DE102013202636A1 - Chromatischer Entfernungssensor mit Charakterisierung der Messzuverlässigkeit - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Kategorisieren der Zuverlässigkeit von Messdaten in einem chromatischen Entfernungssensor (z. B. einem optischen Stift), welcher chromatisch gestreutes Licht verwendet, um den Abstand zu einer Oberfläche zu messen. In einer Ausführungsform führt das System eine Anzahl von vordefinierten Zuverlässigkeitskontrollen durch, welche die Zuverlässigkeitskategorien für die Sätze von Messdaten ermitteln. Die Zuverlässigkeitskategorien können als Metadaten mit den jeweiligen Werkstückhöhenmessungen, welche aus den zugehörigen Messdaten ermittelt werden, gespeichert werden. Die Zuverlässigkeitskategorien können dem Benutzer gemeldet werden (z. B. als grafische Zuverlässigkeitskategorie-Anzeiger, die eine grafische Anzeige der Messdaten begleiten). Mit diesen Zuverlässigkeitskategorien kann der Benutzer informierte Entscheidungen hinsichtlich der Messdaten treffen (z. B. entscheiden, Daten auszufiltern, die mit bestimmten Zuverlässigkeitskategorien verknüpft sind, Verstellungen am Aufbau vornehmen, um verbesserte Messungen zu erreichen, usw.).

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft allgemein Präzisions-Messinstrumente und insbesondere chromatische Entfernungssensoren und ähnliche optische Abstandsermittlungseinrichtungen sowie deren Verwendung.
  • HINTERGRUND
  • Es ist bekannt, in optischen Höhen- oder Abstands- oder Entfernungssensoren chromatische konfokale Techniken zu verwenden. Wie in US-Patent Nr. 7 876 456 (dem '456-Patent) beschrieben, welches hiermit in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme hierin einbezogen wird, kann ein optisches Element mit axialer chromatischer Aberration, welche auch als axiale oder longitudinale chromatische Streuung bezeichnet wird, verwendet werden, um eine Breitband-Lichtquelle so zu fokussieren, dass der axiale Abstand zum Brennpunkt sich mit der Wellenlänge ändert. Somit wird nur eine einzige Wellenlänge genau auf eine Oberfläche fokussiert, und die Höhe oder der Abstand der Oberfläche bezüglich des Fokussierelements bestimmt, welche Wellenlänge am besten fokussiert wird. Bei Reflexion von der Oberfläche wird das Licht auf eine kleine Detektoröffnung wie ein kleines Loch oder das Ende eines Lichtwellenleiters neu fokussiert. Bei Reflexion von der Oberfläche und Rücklauf durch das optische System zum Ein-/Ausgabe-Lichtwellenleiter ist nur die Wellenlänge, die gut auf die Oberfläche fokussiert ist, gut auf die Öffnung fokussiert. Alle anderen Wellenlängen werden schlecht auf die Öffnung fokussiert und koppeln daher nicht viel Leistung in den Lichtwellenleiter ein. Beim durch den Lichtwellenleiter zurückgekommenen Licht wird deshalb der Signalpegel für die der Oberflächenhöhe oder dem Abstand zur Oberfläche entsprechende Wellenlänge am größten sein. Ein Spektrometer-Detektor misst den Signalpegel für jede Wellenlänge, um die Oberflächenhöhe zu ermitteln.
  • Das '456-Patent beschreibt ferner, dass bestimmte Hersteller sich auf praktische und kompakte Systeme beziehen, die wie oben beschrieben arbeiten und die sich für chromatische konfokale Entfernungsmessung in einem industriellen Rahmen eignen, wie chromatische Punktsensoren (CPS) oder chromatische Liniensensoren oder dergleichen. Eine kompakte, chromatisch streuende optische Einheit, die mit solchen Systemen verwendet wird, welche den Abstand zu einem Oberflächenpunkt messen, wird als ein ”optischer Stift” oder ein ”Stift” bezeichnet. Der optische Stift ist durch einen Lichtwellenleiter mit einem elektronischen Teil des chromatischen Punktsensors verbunden, welcher Licht durch den Lichtwellenleiter sendet, um es aus dem optischen Stift auszugeben, und welcher ein Spektrometer bereitstellt, welches das zurückgekommene Licht erfasst und analysiert. Das zurückgekommene Licht bildet ein durch das Detektor-Array des Spektrometers empfangenes wellenlängen-gestreutes Intensitätsprofil. Dem wellenlängen-gestreuten Intensitätsprofil entsprechende Pixeldaten werden analysiert, um die ”Koordinate der dominierenden Wellenlängenposition” wie durch einen Spitzenwert oder Schwerpunkt des Intensitätsprofils angegeben zu ermitteln, und die resultierende Pixelkoordinate des Spitzenwerts oder Schwerpunkts wird mit einer Umsetzungstabelle verwendet, um den Abstand zur Oberfläche zu ermitteln. Diese Pixelkoordinate kann in Sub-Pixel-Auflösung ermittelt werden und kann als die ”abstandsangebende Koordinate” bezeichnet werden.
  • Das '456-Patent beschreibt ferner, dass im Normalbetrieb das CPS-Spektrometer für einen bestimmten Messabstand normalerweise einen bestimmten Bereich oder Spitzenbereich von Wellenlängen empfängt. Es wird offenbart, dass das CPS-Spektrometer die Form des Spitzenbereichs von Wellenlängen verzerren und somit den entsprechenden Spitzenwert oder Schwerpunkt und die resultierende abstandsangebende Koordinate beeinflussen kann. Die Systeme und Verfahren des '456-Patents stellen Komponenten-Kalibrierdaten bereit, die auch als Kompensationsdaten bezeichnet werden, welche die Wirkungen wellenlängenabhängiger Veränderungen (z. B. nichteinheitliche Reaktionen) im CPS-Spektrometer und/oder in der CPS-Breitband-Lichtquelle einschließen. Die Kompensationsdaten des '456-Patents werden verwendet, um mit diesen Wirkungen in Spektrometer und Lichtquelle zusammenhängende Fehler zu verringern oder beseitigen. Die Kompensationsdaten des '456-Patents können zu verschiedenen Zeitpunkten neu ermittelt und/oder ersetzt werden, so dass die Kompensationsdaten wirksam bleiben, um trotz Veränderungen der Spektrometer- und/oder Lichtquelleneigenschaften (z. B. aufgrund von Alterung der Komponenten, Veränderungen der Umgebung oder dergleichen) Fehler zu verringern oder zu beseitigen.
  • Die noch nicht erteilte US-Patentveröffentlichung Nr. 2010/0188742 , welche hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin einbezogen wird, offenbart einen chromatischen Entfernungssensor, welcher ein ”Liniensensor” ist, der eine Schlitzöffnung verwendet und Licht entlang einer Linie statt auf einen Punkt fokussiert, womit er die Fähigkeit bereitstellt, einen Abstand zu einer Oberfläche an einer Anzahl von Punkten entlang dieser Linie zu messen.
  • In chromatischen Entfernungssensor-Systemen können bestimmte Bedingungen oder Ereignisse eintreten, welche die Zuverlässigkeit der Messdaten, die zum Ermitteln eines Abstands zu einer Oberfläche verwendet werden, beeinträchtigen können. Als ein spezielles Beispiel sei erwähnt, dass es in verschiedenen chromatischen Entfernungssensor-Systemen nichts gibt, was die Erfassung von mehr als einem spektralen Spitzenwert auf Grundlage des von einem gewünschten Messort reflektierten Lichts verhindern könnte. In manchen Fallen ist dies zum Messen der Dicke einer transparenten Dünnschicht vorteilhaft. Das heißt, ein erster spektraler Spitzenwert kann einem ersten Abstand zur oberen Oberfläche einer transparenten Dünnschicht entsprechen, und ein zweiter spektraler Spitzenwert kann einem zweiten Abstand zur unteren Oberfläche dieser Dünnschicht und/oder zur Oberfläche des diese tragenden Substrats entsprechen. Jedoch können in weiteren Fällen unvorhersehbar zwei spektrale Spitzenwerte auftreten (z. B. aufgrund einer unerwarteten sekundären Reflexion, welche durch einen primären oder gewünschten Messort zurückläuft). Dies kann zu einem unerwarteten und/oder falschen Messergebnis (z. B. zu Messfehlern, die zum Beispiel einen bedeutenden Teil des Messbereichs ausmachen) führen. Das Bereitstellen eines verbesserten chromatischen Entfernungssensor-Systems, welches ein Mittel zum Bewältigen von Bedingungen und/oder Ereignissen enthält, die wegen eines unvorhersehbaren zweiten Spitzenwerts und/oder anderer Ursachen Messfehler verursachen können, wäre wünschenswert.
  • KURZBESCHREIBUNG
  • Diese Kurzbeschreibung dient dazu, eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, welche unten in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Kurzbeschreibung ist nicht dazu gedacht, Hauptmerkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, und sie soll auch nicht als eine Unterstützung beim Ermitteln des Schutzumfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden.
  • Ein Verfahren zum Erhöhen des Nutzens von durch ein chromatisches Entfernungssensor-(CRS-)System ermittelten Werkstückhöhenmessungen wird bereitgestellt. In einer Ausführungsform kann das CRS-System ein chromatisches Punktsensor-System aufweisen und kann das optische Element einen optischen Stift aufweisen. In einer Realisierung enthält das Verfahren das Bereitstellen von CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien, welche mindestens drei vordefinierte Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien von CRS-Messdaten-Zuverlässigkeit definieren, darunter mindestens ein auf die Form von Mess-Spektralintensitätsprofildaten bezogenes Zuverlässigkeitskriterium. Auf diese Weise kann ein Benutzer oder ein Hostsystem vor möglichen Fehlern in Messungen (z. B. Fehlern aufgrund unerwünschter sekundärer Reflexionen von einem Werkstück) gewarnt werden. Dies ist besonders wertvoll für relativ unerfahrene Benutzer, die das Potential solcher Fehler möglicherweise nicht verstehen. Es kann auch für relativ erfahrene Benutzer wertvoll sein, die ermitteln möchten, welche Messorte und/oder Messungen in einer automatisierten Folge zu unerwarteten Messfehlern führen. In verschiedenen Ausführungsformen wird das CRS-System betrieben, um einen Satz von Messdaten bereitzustellen, wobei der Satz von Messdaten einer jeweiligen Werkstückhöhenmessung an einem Ort auf einem Werkstück entsprechende Mess-Spektralintensitätsprofildaten enthält. Eine Werkstückhöhenmessung wird auf Grundlage des Ermittelns eines durch die Mess-Spektralintensitätsprofildaten angegebenen spektralen Spitzenwerts ermittelt. Eine Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie wird auf Grundlage der CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien für den Satz von Messdaten ermittelt. Das CRS-System kann dann die ermittelte Werkstückhöhenmessung und die entsprechende ermittelte Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie bereitstellen. In einer Ausführungsform können Metadaten mit der ermittelten Werkstückhöhenmessung gespeichert werden, welche die entsprechende ermittelte Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie angeben.
  • In verschiedenen Ausführungsformen können die jeweiligen Zuverlässigkeitskategorien einem der folgenden Zustände entsprechen: einem abnormal asymmetrischen Spitzenbereich eines spektralen Spitzenwerts; einem gesättigten spektralen Spitzenwert; einem Lastspiel des chromatischen konfokalen Punktsensors, das während der Messung verstellt wurde; einer abstandsangebenden Koordinate (z. B. einem Signalschwerpunkt) eines spektralen Spitzenwerts, der außerhalb eines akzeptablen Messbereichs liegt; einer Spitzenintensität eines spektralen Spitzenwerts, der unter einer Schwelle liegt; und einem Zwischenspeicher des Steuerungssystems, der übergelaufen ist.
  • Das mindestens eine auf die Form von Mess-Spektralintensitätsprofildaten bezogene Zuverlässigkeitskriterium kann so konfiguriert sein, dass es eine abnormale Asymmetrie des Spitzenbereichs der Mess-Spektralintensitätsprofildaten identifiziert. Die Identifikation der abnormalen Spektralprofil-Asymmetrie kann das Identifizieren einer abnormalen Spektralprofil-Asymmetrie, welche von von mehr als einem Teil einer Werkstückoberfläche reflektiertem Licht herrührt, enthalten (z. B. von von der vorderen und der hinteren Oberfläche einer Dünnschicht reflektiertem Licht oder unerwartetem sekundärem Reflexionslicht, das durch einen Messort zurückläuft, welcher das primäre Reflexionslicht als die Grundlage für eine Messung liefern soll). In einer Ausführungsform kann das Formkriterium der abnormalen Asymmetrie das Ermitteln einer Differenz zwischen einem Spitzenwert-Pixel und einem Schwerpunkt des Spitzenbereichs enthalten. Das Formkriterium kann während eines einzigen Messzyklus, welcher den Betrieb des CRS-Systems für die Bereitstellung des entsprechenden Satzes von Messdaten umfasst, in Echtzeit ausgewertet werden.
  • Der Schritt des Ermittelns der Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie für den Satz von Messdaten auf Grundlage der CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien kann durch das CRS-System durchgeführt werden und kann in bestimmten Realisierungen automatisch durchgeführt werden. Die Kategorisierung der Messdaten-Zuverlässigkeit kann in jedem Zyklus CRS-systemintern bereitgestellt werden. Die Kategorisierung kann auf Grundlage einer durch einen Benutzer bestimmten Ausgabedaten-Auswahl ausgegeben werden.
  • Die Schritte des Betreibens des CRS-Systems zum Bereitstellen eines Satzes von Messdaten, das Ermitteln einer Werkstückhöhenmessung, das Ermitteln einer Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie und das Bereitstellen der ermittelten Werkstückhöhenmessung und der entsprechenden ermittelten Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie, können mehrmals durchgeführt werden. Die wiederholte Durchführung der Schritte kann bei einer Messrate des CRS-Systems erfolgen.
  • Das CRS-System kann ferner betrieben werden, um eine Vielzahl von Sätzen von Messdaten bereitzustellen, und die Zuverlässigkeitskriterien können für jeden Satz von Messdaten ausgewertet werden. Eine Benutzerschnittstelle kann eine Vielzahl von Werkstückhöhenmessungen mit Anzeigern der entsprechenden ermittelten Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien anzeigen, wobei die Anzeiger eine eindeutige Form und/oder Farbe aufweisen können.
  • Mindestens eine der drei vordefinierten Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien kann als eine Art Warnung klassifiziert sein, was bedeutet, dass eine Werkstückhöhenmessung mit einem gewissen Fehlerrisiko ermittelt wurde oder noch werden kann, und mindestens eine kann als eine Art Fehler klassifiziert sein, was bedeutet, dass eine Werkstückhöhenmessung nicht zuverlässig ermittelt wurde oder werden kann. In einigen Ausführungsformen kann mindestens eine Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie, welche durch das auf die Form des Mess-Spektralintensitätsprofils bezogene Zuverlässigkeitskriterium definiert ist, als eine Art Warnung klassifiziert sein.
  • Damit zusammenhängende Merkmale und Funktionen sind auch in einer gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung mit dem Titel ”Method for Identifying Abnormal Spectral Profiles Measured by a Chromatic Confocal Range Sensor” (Anwalts-Aktenzeichen MEIP138611) beschrieben, welche gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde und welche hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme einbezogen wird.
  • Man sollte erkennen, dass es in CRS-Systemen nicht üblich ist, sowohl eine Messung (oder Messdaten) als auch eine Zuverlässigkeitskategorie für diese Messung (oder Messdaten), welche auf einer Analyse von Daten und/oder Operationen beruht, die normalerweise CRS-systemintern sind, bereitzustellen (z. B. im Gegensatz zu Geometrische-Ausreißer-Kriterien, die auf einer Nachverarbeitung einer Anzahl von Datenpunkten beruhen). Eine solche Kombination von Informationen kann eine hilfreiche diagnostische Information zum Verbessern automatisierter CRS-Messroutinen und zum Verstehen problematischer Messorte an Werkstücken, unter anderen Nutzen, darstellen. Darüber hinaus sollte man erkennen, dass CRS-Systeme rechenintensiv sind und eine hohe Messrate ein hohes Maß an Pipelining von Operationen und/oder synchrone Operationen, die bedingte Operationen ausschließen, erfordern kann. Deshalb kann es nützlich sein, eine Messung ungeachtet ihrer Zuverlässigkeit bei einer gewünschten hohen Rate zu verarbeiten und/oder auszugeben und dann die Zuverlässigkeit dieser Messung als eine separate Verarbeitungs- und/oder Ausgabeoperation zu kategorisieren. Die verschiedenen hierin offenbarten Systeme und Verfahren sind aus diesen und weiteren Gründen nützlich.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorerwähnten Aspekte und viele der begleitenden Vorteile dieser Erfindung sind leichter zu erkennen, wenn dieselben durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den folgenden beigefügten Zeichnungen besser verständlich werden:
  • 1 ist eine Blockdarstellung einer Ausführungsform eines beispielhaften chromatischen Entfernungssensor-(CRS-)Systems;
  • 2 ist ein Schaubild von Profildaten von einem CRS, welches Spannungsoffset-Signalpegel für die Pixel in einem Detektor-Array veranschaulicht;
  • 3 ist ein Schaubild von Profildaten von einem CRS, welches ein einer zuverlässigen messabstandsangebenden Koordinate entsprechendes normales Spitzenbereichssignal veranschaulicht;
  • 4A ist ein Schaubild von CRS-Abstandskalibrierdaten, welches bekannte Messabstände zu abstandsangebenden Koordinaten für einen chromatischen Punktsensor in Bezug setzt;
  • 4B ist eine Darstellung einer CRS-Abstandskalibrierungs-Umsetzungstabelle zum In-Bezug-Setzen abstandsangebender Koordinaten zu Messabständen für einen chromatischen Punktsensor;
  • 5 ist eine Zeichnung einer Ausführungsform eines zum Vermessen einer Oberfläche verwendeten beispielhaften CRS-Systems, die Spektralprofile erzeugen kann, auf welche eine Anzahl von Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien zutreffen kann;
  • 6 ist ein Schaubild abnormaler Spektralprofildaten von einem CRS, welches ein Signal mit abnormal asymmetrischem Spitzenbereich und eine aus vereinigten primären und sekundären Reflexionen resultierende falsche messabstandsangebende Koordinate veranschaulicht;
  • 7 ist ein Schaubild eines einem Werkstück ähnlich dem in 5 gezeigten entsprechenden und mehrere Messpunkte enthaltenden Oberflächenprofils;
  • 8 ist eine Darstellung einer Tabelle, welche beispielhafte Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien und entsprechende Zuverlässigkeitskriterien veranschaulicht;
  • 9 ist ein Schaubild eines einem Werkstück ähnlich dem in 5 gezeigten entsprechenden und mehrere Messpunkte und zugehörige Zuverlässigkeitskategorie-Anzeiger enthaltenden Oberflächenprofils; und
  • 10 ist ein Ablaufplan, welcher eine Routine zum Betreiben eines CRS-Systems, um ermittelte Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien mit Werkstückhöhenmessungen bereitzustellen, veranschaulicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • 1 ist eine Blockdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines chromatischen Entfernungssensor-(CRS-)Systems 100. Wie in 1 gezeigt, enthält das CRS-System 100 ein optisches Element 120 und einen Elektronikteil 160. In der in 1 gezeigten Ausführungsform enthält der Elektronikteil 160 einen Signalprozessor 166, einen Speicherteil 168 und ein Quelleund-Detektor-Subsystem 161, welches einen Wellenlängendetektor 162 aufweist, und eine Breitband-Lichtquelle 164 (in einigen Ausführungsformen auch als weiße Lichtquelle bezeichnet). Es versteht sich, dass das in 1 gezeigte CRS-System 100 ein chromatisches Punktsensor-System ist, welches jeweils an einem einzigen Messpunkt misst. Das in 1 gezeigte optische Element 120 ist ein optischer Stift. Jedoch können in verschiedenen Ausführungsformen alternative Arten von chromatischen Entfernungssystemen wie ein chromatischer Liniensensor so konfiguriert sein, dass sie gemäß den hierin offenbarten Systemen und Verfahren arbeiten. In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Wellenlängendetektor 162 ein Detektor-Array 163 eines Spektrometers. Das Detektor-Array 163 kann eine Vielzahl von Pixeln aufweisen, welche längs einer Messachse des Wellenlängendetektors 162 verteilt sind, wobei die Vielzahl von Pixeln jeweilige Wellenlängen empfängt und Ausgabe-Spektralprofildaten liefert. Der Elektronikteil 160 ist durch einen das Lichtwellenleiterkabel 112 enthaltenden Lichtweg mit dem optischen Element 120 verbunden. In der in 1 gezeigten Ausführungsform sind optionale oder alternative Aspekte des Lichtwegs gezeigt, welcher das Lichtwellenleiterkabel 112 mit einem ersten und einem zweiten Segment, 112A und 112B, die in einem Steckverbinder STECKVERBINDER-D im Lichtwellenleitersegment 112B verbunden sind, und einen Koppler KOPPLER-O, welcher das Segment 112B mit dem Elektronikteil 160 verbindet, enthält. Die Lichtquelle 164 ist angeschlossen, um ein Spektralprofil von Wellenlängen in das Lichtwellenleiterkabel 112 einzuspeisen. Das optische Element 120 enthält eine Ein-/Ausgabe-Lichtwellenleiterbaugruppe 105, ein Gehäuse 130 und einen Optikteil 150. Die Ein-/Ausgabe-Lichtwellenleiterbaugruppe 105 enthält einen Ein-/Ausgabe-Lichtwellenleiter 113, welcher durch ein Lichtwellenleiterkabel 112, das ihn umschließt, geführt wird, und einen Lichtwellenleiter-Steckverbinder 108. Der Ein-/Ausgabe-Lichtwellenleiter 113 gibt einen Ausgabestrahl durch eine Öffnung 195 aus und empfängt reflektiertes Messsignal-Licht durch die Öffnung 195.
  • Im Betrieb wird aus dem Lichtwellenleiter-Ende durch die Öffnung 195 ausgestrahltes Licht durch den Optikteil 150 fokussiert, welcher eine Linse enthält, die eine axiale chromatische Streuung bereitstellt, so dass der Brennpunkt entlang der optischen Achse OA in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts bei verschiedenen Abständen liegt, wie für CRS-Systeme bekannt. Wie unten ausführlicher beschrieben, wird das Licht während Messoperationen auf einen Oberflächenort 190 eines Werkstücks 170 fokussiert. Bei Reflexion vom Oberflächenort 190 wird das Licht durch den Optikteil 150 neu auf die Öffnung 195 fokussiert. Aufgrund der durch den Optikteil 150 bereitgestellten axialen chromatischen Streuung hat nur eine einzige Wellenlänge den Brennpunktabstand, der mit dem Messabstand ”T übereinstimmt, welcher der Abstand von einer bezüglich des optischen Elements 120 feststehenden Bezugsposition RP zum Oberflächenort 190 ist. Das CRS-System 100 ist so konfiguriert, dass die Wellenlänge, welche am besten auf den Oberflächenort 190 fokussiert ist, auch die Wellenlänge ist, welche am besten auf die Öffnung 195 fokussiert ist. Die Öffnung 195 filtert das reflektierte Licht räumlich, so dass vorwiegend die am besten fokussierte Wellenlänge durch die Öffnung 195 und in den Kern des Lichtwellenleiters 113 des Lichtwellenleiterkabels 112 geht. Wie unten ausführlicher beschrieben, leitet das Lichtwellenleiterkabel 112 das Signallicht zu einem Wellenlängendetektor 162, der verwendet wird, um die Wellenlänge mit der dominierenden Intensität, welche dem Messabstand Z zum Oberflächenort 190 entspricht, zu ermitteln.
  • Während normaler Messoperationen ist die Breitband-Lichtquelle 164, welche durch den Signalprozessor 166 gesteuert wird, durch einen das Beleuchtungs-Lichtwellenleitersegment 165I, den 2 × 1-Koppler KOPPLER-E, STECKVERBINDER-E und das Lichtwellenleiterkabel 112 enthaltenden Lichtwellenleiter-Lichtweg mit dem optischen CRS-Element 120 verbunden. Wie oben beschrieben, geht das Licht durch das optische Element 120, welches longitudinale chromatische Aberration erzeugt. Die Lichtwellenlänge, welche am wirksamsten durch die Öffnung 195 und in das Lichtwellenleiterkabel 112 zurückgesendet wird, ist die Wellenlänge, welche auf den Oberflächenort 190 fokussiert ist. Die reflektierte wellenlängenabhängige Lichtintensität läuft dann durch den Lichtwellenleiter-Lichtweg zum Elektronikteil 160 und Koppler KOPPLER-E zurück, so dass ungefähr 50% des Lichts durch das Signal-Lichtwellenleitersegment 165S zum Wellenlängendetektor 162 gelenkt werden. Der Wellenlängendetektor 162 empfängt die wellenlängenabhängige Lichtintensität, wandelt sie in ein über ein Array von Pixeln entlang einer Messachse des Detektor-Arrays 163 verteiltes Ausgabe-Spektralintensitätsprofil (auch einfach als Ausgabe-Spektralprofil bezeichnet) um und arbeitet, um entsprechende Ausgabe-Spektralprofildaten auf Grundlage von aus dem Detektor-Array 163 ausgegebenen Pixeldaten zu liefern.
  • Die abstandsangebende Koordinate (DIC) der Profildaten in Sub-Pixel-Auflösung wird durch den Signalprozessor 166 berechnet, und die DIC ermittelt den Messabstand Z zum Oberflächenort 190 mittels einer Abstandskalibrierungs-Umsetzungstabelle oder dergleichen, welche im Speicherteil 168 gespeichert ist, wie unten bezüglich der 4A und 4B ausführlicher beschrieben. Die abstandsangebende Koordinate kann durch verschiedene weiter unten beschriebene Verfahren (z. B. durch Ermitteln des Schwerpunkts von Profildaten, die in einem Spitzenbereich der Profildaten enthalten sind) ermittelt werden. Wenn die abstandsangebende Koordinate während Kalibrieroperationen ermittelt wird, kann sie als eine kalibrierabstandsangebende Koordinate bezeichnet werden, und wenn sie während Werkstückoberflächen-Messoperationen ermittelt wird, kann sie als eine messabstandsangebende Koordinate bezeichnet werden. Die zum Ermitteln der abstandsangebenden Sub-Pixel-Koordinate verwendeten Profildaten werden unten ausführlicher beschrieben.
  • 1 enthält orthogonale XYZ-Koordinatenachsen als einen Bezugsrahmen. Die Z-Richtung ist so definiert, dass sie parallel zur optischen Achse oder Abstandsmessachse des optischen Elements 120 liegt. Wie in 1 veranschaulicht, wird das Werkstück 170 während des Betriebs entlang der optischen Achse OA des optischen Elements 120 angebracht. In einer Ausführungsform ist das Werkstück 170 auf einer Parallelverschiebungs-Plattform 175 ausgerichtet und befestigt, welche vorteilhafterweise so ausgerichtet sein kann, dass sie entlang der durch Führungslager 175b erzwungenen X-Achsen-Richtung verschiebbar ist, wobei ihre Oberfläche 175A nominell parallel zur XY-Ebene liegt. Weitere beispielhafte Merkmale und Operationen des CRS-Systems 100 werden unten ausführlicher beschrieben.
  • Die folgende Beschreibung von 2 beschreibt grob bestimmte bekannte Hintergrund-Signalverarbeitungs- und/oder Kalibrieroperationen, welche in verschiedenen Ausführungsformen in Verbindung mit dieser Erfindung verwendet werden können. Der Zweck dieser Beschreibung ist, hervorzuheben, dass die weiter unten offenbarten Erfindungsverfahren verschieden von, aber kompatibel mit diesen Operationen sind. 2 ist ein Schaubild 200 von Profildaten von einem CRS, welches Spannungsoffset-Signalpegel Voffset(p) für die Pixel in einem Detektor-Array 163 veranschaulicht, wenn keine Messoberfläche vorhanden ist (z. B. wenn der Oberflächenort 190 des Werkstücks 170 aus 1 nicht vorhanden ist), so dass es im resultierenden Intensitätsprofil kein beabsichtigt reflektiertes Licht und keinen merklichen dominierenden Wellenlängen-Spitzenwert gibt. Wie in 2 gezeigt, ist das Spannungsoffsetsignal Voffset(p) für jedes der 1024 Pixel in normierten Volt aufgetragen. ”Normierte Volt” bedeuten, dass der Sättigungsspannung des Detektor-Arrays 163 ein Wert von 1,0 zugewiesen ist. Das Spannungsoffsetsignal Voffset(p) enthält einen Vorspannungs-Signalpegel Vbias, welcher als über das Array unveränderlich dargestellt ist, und eine Hintergrundsignalkomponente Vback(p), welche als über das Array abhängig von der Pixelkoordinate p dargestellt ist. Das veränderliche Hintergrundsignal Vback(p) stellt Signale wie Hintergrundlicht von wellenlängenabhängigen falschen Reflexionen und dergleichen im CRS sowie aufgrund des Dunkelstroms der verschiedenen Pixel p dar. In verschiedenen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, wenn die Signalkomponenten Vback(p) (oder Signale, welche die gleiche Veränderung aufweisen, wie die Spannungsoffsetsignale Voffset(p)) laufend zur Kalibrierung oder Kompensation des Pixel-Arrays des Detektor-Arrays 163 in den Kompensationsdaten 169 gespeichert und zum Kompensieren aller nachfolgenden Profildatensignale von jedem Pixel p (z. B. durch Subtraktion) verwendet werden. Somit versteht es sich, dass vorausgesetzt wird, dass die Hintergrundsignalkomponente Vback(p) auf eine bekannte Art und Weise kompensiert wird, und es nicht notwendig ist, diese in Bezug auf die unten beschriebenen verschiedenen Intensitätsprofile oder Signalverarbeitungsoperationen oder dergleichen weiter ausdrücklich zu betrachten oder zu beschreiben.
  • Im Gegensatz zur Hintergrundsignalkomponente Vback(p), welche über die Zeit relativ stabil sein kann, kann der koordinatenunabhängige Vorspannungs-Signalpegel Vbias sich infolge von mit Umgebungstemperaturänderungen und durch den Elektronikteil 160 während des Betriebs erzeugter Wärme zusammenhängenden Spannungsdrift-Erscheinungen ändern.
  • Die folgende Beschreibung der 3, 4A und 4B beschreibt grob bestimmte Signalverarbeitungsoperationen, welche auf Grundlage einer abstandsangebenden Teilmenge der Profildaten, die dynamisch angepasst wird, um Änderungen des gleichzeitigen Vorspannungs-Signalpegels Vbias zu kompensieren, was besser wiederholbare Abstandsmessungen zur Folge hat, abstandsangebende Koordinaten ermitteln. Die hierin grob beschriebenen Operationen sind im '456-Patent und in US-Patent Nr. 7 990 522 (dem '522-Patent), welches hiermit in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme hierin einbezogen wird, ausführlicher beschrieben. Der Zweck dieser Beschreibung ist, Hintergrundinformationen bereitzustellen, welche für ein allgemeines Verstehen von CRS-Abstandsmessoperationen nützlich sind.
  • 3 ist ein Schaubild 300 von Profildaten 310 (Messprofilsignaldaten) von einem CRS-Detektor (z. B. Detektor 162) wie während CRS-Messoperationen entweder während Kalibrieroperationen an einem bestimmten optischen Element oder am Gesamtsystem oder während normaler Messoperationen erfasst. Die Profildaten 310 veranschaulichen ein normales Spitzenbereichssignal, welches relativ symmetrisch ist und einer zuverlässigen messabstandsangebenden Koordinate entspricht. Die Profildaten 310 können auch als die Profilsignale MS(p) bezeichnet werden, wobei MS(p) der zu jedem Pixel p eines Detektor-Arrays (z. B. des Detektor-Arrays 163) gehörige (in normierten Volt angegebene) Signalpegel ist. Das Schaubild 300 in 3 ist mit einer in einem gewissen Abstand entlang der optischen Achse OA der optischen Element 120 positionierten Zieloberfläche (z. B. der Oberfläche 190), welche die entsprechenden Messprofildaten 310 mit dem in 3 gezeigten dominierenden Wellenlängen-Spitzenbereich erzeugt, erstellt.
  • 3 zeigt einen Vorspannungs-Signalpegel MVbias (in normierten Volt), eine Spitzenwert-Pixelkoordinate ppc, eine Spitzenwert-Positionsindexkoordinate ppic und eine Datenschwelle MVthreshold, welche die Untergrenze einer abstandsangebenden Teilmenge der Daten im Spitzenbereich definiert. Alle ”MV”-Werte sind in normierten Volt angegeben. 3 zeigt außerdem eine abstandsangebende Koordinate (DIC), welche auf Grundlage der abstandsangebenden Teilmenge der Daten im Kalibrier-Spektralspitzenbereich ermittelt ist. Wie im '522-Patent beschrieben, kann MVthreshold in einigen Ausführungsformen eine indexspezifische Schwelle, MVthreshold(ppic), sein.
  • Kurz, in einer Ausführungsform können Messoperationen zum Ermitteln einer abstandsangebenden Koordinate (z. B. einer abstandsangebenden Koordinate (DIC), wie bezüglich der Profildaten 310 beschrieben) folgendes enthalten:
    • • das Positionieren der Zieloberfläche entlang der optischen Achse OA und Erfassen der resultierenden Profildaten 310.
    • • das Ermitteln der Spitzenwert-Pixelkoordinate (das heißt, des Pixels mit dem höchsten Signal).
    • • das Ermitteln der Spitzenwert-Positionsindexkoordinate ppic, welche der Index zum Speichern und Abrufen bestimmter Kalibrierdaten (z. B. indexspezifischer Schwellenkalibrierdaten) ist. Dies kann in einigen Ausführungsformen die gleiche wie die Spitzenwert-Pixelkoordinate sein.
    • • das Ermitteln des Mess-Vorspannungs-Signalpegels MVbias.
    • • das Ermitteln der Datenschwelle MVthreshold (z. B. als ein Prozentsatz der Spitzenwert-Höhe oder auf Grundlage indexspezifischer Schwellenkalibrierdaten, welche der aktuellen Spitzenwert-Positionsindexkoordinate ppic entsprechen).
    • • das Ermitteln der abstandsangebenden Koordinate (DIC) mit Sub-Pixel-Auflösung auf Grundlage der abstandsangebenden Teilmenge der Daten, welche im Mess-Spitzenbereich einen größeren Wert als MVthreshold hat.
    • • Für eine Abstandskalibriermessung, das unabhängige Ermitteln des entsprechenden Abstands zur Zieloberfläche mit einer gewünschten Genauigkeit (z. B. durch ein Interferometer) und das Ermitteln eines Abstandskalibrierdatenpunkts in einer Abstandskalibriertabelle oder -kurve (z. B. einer Abstandskalibriertabelle oder -kurve wie der durch die in 4A gezeigten Abstandskalibrierdaten 410 dargestellten).
    • • Für eine normale Werkstückabstandsmessung, das Ermitteln des Messabstands durch In-Bezug-Setzen der Mess-DIC zu einem entsprechenden Abstand in den gespeicherten Abstandskalibrierdaten (z. B. einer Abstandskalibriertabelle oder -kurve wie der durch die in 4A gezeigten Abstandskalibrierdaten 410 dargestellten).
  • In den vorerwähnten Operationen kann die abstandsangebende Koordinate (DIC) auf Grundlage der abstandsangebenden Teilmenge von Daten oberhalb MVthreshold in Sub-Pixel-Auflösung ermittelt werden. Eine Mess-DIC kann gemäß einem aus einer Anzahl verschiedener Verfahren ermittelt werden. In einer Ausführungsform kann eine Mess-DIC als die Koordinate eines Schwerpunkts X der abstandsangebenden Teilmenge von Daten in Sub-Pixel-Auflösung ermittelt werden. Zum Beispiel für einen Detektor mit 1024 Pixeln kann der Schwerpunkt X ermittelt werden gemäß:
    Figure 00120001
    wobei
    Figure 00130001
  • In einem speziellen Beispiel ist in GLEICHUNG 1 n = 2. Es ist zu erkennen, dass GLEICHUNG 2 die bei der Schwerpunktberechnung verwendeten Daten auf eine abstandsangebende Teilmenge von Daten beschränkt. Wenn die abstandsangebende Koordinate (DIC) während Kalibrieroperationen ermittelt wird, kann sie als eine kalibrierabstandsangebende Koordinate und genausogut als eine messabstandsangebende Koordinate bezeichnet werden.
  • 4A ist ein Schaubild 400A von CRS-Messabstandskalibrierdaten 410A für das CRS-System 100 oder dergleichen, welches bekannte oder kalibrierte Messabstände ZOUT (in Mikrometern) entlang der senkrechten Achse zu abstandsangebenden Koordinaten (in Einheiten von Pixeln) entlang der waagerechten Achse in Bezug setzt. Das in 4A gezeigte Beispiel gilt für ein optisches Element mit einem angegebenen Messbereich MR von 300 Mikrometern, was kalibrierabstandsangebenden Koordinaten im Bereich von ungefähr 150 bis 490 Pixeln entspricht. Jedoch kann der chromatische Entfernungssensor 100, wenn gewünscht, über einen größeren Pixelbereich des Detektor-Arrays 163 kalibriert werden. Der Bezugs- oder ”Null”- Abstand ZOUT ist etwas arbiträr und kann auf einen gewünschten Bezugsabstand bezüglich des optischen Elements 120 eingestellt werden. Obwohl die Abstandskalibrierdaten 410A eine glatte Kurve zu bilden scheinen, sollte man erkennen, dass die Abstandskalibrierdaten für ein typisches CRS-System nach Stand der Technik, insbesondere für wirtschaftliche CRS-Systeme, bei kurzen Entfernungen Fehler oder Unregelmäßigkeiten aufweisen können.
  • In einigen Ausführungsformen können die CRS-Messabstandskalibrierdaten 410A ermittelt und/oder verwendet werden wie oben bezüglich 3 grob beschrieben. Ein beispielhaftes Labor-Kalibrierverfahren wird hier kurz grob beschrieben, um die Beschaffenheit der CRS-Abstandskalibrierdaten 410A weiter zu erklären. Kurz, ein Spiegel kann eine (z. B. die Oberfläche 190 in 1 ersetzende) Kalibrieroberfläche entlang der optischen Achse OA des optischen CRS-Elements bereitstellen. Die Verschiebung des Spiegels kann in ungefähr 0,1- oder 0,2-Mikrometer-Schritten gesteuert werden. Für jeden Schritt wird die Ist-Spiegelposition oder -Verschiebung mittels eines Bezugsnormals wie eines Interferometers erfasst. Für jede Ist-Spiegelposition wird die entsprechende kalibrierabstandsangebende Koordinate (DIC) des CRS auf Grundlage der vom CRS-Detektor bereitgestellten entsprechenden Intensitätsprofildaten ermittelt (z. B. wie vorher grob beschrieben). Die kalibrierabstandsangebende Koordinate und die entsprechende Ist-Position werden dann aufgezeichnet, um die Kalibrierdaten 410A bereitzustellen.
  • Später, während Messoperationen, wird die Werkstückoberfläche entlang der optischen Achse OA des optischen CRS-Elements positioniert, um eine Abstandsmessung für eine Werkstückoberfläche (z. B. Oberfläche 190 in 1) bereitzustellen. Die messabstandsangebende Koordinate des CRS wird auf Grundlage der aus den vom CRS-Detektor bereitgestellten Intensitätsprofildaten ermittelten messabstandsangebenden Koordinate ermittelt. Dann werden die Abstandskalibrierdaten 410A verwendet, um den CRS-Messabstand ZOUT zu ermitteln, welcher dieser speziellen messabstandsangebenden Koordinate entspricht.
  • 4B ist eine Darstellung 400B einer Abstandskalibrierungs-Umsetzungstabelle 410B für einen chromatischen Entfernungssensor zum In-Bezug-Setzen abstandsangebender Koordinaten zu Messabständen für einen chromatischen Punktsensor. Man wird erkennen, dass die Tabellenwerte in 4B nur zur Veranschaulichung dienen sollen und möglicherweise keinen in anderen Beispielen angegebenen speziellen Werten entsprechen (z. B. können die speziellen Tabellenwerte aus 4B sich von den in den speziellen Kalibrierdaten 410A in 4A angegebenen unterscheiden, obwohl man erkennen wird, dass die Konzepte analog sind). Wie in 4B gezeigt, umfassen in der linken Spalte die Kalibrier-DIC-Einträge die Pixelkoordinaten von 1 bis 1024 in Schrittweiten von 0,1 Pixeln und sind in der rechten Spalte die entsprechenden Messabstände (in Mikrometern) eingetragen. Während einer Werkstück-Messoperation wird die durch den chromatischen Punktsensor berechnete Mess-DIC in Bezug zur gespeicherten Kalibrier-Umsetzungstabelle gesetzt, um den der Mess-DIC entsprechenden Messabstand zu ermitteln. Wenn die Mess-DIC zwischen benachbarte Kalibrier-DIC-Werte fällt, wird der der Mess-DIC entsprechende Messabstand durch Interpolation ermittelt.
  • Eine Datenerzeugungsroutine zum Erzeugen von bekannten Messabständen entsprechenden Kalibrier-DICs in 0,1- oder 0,2-Mikrometer-Schrittweiten wurde vorher bezüglich 4A grob beschrieben. Für jeden bekannten Messabstand können die entsprechenden Kalibrier-DICs ermittelt und gespeichert werden wie oben bezüglich 3 grob beschrieben. Diese Daten können dann (wenn erforderlich) interpoliert werden, um die in der Umsetzungstabelle 410B gezeigten Einträge in Pixelkoordinaten-Schrittweiten von 0,1 Pixeln bereitzustellen.
  • Es versteht sich, dass Kalibrierdaten wie die in den 4A und 4B verwendeten unter Verwendung einer wohlgeratenen Oberfläche (z. B. eines Spiegels) und unter relativ idealen Bedingungen gesammelt werden, was zur Folge hat, dass die Kalibrierdaten hochzuverlässig sind. In Bezug auf dieses Konzept sind die in 3 gezeigten Profildaten 310, wenn während Kalibrieroperationen gemessen, unter bestimmten idealen Bedingungen erstellt und haben sie bestimmte ideale Eigenschaften zur Folge (z. B. haben die Profildaten einen relativ symmetrischen Spitzenbereich, ist die Spitzenintensität hoch genug, dass ein zuverlässiger Positionswert ermittelt werden kann, fällt die Pixelposition des Profilschwerpunkts in den in der Tabelle 410B angegebenen bestimmten Bereich, ist das Profil nicht gesättigt, ist ein Zwischenspeicher eines DSP nicht übergelaufen, wurde ein Lastspiel während der Kalibriermessung nicht verstellt usw.).
  • Während bestimmter normaler, nicht der Kalibrierung dienender Messoperationen liegen jedoch bestimmte dieser Arten von idealen Bedingungen und Eigenschaften möglicherweise nicht vor oder können sie verändert sein, was die Zuverlässigkeit der Messdaten beeinträchtigen kann. Wie unten ausführlicher beschrieben, können gemäß den hierin beschriebenen Verfahren Zuverlässigkeitskategorien mit den Messdaten bereitgestellt werden, um eine Angabe darüber bereitzustellen, wann Messdaten bei bestimmten weniger als idealen Bedingungen oder Eigenschaften erfasst wurden. In anderen Worten, bestimmte Umstände oder Eigenschaften (z. B. ein abnormal asymmetrischer Spitzenbereich, nicht genug Signal, ein gesättigtes Signal, ein Algorithmus-Überlauf, eine Verstellung eines Lastspiels während der Messung usw.) können verschiedene Zuverlässigkeitskategorien definieren, die mit den Messdaten geliefert werden können. Wie unten ausführlicher beschrieben, können solche Zuverlässigkeitskategorien in bestimmten Ausführungsformen mit vorgegebenen Zuverlässigkeitsanzeigern verknüpft sein (z. B. grafischen Anzeigern, wobei jeder Messpunkt auf einem schematischen Oberflächenprofil einen Anzeiger der Zuverlässigkeit der Messdaten enthält, welcher verwendet wurde, um den Messpunkt zu ermitteln, usw.). Solche Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien können für verschiedene Zwecke verwendet werden (z. B. einem Benutzer zu gestatten, zu entscheiden, Messdaten auszufiltern, die mit bestimmten Zuverlässigkeitskategorien verknüpft sind, Verstellungen am Aufbau vorzunehmen, um verbesserte Messungen zu erreichen, usw.). Als ein spezielles Beispiel des Ermittelns, wann eine bestimmte Zuverlässigkeitskategorie mit Messdaten verknüpft werden sollte, wird unten eine spezielle Zuverlässigkeitskategorie ”abnormal asymmetrischer Spitzenbereich” bezüglich der 5 bis 7 ausführlicher beschrieben.
  • 5 ist eine Zeichnung einer beispielhaften Ausführungsform eines zum Vermessen einer schematisch dargestellten Oberfläche verwendeten CRS-Systems 500, die Spektralprofile erzeugen kann, auf welche eine Anzahl von Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien zutreffen kann (z. B. wie unten bezüglich 9 ausführlicher beschrieben). Jedoch werden für Zwecke des vorliegenden Beispiels nur die zu einer einzigen Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie (d. h., einem abnormal asymmetrischen Spitzenbereich) gehörenden Spektralprofile beschrieben. Das CRS-System 500 weist Elemente auf, welche dem CRS-System 100 in 1 gleichen. Man wird erkennen, dass entsprechend numerierte Elemente 5XX Elementen 1XX aus 1 ähnlich oder gleich sind, und nur diejenigen Elemente, welche sich merklich unterscheiden, werden bezüglich 5 grob beschrieben.
  • Wie in 5 gezeigt, kann die CRS-Elektronik 560 in einigen Ausführungsformen mit einem Hostsystem 580 verbunden sein, welches Steuersignale und Daten von der CRS-Elektronik 500 empfangen und/oder mit dieser austauschen kann. Man wird erkennen, dass die Operationen der hierin offenbarten Systeme und Verfahren wie das Analysieren von Ausgabe-Spektralprofildaten, um zugehörige Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien zu ermitteln, in verschiedenen Ausführungsformen entweder in der CRS-Elektronik 560 oder im Hostsystem 580 durchgeführt werden können. In einer Ausführungsform kann das Hostsystem 580 automatische Bewegungssteuerung (z. B. wie in einem maschinell sehenden Inspektionssystem usw.) enthalten und kann es Teileprogramme definieren und ausführen, welche das CRS-System 500 als einen berührungslosen Messfühler betreiben, um Inspektionsoperationen durchzuführen.
  • Wie in 5 gezeigt, wird das CRS-System 500 verwendet, um die Oberfläche eines Werkstücks 570 (z. B. eines Schraubengewindes) an einem gewünschten Messpunkt MP mit einem Oberflächenort 590 zu vermessen. In einer Ausführungsform ist das Werkstück 570 auf einer Parallelverschiebungs-Plattform 575 ausgerichtet und befestigt, welche vorteilhafterweise so ausgerichtet sein kann, dass sie entlang der durch Führungslager 575B erzwungenen X-Achsen-Richtung verschiebbar ist, um Oberflächenprofilmessungen wie die in 7 veranschaulichten, weiter unten beschriebenen zu erfassen. Das Werkstück 570 weist eine Oberflächenseite 571 und eine Oberflächenseite 572 auf (welche zum Beispiel relativ reflektierende metallene Schraubengewindeoberflächen sein können). Das CRS-System 500 ist dafür positioniert, eine Z-Höhe am gewünschten Messpunkt MP auf der Seite 571 zu messen. Wie durch die gestrichelten Linien angegeben, welche fokussierte Wellenlängen darstellen, die zum Ausgabe-Spektralprofil beitragen, liefert der gewünschte Messpunkt MP eine primäre Reflexion eines Teils des Messstrahls, welcher eine erste Wellenlänge enthält, die einen ersten Wellenlängen-Spitzenwert zum Ausgabe-Spektralprofil beiträgt. Ein bedeutender Teil des Messstrahls wird jedoch von der Seite 571 reflektiert und läuft weiter zur Seite 572. Dieser Teil des Messstrahls enthält eine zweite Wellenlänge, welche auf einen sekundären Reflexionspunkt SRP auf der Seite 572 fokussiert ist und von diesem zurück zur Seite 571 reflektiert wird, welche diese zweite Wellenlänge entlang der optischen Achse zurückreflektiert, um einen zweiten Wellenlängen-Spitzenwert zum Ausgabe-Spektralprofil im CRS-System 500 beizusteuern.
  • Wie in 5 gezeigt, hat der sekundäre Reflexionspunkt SRP eine Messweglängen-Differenz ΔZ bezüglich des gewünschten Messpunkts MP. Wenn die Messweglängen-Differenz ΔZ groß genug ist, hat dies einen deutlich definierten sekundären Spitzenwert in den Profildaten, welcher mit diesem Messpunkt verbunden ist, zur Folge, wie in 6 veranschaulicht. Wenn die Messweglängen-Differenz ΔZ kleiner ist, kann der sekundäre Spitzenwert so nah am primären Spitzenwert liegen, dass diese sich einfach vereinigen, um einen abnormal verzerrten und/oder asymmetrischen Spitzenbereich zu bilden. Im in 5 gezeigten Beispiel hat die schematisch dargestellte Oberfläche 570 ein Oberflächenprofil ähnlich einem Schraubengewinde, aber man sollte erkennen, dass ähnliche sekundäre Reflexionseffekte während Messoperationen bei weiteren Arten von Werkstückmerkmalen wie engen Löchern oder Gräben oder dergleichen auftreten können.
  • 6 ist ein Schaubild 600 abnormaler Profildaten 610 vom CRS-System 500, welches ein Signal mit abnormal asymmetrischem Spitzenbereich und eine aus vereinigten primären und sekundären Reflexionen resultierende falsche messabstandsangebende Koordinate veranschaulicht. Die Profildaten aus 6 können zum Beispiel der in 5 veranschaulichten Messsituation entsprechen. Wie in 6 gezeigt, enthält der abnormal asymmetrische Spitzenbereich der Profildaten 610 einen MP-Wellenlängen-Spitzenwert und einen SRP-Wellenlängen-Spitzenwert. Der MP-Wellenlängen-Spitzenwert in den Ausgabe-Spektralprofildaten entspricht auf den gewünschten Messpunkt MP der Seite 571 fokussierter und an diesem reflektierter Strahlung, wohingegen der SRP-Wellenlängen-Spitzenwert auf den sekundären Reflexionspunkt SRP auf der Seite 572 fokussierter und an diesem reflektierter Strahlung entspricht.
  • Es kann festgestellt werden, dass der SRP-Wellenlängen-Spitzenwert einen stärkeren Signalpegel als der MP-Wellenlängen-Spitzenwert aufweist. Dies liegt daran, dass, wegen ihres Einfallswinkels auf der Seite 571 und einer Oberflächenbeschaffenheit, die hochglänzend ist, was eine spiegelndere Reflexion zur Folge hat, wenig Strahlung vom gewünschten Messpunkt MP zum CRS-System reflektiert wird, wohingegen viel Strahlung bei ungefähr normalem Einfall am sekundären Reflexionspunkt SRP reflektiert und dann durch anschließende Reflexion an der Seite 571 hauptsächlich zum CRS-System zurückgeführt wird. Ein abnormal asymmetrischer Spitzenbereich kann diesen speziellen abnormalen Effekt enthalten oder nicht. Auf jeden Fall ist ein normaler Spitzenbereich relativ symmetrisch, und das Identifizieren des kennzeichnenden Wellenlängen-Spitzenwerts für einen solchen Spitzenbereich mittels eines schnellen Verarbeitungsverfahrens wie eines Schwerpunktverfahrens oder eines relativ einfachen stochastischen Kurvenermittlungsverfahrens oder dergleichen kann wiederholbare und zuverlässige Messergebnisse für ein CRS-System liefern. Jedoch liefern solche schnellen Verarbeitungsverfahren keine wiederholbaren und zuverlässigen Messergebnisse für abnormal asymmetrische Spitzenbereiche, welche die Annahmen der schnellen Verarbeitungsverfahren und die zur Kalibrierung verwendeten Annahmen verletzen. Zum Beispiel sollte, wie in 6 gezeigt, die Ist-Abstandskoordinate für den Messpunkt MP in der Nähe des MP-Wellenlängen-Spitzenwerts nahe Pixel 456 liegen. Jedoch bei Verwendung eines Schwerpunktverfahrens (z. B. GLEICHUNG 1) zum Ermitteln der messabstandsangebenden Koordinate des abnormal asymmetrischen Spitzenbereichs liegt die messabstandsangebende Koordinate nahe Pixel 516, was ein sehr großer Fehler ist, und liegt sie näher an der Spitzenwert-Pixelkoordinate von ungefähr 532, welche zum SRP-Wellenlängen-Spitzenwert gehört.
  • Bezüglich der Ausführungsform in 5 kann das CRS-System 500 in verschiedenen Ausführungsformen so betrieben werden, dass es ein Ausgabe-Spektralprofil von einem Messpunkt auf einer Werkstückoberfläche liefert und die entsprechenden Ausgabe-Spektralprofildaten (z. B. die Profildaten 610) liefert. Die Ausgabe-Spektralprofildaten können analysiert werden, um eine zugehörige Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie zu ermitteln. Die Analyse der Ausgabe-Spektralprofildaten kann unter Verwendung von Zuverlässigkeitskriterien, die eine intensitäts- und/oder formbezogene Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie definieren, einen Kompromiss schließen. Durch Analysieren der Ausgabe-Spektralprofildaten mit solchen Zuverlässigkeitskriterien kann eine Ermittlung darüber, ob eine intensitäts- und/oder formbezogene Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie auf die Messdaten zutrifft, vorgenommen werden. Als ein spezielles Beispiel wird eine Analyse der Messdaten aus 6 unter Verwendung von Zuverlässigkeitskriterien für die Zuverlässigkeitskategorie ”abnormal asymmetrischer Spitzenbereich” unten ausführlicher beschrieben.
  • Es versteht sich, dass das Bestimmen, welche Zuverlässigkeitskriterien verwendet werden sollten, um eine gegebene Zuverlässigkeitskategorie zu definieren, die Berücksichtigung einer Anzahl von Faktoren erfordern kann. Zum Beispiel bezüglich eines abnormal asymmetrischen Spitzenbereichs (z. B. wie in 6 veranschaulicht) kann ein solcher Spitzenbereich den speziellen abnormalen Effekt, bei welchem der sekundäre Reflexions-Spitzenwert größer als der primäre Reflexions-Spitzenwert ist, enthalten oder nicht. Außerdem brauchen die Spitzenwerte nicht so weit getrennt zu sein, dass sie im Ausgabe-Spektralprofil einzeln unterscheidbar sind (z. B. können sie einen einzigen verzerrten Spitzenwert zu bilden scheinen). Auf jeden Fall versteht es sich aus der vorhergehenden Beschreibung, dass, wenn eine unerwartete sekundäre Reflexion merklich zum Ausgabe-Spektralprofil beiträgt, dies dazu führt, dass der Spitzenbereich merklich asymmetrisch wird. Folglich wird das Identifizieren eines abnormal asymmetrischen Spitzenbereichs in einigen Realisierungen als für das Identifizieren einer möglicherweise unzuverlässigen Messung ausreichend angesehen, zumindest in Fällen, in welchen keine besondere Signalverarbeitung verwendet wird, um erwartete zweifache Spitzenwerte bei Vermessung einer transparenten Dünnschicht oder dergleichen zu identifizieren. Demgemäß kann es in verschiedenen Ausführungsformen als für ein CRS-System (oder ein an das CRS-System angebundenes Hostsystem) vorteilhaft angesehen werden, fähig zu sein, Spitzenbereichsdaten zu analysieren, um die Spitzenbereichs-Asymmetrie zu charakterisieren, und so eine Grundlage für das Ermitteln, ob die Messdaten mit einer Zuverlässigkeitskategorie ”abnormal asymmetrischer Spitzenbereich” verknüpft werden sollten, bereitzustellen.
  • Bezüglich der speziellen Zuverlässigkeitskriterien, die gewählt sein können, um die Zuverlässigkeitskategorie ”abnormal asymmetrischer Spitzenbereich” zu definieren, wird man erkennen, dass hierin verschiedene Arten von Asymmetrie-Charakterisierungen beschrieben sind und dass dem Fachmann weitere Verfahren zum Charakterisieren der Asymmetrie eines Spitzenbereichs einfallen werden. In einer Ausführungsform umfasst das Zuverlässigkeitskriterium zum Ermitteln, ob Messdaten in die Zuverlässigkeitskategorie ”abnormal asymmetrischer Spitzenbereich” fallen, das Ermitteln, ob der Spitzenbereich durch das gegebene Charakterisierungsverfahren, welches gewählt ist, als abnormal asymmetrisch ermittelt ist. In einigen Ausführungsformen kann das Maß an Asymmetrie, das als ”abnormal” angesehen wird, durch Messen wohlgeratener, typischer, ”normaler” Werkstücke und Ermitteln eines erwarteten normalen Bereichs von Asymmetrie (gemäß einem gewählten Charakterisierungsverfahren) heuristisch ermittelt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Maß an Asymmetrie, das als abnormal” angesehen wird, durch Analyse ermittelt werden, zum Beispiel durch Ermitteln eines Asymmetriebetrags (gemäß einem gewählten Charakterisierungverfahren), der eine Verschiebung des Schwerpunkts um einen Betrag zur Folge hat, welcher einen Abstands-Messfehler erzeugt, der eine gewünschte Fehlergrenze überschreitet.
  • In einigen Ausführungsformen weist der Schritt des Analysierens der Ausgabe-Spektralprofildaten, um eine Charakterisierung einer Spitzenbereichs-Asymmetrie bereitzustellen, das Ermitteln des Werts eines Spitzenbereichs-Asymmetriemaßes auf Grundlage der Ausgabe-Spektralprofildaten auf. In einigen Ausführungsformen können die Zuverlässigkeitskriterien zum Ermitteln, ob die Ausgabe-Spektralprofildaten in die Zuverlässigkeitskategorie ”abnormal asymmetrischer Spitzenbereich” fallen, das Vergleichen des Werts des Spitzenbereichs-Asymmetriemaßes mit einem Asymmetriemaß-Schwellenwert (z. B. heuristisch oder durch Analyse ermittelt) aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das Ermitteln des Werts eines Spitzenbereichs-Asymmetriemaßes das Ermitteln einer Spitzenwert-Pixelkoordinate (z. B. der Spitzenwert-Pixelkoordinate oder der Spitzenwert-Positionsindexkoordinate) auf Grundlage der Ausgabe-Spektralprofildaten, das Ermitteln einer messabstandsangebenden Koordinate auf Grundlage der Ausgabe-Spektralprofildaten (z. B. eines Schwerpunkts des Spitzenbereichs) und das Ermitteln des Werts des Spitzenbereichs-Asymmetriemaßes auf Grundlage einer Differenz zwischen der Spitzenwert-Pixelkoordinate und der messabstandsangebenden Koordinate enthalten. Zum Beispiel wird man erkennen, dass für einen perfekt symmetrischen Spitzenbereich diese Koordinaten nominell dieselben sein werden und dass es für einen merklich asymmetrischen Spitzenbereich (wie den in 6 gezeigten) eine merkliche Differenz zwischen der Spitzenwert-Pixelkoordinate und der messabstandsangebenden Koordinate gibt. In einigen Ausführungsformen ist die Differenz zwischen der Spitzenwert-Pixelkoordinate und der messabstandsangebenden Koordinate eine Anzahl von Pixeln, und enthält der Asymmetriemaß-Schwellenwert eine Schwellenanzahl von Pixeln, welche in einigen Ausführungsformen mindestens 5 Pixel betragen kann. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel beträgt die Differenz ungefähr 16 Pixel. Diese Art von Asymmetrie-Charakterisierung hat Vorteile wie schnelle Ausführung und Wiederverwendung von Daten, welche schon für normale Messoperationen erforderlich sein können. Jedoch ist sie nur beispielhaft und nicht begrenzend. Man wird erkennen, dass allgemein verschiedene Spitzenbereichs-Asymmetriemaße ermittelt werden können, um abnormal asymmetrische Spitzenbereiche zu identifizieren. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen ein Schiefemaß verwendet werden, um ein Spitzenbereichs-Asymmetriemaß gemäß Verfahren wie einem dritten standardisierten Moment, einem Pearson-Korrelationskoeffizienten oder einem anderen bekannten Schiefemaß zu ermitteln. In einigen Ausführungsformen kann die Schwellenanzahl von Pixeln oder Schiefe durch einen Benutzer in einer mit dem CRS-System verbundenen Benutzerschnittstelle (z. B. einer Benutzerschnittstelle im Hostsystem 580) ausgewählt werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann die entsprechende Zuverlässigkeits-Kategorisierung (z. B. die Zuverlässigkeits-Kategorisierung ”abnormal asymmetrischer Spitzenbereich” usw.) vom CRS-System 500 ausgegeben werden (z. B. an das Hostsystem 580). In einigen Ausführungsformen kann die Zuverlässigkeits-Kategorisierung in Verbindung mit einem entsprechenden, vom CRS-System ausgegebenen Messabstand ausgegeben werden (z. B. in einem Messdatensatz, welcher in jedem Messzyklus vom CRS-System ausgegeben wird). In bestimmten Realisierungen kann die Zuverlässigkeits-Charaktierisierung eingeschlossen und als Metadaten mit dem entsprechenden Messabstand gespeichert werden. Ein spezielles Beispiel einer Verbindung einer Zuverlässigkeits-Kategorisierung mit einem entsprechenden Messpunkt wird unten bezüglich 7 ausführlicher beschrieben.
  • 7 ist ein Schaubild 700 eines Oberflächenprofils eines gewalzten Gewindes (z. B. Schraubengewindes) analog zum in 5 gezeigten schematischen Oberflächenprofil, welches mehrere Messpunkte aufweist. Das Oberflächenprofil ist als Höhe Z über der Position X aufgetragen. Ein Messpunkt 710 ist insofern analog zum in 5 gezeigten Messpunkt MP, als er einen durch eine sekundäre Reflexion beeinflussten falschen Messwert und einen zugehörigen asymmetrischen Spitzenbereich wie den in 6 gezeigten erzeugt. Während früher bekannte Verfahren zum Analysieren von Gewindeprofildaten auf Grundlage von CRS-Messdaten bestimmte Messpunkte (z. B. Messpunkt 710) auf Grundlage bestimmter Faktoren (z. B. Geometrische-Ausreißer-Analyse) beseitigen könnten, können solche Punkte auf Grundlage der hierin offenbarten Systeme und Verfahren auf Grundlage einer vom CRS-System zusammen mit dem zugehörigen Abstands-Messwert bereitgestellten Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie (z. B. der Zuverlässigkeitskategorie ”abnormal asymmetrischer Spitzenbereich”) schneller, robuster und zuverlässiger beseitigt werden.
  • Der Wert dieses Ansatzes lässt sich ferner durch Betrachten anderer Messpunkte (z. B. Messpunkt 720) demonstrieren, welche sonst im Fehlerzustand zu sein scheinen können und auf Grundlage früherer Techniken (z. B. Geometrische-Ausreißer-Analyse) entfernt würden, welche aber auf Grundlage des Fehlens einer negativen Zuverlässigkeitskategorie (z. B. der Zuverlässigkeitskategorie ”abnormal asymmetrischer Spitzenbereich”), die mit dem Abstands-Messwert geliefert wird, robust und zuverlässig beibehalten würden.
  • Wie vorher grob beschrieben, ist es in CRS-Systemen nicht üblich, sowohl eine Messung (oder Messdaten) als auch eine Zuverlässigkeitskategorie für diese Messung (oder Messdaten), welche auf einer Analyse von Daten und/oder Operationen beruht, die normalerweise CRS-systemintern sind, bereitzustellen (z. B. im Gegensatz zu Geometrische-Ausreißer-Kriterien, die auf einer Nachverarbeitung einer Anzahl von Datenpunkten beruhen). Eine solche Kombination von Informationen kann eine hilfreiche diagnostische Information zum Verbessern automatisierter CRS-Messroutinen und Verstehen problematischer Messorte an Werkstücken, unter anderen Nutzen, darstellen. Darüber hinaus sollte man erkennen, dass CRS-Systeme rechenintensiv sind und eine hohe Messrate ein hohes Maß an Pipelining von Operationen und/oder synchrone Operationen, die bedingte Operationen ausschließen, erfordern kann. Deshalb kann es nützlich sein, eine Messung ungeachtet ihrer Zuverlässigkeit bei einer gewünschten hohen Rate zu verarbeiten und/oder auszugeben und dann die Zuverlässigkeit dieser Messung als eine separate Verarbeitungs- und/oder Ausgabeoperation zu kategorisieren.
  • Wie unten bezüglich der 8 bis 10 ausführlicher beschrieben, können, zusätzlich zu abnormal asymmetrischen Spitzenbereichen, andere Umstände und Bedingungen auch die Annahmen der schnellen Verarbeitungsverfahren und/oder die zur Kalibrierung verwendeten Annahmen verletzen. In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Angabe, dass ein damit verbundenes Messergebnis möglicherweise unzuverlässig ist, in Form einer mit dem Messergebnis gelieferten Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie bereitgestellt sein.
  • Wie oben beschrieben, kann eine auf einen abnormal asymmetrischen Spitzenbereich gerichtete Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie Messdaten wie die in 6 veranschaulichten angeben, während andere Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien verwendet werden können, um andere Umstände und Bedingungen anzugeben, welche die Zuverlässigkeit der Messdaten beeinträchtigen können. Spezieller können andere Umstände und Bedingungen, welche die Zuverlässigkeit der Messdaten beeinträchtigen können, auch durch andere Zuverlässigkeitskategorien angegeben werden (z. B. durch einen gesättigten spektralen Spitzenwert, ein Lastspiel, das während der Messung verstellt wurde, eine abstandsangebende Koordinate (z. B. einen Signalschwerpunkt) eines spektralen Spitzenwerts, der außerhalb eines akzeptablen Messbereichs liegt, eine Spitzenintensität eines spektralen Spitzenwerts, der unter einer Schwelle liegt, einen Zwischenspeicher des Steuerungssystems, der übergelaufen ist usw.). Man wird erkennen, dass einige dieser Zuverlässigkeitsprobleme und/oder Kategorien anstelle von (oder zusätzlich zu) problematischen Werkstückoberflächenorten, die unerwünschte sekundäre Reflexionen erzeugen, mit den internen Operationen des CRS-Systems während eines CRS-Messzyklus zusammenhängen können. Messzuverlässigkeitsprobleme während eines CRS-Messzyklus können häufig mit abrupten Änderungen der Höhe oder der Schräge eines Werkstückprofils zusammenhängen, insbesondere wenn man an einem solchen Profil mit einer Geschwindigkeit entlangfährt, die im Verhältnis zur Messzyklusrate eines CRS-Systems hoch ist, so dass die Messbedingungen sich während eines CRS-Messzyklus ändern (oder einfach ungeeignet sind).
  • In einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, solche auf Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien bezogenen Merkmale automatisch für jeden Messzyklus des CRS bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, diese Merkmale gemäß einer vom Benutzer getroffenen Auswahl einer zugehörigen Betriebsart oder eines zugehörigen Parameters bereitzustellen, so dass der Benutzer solche Merkmale beim Vermessen von Werkstücken oder Messpunkten, die wahrscheinlich unzuverlässige Messdaten erzeugen, aufrufen kann und solche Merkmale beim Vermessen von Werkstücken oder Messpunkten, die wahrscheinlicher zuverlässige Messdaten erzeugen, unterdrücken kann.
  • 8 ist eine Darstellung einer Tabelle 800, welche eine Ausführungsform beispielhafter Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien und entsprechender CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien veranschaulicht. Wie in 8 gezeigt, enthält die Tabelle 800 eine Spalte ”Zuverlässigkeitskategorie” 820, eine Spalte ”Typ” 830 und eine Spalte ”Kategoriekriterienbeschreibung” 840. Die Einträge in der Spalte ”Zuverlässigkeitskategorie” 820 geben die Namen der Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien an. Die Einträge in der Spalte ”Typ” 830 geben an, ob die angegebenen Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien in dieser bestimmten Ausführungsform mit einem Fehler oder einer Warnung verknüpft sind. Die Einträge in der Spalte ”Kriterienbeschreibung” 840 stellen mindestens eine teilweise Beschreibung einiger der Kriterien bereit, welche verwendet werden können, um zu ermitteln, wann ein Satz von Messdaten mit einer angegebenen Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie zu verknüpfen ist.
  • Bezüglich der Spalte ”Typ” 830 sind die Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien in einer speziellen beispielhaften Ausführungsform gewöhnlich als von einem Typ ”Warnung” oder von einem Typ ”Fehler” klassifiziert. Warnungen bedeuten gewöhnlich, dass ein Problem oder ein mögliches Fehlerrisiko bei den Messdaten festgestellt wurde, das System aber noch betrieben wurde, um eine Positionsmessung zu ermitteln. Fehler bedeuten gewöhnlich, dass es ein schwerwiegenderes Problem bei den Messdaten gab und ein Positionswert möglicherweise nicht mit einem vernünftigen Maß an Gewissheit ermittelt werden kann. Bei Fehlern kann in einer speziellen beispielhaften Ausführungsform ein Positions- oder Mess-Ausgabewert auf ”Keine Zahl” (NaN) gesetzt werden, was eine Standarddefinition für Gleitkommazahlen ist (d. h., siehe IEEE754).
  • Es versteht sich, dass während des Betriebs, wenn Operationen des CRS-Systems (oder, in einigen Ausführungsformen, eines Hostsystems) ermitteln, dass ein Zuverlässigkeitskategorie-Kriterium für einen Messzyklus oder eine Messung erfüllt ist, in einer Ausführungsform ein entsprechender, durch den CRS mit einer bestimmten Zuverlässigkeitskategorie verknüpfter Code durch das CRS-System (oder, in einigen Ausführungsformen, ein Hostsystem) ausgegeben werden kann und/oder in einigen Ausführungsformen als Zuverlässigkeitskategorie-Metadaten mit Werkstückhöhenmessungen gespeichert werden kann. Der Code ist ein Anzeiger der entsprechenden ermittelten Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie und kann in Verbindung mit dem entsprechenden Messzyklus und/oder der entsprechenden Warnungs- oder Fehlerangabe und/oder der entsprechenden Messung ausgegeben und/oder gelesen und/oder angezeigt werden.
  • Man wird erkennen, dass das Klassifizieren bestimmter Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien als Fehler oder Warnungen entsprechend bestimmte Vorteile bereitstellen kann. Zum Beispiel bezüglich der Zeile 850H, wenn eine Zuverlässigkeitskategorie ”abnormal asymmetrischer Spitzenbereich” angegeben ist (z. B. wie vorher bezüglich der 5 bis 7 beschrieben), kann die Klassifizierung ”Warnung” wünschenswert sein. Der Grund dafür ist, dass ein Benutzer bei solchen Angaben zusätzliche relevante Informationen haben kann (z. B. wenn die Dicke einer transparenten Dünnschicht das ist, was gemessen wird, können bei den Messungen abnormal asymmetrische Spitzenbereiche erwartet werden usw.). Das Bereitstellen dieser Arten von ”Warnungen” zusammen mit den Werkstückhöhenmessungen (im Gegensatz zu ”Fehlern”, bei welchen keine Werkstückhöhenmessung geliefert wird) versetzt einen Benutzer in die Lage, informierte Entscheidungen darüber zu treffen, was hinsichtlich der zugehörigen Messdaten zu tun ist (z. B. die Daten zu verwenden oder nicht, das System zu verstellen, um die Messungen zu verbessern, usw.).
  • In bestimmten Realisierungen können die Warnungen und/oder Fehler gemäß einem Rangordungssystem organisiert sein und kann nur die schwerwiegendste Warnung oder der schwerwiegendste Fehler, die bzw. der in jüngster Zeit aufgetreten ist, mit einer gegebenen Messung geliefert werden. Ein solches Rangordungssystem kann in bestimmten Realisierungen vorteilhaft sein (z. B. wo die Messpunkte auf einem Oberflächenprofil in Form von Zuverlässigkeitskategorie-Anzeigern bereitgestellt sind, wie unten bezüglich 9 ausführlicher beschrieben). In anderen Worten, in bestimmten Realisierungen kann mit jedem Messpunkt nur ein Zuverlässigkeitskategorie-Anzeiger geliefert werden und kann der der schwerwiegendsten Warnung oder dem schwerwiegendsten Fehler entsprechende Zuverlässigkeitskategorie-Anzeiger der relevanteste zu liefernde Anzeiger sein. Als ein spezielles Beispiel kann, wenn ermittelt wird, dass ein gegebener Satz von Messdaten sowohl ein gesättigtes Signal hat (d. h., eine Warnung wie in Zeile 850E angegeben) als auch außerhalb des Bereichs ist (d. h., ein Fehler wie in Zeile 850C angegeben), der Fehler ”Außerhalb des Bereichs” als für eine Meldung relevanter angesehen werden, da, sobald dieser Fehler auftritt, welcher verhindern kann, dass ein Positionswert ermittelt wird, die Angabe, dass das Signal auch gesättigt war, weniger kritisch sein kann).
  • Als spezielle Beispiele der Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien gibt jede der Zeilen 850A bis 850J der Tabelle 850 eine bestimmte Zuverlässigkeitskategorie und entsprechende CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien an. Zum Beispiel gibt die Zeile 850A eine Zuverlässigkeitskategorie ”Normal” an, für welche die Kriterienbeschreibung ”keine Verletzungen von Kategoriekriterien” lautet. In anderen Worten, die Zuverlässigkeitskategorie ”Normal” kann mit Messdaten verknüpft werden, welche ein Messkriterium ”Normal” nicht verletzen, das heißt, keines der mit den in den Zeilen 850B bis 850J angegebenen Zuverlässigkeitskategorien verknüpften Kriterien erfüllen, in welchem Fall eine Angabe ”Warnung” oder ”Fehler” geliefert werden müsste, wie unten ausführlicher beschrieben.
  • Die Zeile 850B gibt eine Zuverlässigkeitskategorie ”Ungültige Positionstabelle” an, für welche die Kriteriumsbeschreibung wie folgt lautet: ”Die aktuelle Positionstabelle passt nicht zur System-Hardware”. Dieses Kriterium kann in einer Ausführungsform durch eine Subroutine der CRS-Elektronik ausgewertet werden, welche eine gespeicherte Kennung oder einen gespeicherten Wert, welche bzw. welcher mit Positionstabellendaten verknüpft ist, mit einer gespeicherten Kennung oder einem gespeicherten Wert, welche bzw. welcher mit der Hardware des CRS-Systems verknüpft ist, vergleicht. Die Zeile 850C gibt eine Zuverlässigkeitskategorie ”Außerhalb des Bereichs” an, für welche die Kriteriumsbeschreibung wie folgt lautet: ”Die für das Profil ermittelte abstandsangebende Koordinate liegt außerhalb des gültigen Bereichs der Positions-Umsetzungstabelle”. Dieses Kriterium kann in einer Ausführungsform durch eine Subroutine der CRS-Elektronik ausgewertet werden, welche den Wert der abstandsangebenden Koordinate mit der Ober- und der Untergrenze des Bereichs der abstandsangebenden Koordinaten der Positions-Umsetzungstabelle vergleicht. Die Zeile 850D gibt eine Zuverlässigkeitskategorie ”Nicht genug Signal” an, für welche die Kriteriumsbeschreibung wie folgt lautet: ”Die Spitzenintensität des Profils liegt unter einer vordefinierten Schwelle, was auf einen inakzeptablen Störabstand hindeutet”. Dieses Kriterium kann in einer Ausführungsform durch eine Subroutine der CRS-Elektronik ausgewertet werden, welche den Wert der Spitzenintensität mit einer vordefinierten Schwelle vergleicht. In einer Ausführungsform kann die vordefinierte Schwelle ein gespeicherter Intensitätswert sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die vordefinierte Schwelle eine dynamische Schwelle sein, welche ein vordefinierter Wert multipliziert mit einer mittleren Hintergrundpegel-Intensität der Profildaten eines laufenden Messzyklus (z. B. einer mittleren Intensität außerhalb des Spitzenbereichs) ist. Die Zeile 850E gibt eine Zuverlässigkeitskategorie ”Gesättigtes Signal” an, für welche die Kriteriumsbeschreibung wie folgt lautet: ”Das Profil enthält eine Anzahl von gesättigten Pixeln, welche eine vordefinierte Grenze überschreitet, was auf untaugliche Messbedingungen hindeutet”. Es wird bemerkt, dass, während die Kategorie ”Gesättigtes Signal” aus Zeile 850E als ein Fehler klassifiziert sein kann, das CRS-System in bestimmten Realisierungen eine Zuverlässigkeitskategorie ”Gesättigtes Signal” alternativ als eine Warnung klassifizieren kann. In einigen Ausführungsformen kann ein Benutzer sich entscheiden, dieses Kriterium als einen Fehler oder eine Warnung behandeln zu lassen, indem er einen Befehl an die CRS-Elektronik sendet. Dieses Kriterium kann in einer Ausführungsform durch eine Subroutine der CRS-Elektronik ausgewertet werden, welche die Anzahl von Detektorpixeln zählt, die gesättigte Ausgangswerte in den Profilen erzeugen, und diese Anzahl von Pixeln mit einer vordefinierten Grenze (z. B. 1, 2 oder 5 Pixel oder mehr) vergleicht. Die Zeile 850F gibt eine Zuverlässigkeitskategorie ”Algorithmus-Überlauf” an, für welche die Kriteriumsbeschreibung wie folgt lautet: ”Ein DSP-Zwischenspeicher ist übergelaufen, was auf untaugliche Signalverarbeitungsbedingungen hindeutet”. Dieses Kriterium kann in einer Ausführungsform durch eine Subroutine der CRS-Elektronik ausgewertet werden, welche durch Bereitstellen eines entsprechenden Fehler-Merkers oder gespeicherten Werts oder dergleichen auf eine Angabe ”Zwischenspeicher-Überlauf” reagiert.
  • Die Zeile 850G gibt eine Zuverlässigkeitskategorie ”Lastspiel wird verstellt” an, für welche die Kriteriumsbeschreibung wie folgt lautet: ”Eine Intensitätsverstellung (z. B. Beleuchtung oder Detektor-Verstärkungsfaktor) wurde vor Profilerfassung nicht stabilisiert, was auf möglicherweise untaugliche Messbedingungen hindeutet”. Dieses Kriterium kann in einer Ausführungsform durch eine Subroutine der CRS-Elektronik ausgewertet werden, die aufgerufen wird, wenn ein Verstellbefehl Intensitätsverstelloperationen in der CRS-Elektronik startet, und einen entsprechenden Fehler-Merker oder gespeicherten Wert oder dergleichen im Zusammenhang mit jedem Messzyklus oder jeder Messung, welcher bzw. welche sich vor Abschluss der Verstellung ereignet, bereitstellt. In einer Ausführungsform kann das CRS-System eine Ist-Intensitätsausgabe (z. B. wie durch einen optischen Sensor bereitgestellt) oder ein Steuersignal (z. B. ein digitales Lastspielsignal) auf Stabilität überwachen. In einer weiteren Ausführungsform kann eine vordefinierte Stabilisierungsperiode oder eine einer bekannten Stabilisierungsperiode entsprechende vordefinierte Anzahl von Messzyklen in der CRS-Elektronik gespeichert sein, und der Beginn einer Verstellung löst die CRS-Elektronik aus, so dass diese automatisch einen entsprechenden Fehler-Merker oder gespeicherten Wert oder dergleichen im Zusammenhang mit jedem Messzyklus innerhalb dieser Periode bereitstellt. Die Zeile 850H gibt eine Zuverlässigkeitskategorie ”Abnormal asymmetrischer Spitzenbereich” an, für welche die Kriteriumsbeschreibung wie folgt lautet: ”Eine Spitzenbereichsasymmetrie-Charakterisierung (z. B. ein Vergleich von Spitzenwert-Pixel und abstandsangebender Koordinate) weist auf ein abnormales oder unerwartetes Profil hin (z. B. übersteigt die Charakterisierung eine vordefinierte Schwelle), was auf möglicherweise untaugliche Messbedingungen hindeutet”. Dieses Kriterium kann in einer Ausführungsform durch eine Subroutine der CRS-Elektronik ausgewertet werden, welche eine Analyse von Profildaten durchführt, wie vorher bezüglich der 5 bis 7 beschrieben. Die Zeile 850I gibt eine Zuverlässigkeitskategorie ”Fehler während Mittelwertbildung” an, welche eine Warnung zur Folge hat, für welche die Kriteriumsbeschreibung wie folgt lautet: ”Beim Arbeiten im Mittelwertbildungsmodus lag eine Anzahl von Messpunkten des Typs 'Fehler' und/oder des Typs 'Warnung' in einer Probe unter einem vordefinierten Prozentsatz, so dass sie ignoriert wurden und der Messungs-Mittelwert aus den übrigen Punkten gebildet wurde”. Die Zeile 850I gibt eine Zuverlässigkeitskategorie ”Fehler während Mittelwertbildung” an, welche einen Fehler zur Folge hat, für welche die Kriteriumsbeschreibung wie folgt lautet: ”Beim Arbeiten im Mittelwertbildungsmodus überschritt die Anzahl von Messpunkten des Typs 'Fehler' und/oder des Typs 'Warnung' in der Probe einen vordefinierten Prozentsatz, was auf inakzeptable Messbedingungen hindeutet”. Dieses Kriterium kann in einer Ausführungsform durch eine Subroutine der CRS-Elektronik ausgewertet werden, welche die inbegriffene Datenanalyse durchführt, wenn die Mittelwertbildungsmodus-Operationen durchgeführt werden.
  • Man wird erkennen, dass die in Bezug auf die Tabelle 800 beschriebenen Kategorien und Operationen nur beispielhaft und nicht begrenzend sind. Weitere Kategorien und/oder Kriterien können vom Fachmann auf Grundlage der hierin offenbarten Prinzipien auf verschiedene Weisen verwendet und realisiert werden.
  • 9 ist ein Schaubild 900 eines einem Werkstück ähnlich dem in 5 gezeigten entsprechenden und mehrere Messpunkte und zugehörige Zuverlässigkeitskategorie-Anzeiger enthaltenden Oberflächenprofils 910. Wie in 9 gezeigt, enthalten die angezeigten Zuverlässigkeitskategorie-Anzeiger Anzeiger 950A, 950C, 950D, 950G, 950E, und 950H. Beispiele für jeden der Anzeiger sind auf dem Oberflächenprofil 910 gezeigt. Man wird erkennen, dass, während jeder der Anzeiger 950A, 950C, 950D, 950G, 950E und 950H als eine eindeutige Form und/oder Größe aufweisend veranschaulicht ist, in alternativen Ausführungsformen auch oder alternativ andere Unterscheidungsmerkmale (z. B. eindeutige Codes, Farben usw.) verwendet werden können.
  • Wie in 9 gezeigt, entspricht der Anzeiger 950A (d. h., als ein mittelgroßer Block dargestellt) einer Zuverlässigkeitskategorie ”OK” (z. B. in einer Ausführungsform, welche der Kategorie ”Normal” in Zeile 850A in 8 entspricht). Der Anzeiger 950C (d. h., als ein Dreieck dargestellt) entspricht einer Zuverlässigkeitskategorie ”Außerhalb des Bereichs” (z. B. in einer Ausführungsform, welche der Kategorie ”Außerhalb des Bereichs” in Zeile 850C in 8 entspricht). Der Anzeiger 950D (d. h., als ein kleiner Block dargestellt) entspricht einer Zuverlässigkeitskategorie ”Nicht genug Signal” (z. B. in einer Ausführungsform, welche der Kategorie ”Nicht genug Signal” in Zeile 850D in 8 entspricht). Wie in 9 veranschaulicht, entsprechen die Anzeiger 950C und 950D ”Fehlern”, bei welchen keine Messung ermittelt werden kann, und demgemäß befinden sich die zugehörigen Symbole, wenn sie auftreten, für Anzeigezwecke oben im Schaubild 900 bei einem Positionswert von ”0”, obwohl man erkennen sollte, dass die Messungen als ein ”Null”-Wert verarbeitet werden können. Wie unten ausführlicher beschrieben, entsprechen im Gegensatz dazu die Anzeiger 950G, 950E und 950H ”Warnungen”, bei welchen eine Messung noch ermittelt werden kann, und werden sie daher an den entsprechenden Messorten auf dem Oberflächenprofil 910 angezeigt.
  • Wie in 9 gezeigt, entspricht der Anzeiger 950G (d. h., als eine Raute dargestellt) einer Zuverlässigkeitskategorie ”Lastspiel wird verstellt” (z. B. in einer Ausführungsform, welche der Kategorie ”Lastspiel wird verstellt” in Zeile 850G in 8 entspricht). Der Anzeiger 950E (d. h., als ein Kreis dargestellt) entspricht einer Zuverlässigkeitskategorie ”Gesättigtes Signal” (z. B. in einer Ausführungsform, welche der Kategorie ”Gesättigtes Signal” in Zeile 850E in 8 entspricht). Der Anzeiger 950H (d. h., als ein Gedankenstrich dargestellt) entspricht einer Zuverlässigkeitskategorie ”Abnormal asymmetrischer Spitzenbereich” (z. B. in einer Ausführungsform, welche der Kategorie ”Abnormal asymmetrischer Spitzenbereich” in Zeile 850H in 8 entspricht). Man wird erkennen, dass die Zuverlässigkeitskategorie-Anzeiger 950A, 950C, 950D, 950G, 950E und 950H vorteilhafterweise einem Benutzer Zuverlässigkeitsinformationen liefern, damit dieser informierte Entscheidungen hinsichtlich der zugehörigen Messpunkte treffen kann (z. B. entscheiden kann, zu bestimmten Zuverlässigkeitskategorie-Anzeigern gehörende Daten zu entfernen oder zu ignorieren oder Verstellungen am CRS-Aufbau oder an einer zugehörigen automatisierten Messroutine vorzunehmen, um verbesserte Messungen zu erreichen, usw.).
  • 10 ist ein Ablaufplan, welcher eine Routine 1000 zum Betreiben eines chromatischen Entfernungssensor-(CRS-)Systems, um ermittelte Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien zusammen mit Werkstückhöhenmessungen bereitzustellen, veranschaulicht. Wie in 10 gezeigt, sind in einem Block 1010 CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien bereitgestellt, welche mindestens drei vordefinierte Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien von CRS-Messdaten-Zuverlässigkeit definieren, darunter mindestens ein auf die Form von Mess-Spektralintensitätsprofildaten bezogenes Zuverlässigkeitskriterium. Wie vorher bezüglich der 5 bis 7 beschrieben, ist ein spezielles Beispiel eines auf die Form von Mess-Spektralintensitätsprofildaten bezogenen Zuverlässigkeitskriteriums ein mit der Zuverlässigkeitskategorie ”abnormal asymmetrischer Spitzenbereich” verknüpftes Zuverlässigkeitskriterium. In einem Block 1020 wird der CRS betrieben, um einen Satz von Messdaten zu liefern, wobei der Satz von Messdaten einer jeweiligen Werkstückhöhenmessung an einem Ort auf einem Werkstück entsprechende Mess-Spektralintensitätsprofildaten enthält.
  • In einem Block 1030 wird eine Werkstückhöhenmessung auf Grundlage des Ermittelns eines durch die Mess-Spektralintensitätsprofildaten angegebenen spektralen Spitzenwerts ermittelt. In einem Block 1040 wird eine Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie für den Satz von Messdaten auf Grundlage der CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien ermittelt. In einem Block 1050 stellt das System die ermittelte Werkstückhöhenmessung und die entsprechende ermittelte Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie bereit.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann das Durchführen der vorerwähnten Operationen das Bereitstellen eines CRS-Systems umfassen, welches aufweist: ein optisches Element, das so konfiguriert ist, dass es verschiedene Wellenlängen in verschiedenen Abständen in unmittelbarer Nähe einer zu vermessenden Werkstückoberfläche fokussiert, eine Lichtquelle, die angeschlossen ist, um das optische Element mit einem Eingabe-Spektralprofil von Wellenlängen zu versorgen; und eine CRS-Elektronik, die einen CRS-Wellenlängendetektor aufweist, welcher eine Vielzahl von entlang einer Messachse des CRS-Wellenlängendetektors verteilten Pixeln enthält, wobei die Vielzahl von Pixeln jeweilige Wellenlängen empfängt und Ausgabe-Spektralprofildaten liefert, wobei der CRS so konfiguriert ist, dass, wenn das optische Element an die CRS-Elektronik angeschlossen und bezüglich der Werkstückoberfläche betriebsfähig positioniert ist, um Messoperationen durchzuführen, das optische Element das Eingabe-Spektralprofil eingibt und entsprechende Strahlung auf die Werkstückoberfläche ausgibt und reflektierte Strahlung von der Werkstückoberfläche empfängt und reflektierte Strahlung ausgibt, um ein Ausgabe-Spektralprofil an den CRS-Wellenlängendetektor zu liefern, wobei das Ausgabe-Spektralprofil einen Spitzenbereich mit einem Wellenlängen-Spitzenwert enthält, der einen Messabstand vom optischen Element zur Werkstückoberfläche angibt, und die CRS-Elektronik entsprechende Ausgabe-Spektralprofildaten liefert. Das CRS-System wird dann betrieben, um ein Ausgabe-Spektralprofil von einem Messpunkt auf einer Werkstückoberfläche zu liefern und die entsprechenden Ausgabe-Spektralprofildaten zu liefern. Die vorerwähnten Operationen können in einigen Ausführungsformen unter der Kontrolle der CRS-Elektronik oder, in anderen Ausführungsformen, eines Hostsystems durchgeführt werden. Entsprechend können die CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien in einigen Ausführungsformen durch die CRS-Elektronik oder in anderen Ausführungsformen durch ein Hostsystem bereitgestellt werden (z. B. wie in einer entsprechenden Kriterienauswertungsroutine oder dergleichen verkörpert). In einer Ausführungsform kann ein Signalverarbeitungssystem durch Ausführen einer gewünschten, im Speicher gespeicherten Analyseroutine Ausgabe-Spektralprofildaten analysieren, um eine passende Zuverlässigkeitskategorie zu ermitteln. Für bestimmte Zuverlässigkeitskategorien (z. B. für eine Zuverlässigkeitskategorie ”abnormal asymmetrischer Spitzenbereich”) kann die Analyseroutine eine Charakterisierung für die Ausgabe-Spektralprofildaten ermitteln, und das Ergebnis kann in manchen Fällen mit einem im Speicher gespeicherten, normalerweise erwarteten Ergebnis oder mit im Speicher gespeicherten, normalerweise erwarteten Ergebnissen verglichen werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die ermittelte Zuverlässigkeitskategorie als Metadaten mit der zugehörigen Werkstückhöhenmessung gespeichert werden.
  • Während die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, werden dem Fachmann auf Grundlage dieser Offenbarung zahlreiche Veränderungen an den dargestellten und beschriebenen Anordnungen von Merkmalen und Folgen von Operationen einfallen. Mithin versteht es sich, dass verschiedene Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • US 2010/0188742 [0005]
    • US 7990522 [0036, 0038]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • IEEE754 [0067]

Claims (21)

  1. Die Ausführungsformen der Erfindung, an welchen ein ausschließliches Eigentum oder Vorrecht beansprucht wird, sind wie folgt definiert:
  2. Verfahren zum Erhöhen des Nutzens von durch ein chromatisches Entfernungssensor-(CRS-)System ermittelten Werkstückhöhenmessungen, welches Verfahren aufweist: Bereitstellen von CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien, welche mindestens drei vordefinierte Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien der CRS-Messdaten-Zuverlässigkeit definieren, darunter mindestens ein auf die Form von Mess-Spektralintensitätsprofildaten bezogenes Zuverlässigkeitskriterium; Betreiben des CRS-Systems zum Bereitstellen eines Satzes von Messdaten, wobei der Satz von Messdaten einer jeweiligen Werkstückhöhenmessung an einem Ort auf einem Werkstück entsprechende Mess-Spektralintensitätsprofildaten enthält; Ermitteln einer Werkstückhöhenmessung auf Grundlage des Ermittelns eines durch die Mess-Spektralintensitätsprofildaten angegebenen spektralen Spitzenwerts; Ermitteln einer Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie für den Satz von Messdaten auf Grundlage der CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien; und Bereitstellen der ermittelten Werkstückhöhenmessung und der entsprechenden ermittelten Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Ermittelns der Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie für den Satz von Messdaten auf Grundlage der CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien durch das CRS-System durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Schritt des Ermittelns der Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie für den Satz von Messdaten auf Grundlage der CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien durch das CRS-System automatisch durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem die Schritte des Betreibens des CRS-Systems zum Bereitstellen eines Satzes von Messdaten, des Ermittelns einer Werkstückhöhenmessung, des Ermittelns einer Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie und des Bereitstellens der ermittelten Werkstückhöhenmessung und der entsprechenden ermittelten Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie wiederholt durchgeführt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die wiederholte Durchführung der Schritte bei einer Messrate des CRS-Systems erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die jeweiligen Zuverlässigkeitskategorien einem der folgenden Zustände entsprechen: einem abnormal asymmetrischen Spitzenbereich von Spektralintensitätsprofildaten; einem gesättigten spektralen Spitzenwert; einer Intensitätsverstellung, die nicht vor Erfassung der Mess-Spektralintensitätsprofildaten stabilisiert wurde; einer abstandsangebenden Koordinate eines spektralen Spitzenwerts, der außerhalb eines akzeptablen Messbereichs liegt; einer Spitzenintensität eines spektralen Spitzenwerts, der unter einer Schwelle liegt; und einem Zwischenspeicher des Steuerungssystems, der übergelaufen ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das mindestens eine auf die Form von Mess-Spektralintensitätsprofildaten bezogene Zuverlässigkeitskriterium so konfiguriert ist, dass es eine abnormale Asymmetrie des Spitzenbereichs der Mess-Spektralintensitätsprofildaten identifiziert.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem die Identifikation der abnormalen Asymmetrie das Identifizieren einer abnormalen Asymmetrie aufgrund falscher Messlichtreflexion von einem zweiten Ort auf dem Werkstück enthält.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das CRS-System ferner betrieben wird, um eine Vielzahl von Sätzen von Messdaten bereitzustellen, und das Formkriterium für jeden Satz von Messdaten ausgewertet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Formkriterium während eines einzigen Messzyklus, welcher den Betrieb des CRS-Systems, um den entsprechenden Satz von Messdaten bereitzustellen, umfasst, in Echtzeit ausgewertet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Formkriterium das Ermitteln einer Differenz zwischen einem Spitzenwert-Pixel und einer abstandsangebenden Koordinate des Spitzenbereichs aufweist.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie in jedem Zyklus CRS-systemintern bereitgestellt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie auf Grundlage einer durch einen Benutzer bestimmten Ausgabedaten-Auswahl ausgegeben wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das CRS-System ein chromatisches Punktsensor-System aufweist und das optische Element einen optischen Stift aufweist.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner das Anzeigen der Werkstückhöhenmessung mit einem Anzeiger der entsprechenden ermittelten Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie in einer Benutzerschnittstelle aufweist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem die Benutzerschnittstelle eine grafische Anzeige einer Vielzahl von Werkstückhöhenmessungen mit grafischen Indikatoren der entsprechenden ermittelten Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien enthält, wobei die grafischen Indikatoren eine eindeutige Form und/oder Farbe aufweisen.
  18. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem mindestens eine der drei vordefinierten Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien als eine Art Warnung klassifiziert ist, wobei eine Werkstückhöhenmessung noch ermittelt werden kann, und mindestens eine als eine Art Fehler klassifiziert ist, wobei keine Werkstückhöhenmessung ermittelt wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem die Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie, welche durch das auf die Form des Mess-Spektralintensitätsprofils bezogene Zuverlässigkeitskriterium definiert ist, als eine Art Warnung klassifiziert ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem Metadaten bezüglich der entsprechenden ermittelten Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie mit der entsprechenden ermittelten Werkstückhöhenmessung gespeichert werden.
  21. System zum Erhöhen des Nutzens von durch einen chromatischen Entfernungssensor (CRS) ermittelten Werkstückhöhenmessungen, wobei das System aufweist: einen CRS; und CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien, welche mindestens drei vordefinierte Messdaten-Zuverlässigkeitskategorien der CRS-Messdaten-Zuverlässigkeit definieren, welche mindestens ein auf die Form von Mess-Spektralintensitätsprofildaten bezogenes Zuverlässigkeitskriterium enthalten, wobei das System dafür konfiguriert ist: einen Satz von Messdaten bereitzustellen, wobei der Satz von Messdaten einer jeweiligen Werkstückhöhenmessung an einem Ort auf einem Werkstück entsprechende Mess-Spektralintensitätsprofildaten enthält; eine Werkstückhöhenmessung auf Grundlage des Ermittelns eines durch die Mess-Spektralintensitätsprofildaten angegebenen spektralen Spitzenwerts zu ermitteln; eine Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie für den Satz von Messdaten auf Grundlage der CRS-Messdaten-Zuverlässigkeitskriterien zu ermitteln; und die ermittelte Werkstückhöhenmessung und die entsprechende ermittelte Messdaten-Zuverlässigkeitskategorie bereitzustellen.
DE102013202636.6A 2012-02-24 2013-02-19 Verfahren zum erhöhen des nutzens von durch ein chromatisches entfernungssensor-system ermittelten werkstückhöhenmessungen Active DE102013202636B4 (de)

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