DE102014207899A1

DE102014207899A1 - 3D Fein-Laserscanner

Info

Publication number: DE102014207899A1
Application number: DE102014207899.7A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang HEINZELMANN; Kerrin DOESSEL; Frank Fischer; Joerg Muchow
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2015-10-29

Abstract

Es wird ein Modul zur Vermessung eines Objekts vorgeschlagen, wobei das Modul zur Erzeugung eines Primärstrahls konfiguriert ist, wobei das Modul eine Scanspiegelstruktur aufweist, wobei die Scanspiegelstruktur derart zur Ablenkung des Primärstrahls konfiguriert ist, dass von dem Primärstrahl eine Scanbewegung durchgeführt wird, wobei das Modul derart konfiguriert ist, dass ein Sekundärsignal detektierbar ist, wenn, in einer Ablenkstellung der Scanspiegelstruktur, das Sekundärsignal durch Wechselwirkung des Primärstrahls mit dem Objekt erzeugt wird, wobei das Modul zur Erzeugung eines Ortungssignals in Abhängigkeit der Ablenkstellung der Scanspiegelstruktur konfiguriert ist, wobei durch die Scanbewegung eine flächenartige Projektion auf das Objekt projiziert wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Modul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Laserscanner sind allgemein bekannt. Beispielsweise können Laserscanner dazu verwendet werden, eine dreidimensionale (3D) Form eines Objekts zu erfassen. Solche Laserscanner werden auch als 3D-Scanner bezeichnet.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Modul für einen 3D-Laserscanner, einen 3D-Laserscanner und ein Verfahren zum Betrieb eines Moduls vorzuschlagen, wobei gegenüber dem Stand der Technik ein Modul bereitgestellt wird, welches vergleichsweise kompakt und kostengünstig ist und dennoch eine vergleichsweise präzise Vermessungen des Objekts ermöglicht, wobei insbesondere sowohl das Vermessen mit einem 3D-Laserscanner als auch eine Projektion eines Bildes ermöglicht wird.
Das erfindungsgemäße Modul, das elektrische Gerät und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Moduls gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Scanbewegung des Primärstrahls in der Weise erfolgt, dass eine flächenartige Projektion auf das Objekt projiziert wird, sodass eine vergleichsweise präzise Vermessung des Objekts ermöglicht wird – beispielsweise gegenüber einem nicht flächigen, sondern nur eindimensionalen Abscannen (bzw. Abtasten) durch den Primärstrahl. Zur Erfassung des Objekts wird insbesondere für eine Vielzahl von durch den Primärstrahl auf eine Oberfläche des Objekts (Objektoberfläche) flächenartig projizierten Projektionspunkten (bzw. Reflexionsbereichen) der Projektion jeweils eine separate Ortung für jeweils einen Projektionspunkt durchgeführt, sodass jedem Projektionspunkt ein Abstand zum Modul zuordenbar ist. Hierbei bedeutet „flächenartig“ insbesondere, dass sich die Projektion hauptsächlich flächig entlang der Objektoberfläche erstreckt, wenn sich das Modul und das Objekt in einer Ruhelage befinden. Die Projektion ist dabei insbesondere pixelförmig – d.h. die Projektion wird durch einen rasterartig oder kurvenartig bewegten Primärstrahl erzeugt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Scanspiegelstruktur ein Scanspiegelelement mit einem um eine erste und/oder zweite Achse verschwenkbaren Spiegelmittel aufweist, wobei das Spiegelmittel zu einer ersten Schwingungsbewegung um die erste Achse antreibbar ist und/oder wobei das Spiegelmittel zu einer zweiten Schwingungsbewegung um die zweite Achse antreibbar ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen,

– dass das Scanspiegelelement, bezüglich der ersten Schwingungsbewegung des Spiegelmittels um die erste Achse, eine erste Resonanzfrequenz und eine weitere erste Resonanzfrequenz aufweist und/oder
– dass das Scanspiegelelement, bezüglich der zweiten Schwingungsbewegung des Spiegelmittels um die zweite Achse, eine zweite Resonanzfrequenz und eine weitere zweite Resonanzfrequenz aufweist.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass das Scanspiegelelement um eine Achse (oder bevorzugt um zwei zueinander senkrechte Achsen) mit (jeweils) mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzen betrieben werden kann. Dies ermöglicht, dass mit derselben Ablenkeinheit bzw. Scanspiegelstruktur nacheinander ein Bild projiziert werden kann oder ein Objekt in drei Dimensionen vermessen/eingescannt werden kann. Bevorzugt sind das Scanspiegelelement und das weitere Scanspiegelelement gleichartig ausgebildet. Insbesondere sind die erste und weitere erste Resonanzfrequenz bzw. die zweite und weitere zweite Resonanzfrequenz jeweils unterschiedliche Eigenfrequenzen des Scanspiegelelements.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Modul derart konfiguriert ist,

– dass das Spiegelmittel um die erste Achse mit einer ersten Anregungsfrequenz zu der ersten Schwingungsbewegung angetrieben wird, sodass die erste Schwingungsbewegung eine erste resonante Schwingungsbewegung mit der ersten Resonanzfrequenz, eine weitere erste resonante Schwingungsbewegung mit der weiteren ersten Resonanzfrequenz oder eine erste quasistatische Schwingungsbewegung ist, und/oder
– dass das Spiegelmittel um die zweite Achse mit einer zweiten Anregungsfrequenz zu der zweiten Schwingungsbewegung angetrieben wird, sodass die zweite Schwingungsbewegung eine zweite resonante Schwingungsbewegung mit der zweiten Resonanzfrequenz, eine weitere zweite resonante Schwingungsbewegung mit der weiteren zweiten Resonanzfrequenz oder eine zweite quasistatische Schwingungsbewegung ist.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass in dem Fall, dass (bei einer Anregungsfrequenz im Wesentlichen gleich einer der beiden Resonanzfrequenzen) eine erste bzw. weitere erste resonante Schwingungsbewegung angeregt wird und/oder (bei einer Anregungsfrequenz kleiner als eine oder beide Resonanzfrequenzen) eine quasistatische Schwingungsbewegung angeregt wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die „quasistatische Schwingungsbewegung“ als eine geführte (bzw. erzwungene) und nicht-resonante Schwingungsbewegung definiert. Bevorzugt ist das Scanspiegelelement derart konfiguriert, dass jede Kombination (jeweils bezogen auf die erste bzw. zweite Achse) aus zwei resonanten Schwingungsbewegungen oder einer resonanten und einer quasistatischen Schwingungsbewegung vorgesehen ist. Insbesondere ist die erste Anregungsfrequenz bei der ersten quasistatischen Schwingungsbewegung kleiner als die erste und/oder weitere erste Resonanzfrequenz. Insbesondere ist die zweite Anregungsfrequenz bei der zweiten quasistatischen Schwingungsbewegung kleiner als die zweite und/oder weitere zweite Resonanzfrequenz.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Projektion linienförmig ist, wobei die Projektion insbesondere die Form eines Kurvengraphen, bevorzugt einer Lissajous-Figur, aufweist.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass – beispielsweise im Vergleich zu einem nicht flächigen, sondern nur eindimensionalen Abscannen (bzw. Abtasten) durch den Primärstrahl – eine besonders präzise Vermessung des Objekts ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Scanspiegelstruktur eine mikroelektromechanische Scanspiegelstruktur ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass

– die Scanspiegelstruktur ein Scanspiegelelement mit einem um eine erste und um eine zweite Achse verschwenkbaren Spiegelmittel aufweist oder
– die Scanspiegelstruktur das Scanspiegelelement und ein weiteres Scanspiegelelement aufweist, wobei das erste Scanspiegelelement um die erste Achse verschwenkbar ist und das weitere Scanspiegelelement um die zweite Achse verschwenkbar ist,

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass die Verwendung eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) ein besonders kompaktes und kostengünstiges Modul bereitgestellt wird, sodass das Modul in eine Vielzahl verschiedener elektrischer Geräte – insbesondere tragbare elektrische Geräte – integrierbar ist. Bevorzugt sind das Scanspiegelelement und das weitere Scanspiegelelement gleichartig ausgebildet. Bevorzugt ist die Scanspiegelstruktur zur Erzeugung der – insbesondere auch als Scanfigur oder Projektionsfigur bezeichneten – flächenartigen Projektion durch Ablenkung des Primärstrahls während der Scanbewegung konfiguriert. Dabei wird insbesondere entweder ein Spiegelelement um zwei (zueinander senkrechte) Achsen verschwenkt oder zwei Scanspiegelelement um jeweils unterschiedliche (zueinander senkrechte) Achsen verschwenkt. Bevorzugt ist das Modul hierdurch außerdem als ein Laserprojektor einsetzbar. Erfindungsgemäß bevorzugt wird dabei eines oder beide Scanspiegelelemente (d.h. das Scanspiegelelement und/oder das weitere Scanspiegelelement) bzw. ein oder beide Scanachsen (d.h. jeweils die erste und/oder zweite Achse des Scanspiegelelements bzw. des weiteren Scanspiegelelements) mit mindestens zwei unterschiedlichen Schwingungsfrequenzen (d.h. insbesondere nacheinander um dieselbe Achse) betrieben, wobei von den zwei unterschiedlichen Frequenzen die eine für eine Laserprojektion und die andere für einen 3D-Laserscan vorgesehen ist. Schwingungsfrequenzen um die gleiche Achse werden insbesondere nicht gleichzeitig angeregt, ein Schalten zwischen den Frequenzen erfolgt bevorzugt mittels eines elektrischen Signals (zur Steuerung der Scanspiegelstruktur). Erfindungsgemäß bevorzugt wird von resonanten auf quasistatischen Betrieb oder auf einen anderen resonanten Betrieb umgeschaltet, wobei insbesondere die Schwingungsfrequenzen(d.h. Anregungsfrequenzen) nur bezüglich einer Achse oder bezüglich beider Achsen variiert (d.h. umgeschaltet) werden. Insbesondere bezieht sich der quasistatische Betrieb auf einen nicht-resonanten Betrieb mit einer Frequenz, die im Vergleich zu wenigstens einer Resonanzfrequenz kleiner ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Modul derart zur Erzeugung des Ortungssignals konfiguriert ist, dass das Ortungssignal eine, insbesondere eindeutige, Zuordnung zwischen einer Ortungsinformation bezüglich einer Ortung eines durch den Primärstrahl auf der Oberfläche des Objekts erzeugten Projektionspunktes und der Ablenkstellung der Scanspiegelstruktur aufweist, wobei das Modul insbesondere eine Synchronisationseinheit zur zeitlichen Korrelation der Ortungsinformation mit der Ablenkstellung aufweist.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass das Ortungssignal derart konfiguriert ist, dass aus dem Ortungssignal eine Profilinformation bezüglich eines Profils der Objektoberfläche ableitbar ist. Insbesondere umfasst die Profilinformation eine Information bezüglich eines Höhenprofils der Objektoberfläche entlang desjenigen Teils der Objektoberfläche der während der (flächenartigen bzw. krummlinigen) Scanbewegung (Scanfigur) von dem Primärstrahl angestrahlt bzw. abgetastet wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Modul eine Sensoranordnung zur Erzeugung eines Sensorsignals für eine lagegestützten Vermessung des Objekts aufweist, wobei das Modul insbesondere zur Erzeugung von Scandaten in Abhängigkeit des Ortungssignals und des Sensorsignals konfiguriert ist, wobei aus den Scandaten insbesondere eine Bildinformation bezüglich einer dreidimensionalen Form des Objekts ableitbar ist.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass das Modul während der Scanbewegung um das Objekt herumbewegt bzw. relativ zu dem Objekt bewegt werden kann, um das Objekt zu erfassen, wobei dennoch vergleichsweise präzise Scandaten bezüglich einer dreidimensionalen Gestalt bzw. eines dreidimensionalen Oberflächenprofils des Objekts aus dem Ortungssignal und dem Sensorsignal erzeugt werden können bzw. erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass

– die Sensoranordnung wenigstens einen Inertialsensor aufweist, wobei der wenigstens eine Inertialsensor insbesondere einen Beschleunigungssensor und/oder Drehratensensor umfasst, und/oder
– die Sensoranordnung wenigstens einen Magnetfeldsensor aufweist und/oder
– die Sensoranordnung wenigstens einen Videosensor aufweist.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass eine besonders präzise lagegestützte Vermessung des Objekts ermöglicht wird. Bevorzugt ist der Inertialsensor ein optoelektronischer und/oder mikroelektromechanischer Inertialsensor. Durch die Verwendung eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) wird dabei eine besonders kompakte Bauform des Moduls ermöglicht, sodass das Modul in eine Vielzahl verschiedener elektrischer Geräte – insbesondere tragbare elektrische Geräte – integrierbar ist. Der Inertialsensor ermöglicht dabei eine besonders präzise Lagebestimmung, sodass der Aufwand zur gegenüber einer Rekonstruktion der Bildinformation aus dem Ortungssignal durch Signalverarbeitung reduziert wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Primärstrahl durch die Scanspiegelstruktur derart abgelenkt wird, dass durch die Scanbewegung eine linienförmige Projektion auf das Objekt projiziert wird, sodass die Projektion insbesondere die Form eines Kurvengraphen, bevorzugt einer Lissajous-Figur, aufweist.
Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass – beispielsweise im Vergleich zu einem nicht flächigen, sondern nur eindimensionalen Abscannen (bzw. Abtasten) durch den Primärstrahl – eine besonders präzise Vermessung des Objekts ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass

– das Scanspiegelelement um die erste Achse mit der ersten resonanten Schwingungsbewegung, der weiteren ersten resonanten Schwingungsbewegung oder der ersten quasistatischen Schwingungsbewegung beaufschlagt wird und/oder
– das Scanspiegelelement um die zweite Achse mit der zweiten resonanten Schwingungsbewegung, der weiteren zweiten resonanten Schwingungsbewegung oder der zweiten quasistatischen Schwingungsbewegung beaufschlagt wird und/oder
– bezüglich der ersten und/oder zweiten Achse jeweils zwischen einer resonanten und einer weiteren resonanten oder zwischen einer resonanten und einer quasistatischen Schwingungsbewegung umgeschaltet wird.

Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass das Scanspiegelelement um eine Achse (oder bevorzugt um zwei zueinander senkrechte Achsen) mit (jeweils) mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzen betrieben werden kann. Dies ermöglicht, dass mit derselben Ablenkeinheit bzw. Scanspiegelstruktur nacheinander ein Bild projiziert werden kann oder ein Objekt in drei Dimensionen vermessen/eingescannt werden kann.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen
1 bis 3 ein Modul gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
4 ein Diagramm bezüglich einer beispielhaften Vermessung eines Objekts,
5a bis 5c eine Scanspiegelstruktur eines Moduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6 bis 10 ein Modul gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
11 eine durch das Modul erzeugte Projektion.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In 1 ist ein Modul 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Ansicht dargestellt. Das Modul 2 ist zur Vermessung eines Objekts 4 konfiguriert, wobei die Vermessung insbesondere der Erzeugung einer 3D-Bildinformation bezüglich einer räumlich körperlichen Gestalt bzw. Form des Objekts dient. Das Modul 2 weist hier eine Lichtquelle 6 zur Erzeugung eines Primärstrahls 3, insbesondere eines Laserstrahls 3, auf. Weiterhin umfasst das das Modul 2 eine Scanspiegelstruktur 7, 7‘, wobei die Scanspiegelstruktur 7, 7‘ derart zur Ablenkung des Primärstrahls 3 konfiguriert ist, dass von dem Primärstrahl 3 eine Scanbewegung durchgeführt wird. Bevorzugt wird der Primärstrahls 3 während der Scanbewegung derart abgelenkt, dass ein durch Wechselwirkung des Primärstrahls 3 mit dem Objekt 4 auf einer Oberfläche des Objekts 4 (Objektoberfläche) erzeugter Projektionspunkt 4‘ im Wesentlichen linienartig – beispielsweise geradlinig oder krummlinig – die Objektoberfläche – beispielsweise zeilenweise oder flächenartig – abtastet. Das Modul 2 weist ferner eine optische Detektionsanordnung 9 zur Detektion eines vom Projektionspunkt 4‘ ausgehenden Sekundärsignals 5 auf, wobei das Sekundärsignal 5 durch das Modul 2 detektiert wird, wenn, in einer Ablenkstellung der Scanspiegelstruktur 7, 7‘, das Sekundärsignal 5 durch Wechselwirkung des Primärstrahls 3 mit dem Objekt 4 erzeugt wird. Weiterhin wird durch das Modul 2 ein Ortungssignals bezüglich einer Ortung – d.h. insbesondere eine Detektion Abstands und/oder Positionsbestimmung des Projektionspunktes 4‘ auf der Objektoberfläche – in Abhängigkeit der Ablenkstellung der Scanspiegelstruktur 7, 7‘.
Ferner weist das Modul 2 hier insbesondere eine Sensoranordnung 10 zur Erzeugung eines Sensorsignals für eine lagegestützte Vermessung des Objekts 4 auf.
Bevorzugt bezieht sich eine Ortungsinformation des Ortungssignals auf eine Ortung – d.h. Positions- und/oder Abstandsbestimmung zwischen Modul 2 und Projektionspunkt 4‘ auf der Objektoberfläche (d.h. eines vom Primärstrahl 3 erzeugten Projektionspunktes 4‘ im Sinne eines punktförmigen Bereichs auf einer Oberfläche des Objekts 4). Alternativ oder kumulativ bezieht sich die Positionsbestimmung auf eine Bestimmung einer Position des Projektionspunktes 4‘ relativ zu einem weiteren Projektionspunkt (nicht dargestellt), wobei insbesondere der Projektionspunkt und der weitere Projektionspunkt jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten während der Scanbewegung erzeugt werden.
Bevorzugt weist das Modul 2 ein erstes Teilmodul 21, ein zweites Teilmodul 22, ein drittes Teilmodul 23, ein viertes Teilmodul 24, ein fünftes Teilmodul 25, ein sechstes Teilmodul 26, ein siebtes Teilmodul 27 ein achtes Teilmodul 28 und/oder weitere Teilmodule auf. Hierdurch wird ein modularisiert aufgebautes Modul 2 bereitgestellt, welches beispielsweise nach dem Baukastenprinzip an eine Vielzahl unterschiedlicher elektrischer Geräte 1 und/oder Anwendungsfälle flexibel anpassbar ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform des Moduls 2 ist das erste Teilmodul 21 ein zur Erzeugung des Primärstrahls 3 und/oder eines weiteren Primärstrahls 3‘ konfiguriertes Lichtmodul 21 und/oder das zweite Teilmodul 22 ein zur Erzeugung einer Scanbewegung des Primärstrahls 3 und/oder einer weiteren Scanbewegung des weiteren Primärstrahls 3‘ konfiguriertes Scanmodul 22 und/oder das dritte Teilmodul 23 ein zur Erzeugung eines Detektionssignals in Abhängigkeit des Sekundärsignals 5 und/oder weiteren Sekundärsignals 5‘ konfiguriertes erstes Steuer- und/oder Detektionsmodul 23 und/oder das vierte Teilmodul 24 ein Auswertemodul 24 zur Erzeugung einer Ortungsinformation und/oder das fünfte Teilmodul 25 ein zweites Steuer- und/oder Detektionsmodul 25 und/oder das sechste Teilmodul 26 ein Steuermodul 26 zur Steuerung einer Energieversorgung und/oder das siebte Teilmodul 27 ein Sensormodul und/oder das achte Teilmodul 28 ein zur Kommunikation mit einem elektrischen Gerät 1 und/oder Datenübertragung an das elektrische Gerät 1 konfiguriertes Kommunikationsmodul 28.
Das Lichtmodul 21 ist insbesondere zur Erzeugung eines Primärstrahls 3 konfiguriert. Beispielsweise weist das Lichtmodul 21 eine Lichtquelle 6 auf, bevorzugt eine Leuchtdiode, besonders bevorzugt eine Laserdiode oder einen Oberflächenemitter (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser – VCSEL). Der von der Lichtquelle 6 erzeugte Primärstrahl 3 ist insbesondere ein sichtbarer Lichtstrahl 3 – d.h. Licht von etwa 380 Nanometer (nm) bis 780 nm Wellenlänge – oder ein Infrarot (IR) Lichtstrahl. Beispielsweise ist die Lichtquelle 6 sowohl zur Erzeugung des Primärstrahls 3 als auch zur Detektion des Sekundärsignals 3 konfiguriert (d.h. die Lichtquelle 6 umfasst ein mit der Lichtquelle monolithisch integriertes optisches Detektionselement). Alternativ oder kumulativ weist das Modul 2 insbesondere eine optische Detektionsanordnung 9 – beispielsweise eine Fotodiode – zur Detektion des Sekundärsignals 5 auf.
Das Scanmodul 22 weist hier die Scanspiegelstruktur 7, 7‘ mit dem mikroelektromechanischen Scanspiegelelement 7 auf. Insbesondere ist das Modul 2 derart konfiguriert, dass der Primärstrahl 3 durch die Scanspiegelstruktur 7, 7‘ in der Weise abgelenkt wird, dass der Primärstrahl 3 eine (zeilenartige) Scanbewegung durchführt, sodass durch die Scanbewegung eine (geradlinige oder krummlinige) Scanlinie bzw. Scanfigur (Projektion) auf die Oberfläche des Objekts 4 projiziert wird. Das mikromechanische Scanspiegelelement 7 ist in mehrere Ablenkstellungen in einem Bereich zwischen zwei maximalen Auslenkstellungen (des Scanspiegelelements 7 bzw. des weiteren Scanspiegelelements 7‘) einstellbar. In einer ersten maximalen Auslenkstellung der zwei maximalen Auslenkstellungen wird der Primärstrahl 3 durch die Scanspiegelstruktur 7 in eine erste Abstrahlrichtung 101‘ entlang der Ortungszone 30 (hier insbesondere eine Ortungsebene bzw. Abstrahlfläche) abgestrahlt. In einer zweiten maximalen Auslenkstellung der zwei maximalen Auslenkstellungen wird der Primärstrahl 3 durch die Scanspiegelstruktur 7 in eine zweite Abstrahlrichtung 101‘‘ entlang der Ortungszone 30 abgestrahlt. Durch die erste Abstrahlrichtung 101‘ und die zweite Abstrahlrichtung 101‘‘ werden hier die Ortungsgrenzen 101‘, 101‘‘ der Ortungszone 30 definiert.
In 2 ist ein Modul 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die hier dargestellte Ausführungsform insbesondere im Wesentlichen identisch zu den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist. Das Modul 2 ist hier derart konfiguriert, dass durch die Scanbewegung eine flächenartige Projektion 31 auf das Objekt 4 projiziert wird. Die mikromechanische Scanspiegelstruktur 7, 7‘ ist derart zur Ablenkung des Primärstrahls 3 konfiguriert, dass die flächenartige Projektion 31 erzeugt wird. Flächenartig bedeutet hier beispielsweise, dass der Projektionspunkt 4‘ entlang der gezeigten krummlinigen Bahn 31 entlang einer Projektionsebene 200 (in der beispielsweise die Oberfläche des Objekts 4 angeordnet ist) bewegt wird. Die Scanspiegelstruktur 7, 7‘ wird insbesondere mit einem Steuersignal derart beaufschlagt, dass die flächenartige Projektion erzeugt wird.
Bevorzugt ist das Modul 2 zur Erzeugung eines Ablenkstellungsdetektionssignals bezüglich einer Ablenkstellung des Scanspiegelelements 7 und/oder einer weiteren Ablenkstellung des weiteren Scanspiegelelements 7‘ derart konfiguriert, dass das Ortungssignal in Abhängigkeit des Detektionssignals (bezüglich einer Detektion des Sekundärsignals) und des Ablenkstellungssignals (bezüglich einer Ablenkstellung der Scanspiegelstruktur 7, 7‘) – insbesondere durch zeitliche Korrelation mittels einer Synchronisationseinheit – erzeugt wird. Insbesondere umfasst das Ortungssignal eine Ortungsinformation bezüglich einer Position und/oder Entfernung des Projektionspunktes 4‘ zum Modul 2 und/oder eine Positionskoordinate bezüglich einer Position des Projektionspunktes 4‘ auf der Objektoberfläche (hier dargestellt durch eine Projektionsfläche 200) des Objekts 4.
Das Modul 2 weist hier ferner eine Sensoranordnung 10 zur Erzeugung eines Sensorsignals für eine lagegestützte Vermessung des Objekts 4 auf. Die Sensoranordnung 10 umfasst bevorzugt wenigstens einen Inertialsensor, wobei der wenigstens eine Inertialsensor insbesondere einen Beschleunigungssensor und/oder Drehratensensor umfasst, wobei das Sensorsignal eine Lageinformation bezüglich einer Position und/oder Orientierung des Moduls 2 umfasst.
In 3 ist ein Modul 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die hier dargestellte Ausführungsform insbesondere im Wesentlichen identisch zu den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist. Das Modul 2 wird beispielsweise während der Scanbewegung um das Objekt 4 herumbewegt bzw. relativ zu dem Objekt 4 bewegt, um das Objekt 4 zu erfassen bzw. zu vermessen, wobei dennoch vergleichsweise präzise Scandaten bezüglich einer dreidimensionalen Gestalt bzw. eines dreidimensionalen Oberflächenprofils des Objekts 4 aus dem Ortungssignal und dem Sensorsignal erzeugt werden können bzw. erzeugt werden. Beispielsweise wird hier das Modul 2 um eine zur Abstrahlrichtung des Primärstrahls 3 senkrechte Achse um einen Winkel derart verschwenkt, dass in Abhängigkeit der Lage des Moduls 2 unterschiedliche Projektionen (Scanlinien 31‘, 31‘‘) auf das Objekt 4 projiziert werden, sodass in Abhängigkeit der Lage des Moduls 2 ein Objektprofil detektiert wird.
4 ein Diagramm bezüglich einer beispielhaften Vermessung eines Objekts 4 durch ein Modul 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die hier beschriebene Ausführungsform insbesondere im Wesentlichen identisch zu den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist. Hier ist beispielhaft ein aus dem Ortungssignal ableitbares Höhenprofil des vermessenen Objekts 4 dargestellt, wobei hier der Abstand zwischen Modul 2 und Projektionspunkt 4‘ (siehe Bezugszeichen 301) in Abhängigkeit eines Ortes – bzw. der Ablenkstellung der Scanspiegelstruktur 7, 7‘ – dargestellt ist (siehe Bezugszeichen 201).
In 5a ist ein Scanspiegelelement 7 einer Scanspiegelstruktur 7, 7‘ eines Moduls 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die hier dargestellte Ausführungsform insbesondere im Wesentlichen identisch zu den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist. Das Scanspiegelelement 7 der Scanspiegelstruktur 7, 7‘ weist ein verschwenkbares Spiegelmittel 71, eine Federstruktur 72, eine bewegliche Balkenstruktur 73 und eine weitere Federstruktur 74 auf. Hier erstreckt sich die Federstruktur 72 und die weitere Federstruktur 74 hauptsächlich entlang einer ersten Achse 701. Hier ist das Spiegelmittel 71 über die Federstruktur 72 an dem Balkenelement 73 mittelbar verbunden und das Balkenelement 73 über die weitere Federstruktur 74 an einem Substrat 75 mittelbar verbunden. Insbesondere sind die Federstruktur 72 und/oder die weitere Federstruktur 74 Torsionsfedern und/oder Biegefedern. Hier ist das Scanspiegelelement 7 derart konfiguriert, dass das Spiegelmittel 71 um die erste Achse 701 und/oder um die zweite Achse 702 verschwenkbar ist, wobei die erste Achse 701 im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Achse 702 ist, wobei sich insbesondere die erste Achse 701 und/oder die zweite Achse im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Substrats 75 erstrecken. Erfindungsgemäß bevorzugt weist das Scanspiegelelement 7 eine derartige Anordnung der Federn auf, dass das Scanspiegelelement 7 mit mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzen (Resonanzfrequenzen) betrieben werden/schwingen kann. Ein gleichzeitiger Betrieb der Frequenzen einer Achse ist insbesondere nicht möglich. Bei beiden Frequenzen schwingt das Scanspiegelelement 7 insbesondere um dieselbe Achse. Dies bedeutet insbesondere, dass jeweils zwei Resonanzfrequenzen pro Achse 701, 702 existieren. In 5b und 5c ist ein Scanspiegelelement 7 einer Scanspiegelstruktur 7, 7‘ gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die hier dargestellte Ausführungsform insbesondere im Wesentlichen identisch zu den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist. In 5b und 5c sind zwei mögliche Schwingungsformen des Scanspiegelelements 7 dargestellt. Bei der in 5b gezeigten Schwingungsform wird das Scanspiegelelement 7 derart angetrieben, dass sowohl das Spiegelmittel 71 als auch die bewegliche Balkenstruktur 73 um die erste Achse 701 (insbesondere phasengleich) bewegt werden. Bei der in 5c gezeigten Schwingungsform wird das Scanspiegelelement 7 derart angetrieben, dass nur das Spiegelmittel 71 um die erste Achse 701 bewegt wird, wobei die Balkenstruktur 73 nicht oder nur vernachlässigbar bewegt wird.
In 6 ist ein Modul 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Ansicht dargestellt, wobei die hier dargestellte Ausführungsform insbesondere im Wesentlichen identisch zu den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist. Hier wird der Primärstrahl 3 durch das Lichtmodul 21 erzeugt, wobei der Primärstrahl 3 auf das Scanspiegelelement 7 gerichtet wird. Der Primärstrahl 3 wird durch das Scanspiegelelement 7 derart abgelenkt, dass der Primärstrahl 3 auf das weitere Scanspiegelelement 7‘ trifft. Anschließend wird der Primärstrahl 3 durch das weitere Scanspiegelelement 7‘ derart abgelenkt, dass der Primärstrahl in eine Abstrahlrichtung 101 in die Abstrahlfläche 30 abgestrahlt wird.
Bevorzugt ist die Scanspiegelstruktur 7, 7‘ (d.h. das Scanspiegelelement 7 und/oder das weitere Scanspiegelelement 7‘) derart steuerbar und/oder verstellbar, dass der Primärstrahl 3 die Scanbewegung in der dargestellten Weise durchführt, wobei die Scanbewegung insbesondere eine zeilenartige (einzeilige) bzw. rasterartige (mehrzeilige) bzw. kurvengraphenartige (beispielsweise in Form von Lissajous-Figuren) Scanbewegung ist. Bevorzugt wird hierbei eine (geradlinige oder krummlinige) Projektion (Scanlinie bzw. Scanfigur) auf eine Projektionsfläche 200 projiziert.
Das Scanspiegelelement 7 ist hier um eine erste Achse 701 verschwenkbar und das weitere Scanspiegelelement 7‘ um eine zweite Achse 702 verschwenkbar, wobei insbesondere die erste Achse 701 und die zweite Achse 702 im Wesentlichen senkrecht zueinander orientiert sind. In Abhängigkeit einer Verschwenkbewegung des Scanspiegelelements 7 um die erste Achse wird eine Y-Scanbewegung des Primärstrahls 3 entlang einer Y-Richtung erzeugt. In Abhängigkeit einer Verschwenkbewegung des weiteren Scanspiegelelements 7‘ um die zweite Achse 702 wird eine X-Scanbewegung des Primärstrahls 3 entlang einer zur Y-Richtung im Wesentlichen senkrechten X-Richtung erzeugt.
Hierdurch ist es vorteilhaft insbesondere außerdem möglich, auf die Projektionsfläche 200 eine Bildinformation zu projizieren. Somit ist das erfindungsgemäße Modul 2 in vorteilhafter Weise auch zur Verwendung als Laserprojektor konfiguriert. Erfindungsgemäß wird durch ein Umschalten der Anregungsfrequenz des einen oder beider Scanspiegelelemente 7, 7‘ ein Umschalten zwischen dem Projizieren eines Bildes und dem Abscannen zu Messzwecken realisiert. Das Lichtmodul 21 ist dann insbesondere ein Lasermodul 21, beispielsweise ein Rot-Grün-Blau (RGB-)Modul 21.
In 7 und 8 ist ein Modul 2 gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die hier dargestellten Ausführungsformen insbesondere im Wesentlichen identisch zu den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind. Das in 7 dargestellte Modul 2 weist hier das Lichtmodul 21 und das Scanmodul 22 auf. Das Lichtmodul 21 umfasst insbesondere mehrere Lichtquellen 6, 6‘, 6‘‘, 6‘‘‘. Beispielsweise ist das Lichtmodul 21 ein RGB-Modul, wobei das Lichtmodul 21 zur Erzeugung des Primärstrahls 3 konfiguriert, wobei der Primärstrahl 3 rotes Licht, grünes Licht, blaues Licht und/oder Infrarotlicht aufweist. Die in 8 dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in 14 dargestellten Ausführungsform, wobei hier zusätzlich die zur Bereitstellung der Mensch-Maschinen-Schnittstelle konfiguriertes Detektionselement 9 und insbesondere ein Linsenelement 9‘‘ dargestellt ist.
In 9 ist ein Modul 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, wobei die hier dargestellte Ausführungsform insbesondere im Wesentlichen identisch zu den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist. Hier umfasst das Modul 2 das Lichtmodul 21 und das Scanmodul 22, wobei das Scanmodul 22 hier eine Scanspiegelstruktur 7, 7‘ umfasst. Weiterhin weist das Scanmodul 22 insbesondere ein Trägermittel 32 zur Befestigung der Scanspiegelstruktur 7, 7‘ auf. Die Scanspiegelstruktur 7, 7‘ weist hier ein mikroelektromechanisches Scanspiegelelement 7 und ein weiteres Scanspiegelelement 7‘ auf. Das weitere Scanspiegelelement 7‘ ist insbesondere ebenfalls ein mikroelektromechanisches Scanspiegelelement. Alternativ weist das Modul 2 anstelle des weiteren Scanspiegelelements 7‘ eine bewegungsfest mit dem Trägermittel 32 verbundene Weitwinkeloptik 8 auf (nicht dargestellt), wobei die Weitwinkeloptik 8 einen konvex oder konkav gewölbten Mikrospiegel und/oder eine Linse umfasst. Insbesondere ist hier ferner ein Strahlausgangsbereich 34 dargestellt, durch welchen der Primärstrahl 3 in die Abstrahlzone 30 abgestrahlt wird. Bevorzugt umfasst das Modul 2 weitere Trägermittel 32‘ zur Befestigung weiterer Teilmodule.
In 10 ist ein Modul 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, wobei die hier dargestellte Ausführungsform insbesondere im Wesentlichen identisch zu den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist. Das Scanmodul 22 erstreckt sich hier im Wesentlichen entlang einer Scanmodulhöhe 22‘ und hauptsächlich entlang einer Scanmodullänge 22‘‘. Die Scanmodulhöhe 22‘ beträgt bevorzugt zwischen 1 Millimeter (mm) und 15 mm, besonders bevorzugt zwischen 3 mm und 9 mm, ganz besonders bevorzugt ungefähr 5,9 mm. Die Scanmodullänge 22‘‘ beträgt bevorzugt zwischen 5 mm und 50 mm, besonders bevorzugt zwischen 10 mm und 30 mm, ganz besonders bevorzugt ungefähr 20 mm. Hier weist das Modul das Scanspiegelelement 7 – welches auch als MEMS-Spiegel bezeichnet wird – und das weitere Scanspielelement 7‘ auf. Hier umfasst das Modul insbesondere Magnetelemente 33, 33‘ zur Befestigung des Scanmoduls 2 in dem Modul 2 und/oder Befestigungsmittel 35, 35‘ zur Befestigung des Moduls 2 in einem elektrischen Gerät 1 (nicht dargestellt).
In 11 ist beispielhaft eine durch das Modul 2 erzeugte Projektion dargestellt, wobei die hier dargestellte Ausführungsform des Moduls 2 insbesondere im Wesentlichen identisch zu den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist. das Modul 2 ist hier derart konfiguriert, dass durch die Scanbewegung eine flächenartige Projektion 31 auf das Objekt 4 projiziert wird. Hier weist die Projektion 31 eine flächige Erstreckung auf, wobei die Projektion beispielsweise durch eine linienartige Bewegung des Projektionspunktes 4‘ entlang der Objektoberfläche erzeugt wird. Die Projektion 31 hat hier die Form eines Kurvengraphen, welche hier beispielsweise Lissajous-Figuren sind.

Claims

Modul (2) zur Vermessung eines Objekts (4), wobei das Modul (2) zur Erzeugung eines Primärstrahls (3) konfiguriert ist, wobei das Modul (2) eine Scanspiegelstruktur (7, 7‘) aufweist, wobei die Scanspiegelstruktur (7, 7‘) derart zur Ablenkung des Primärstrahls (3) konfiguriert ist, dass von dem Primärstrahl (3) eine Scanbewegung durchgeführt wird, wobei das Modul (2) derart konfiguriert ist, dass ein Sekundärsignal (5) detektierbar ist, wenn, in einer Ablenkstellung der Scanspiegelstruktur (7, 7‘), das Sekundärsignal (5) durch Wechselwirkung des Primärstrahls (3) mit dem Objekt (4) erzeugt wird, wobei das Modul (2) zur Erzeugung eines Ortungssignals in Abhängigkeit der Ablenkstellung der Scanspiegelstruktur (7, 7‘) konfiguriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) derart konfiguriert ist, dass durch die Scanbewegung eine flächenartige Projektion (31) auf das Objekt (4) projiziert wird.
Modul (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scanspiegelstruktur (7, 7‘) ein Scanspiegelelement (7) mit einem um eine erste und/oder zweite Achse (701, 702) verschwenkbaren Spiegelmittel (71) aufweist, wobei das Spiegelmittel (71) zu einer ersten Schwingungsbewegung um die erste Achse (701) antreibbar ist und/oder wobei das Spiegelmittel (71) zu einer zweiten Schwingungsbewegung um die zweite Achse (702) antreibbar ist.
Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Scanspiegelelement (7), bezüglich der ersten Schwingungsbewegung des Spiegelmittels (71) um die erste Achse (701), eine erste Resonanzfrequenz und eine weitere erste Resonanzfrequenz aufweist und/oder – das Scanspiegelelement (7), bezüglich der zweiten Schwingungsbewegung des Spiegelmittels (71) um die zweite Achse (702), eine zweite Resonanzfrequenz und eine weitere zweite Resonanzfrequenz aufweist.
Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) derart konfiguriert ist, dass – das Spiegelmittel (71) um die erste Achse (701) mit einer ersten Anregungsfrequenz zu der ersten Schwingungsbewegung angetrieben wird, sodass die erste Schwingungsbewegung eine erste resonante Schwingungsbewegung mit der ersten Resonanzfrequenz, eine weitere erste resonante Schwingungsbewegung mit der weiteren ersten Resonanzfrequenz oder eine erste quasistatische Schwingungsbewegung ist, und/oder – das Spiegelmittel (71) um die zweite Achse (702) mit einer zweiten Anregungsfrequenz zu der zweiten Schwingungsbewegung angetrieben wird, sodass die zweite Schwingungsbewegung eine zweite resonante Schwingungsbewegung mit der zweiten Resonanzfrequenz, eine weitere zweite resonante Schwingungsbewegung mit der weiteren zweiten Resonanzfrequenz oder eine zweite quasistatische Schwingungsbewegung ist.
Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektion (31) linienförmig ist, wobei die Projektion (31) insbesondere die Form eines Kurvengraphen, bevorzugt einer Lissajous-Figur, aufweist.
Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scanspiegelstruktur (7, 7‘) eine mikroelektromechanische Scanspiegelstruktur (7, 7‘) ist.
Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Scanspiegelstruktur (7, 7‘) ein Scanspiegelelement (7) mit einem um eine erste und um eine zweite Achse (701, 702) verschwenkbaren Spiegelmittel (71) aufweist oder – die Scanspiegelstruktur (7, 7‘) das Scanspiegelelement (7) und ein weiteres Scanspiegelelement (7‘) aufweist, wobei das erste Scanspiegelelement (7) um die erste Achse (701) verschwenkbar ist und das weitere Scanspiegelelement um die zweite Achse (702) verschwenkbar ist, wobei die zweite Achse (702) insbesondere senkrecht zur ersten Achse (701) ist.
Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) derart zur Erzeugung des Ortungssignals konfiguriert ist, dass das Ortungssignal eine, insbesondere eindeutige, Zuordnung zwischen einer Ortungsinformation bezüglich einer Ortung eines durch den Primärstrahl (3) auf der Oberfläche des Objekts (4) erzeugten Projektionspunktes (4‘) und der Ablenkstellung der Scanspiegelstruktur (7, 7‘) aufweist, wobei das Modul (2) insbesondere eine Synchronisationseinheit zur zeitlichen Korrelation der Ortungsinformation mit der Ablenkstellung aufweist.
Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) eine Sensoranordnung (10) zur Erzeugung eines Sensorsignals für eine lagegestützten Vermessung des Objekts (4) aufweist, wobei das Modul (2) insbesondere zur Erzeugung von Scandaten in Abhängigkeit des Ortungssignals und des Sensorsignals konfiguriert ist, wobei aus den Scandaten insbesondere eine Bildinformation bezüglich einer dreidimensionalen Form des Objekts (4) ableitbar ist.
Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Sensoranordnung (10) wenigstens einen Inertialsensor aufweist, wobei der wenigstens eine Inertialsensor insbesondere einen Beschleunigungssensor und/oder Drehratensensor umfasst, und/oder – die Sensoranordnung (10) wenigstens einen Magnetfeldsensor aufweist und/oder – die Sensoranordnung (10) wenigstens einen Videosensor aufweist.
Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) ein Lichtmodul (21) mit einer Lichtquelle (6), bevorzugt einen Oberflächenemitter (VCSEL oder VeCSEL), umfasst, wobei die Lichtquelle (6) sowohl zur Erzeugung des Primärstrahls (3) als auch zur Detektion des Sekundärsignals (5) geeignet, bevorzugt konfiguriert, ist, wobei die Lichtquelle (6) insbesondere ein mit der Lichtquelle (6) monolithisch integriertes optisches Detektionselement umfasst.
Elektrisches Gerät (1) mit einem Modul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) in dem elektrischen Gerät (1) integriert ist, wobei das elektrische Gerät (1) ein 3D-Laserscanner ist, wobei insbesondere das elektrische Gerät (1) ein Laserprojektor und/oder ein mobiles Telekommunikationsendgerät ist.
Verfahren zum Betrieb eines Moduls (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass, in einem ersten Betriebsschritt der Primärstrahl (3) erzeugt wird, wobei der Primärstrahl (3) auf die Scanspiegelstruktur (7, 7‘) gerichtet wird, wobei in einem zweiten Betriebsschritt der Primärstrahl (3) durch die Scanspiegelstruktur (7, 7‘) derart abgelenkt wird, dass von dem Primärstrahl (3) die Scanbewegung durchgeführt wird, wobei in einem dritten Betriebsschritt ein in einer Ablenkstellung der Scanspiegelstruktur (7, 7‘) durch Wechselwirkung des Primärstrahls (3) mit dem Objekt (4) erzeugtes Sekundärsignal (5) detektiert wird, wobei in einem vierten Betriebsschritt ein Ortungssignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Scanbewegung eine flächenartige Projektion (31) auf das Objekt (4) projiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärstrahl (3) durch die Scanspiegelstruktur (7, 7‘) derart abgelenkt wird, dass durch die Scanbewegung eine linienförmige Projektion auf das Objekt (4) projiziert wird, sodass die Projektion (31) insbesondere die Form eines Kurvengraphen, bevorzugt einer Lissajous-Figur, aufweist.