeitung, zugängig zu machen. Vielmehr wird das Objekt bei dieser Art Sensorik indirekt, beispielweise durch Triangulation, also Richtungsbestimmung und nur an den Stellen, an denen Linien des Musters abgebildet werden, gemessen. Die Gestaltung der strukturierten Beleuchtung erfolgt zumeist durch feste Blenden in Form von Masken, Ablenkung eines Lichtstrahls durch rotierende Polygonspiegel oder Modulation der Intensität einer punktförmigen oder flächigen Lichtquelle.
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In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird dagegen jedoch nicht die Lage der projizierten Muster ausgewertet, sondern ein von der Fokussierung, also dem Abstand zwischen Sensor und Objektoberfläche und damit der Topografie der Oberfläche, abhängiger Parameter wie die Schärfe des abgebildeten Muster. Es wird sozusagen ermittelt, welche Bereiche des Musters scharf abgebildet werden, beispielsweise indem die Intensität im Zentrum der jeweiligen Bereiche des Musters ermittelt wird, die eingeschaltet, also beleuchtet sind. Liegt in diesem Bereich eine Fokussierung vor, so ist das Zentrum hell und der Bereich um das Zentrum dunkler. Außerhalb des fokussiertem Zustandes bildet sich um das Zentrum ein aufgehellter Bereich und das Zentrum selbst ist ebenso dunkler als im fokussierten Zustand. Anhand der Intensität im Zentrum der einzelnen durch das Muster beleuchteten Bereiche lässt sich erfindungsgemäß der Fokussierungszustand und damit der Abstand zum Objekt und dadurch also je beleuchtetem Bereich ein Oberflächenpunkt ermitteln, indem die Intensität in unterschiedlichen Abständen zwischen Sensor und Objekt aufgenommen wird. Damit sich die hellen Bereiche des Musters nicht gegenseitig beeinflussen, also die unscharfe Abbildung des benachbarten hellen Bereiches überspricht, sind die hellen Bereiche des Musters mit einem Abstand versehen und in ihrem Durchmesser eher gering, z. B. nur wenige oder sogar nur ein Pixel groß. Alternativ kann auch der Kontrast im Bereich des Zentrums und darum herum ermittelt werden. Dieser wird ähnlich wie die Intensität im fokussierten Zustand maximal.
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Die einfachste Form eines Musters besteht darin, dass jeder beleuchtete Messpunkt in allen Richtungen von genau einem nicht beleuchteten Messpunkt umgeben ist, also jeweils in zwei Richtungen abwechselnd ein Messpunkt beleuchtet und der nächste unbeleuchtet ist. Hierdurch kann ein Viertel aller Messpunkte in einem Messtakt ermittelt werden. In den nächsten drei Takten wird das Muster in der ersten, dann der zweiten und schließlich in beiden Richtungen verschoben und jeweils zuvor unbeleuchtete Messpunkte beleuchtet und die zuvor beleuchteten nicht beleuchtet. Unter Umständen sind größere Abstände zwischen den beleuchteten Messpunkten möglich, es wird also eine größerer Abstand im Muster benötigt. Es sind dann mehr als vier Messungen mit dem jeweils verschobenen Muster notwendig, um alle Messpunkte zu erfassen. Die jeweils verschobenen Muster werden im Weiteren auch als unterschiedliche Muster bezeichnet. Die unterschiedlichen Muster werden jeweils so oft zueinander verschoben bzw. so oft variiert, bis alle Teilbereiche innerhalb der vom Muster beleuchteten Fläche zumindest einmal beleuchtet wurden.
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Es ist zudem vorgesehen, dass einer oder mehrere der zur Messung verwendeten Teilbereiche, beispielsweise in Form der Muster, der Lichtquelle in mehreren sich unterscheidenden Abständen zwischen Sensorsystem und Messobjektoberfläche angesteuert werden, wobei vorzugsweise je Abstand bzw. Abstandsbereich ein Gesamtbild aus den Teilbildern zusammengesetzt wird, und der Abstand zwischen Sensorsystem und Messobjektoberfläche je Teilbereich ermittelt wird, indem zumindest die Lage des jeweiligen Teilbildes berücksichtigt wird, für das der jeweilige Teilbereich wie Pixel die höchsten Intensität bzw. Helligkeit besitzt.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird eine Auflichtbeleuchtung, insbesondere Hellfeldauflichtbeleuchtung, mit erhöhtem Kontrast erzeugt, indem eine Marke auf die Objektoberfläche projiziert wird. Hierzu wird im Strahlengang der Auflichtbeleuchtungsquelle eine Maske, wie Chrommaske, mit lichtdurchlässigen Glasbereichen und lichtundurchlässigen Chrombereichen vor der Einspiegelung in den Strahlengang des optischen Sensors angeordnet. Mittels einer ebenfalls vor der Einspiegelung angeordneten Optik und/oder nach der Einspiegelung angeordneten Optik wird die Marke in eine Zwischenbildebene fokussiert. Diese Zwischenbildebene oder eine mittels einer weiteren Optik erzeugte Bildebene, in der die Marke scharf abgebildet wird, wird erfindungsgemäß in zumindest einer Einstellung der für den optischen Sensor eingesetzten und von dem Auflichtbeleuchtungsstrahlengang zumindest teilweise durchlaufenen Optik vom optischen Sensor erfasst. Hierdurch wird künstlich ein erhöhter Kontrast in der Scharfebene des optischen Sensors erzeugt, wodurch das erfindungsgemäße Fokusverfahren insbesondere bei Objektoberflächen mit geringer Struktur verbesserte Ergebnisse liefert. Um eine Hellfeldbeleuchtung auch ohne wirksame Markenprojektion zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Marke in zumindest einem veränderten Arbeitsabstand der Optik des optischen Sensors in der dann vorliegenden Fokusebene unscharf abgebildet wird. Dies wird erreicht, indem zumindest eine optische Linse der Optik des optischen Sensors verstellt wird, die nicht vom Auflichtbeleuchtungsstrahlengang durchlaufen wird und somit die Verstellung des Arbeitsabstandes keinen Einfluss auf die Lage der Ebene hat, in die das Muster scharf abgebildet wird. Diese Ausgestaltung ist erfindungsgemäß auch mit der Idee kombinierbar, dass die Beleuchtungsquelle aus einer Vielzahl von Leuchtelementen besteht, die unabhängig voneinander schaltbar sind. Die Beleuchtungsquelle selbst kann die Marke darstellen, indem nur ausgewählte Leuchtelemente eingeschaltet werden.
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In einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken strahlen die einzelnen Elemente unterschiedliche Wellenlängen, also Farben ab. Hierzu kommen entsprechende Matrizen oder Faserbündel zum Einsatz, in denen den einzelnen Elementen diskrete Wellenlängen zugeordnet werden, beispielsweise in Form eines Bayer-Musters, wie dies auch bei Farbkameras bekannt ist. Da hierbei sämtliche verfügbare Farben über die gesamte Fläche verfügbar sind, lassen sich die Farben in allen Bereichen variieren. Dies ermöglicht es, wie später noch beschrieben, für die unterschiedlichen bereits genannten Beleuchtungsarten die Farbe getrennt voneinander einzustellen.
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Alternativ werden Mikrospiegelarrays eingesetzt, wobei die einzelnen Elemente Spiegel sind, die in ihrer Ausrichtung bzw. Richtung bzw. Winkel ansteuerbar sind. Hierdurch wird das Licht einer auf das Array gerichteten Lichtquelle in einem ersten oder zweiten Winkel, je nach Ausrichtung jedes einzelnen Spiegels, reflektiert. Hierdurch wird es entweder in eine sogenannte Lichtfalle geleitet oder in eine definierte Richtung abgestrahlt. Das Prinzip wird beispielweise in DLP-Beamern (Digital Light Processing) eingesetzt. Die beiden einstellbaren Winkel können auch so gewählt werden, bzw. das Array so zur Lichtquelle ausgerichtet werden, dass die beiden Winkel für zwei unterschiedliche Beleuchtungsarten eingesetzt werden. So lässt sich beispielsweise beim ersten Kippwinkel eine parallele Beleuchtung für eine Durchlichtbeleuchtung realisieren und durch den zweiten Kippwinkel eine Auflichtart.
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Erfindungsgemäß werden die einzelnen Leuchtelemente bzw. Mikrospiegel in Gruppen unterteilt, wobei einzelne oder mehrere Gruppen unabhängig voneinander schaltbar sind. Eine Gruppe kann dabei auch nur aus einem einzelnen Leuchtelement bestehen.
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Inhalt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Auswahl und das Einschalten bzw. Einstellen einzelner oder mehrerer Gruppen von Leuchtelementen, um eine Hellfeldauflichtbeleuchtung oder eine Dunkelfeldauflichtbeleuchtung oder eine Durchlichtbeleuchtung oder eine Mischung der Beleuchtungsarten zu erzielen.
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Ein eigenerfinderischer Verfahrensschritt besteht in der gezielt auf einen Bereich eingeschränkten Beleuchtung, der abhängig von der Position eines bewegten optischen Sensors bezüglich der flächigen Beleuchtung so ausgewählt wird, dass der maximal auftretende Winkel zwischen Beleuchtung und optischer Achse des optischen Sensors eingeschränkt wird, um Abbildungsfehler zu vermindern. Vorteilhaft lässt sich dies bei Messungen im Durchlicht einsetzen, wobei die Beleuchtung auf der vom optischen Sensor abgelegenen Seite des zu messenden Objektes angeordnet ist und jeweils nur der Bereich eingeschaltet bzw. eingestellt wird, der der Optik gegenüberliegt. Hierdurch werden Beleuchtungsstrahlen mit großem Winkel zur optischen Achse des optischen Sensors vermieden. Gleichfalls lässt sich das Verfahren für die Auflichtbeleuchtung einsetzen, bevorzugt für die Beleuchtung im Hellfeld, also koaxial zur optischen Achse des optischen Sensors. Hierbei kann die Beleuchtung über eine Umlenkung in den Strahlengang eingebracht werden oder aber auch direkt in diesem angeordnet werden. Hierfür eignen sich beispielsweise transparente Beleuchtungsquellen wie OLEDs.
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Das Beleuchten wird durch eine einzelne Beleuchtungseinrichtung ermöglicht, wodurch Bauraum und Kosten gespart werden.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, dass Oberflächenpunkte, die Lageinformationen der Messpunkte entlang der optischen Abbildungsrichtung enthalten, bestimmt werden. Hierzu erfolgt die bekannte Helligkeits- oder Kontrastauswertung entsprechend der Fokustechnik, wobei die Bildaufnahme in mehreren Abständen zwischen Sensor und Objekt wiederholt wird. Zur Beleuchtung soll jedoch auf den aufwändigen Aufbau von Blenden bzw. rotierenden Scheiben mit Löchern wie Nipkov-Scheiben, verzichtet werden, wie diese in der Konfokaltechnik eingesetzt werden, und anstatt dessen die erfindungsgemäße Lichtquelle so angesteuert wird, dass ein Muster abgebildet wird, dass eine ähnliche Abbildung erzeugt, wie die durch Konfokalblenden erzeugte Abbildung.
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Insbesondere wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe im Wesentlichen gelöst durch eine Vorrichtung zur Auflichtbeleuchtung und/oder Durchlichtbeleuchtung eines Objektes mittels einer flächig ausgebildeten Beleuchtungsquelle, wobei die von der Beleuchtungsquelle ausgehende Strahlung in den Strahlengang eines optischen Sensors, vorzugsweise Bildverarbeitungssensors, eingekoppelt und auf das Objekt abgebildet wird, wobei die Beleuchtungsquelle zumindest aus einer Vielzahl von Leuchtelementen, wie beispielsweise zweidimensionaler LCD-Matrix, LED-Matrix, OLED-Matrix, LCoS-Matrix, Faserbündel oder zumindest einem Mikrospiegelarray gebildet wird, wobei die einzelnen Leuchtelemente bzw. Mikrospiegel unabhängig voneinander schaltbar sind, vorzugsweise die Leuchtelemente bzw. Mikrospiegel in Gruppen unterteilt sind, wobei einzelne oder mehrere Gruppen unabhängig voneinander schaltbar sind.
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Besonderes Kennzeichen der erfinderischen Vorrichtung ist, dass die Strahlung der Beleuchtungsquelle nicht in die Objektebene fokussiert wird, also keine strukturierte Beleuchtung erfolgt, wie dies bei auf der Lichtprojektion basierenden Sensoren wie Triangulationssensoren der Fall ist.
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Eine weitere unabhängige Lösung der der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung zur Auflichtbeleuchtung und/oder Durchlichtbeleuchtung eines Objektes mittels einer flächig ausgebildeten Beleuchtungsquelle, wobei die von der Beleuchtungsquelle ausgehende Strahlung in den Strahlengang eines optischen Sensors, vorzugsweise Bildverarbeitungssensors, einkoppelbar und auf das Objekt abbildbar ist oder die Beleuchtungsquelle auf der vom optischen Sensor abgewandten Seite des Objektes angeordnet ist, wobei die Beleuchtungsquelle eine Vielzahl von Leuchtelementen umfasst, die abhängig von der Position des optischen Sensors unabhängig voneinander schaltbar sind.
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Besonderes Kennzeichen der erfinderischen Vorrichtung ist, dass nur die Leuchtelemente schaltbar sind, die innerhalb eines festgelegten Winkelbereiches zur optischen Achse des optischen Sensors angeordnet sind, vorzugsweise der Winkelbereich um einen festlegbaren Winkel von beispielsweise 1° oder 3° oder 5° größer ist als der aus der numerischen Apertur des dem optischen Sensors zugeordneten Objektives resultierende Akzeptanzwinkel. Je nach Raumrichtung kann dieser Winkelbereich unterschiedlich sein. Hierdurch sind, neben kreisförmigen Bereichen, auch anderweitig geformte Bereiche der Beleuchtung schaltbar, also einschaltbar bzw. steuerbar, wie beispielsweise auf die Kameraabmessungen des optischen Sensors abgestimmte rechteckige Bereiche.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass ausschließlich die Leuchtelemente einschaltbar sind, bei denen der Winkel Phi zwischen optischer Achse des Sensors und Richtung der direkten Verbindungslinie zwischen dem Leuchtelement und dem optischen Sensor ≤ 10°, bevorzugt ≤ 3°, besonders bevorzugt ≤ 1° beträgt. Die direkte Verbindungslinie verläuft dabei insbesondere zwischen der Mitte der Oberfläche des Leuchtelementes und der Mitte des objektseitig vordersten optischen Elementes wie Linse (auch Frontlinse genannt) des optischen Sensors.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass der optische Sensor rechtwinklig oder zumindest nahezu rechtwinklig zu seiner Abbildungsrichtung bewegbar ist und die Beleuchtungsquelle eine größere Ausdehnung als die vom feststehenden optischen Sensor erfassbare Fläche besitzt, vorzugsweise den gesamten vom bewegten optischen Sensor erfassbaren Bereich abdeckt.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung auch dadurch aus, dass die Beleuchtungsquelle fest angeordnet ist und der optische Sensor bezüglich der Beleuchtungsquelle in zumindest einer Richtung rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zu seiner Abbildungsrichtung bewegbar ist, oder dass die Beleuchtungsquelle in einer ersten rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zur Abbildungsrichtung des optischen Sensors verlaufenden Richtung bewegbar ist und der optische Sensor in einer zweiten, rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zur Abbildungsrichtung des optischen Sensors und rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Beleuchtungseinrichtung verlaufenden Richtung bewegbar ist.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass Objekt und optischer Sensor relativ zueinander in Richtung der Abbildungsrichtung des optischen Sensors und vorzugsweise rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zur Abbildungsrichtung des optischen Sensors bewegbar sind und die Beleuchtungsquelle eine Ausdehnung besitzt, die zumindest die vom jeweils relativ zum Objekt feststehenden optischen Sensor erfassbare Fläche beleuchtet, und die Beleuchtungsquelle relativ zum optischen Sensor fest angeordnet ist.
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Die Bewegung in Richtung der Abbildungsrichtung des optischen Sensors, also der optischen Achse, dient der Durchführung des bereits beschriebenen Fokusverfahrens zur Bestimmung von Oberflächenpunkten. Vorteilhaft wird dabei der vom Sensor erfasste Bereich durch die Beleuchtungsquelle beleuchtet. Die Bewegung rechtwinklig zur optischen Achse ermöglicht es, Oberflächenpunkte an unterschiedlichen Stellen am Objekt zu bestimmen.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die eine Fläche bildenden Leuchtelemente zumindest Leuchtelemente aus der Gruppe LCD-Matrix, LED-Matrix, OLED-Matrix, LCoS-Matrix, Faserbündel, zumindest ein Mikrospiegelarray sind. Als Leuchtelemente werden also solche aus der Gruppe zweidimensionale LCD-Matrix, LED-Matrix, OLED-Matrix, LCoS-Matrix, Faserbündel oder zumindest ein Mikrospiegelarray verwendet.
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Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Strahlung der Beleuchtungsquelle unfokussiert auf die Objektebene auftrifft. Dies ist vorgesehen zur erfindungsgemäßen Beleuchtung, ohne die Erfindung damit einzuschränken. Im Falle der Anwendung des Fokusverfahrens erfolgt hingegen eine Fokussierung mittels einer geeigneten Optik.
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Bevorzugterweise ist daher auch vorgesehen, dass die Strahlung der Beleuchtungsquelle durch eine mit dem optischen Sensor verbundene oder im optischen Sensor bereits enthaltene Optik in die Fokusebene des optischen Sensors fokussierbar ist.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass mehrere ausgewählte Leuchtelemente der Beleuchtungsquelle gemeinsam ansteuerbar sind, die ein Muster bilden, vorzugsweise nacheinander mehrere unterschiedliche Muster erzeugbar sind. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Fokusverfahren für mehrere Oberflächenpunkte gleichzeitig möglich. Es ist dabei vorgesehen, wie oben bereits erläutert, dass das Muster jeweils sich auch im unfokussierten Zustand nicht überdeckende Bereiche zu beleuchten.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die Einkopplung mit Mitteln zur Umlenkung der Strahlung der Beleuchtungsquelle, wie beispielsweise Umlenkspiegel, Teilerwürfel, Teilerplatte oder Pellicle erfolgt, vorzugsweise unter Verwendung teilweise durchlässiger optischer Schichten oder wellenlängenselektiver Schichten oder schwingungsrichtungsselektiver Schichten.
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Besonders bevorzugt erfolgt hierbei im einfachsten Fall lediglich eine Umlenkung der von der flächigen Beleuchtungsquelle abgegebenen Strahlung am objektseitigen Ende des optischen Sensors, also eine Einkopplung zwischen dem Objekt und der dem Objekt zugewandten Seite der optischen Elemente des optischen Sensors erfolgt.
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Alternativ ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplung zwischen den optischen Elementen des optischen Sensors oder zwischen den optischen Elementen und dem Bildsensor des optischen Sensors erfolgt. Hierbei durchläuft die Strahlung der Beleuchtungsquelle also die optischen Elemente wie Linsen und/oder Blenden und/oder Teilerschichten des optischen Sensors.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Durchlichtbeleuchtung an der dem optischen Sensor gegenüberliegenden Seite des Objektes angeordnet ist und vorzugsweise ohne Umlenkung eingekoppelt wird. Die Beleuchtungsquelle befindet sich also gegenüber dem optischen Sensor und strahlt in entgegengesetzter Richtung der optischen Achse des optischen Sensors.
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Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass zwischen Beleuchtungsquelle und Einkopplung ein optisches Element wie Linse und/oder eine Blende und/oder Filter, der Strahlen kleiner einem definierten Grenzwinkel zur mittleren Richtung der Strahlen der Beleuchtungsquelle durchlässt, vorzugsweise gebildet durch eine Anordnung mehrerer in Strahlungsrichtung rohrförmig oder wabenförmig ausgebildeter und nebeneinander angeordneten Elemente, angeordnet ist.
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Durch die optischen Elemente wie Linsen oder Blenden lässt sich eine Anpassung der Strahlgeometrie der Beleuchtung auf das Sichtfeld des Sensors erzielen. Mittels der Filter wird eine Parallelisierung der Strahlung vorgenommen, vorzugsweise bei der Hellfeldauflicht- oder der Durchlichtbeleuchtung.
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Hervorzuheben ist des Weiteren, dass die Beleuchtungseinrichtung in ein Koordinatenmessgerät integriert ist und die Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung und des optischen Sensors mit der Steuerung des Koordinatenmessgerätes verbunden ist, und vorzugsweise zwei Beleuchtungseinrichtungen verwendet werden, die an gegenüberliegenden Seiten des Objektes angeordnet sind und vorzugsweise zwei optische Sensoren verwendet werden, die an gegenüberliegenden Seiten des Objektes angeordnet sind. Durch diese Maßnahmen erfüllt die Beleuchtung alle Aufgaben der verschiedenen in der Koordinatenmesstechnik verwendeten Beleuchtungsarten. Eine zweite Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art wird dann benötigt, wenn nur ein Sensor vorhanden ist und für diesen Auflichtbeleuchtung und Durchlichtbeleuchtung realisiert werden soll. Sind diese zwei Beleuchtungseinrichtungen vorhanden, kann aber auch ein zweiter Sensor an der gegenüberliegenden Seite des Objektes mit beiden Beleuchtungsarten versorgt werden. Dadurch wird eine Messung des Objektes an beiden Seiten möglich.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die Vielzahl der Leuchtelemente bzw. Fasern bzw. Mikrospiegel der Beleuchtungsquelle Licht unterschiedlicher Wellenlänge abstrahlen, vorzugsweise durch Einsatz einer RGB-Matrix-Beleuchtungsquelle.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Leuchtelemente in einer Ebene angeordnet sind, die vorzugsweise parallel oder senkrecht zur Auflagefläche des zu messenden Objekts verläuft.
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Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass ausschließlich die Leuchtelemente einschaltbar sind, bei denen der Winkel Phi zwischen optischer Achse des Sensors und Richtung der direkten Verbindungslinie zwischen dem Leuchtelement und dem optischen Sensor ≤ 10°, bevorzugt ≤ 3°, besonders bevorzugt ≤ 1° beträgt.
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Eigenerfinderisch zeichnet sich eine Vorrichtung dadurch aus, dass in einem Beleuchtungsstrahlengang, vorzugsweise Hellfeldbeleuchtungsstrahlengang, vor der Einspiegelung in den Strahlengang eines optischen Sensors, vorzugsweise Bildverarbeitungssensors mit Fokussensorfunktion, eine Marke, wie Chrommaske, mit lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Bereichen angeordnet wird, die in die Fokusebene einer dem optischen Sensor zugeordneten Optik mit verstellbarem Arbeitsabstand in einer ersten Einstellung für den Arbeitsabstand fokussiert wird und in zumindest einer weiteren Fokusebene eines veränderten Arbeitsabstandes unscharf abgebildet wird, vorzugsweise, indem die Optik zumindest eine zur Einstellung des Arbeitsabstandes der Optik verstellbare Linse enthält, die vom Beleuchtungsstrahlengang erst nach der Reflexion am Objekt durchlaufen wird, also zwischen Einspiegelung und Empfänger des optischen Sensors angeordnet ist, wobei die Marke vorzugsweise gebildet wird durch die Vielzahl von Leuchtelementen der Beleuchtungsquelle, wobei nur ausgewählte Leuchtelemente eingeschaltet sind.
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Gelöst werden eine oder mehrere der Erfindung zugrunde liegende Aufgaben im Wesentlichen auch durch ein Verfahren zur Auflichtbeleuchtung und/oder Durchlichtbeleuchtung eines Objektes mittels einer flächig ausgebildeten Beleuchtungsquelle, wobei die von der Beleuchtungsquelle ausgehende Strahlung in den Strahlengang eines optischen Sensors, vorzugsweise Bildverarbeitungssensors, eingekoppelt und auf das Objekt abgebildet wird, wobei die Beleuchtungsquelle zumindest aus einer Vielzahl von Leuchtelementen, wie beispielsweise zweidimensionaler LCD-Matrix, LED-Matrix, OLED-Matrix, LCoS-Matrix, Faserbündel oder zumindest einem Mikrospiegelarray gebildet wird, wobei die einzelnen Leuchtelemente bzw. Mikrospiegel unabhängig voneinander eingeschaltet bzw. eingestellt werden, vorzugsweise die einzelnen Leuchtelemente bzw. Mikrospiegel in Gruppen unterteilt sind und die einzelnen oder mehreren Gruppen unabhängig voneinander eingeschaltet bzw. eingestellt werden, um eine Hellfeldauflichtbeleuchtung oder eine Dunkelfeldauflichtbeleuchtung oder eine Durchlichtbeleuchtung oder eine Mischung der Beleuchtungsarten zu erzielen.
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Ein weiteres eigenerfinderisch die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe lösendes Verfahren besteht in einer Auflichtbeleuchtung und/oder Durchlichtbeleuchtung eines Objektes mittels einer flächig ausgebildeten Beleuchtungsquelle, wobei die von der Beleuchtungsquelle ausgehende Strahlung in den Strahlengang eines optischen Sensors, vorzugsweise Bildverarbeitungssensors, eingekoppelt und auf das Objekt abgebildet wird oder die Beleuchtungsquelle auf der vom optischen Sensor abgewandten Seite des Objektes angeordnet wird, wobei die Beleuchtungsquelle eine Vielzahl von Leuchtelementen umfasst, die abhängig von der Position des optischen Sensors unabhängig voneinander eingeschaltet und/oder eingestellt werden derart, dass eine Hellfeldauflichtbeleuchtung oder eine Dunkelfeldauflichtbeleuchtung oder eine Durchlichtbeleuchtung oder eine Mischung der Beleuchtungsarten erzielt wird.
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Ein drittes eigenerfinderisch die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe lösendes Verfahren besteht in einem Verfahren zur Bestimmung von Messpunkten auf der Oberfläche eines Objekts mit einem optischen Sensor nach dem Fokusprinzip, vorzugsweise konfokalem Fokusprinzip, bestehend zumindest aus einem flächig ausgeprägtem Empfänger bzw. Bildsensor wie CCD- oder CMOS-Sensor mit einer Vielzahl lichtempfindlicher Elemente zur Aufnahme von zweidimensionalen Bildern, unter Verwendung einer Auflichtbeleuchtung, wobei die von der Beleuchtungsquelle ausgehende Strahlung in den Strahlengang des optischen Sensors eingekoppelt und auf das Objekt abgebildet wird, und wobei ein für die Oberfläche des Objekts charakteristischer Parameter wie Kontrastwert und/oder Intensitätswert in mehreren in Richtung der optischen Achse des optischen Sensors variierenden Relativlagen zwischen Objektoberfläche und Fokusebene des Sensors durch Aufnahme zweidimensionaler Bilder bestimmt wird, und aus der Relativlage und dem charakteristischen Parameter die entlang der optischen Achse vorliegende Koordinate zumindest eines Messpunktes bestimmt wird, wobei der durch die Bilder senkrecht zur optischen Achse bestimmte Messbereich in Teilbereiche unterteilt ist, wobei die Beleuchtungsquelle flächig ausgebildeten ist und aus einer Vielzahl von Leuchtelementen gebildet wird, die unabhängig voneinander angesteuert, also eingeschaltet und/oder eingestellt werden, wobei die jeweils angesteuerten Leuchtelemente Muster bilden, die jeweils ausgewählte Teilbereiche beleuchten.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die von der Beleuchtungsquelle ausgehende Strahlung in die Fokusebene des optischen Sensors fokussiert wird, vorzugsweise durch eine mit dem optischen Sensor verbundene oder im optischen Sensor bereits enthaltene Optik, und vorzugsweise die Beleuchtungsquelle relativ zum optischen Sensor feststeht.
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Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Teilbereiche einzelnen Pixeln oder Gruppen benachbarter Pixel des Empfängers des optischen Sensors zugeordnet sind
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Besonders hervorzuheben ist, dass die durch das jeweilige Muster im fokussierten Zustand beleuchteten jeweiligen mehreren Teilbereiche zueinander beabstandet sind, vorzugsweise in einem Abstand zueinander angeordnet sind, der mindestens der doppelten, bevorzugt mindestens der 5-fachen, besonders bevorzugt mindestens der 10-fachen Seitenlänge des Teilbereiches entspricht, vorzugsweise so, dass während der Relativbewegung keine Überlagerung der mehreren beleuchteten Teilbereiche aufgrund der auftretenden Defokussierung des Musters erfolgt.
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Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die durch das jeweilige Muster beleuchteten jeweiligen mehreren Teilbereiche zueinander so beabstandet sind, dass während der Relativbewegung keine Überlagerung der mehreren beleuchteten Teilbereiche aufgrund der auftretenden Defokussierung des Musters erfolgt.
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Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass für die von dem jeweiligen Muster beleuchteten Teilbereiche der charakteristische Parameter und die daraus resultierende Koordinate während der Variation der Relativlage zwischen Objektoberfläche und Fokusebene des Sensors gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig bestimmt wird, wobei die senkrecht zur optischen Achse vorliegende Koordinate aus der senkrecht zur optischen Achse vorliegenden Position des Teilbereiches im Bild und des optischen Sensors relativ zum Objekt bestimmt wird.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass je Abstand bzw. Abstandsbereich ein Gesamtbild aus den den Teilbereichen zugeordneten Teilbildern zusammengesetzt wird, und der Abstand zwischen optischem Sensor und Messobjektoberfläche je Teilbereich ermittelt wird, indem zumindest die Lage des jeweiligen Teilbildes berücksichtigt wird, für das der jeweilige Teilbereich wie Pixel den höchsten Kontrast oder die höchste Intensität bzw. Helligkeit besitzt.
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Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass mehrfach nacheinander Relativbewegungen bei Verwendung jeweils unterschiedlicher Muster ausgeführt werden oder während einer einzelnen Relativbewegung unterschiedliche Muster in mehreren Zyklen wiederholt eingestellt werden, wobei je Muster jeweils mehrere Messpunkte bestimmt werden, wobei die jeweils ausgewählten Teilbereiche entsprechend des jeweiligen Musters festgelegt sind.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die unterschiedlichen Muster jeweils so oft zueinander verschoben werden bzw. so oft variiert werden, bis alle Teilbereiche zumindest einmal beleuchtet wurden.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass nur die Leuchtelemente eingeschaltet oder eingestellt werden, die innerhalb eines festgelegten Winkelbereiches zur optischen Achse des optischen Sensors angeordnet sind, vorzugsweise der Winkelbereich um einen festlegbaren Winkel von beispielsweise 1° oder 3° oder 5° größer ist als der aus der numerischen Apertur des dem optischen Sensors zugeordneten Objektives resultierende Akzeptanzwinkel.
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Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass ausschließlich die Leuchtelemente eingeschaltet werden, bei denen der Winkel Phi zwischen optischer Achse des Sensors und Richtung der direkten Verbindungslinie zwischen dem Leuchtelement und dem optischen Sensor ≤ 10°, bevorzugt ≤ 3°, besonders bevorzugt ≤ 1° beträgt. Die direkte Verbindungslinie verläuft dabei insbesondere zwischen der Mitte der Oberfläche des Leuchtelementes und der Mitte des objektseitig vordersten optischen Elementes wie Linse (auch Frontlinse genannt) des optischen Sensors.
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Besonders hervorzuheben ist, dass zur Messung eines oder mehrerer Merkmale des Objektes der optische Sensor zumindest rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zu seiner Abbildungsrichtung bewegt wird und die Beleuchtungsquelle eine größere Ausdehnung als die vom feststehenden optischen Sensor erfassbare Fläche besitzt, vorzugsweise den gesamten vom bewegten optischen Sensor erfassbaren Bereich abdeckt.
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Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Beleuchtungsquelle fest angeordnet ist und zur Messung eines oder mehrerer Merkmale des Objektes der optische Sensor bezüglich der Beleuchtungsquelle in zumindest einer Richtung rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zu seiner Abbildungsrichtung bewegt wird, oder dass zur Messung eines oder mehrerer Merkmale des Objektes die Beleuchtungsquelle in einer ersten rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zur Abbildungsrichtung des optischen Sensors verlaufenden Richtung bewegt wird und der optische Sensor in einer zweiten, rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zur Abbildungsrichtung des optischen Sensors und rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Beleuchtungseinrichtung verlaufenden Richtung bewegt wird.
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Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass zur Erzeugung der Hellfeldauflichtbeleuchtung Leuchtelemente in der Mitte der Beleuchtungsquelle gruppiert werden, vorzugsweise kreisförmig benachbarte Leuchtelemente. Hierdurch gelangen nur achsnahe Strahlen mit kleinem Winkel zur Ausbreitungsrichtung der Beleuchtungsstrahlung zum Objekt und bilden eine sogenannte Hellfeldauflichtbeleuchtung.
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Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass zur Erzeugung der Dunkelfeldauflichtbeleuchtung Leuchtelemente außerhalb der Mitte der Beleuchtungsquelle gruppiert werden, vorzugsweise in Form von Kreisringen, wobei vorzugsweise mehrere radial versetzte Kreisringe schaltbar sind, um verschiedene Beleuchtungswinkel der Dunkelfeldbeleuchtung zu erzielen, und vorzugsweise die Kreisringe entlang des Umfangs in Segmente unterteilt werden, um verschiedene Richtungen der Dunkelfeldbeleuchtung zu erzielen. Hierbei gelangen also nur achsferne Strahlen mit größerem Winkel zur Ausbreitungsrichtung der Beleuchtungsstrahlung zum Objekt und bilden eine sogenannte Dunkelfeldauflichtbeleuchtung.
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Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass zur Erzeugung der Durchlichtbeleuchtung alle Leuchtelemente der Beleuchtungsquelle gruppiert werden, wobei vorzugsweise Mikrospiegel eingesetzt werden, deren Richtungen zur Erzeugung parallelen Lichtes eingestellt werden, oder die Mikrospiegel zur Erzeugung diffusen Lichtes gruppiert und in unterschiedlichen Richtungen eingestellt werden. Hierdurch werden die beiden bei Durchlichtbeleuchtung bekannten Strahlcharakteristika, nämlich paralleles oder diffuses Licht, erreicht.
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Alternativ lässt sich paralleles Durchlicht erfindungsgemäß auch ohne Kippspiegel durch das Einbringen eines Filters zwischen einer Beleuchtungsquelle und der Einkopplung erzeugen, indem der Filter nur Strahlen kleiner einem definierten Grenzwinkel zur mittleren Richtung der Strahlen der Beleuchtungsquelle durchlässt, vorzugsweise gebildet durch eine Anordnung mehrerer in Strahlungsrichtung rohrförmig oder wabenförmig ausgebildeter und nebeneinander angeordneten Elemente.
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Besonders hervorzuheben ist, dass die Richtungen der Mikrospiegel zumindest jeweils einer Gruppe zum Umschalten zwischen Einschaltzustand und Ausschaltzustand der jeweiligen Beleuchtungsart oder zum Umschalten zwischen Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung geändert werden.
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Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass Durchlichtbeleuchtung und Hellfeldbeleuchtung und/oder Dunkelfeldbeleuchtung durch eine Beleuchtungsanordnung erzielt wird und zwei optische Sensoren, die an gegenüberliegenden Seiten des Objektes angeordnet sind, verwendet werden, um das Objekt von zwei Seiten zu messen.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere auch dadurch aus, dass die Farbe der Durchlichtbeleuchtung und/oder Auflichtbeleuchtung durch Ansteuerung der entsprechenden Leuchtelemente eingestellt wird, wobei vorzugsweise unterschiedliche Farben für die Beleuchtungsarten bzw. die unterschiedlichen Dunkelfeldkreisringe bzw. -segmente eingestellt werden.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass das Verfahren in einem Koordinatenmessgerät eingesetzt wird.
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Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass die einzuschaltenden Leuchtelemente entsprechend einer Vorabmessung der Objektkonturen bzw. der Objektberandung mit dem optischen Sensor, vorzugsweise in unterschiedlichen Relativpositionen zwischen Sensor und Objekt, festgelegt werden, wobei bei der Vorabmessung alle Leuchtelemente der jeweils gewählten Beleuchtungsart Durchlicht oder Auflicht oder zumindest der Teil der Leuchtelement, der für eine vollständige Beleuchtung des Objektes notwendig ist, eingeschaltet werden und die Konturen bzw. die Berandung des Objektes grob in ihrer Lage bestimmt werden, und anschließend je Relativposition zwischen Sensor und Objekt nur die Leuchtelemente eingeschaltet werden, die zur Beleuchtung der vom Sensor erfassten, grob bestimmten Kontur unter dem vorgebbaren Maximalwinkel Phi beitragen.
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Eine eigenerfinderisches Verfahren sieht vor, dass zur Erhöhung des Kontrastes der von einem optischen Sensor erfassten Oberfläche eines Objektes in einem Beleuchtungsstrahlengang, vorzugsweise Hellfeldbeleuchtungsstrahlengang, vor der Einspiegelung in den Strahlengang eines optischen Sensors, vorzugsweise Bildverarbeitungssensors mit Fokussensorfunktion, eine Marke, wie Chrommaske, mit lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Bereichen angeordnet ist und durch Einstellung eines ersten Arbeitsabstandes der dem optischen Sensor zugeordneten Optik mit verstellbarem Arbeitsabstand in die Fokusebene der Optik fokussiert wird, wobei die Marke in zumindest einer weiteren Fokusebene eines veränderten Arbeitsabstandes unscharf abgebildet ist, vorzugsweise, indem die Optik zumindest eine zur Einstellung des Arbeitsabstandes der Optik verstellbare Linse enthält, die vom Beleuchtungsstrahlengang erst nach der Reflexion am Objekt durchlaufen wird, also zwischen Einspiegelung und Empfänger des optischen Sensors angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Marke gebildet wird, indem aus der Vielzahl von Leuchtelementen der Beleuchtungsquelle nur ausgewählte Leuchtelemente eingeschaltet werden.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmale – für sich und/oder in Kombination – sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren.
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Es zeigen:
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1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Einkopplung der Beleuchtung zwischen optischem Sensor und Messobjekt,
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2 eine Erweiterung der ersten bevorzugten Ausführungsform durch eine Abbildungsoptik und/oder Blende,
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3 eine Erweiterung der ersten bevorzugten Ausführungsform durch eine Anordnung zur Begrenzung des Abstrahlwinkels,
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4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Einkopplung der Beleuchtung innerhalb des Strahlenganges des optischen Sensors und einem zweiten optischen Sensor mit Einkopplung der Beleuchtung zwischen zweitem optischen Sensor und Messobjekt,
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5 die Anwendung des erfinderischen Verfahrens zur Erzeugung von Hellfeldauflicht,
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6 die Anwendung des erfinderischen Verfahrens zur Erzeugung eines ersten Dunkelfeldauflichts,
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7 die Anwendung des erfinderischen Verfahrens zur Erzeugung eines zweiten Dunkelfeldauflichts verschiedener Neigung,
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8 die Anwendung des erfinderischen Verfahrens zur Erzeugung eines Dunkelfeldauflicht-Segmentes,
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9 die Anwendung des erfinderischen Verfahrens zur Erzeugung von Durchlicht,
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10 eine alternative Anordnung zur Erzeugung von Hellfeldauflicht unter Verwendung eines Kippspiegelarrays,
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11 eine alternative Anordnung zur Erzeugung von Dunkelfeldauflicht unter Verwendung eines Kippspiegelarrays,
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12 eine alternative Anordnung zur Erzeugung von Durchlicht unter Verwendung eines Kippspiegelarrays im ausgeschalteten Zustand,
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13 eine alternative Anordnung zur Erzeugung von Durchlicht unter Verwendung eines Kippspiegelarrays im eingeschalteten Zustand,
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14 ein weiteres alternatives Verfahren unter Verwendung einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung,
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15 ein besonders hervorzuhebendes Verfahren unter Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung und
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16 ein besonders hervorzuhebendes Verfahren unter Verwendung unterschiedlicher Muster.
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Anhand der 1 wird eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Einkopplung der Strahlung einer Beleuchtung 1 bestehend aus flächig ausgeprägter Beleuchtungsquelle 2 und Umlenkeinrichtung 3 zwischen optischem Sensor 4 und Objekt bzw. Messobjekt 5 erläutert. Die Beleuchtungsquelle 2 besteht erfindungsgemäß aus einzeln ansteuerbaren Elementen 6, von denen beispielhaft drei in der Figur markiert sind. Diese Element lassen sich getrennt ein- und ausschalten, sowie in ihrer Intensität steuern. Die Anzahl der Elemente beträgt einige hundert bis einige tausend Elemente in beiden Ausbreitungsrichtungen. Hierzu eignen sich beispielsweise zweidimensionale LCD-Matrizen (Liquid Crystal Display), LED-Matrizen (Light Emitting Diode), OLED-Matrizen (Organic Light Emitting Diode), LCoS-Matrizen (Liquid Crystal on Silicon) oder geordnete Faserbündel. Die einzelnen Elemente strahlen weißes Licht ab. Alternativ werden farbig strahlende Elemente eingesetzt.
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Die diffus aber im Mittel in Richtung eines Pfeiles 7 abgegebene Strahlung der Beleuchtungsquelle 2 wird über einen teildurchlässigen Spiegel 3 prinzipiell in Richtung der optischen Achse, gekennzeichnet durch einen Pfeil 8, des optischen Sensors 4 auf das Messobjekt 5 gelenkt. Abhängig davon, welche der Elemente 6 eingeschaltet sind, entsteht dadurch eine Hellfeld- oder Dunkelfeldauflichtbeleuchtung des Objektes 5. Zwischen Hellfeldauflicht und verschiedenen Dunkelfeldbeleuchtungen, wie in den 6 bis 8 erläutert, kann also flexibel umgeschaltet werden, indem die entsprechenden Elemente 6 angesteuert werden. Auch eine Mischung der verschiedenen Beleuchtungsarten ist damit möglich.
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Nach der Reflexion der Strahlung der Beleuchtungsquelle 2 am Messobjekt 5 wird diese durch den teildurchlässigen Spiegel 3 hindurch vom optischen Sensor 4 erfasst und ausgewertet. Der optische Sensor 4 umfasst zumindest eine oder mehrere Abbildungslinsen 9 und einen Detektor 10, zumeist eine flächige CCD- oder CMOS-Kamera-Matrix. Bei dem optischen Sensor 4 handelt es sich vorzugsweise um einen Bildverarbeitungssensor, der einen flächigen Bereich des Messobjektes 5 erfasst, um daran Kanten und/oder Oberflächenpunkte zu lokalisieren und diesen Koordinaten zuzuordnen.
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Zusätzlich kann zur Erzeugung von Durchlicht für den optischen Sensor 4, eine weitere Beleuchtungsquelle 2a unterhalb des auf einem transparenten Messtisch 11 aufliegenden Messobjektes 5 angeordnet werden. Verläuft die Strahlung – wie in 4 angedeutet – entlang des Pfeils 7a und wird die Strahlung mittels einer Umlenkeinrichtung 3a eingekoppelt, wirkt die Beleuchtungsquelle 2a auch als Auflichtbeleuchtung für einen zweiten, unterhalb des Messobjektes 5 angeordneten optischen Sensor 4a (4). Die in 1 dargestellte Beleuchtungsquelle 2 wirkt für diesen zweiten optischen Sensor 4a, ebenso wie die alternative Beleuchtungsquelle 2b aus 4, als Durchlichtbeleuchtung. Das Messobjekt 5 lässt sich mit der in 4 dargestellten Anordnung aus zwei gegenüberliegenden Richtungen beobachten und messen, wobei für beide Richtungen Auflicht und Durchlicht verwendet werden kann. Insoweit sind die Figuren selbsterklärend. Dies gilt auch für die weiteren zeichnerischen Darstellungen.
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2 zeigt eine mögliche Erweiterung der Einkopplung der Strahlung der Beleuchtungsquelle 2 durch eine Linse 12. Hierdurch lässt sich die Größe der bestrahlten Fläche des Messobjektes an das Sichtfeld des optischen Sensors anpassen. Eine Fokussierung der Strahlung in die Objektebene, also die Ebene der Oberfläche des Messobjektes, wie bei Sensoren mit strukturierter Beleuchtung, erfolgt dabei nicht, da das Messobjekt möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet werden soll, um eine ortsunabhängige Bildverarbeitung zu ermöglichen. Zusätzlich kann das Bildfeld noch durch Blenden eingeschränkt werden. Neben der Fassung 13 der Linse 12 werden dazu Blenden 14 und/oder 15 vor bzw. nach der Linse 12 angeordnet. Ein optischer Sensor 4 bzw. 4a wurde zur Vereinfachung nicht dargestellt.
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3 zeigt eine weitere mögliche Erweiterung der Einkopplung der Strahlung der Beleuchtungsquelle 2 durch eine Anordnung 16 zur Begrenzung des Abstrahlwinkels. Die Anordnung 16 stellt einen Filter dar, der durch in Strahlungsrichtung 7 rohrförmig oder wabenförmig ausgebildete und nebeneinander angeordnete, transparente Elemente wie Öffnungen 17 eine Parallelisierung der Strahlung bewirkt, da, abhängig vom Durchmesser und der Länge der Öffnungen nur Strahlung bis zu einem bestimmten Grenzwinken passieren kann. Dies ist beispielsweise bei der Verwendung zusammen mit der Beleuchtungsquelle 2 als Hellfeldauflicht oder im Zusammenspiel mit der Beleuchtungsquelle 2a als Durchlichtbeleuchtung entsprechend 1 sinnvoll.
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Anhand der 4 soll eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Einkopplung der Strahlung der Beleuchtungsquelle 2b in den Strahlengang des optischen Sensors 4 gezeigt werden. Hierzu ist seitlich des optischen Sensors 47 eine Öffnung 18 vorgesehen, durch die die Strahlung in Richtung des Pfeiles 7 quer zur optischen Achse des Sensors 4 auf die Umlenkvorrichtung 3b trifft und in Richtung des Pfeiles 8b, also in Richtung der optischen Achse zum Messobjekt 5 umgelenkt wird. Die Umlenkvorrichtung 3b, wiederum ein teildurchlässiger Spiegel, ist dabei zwischen den Linsen 9 und dem Empfänger 10 des Sensors 4 angeordnet. Die Strahlung der Beleuchtungsquelle 2b durchläuft also die Linsen 9 des optischen Sensors 4, wobei der Abstand zwischen den Linsen 9 und der Beleuchtungsquelle 2b so gewählt wird, dass wiederum keine Fokussierung der Strahlung auf das Messobjekt 5 erfolgt.
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Zudem zeigt 4 den bereits erwähnten zweiten optischen Sensor 4a, welcher gegenüber dem optischen Sensor 4 auf der gegenüberliegenden Seite des Objekts 5 angeordnet sein kann. Die Einkopplung erfolgt dabei analog zum optischen Sensor 4 in 1 zwischen Sensor und Messobjekt.
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5 zeigt die Anwendung des erfinderischen Verfahrens zur Erzeugung von Hellfeldauflicht. Hierzu wird lediglich ein mittiger Bereich, zum Beispiel in Form einer Kreisfläche 19 zur Beleuchtung eingesetzt, also nur die innerhalb der schraffiert dargestellten Kreisfläche 19 befindlichen Elemente gruppiert und eingeschaltet. Die Beleuchtungsquelle ist in der Draufsicht dargestellt. Hierdurch erreichen nur bezüglich der Achse des optischen Sensors 4 achsnah verlaufende Strahlen das Messobjekt 5, wodurch eine Hellfeldbeleuchtung erreicht wird.
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Im Gegensatz dazu stellen die 6 bis 8 verschiedene Dunkelfeldauflichtbeleuchtungen dar. In 6 werden dazu nur die Elemente der Beleuchtungsquelle 2 innerhalb des Kreisringes 20 eingeschaltet. Hierdurch ergibt sich eine Dunkelfeldauflichtbeleuchtung mit relativ steilem Einfallswinkel der Strahlung auf das Messobjekt 5. Wird eine weiter außen befindlicher Kreisring 21, wie in 7 gezeigt, eingeschaltet, wird eine flachere Dunkelfeldauflichtbeleuchtung erzielt. Um gerichtete Strukturen besonders Kontrastreich zu beleuchten, ist unter Umständen eine bestimmte Richtung der Dunkelfeldauflichtbeleuchtung notwendig.
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Dies wird durch Einschalten eines Segmentes eines Kreisringes erreicht. Beispielhaft ist in 8 das Segment 22 des Kreisringes 20 eingeschaltet.
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Zur Mischung von Hellfeld- und Dunkelfeldauflichtbeleuchtung werden die entsprechenden Bereiche 19 bis 21 gemeinsam eingeschaltet.
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9 zeigt die Anwendung des erfinderischen Verfahrens zur Erzeugung von Durchlicht. Hierzu werden vorzugsweise alle Elemente der Beleuchtungsquelle eingeschaltet. Abhängig von der optischen Vergrößerung des eingesetzten optischen Sensors 4 werden nur die Elemente im Sichtfeld des optischen Sensors eingeschaltet.
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Die in den 5 bis 9 gezeigten flächigen Beleuchtungsquellen können neben weißem auch farbige Strahlung abgeben. Hierzu besitzen die Elemente unterschiedliche Farben, wie dies beispielsweise bei RGB-Matrizen in Form von Bayer-Mustern umgesetzt wird. Somit kann zwischen den verschiedenen Farben umgeschaltet werden und beispielsweise Hellfeld und Dunkelfeld mit unterschiedlichen Farben realisiert werden. Auch ist es mit solchen Matrizen möglich, für einzelne Elemente oder Bereiche von Elementen gleichzeitig unterschiedliche Farben einzustellen, also beispielsweise gleichzeitig eine Hellfeldbeleuchtung einer ersten Farbe und eine Dunkelfeldbeleuchtung einer zweiten Farbe zu realisieren.
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Eine alternative Beleuchtungsquelle zur Erzeugung von Hellfeldauflicht ist in 10 dargestellt. Hierbei wird ein Kippspiegelarray 23, also eine Vielzahl von kippbaren Mikrospiegeln 24a bzw. 24b, die zweidimensional angeordnet sind, und eine zusätzliche Lichtquelle 25 verwendet. Die Darstellung in 10 zeigt eine vereinfachte Ansicht von der Seite. Mit 24a ist beispielhaft ein nicht gekippter Mikrospiegel bezeichnet, mit 24b ein Mikrospiegel in gekipptem Zustand. Die Mikrospiegel lassen sich elektronisch angesteuert einzeln kippen. Das von der Lichtquelle 25 abgegebene Licht in Richtung der Pfeile 26 wird abhängig von der Kippstellung der Mikrospiegel entweder in Richtung des Pfeiles 7 in den Strahlengang des optischen Sensors eingekoppelt und mittels der Umlenkvorrichtung 3 auf das Messobjekt 5 gerichtet, oder in Richtung des Pfeiles 7a auf eine sogenannte Lichtfalle 27 geleitet. Werden nur die Mikrospiegel 24b in der Mitte des Kippspiegelarrays 23 gekippt, erreichen damit nur achsnahe Strahlen das Messobjekt 5 und es erfolgt eine Hellfeldauflichbeleuchtung.
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Die gleiche Anordnung ist in 11 dargestellt. Hier sind jedoch nur außermittig angeordnete Mikrospiegel gekippt, wodurch nur achsferne Strahlen das Messobjekt 5 erreichen und eine Dunkelfeldauflichtbeleuchtung bilden. Entsprechend den 6 bis 8 lassen sich durch Auswahl der gekippten Bereiche unterschiedlich steile oder flache Einfallswinkel der Strahlung und richtungsabhängige Beleuchtung erreichen.
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Das Kippspiegelarray lässt sich ebenso zur Durchlichtbeleuchtung einsetzen, wie in den 12 und 13 dargestellt. Im nicht gekippten Zustand der Mikrospiegel, wie in 12 dargestellt, wird die Strahlung der Lichtquelle 25 in Richtung des Pfeiles 7a auf die Lichtfalle 27 geleitet. Werden die Mikrospiegel jedoch alle in den gekippten Zustand versetzt, wie in 13 gezeigt, so erfolgt eine Reflexion der Strahlung in Richtung des Pfeiles 7 auf das Messobjekt 5 und es entsteht eine Durchlichtbeleuchtung.
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Die 14 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Anordnung ähnlich der Anordnung der 1, jedoch ohne die Notwendigkeit einer Umlenkung, ohne dass hierdurch eine Einschränkung der erfindungsgemäßen Lehre erfolgt. Die Anordnung besteht zumindest aus der flächig ausgeführten Beleuchtungsquelle 2a, bestehend aus einer Vielzahl von Leuchtelementen 6, dem Messobjekt 5 und dem optischen Sensor 4 in zwei beispielhaften Stellungen 4-1 und 4-2. Die einzelnen Leuchtelemente 6 sind getrennt voneinander schaltbar bzw. einstellbar, also getrennt ein- und ausschaltbar, sowie in ihrer Intensität steuerbar und stellen eine Durchlichtbeleuchtung dar.
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Die Richtung der Abbildung ist willkürlich gewählt und kann genauso gut anders herum verlaufen, so dass sich die Beleuchtungsquelle 2a oberhalb und der optische Sensor 4 unterhalb des Messobjektes 5 befinden. Gleichfalls ist eine seitliche Anordnung der drei Komponenten 2a, 4 und 5 möglich.
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Mit dieser Anordnung lässt sich ein weiteres alternatives Verfahren anwenden. Hierbei wird abhängig von der Position des optischen Sensors 4, wobei hier nur die zwei Positionen 4-1 und 4-2 beispielhaft dargestellt sind, nur die Leuchtelemente 6 in einem vorab festgelegten Bereich, hier beispielhaft die Bereiche 2-1 und 2-2, zur Beleuchtung verwendet, die in der Figur schraffiert dargestellt sind. Jeder weiteren Position des optischen Sensors werden entsprechende Bereiche der Beleuchtung zugeordnet, die jeweils nur bis zu einem Maximalwinkel zur optischen Achse 8 des optischen Sensors angeordnet sind. Beispielhaft für die Position 4-1 ist dieser Bereich durch den Maximalwinkel Phi für eine Raumrichtung gekennzeichnet. Der Winkel Phi, der maximal 10°, besser maximal 3° oder maximal 1°, betragen sollte, schließt die optische Achse 8 des Sensors 4 und die Richtung der direkten Verbindungslinie zwischen Leuchtelement 6 und Sensor 4 ein. Die entsprechende Gerade ist in 14 mit 6' gekennzeichnet. Sie verläuft zwischen der Mitte der Oberfläche des Leuchtelementes und der Mitte des objektseitig vordersten optischen Elementes, der Frontlinse, des optischen Sensors. In besonderer Weise wird der Winkel Phi entsprechend der beim jeweiligen optischen Sensor 4 vorliegenden numerischen Apertur eingestellt. Vorzugsweise wird Phi um einen Sicherheitszuschlag von beispielsweise 1° oder 3° oder 5° größer als der aus der numerischen Apertur hervorgehende Winkel, auch Akzeptanzwinkel genannt, gewählt. Die numerische Apertur der eingesetzten Sensoren beträgt beispielsweise 0,1 bis 0,5, so dass sich ein Akzeptanzwinkel zur optischen Achse von etwa 6° bis 30° ergibt.
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15 zeigt ein besonders hervorzuhebendes erfinderisches Verfahren, bei dem zunächst eine Beleuchtung mit der erfindungsgemäßen Anordnung, beispielsweise entsprechend der 14, derart angesteuert wird, dass alle ansteuerbaren Elementen 6, der Beleuchtungsquelle 2a eingeschaltet werden und eine Vorabmessung mit dem optischen Sensor 4 im Durchlicht, wie hier dargestellt, oder im Auflicht erfolgt. Sofern die Lage und Abmessung des Messobjektes 5 bekannt sind, kann ein eingeschränkter Bereich der ansteuerbaren Elementen 6, der das Messobjekt 5 vollständig beleuchtet, eingeschaltet werden. Durch die Vorabmessung erfolgt die grobe Bestimmung der Lage der Konturen am Messobjekt 5 mit dem optischen Sensor 4, vorzugsweise in mehreren Relativlagen zwischen Sensor und Objekt, wie in 14 beispielhaft für zwei Relativlagen gezeigt. In 15 ist die ermittelte Kontur gestrichelt dargestellt und mit dem Bezugszeichen 28 gekennzeichnet. Diese Bestimmung ist zunächst grob, die Lage der Konturen also noch nicht genau, da Licht aus relativ großen Winkeln zur optischen Achse für seitlich verschobene Kantenorte bzw. eine unscharfe Abbildung sorgt, wie oben bereits erläutert, insbesondere an hohen Messobjekten im Durchlicht. Die grob ermittelte Lage der Kanten bzw. Kontur 28 wird nun zur gezielten Beleuchtung für die eigentliche, genaue Messung verwendet. Entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre werden für diese zweite Messung je Relativposition zwischen Sensor 4 und Objekt 5 nur die ansteuerbaren Elementen 6 eingeschaltet, die zur Beleuchtung der vom Sensor 4 jeweils erfassten, grob bestimmten Kantenorte entlang der Kontur 28 unter dem vorgebbaren Maximalwinkel Phi beitragen. Die entsprechenden Bereiche der ansteuerbaren Elementen 6 sind mit 29 bezeichnet. Dieses Vorgehen führt insbesondere beim Einsatz von Objektiven mit niedriger Vergrößerung zur verbesserten Bestimmung der Lage der Objektkonturen. Der Winkel Phi kann erfindungsgemäß entsprechend der numerischen Apertur zuzüglich eines Sicherheitszuschlags gewählt werden. Dies ist beispielhaft in einer Dimension durch die Strichlinien 30 und 31 angedeutet, wobei ein Sicherheitszuschlag nicht berücksichtigt wurde.
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In 16a bis d werden beispielhaft die unterschiedlichen Muster dargestellt, die nacheinander eingestellt werden, um stückweise die gesamten vom Muster umfasste Fläche auf der Oberfläche des Objekts zu beleuchten.
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Mit 32 sind dabei eingeschaltete Leuchtelemente 6 und mit 33 ausgeschaltete Leuchtelemente 6 beziffert. Jeweils zwei eingeschaltete Elemente sind immer durch mindestens ein ausgeschaltetes Element voneinander getrennt. Dies ist notwendig, damit die einzelnen, daraus berechenbaren Oberflächenpunkte getrennt voneinander aus den entsprechend beleuchteten Bereichen des Empfängers ermittelt werden können, ohne von den benachbarten von den eingeschalteten Leuchtelementen beleuchteten Bereichen beeinflusst zu werden. Der Empfänger 10 besteht dazu aus einer Vielzahl von lichtempfindlichen Elementen, die einzeln auslesbar sind. Andererseits dürfen auch die jeweils durch das Muster beleuchteten Bereiche umgebende Empfängerelemente nicht ausgelesen werden, um unscharf vom Messobjekt reflektiertes Licht nicht zur Auswertung heranzuziehen. Der Empfänger 10 wird deshalb mittels eines korrespondierenden Musters ausgelesen, das grundlegend dem Beleuchtungsmuster entspricht. Es werden also jeweils nur die den entsprechend des aktuell eingestellten Musters beleuchteten Bereichen der Lichtquelle zugeordneten Empfängerelemente ausgelesen. Um trotzdem alle Messpunkte zu erfassen, werden nacheinander die in den 9a bis 9d dargestellten Muster verwendet. Unter Umständen ist es sinnvoll, größere Abstände zwischen den beleuchteten Elementen 32 einzuhalten um eine bessere Trennung zu erreichen. Die Anzahl der Muster steigt dann entsprechend an. Das Beleuchten und Auslesen der entsprechenden Teilbereiche muss jeweils synchron ablaufen. Hierzu werden die zum Bild auslesen verwendete Kamera 10 und die zur Beleuchtung eingesetzte Lichtquelle 2 beispielsweise mit bekannten Triggerfunktionen bzw. -leitungen angesteuert. Die Zuordnung der Beleuchtungselemente zu den Empfängerelementen kann beispielsweise vorab experimentell, also durch Einmessen, erfolgen.
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Die jeweils beleuchteten Bereiche des Objekts werden also auf den Empfänger abgebildet und dabei die jeweils beleuchteten Teilbereiche und eventuell zusätzlich die direkt umgebenden Bereiche, des Empfängers ausgelesen, um die mehreren Oberflächenpunkte zu bestimmen. Danach wird das nächste Muster zur Bestimmung der nächsten Oberflächenpunkte eingestellt. Je Muster wird der Abstand zwischen Sensor und Objekt variiert, um die Position der höchsten Intensität bzw. des höchsten Kontrasts, und damit den Abstand des jeweiligen Oberflächenpunktes zum Sensor, mittels eines Fokusverfahrens zu bestimmen. Damit die Abstandsänderung nicht mehrfach erfolgen muss, ist bevorzugt vorgesehen, die Muster während der Abstandsänderung alternierend umzuschalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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