DE102015001217A1

DE102015001217A1 - Optische Sonde, anbringbare Abdeckung, Formmesseinrichtung und Verfahren zum Messen einer Form

Info

Publication number: DE102015001217A1
Application number: DE102015001217.7A
Authority: DE
Inventors: Kentaro Nemoto; Masaoki Yamagata; Eisuke Moriuchi; Tadashi Iwamoto
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2015-08-13
Also published as: JP2015148570A; CN104833315A; US9255792B2; US20150226543A1

Abstract

Eine optische Sonde beinhaltet eine Sondenabdeckung, in die ein optisches System eingebaut ist, das ein optisches Beleuchtungssystem und ein optisches Empfangssystem aufweist. Ein Emittierbereich und ein Einfallsbereich, durch die Licht hindurchtritt, sind an einer unteren Oberfläche der Sondenabdeckung vorgesehen, wobei die untere Oberfläche einen Gegenüberlagebereich gegenüberliegend zu einem Werkstück bildet. Die untere Oberfläche bildet eine Oberfläche, wo von dem von dem Werkstück reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich von einer Position, wo von dem Emittierbereich emittiertes Licht auf das Werkstück emittiert wird, reflektiert wird. Entsprechend kann die Menge des auf den Einfallsbereich auftreffenden reflektierten Lichtes zweiter Ordnung unterdrückt werden, weshalb das Auftreten eines fehlerhaften Wertes in der Verteilung des empfangenen Lichtes unterdrückt werden kann.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Messen einer Form eines Messobjektes ohne Kontakt zu dem Messobjekt.
Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine optische Sonde, eine anbringbare Abdeckung, die an einer Sonde anbringbar ist, eine Formmesseinrichtung sowie ein Verfahren zum Messen einer Form eines Messobjektes.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Herkömmliche Beispiele einer kontaktlosen Messeinrichtung zum Messen einer Form eines Messobjektes beinhalten eine Vorrichtung, bei der ein Lichtschnittmessverfahren zum Einsatz kommt. Beim Lichtschnittverfahren wird Licht mit linearer Form auf das Messobjekt emittiert, und das reflektierte Licht wird beispielsweise von einem zweidimensionalen Fotoreceiverelement empfangen. Die von dem Fotoreceiverelement ermittelte Verteilung des empfangenen Lichtes wird von einem Verstärker verstärkt, woraufhin sie digitalisiert wird und eine Querschnittsform des Messobjektes auf Grundlage einer Spitzenposition in den digitalen Daten erfasst wird.
Die offengelegte Veröffentlichung des japanischen Patentes Nr. 2012-230097 offenbart beispielsweise eine optische Sonde, die eine DMD (Digital Micro-Mirror Device DMD, digitale Mikrospiegelvorrichtung) beinhaltet, die selektiv Licht mit linearer Form auf Grundlage einer Linienrichtung des Lichtes reflektiert und das Licht auf ein Messobjekt emittiert. Die DMD emittiert kein Licht in einen vorbestimmten Bereich, der von einer einzelnen Linie ausgewählt ist, wo das Licht auf einen Oberflächenbereich des Messobjektes emittiert wird. Daher kann die DMD das Auftreten von fehlerhaften Werten (falsche Bilder) infolge von durch Mehrfachreflexionen empfangenem Licht verhindern (siehe beispielsweise Absätze [0008] und [0026] der Beschreibung der offengelegten Veröffentlichung des japanischen Patentes Nr. 2012-230097 ).
Eine Eigenschaft der Mehrfachreflexion ist diejenige, dass beispielsweise in einem Fall, in dem eine Oberfläche eines Messobjektes eine vergleichsweise hohe Reflektivität aufweist (das heißt eine Spiegeloberfläche ist), direkt reflektiertes Licht von dem Messobjekt zu der Sonde zurückkehrt und jenes Licht weiter von der Sonde reflektiert und hin zu dem Messobjekt geleitet wird. Wird eine derartige Reflexion im Anschluss an die Reflexion weg von der Sonde als Reflexion zweiter Ordnung definiert, so empfängt ein Fotorezeptorelement das reflektierte Licht zweiter Ordnung, weshalb ein fehlerhafter Wert in der Verteilung des empfangenen Lichtes auftritt.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine optische Sonde, eine anbringbare Abdeckung, eine Formmesseinrichtung und ein Verfahren zum Messen einer Form bereit, die in der Lage sind, das Auftreten eines fehlerhaften Wertes in der Verteilung des empfangenen Lichtes infolge von reflektiertem Licht zweiter Ordnung auch dann zu verhindern, wenn eine Oberfläche eines Messobjektes eine vergleichsweise hohe Reflektivität aufweist.
Die Aufgabe wird entsprechend der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine optische Sonde entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Sondenabdeckung und ein optisches System. Die Sondenabdeckung beinhaltet einen Gegenüberlagebereich im Wesentlichen gegenüberliegend zu einem Messobjekt sowie einen Emittierbereich und einen Einfallsbereich, durch die Licht hindurchtritt, wobei der Emittierbereich und der Einfallsbereich an dem Gegenüberlagebereich vorgesehen sind. Das optische System ist innerhalb der Sondenabdeckung vorgesehen, emittiert Licht über den Emittierbereich und empfängt von dem Messobjekt reflektiertes Licht über den Einfallsbereich. Wenigstens der Gegenüberlagebereich der Sondenabdeckung beinhaltet eine Oberfläche, wo von dem reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich von einer Position, wo von dem Emittierbereich emittiertes Licht auf das Messobjekt emittiert wird, reflektiert wird.
Der Gegenüberlagebereich der Sondenabdeckung beinhaltet eine Oberfläche, wo von dem reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich reflektiert wird. Daher kann die Menge von auf den Einfallsbereich auftreffendem reflektiertem Licht zweiter Ordnung unterdrückt werden. Entsprechend kann sogar in einem Fall, in dem eine Oberfläche eines Messobjektes eine vergleichsweise hohe Reflektivität aufweist, das Auftreten eines fehlerhaften Wertes in der Verteilung des empfangenen Lichtes verhindert werden.
Die Oberfläche kann eine im Wesentlichen flache Ebene sein, die derart ausgebildet ist, dass sie sich von dem Emittierbereich zu dem Einfallsbereich und nicht senkrecht in Bezug auf eine optische Emissionsachse des optischen Systems erstreckt. Entsprechend kann eine Oberfläche erreicht werden, wo von dem reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich von der Position, wo von dem Emittierbereich emittiertes Licht auf das Messobjekt emittiert wird, reflektiert wird.
Die flache Ebene kann auch unter einem Winkel von etwa 45° oder mehr und/oder etwa 85° oder weniger in Bezug auf die optische Emissionsachse vorgesehen sein.
Die Oberfläche kann auch eine projizierende bzw. vorstehende Oberfläche sein, die derart vorgesehen ist, dass sie sich entweder von dem Emittierbereich zu dem Einfallsbereich erstreckt oder zwischen dem Emittierbereich und dem Einfallsbereich vorgesehen ist. Alternativ kann die Oberfläche auch eine kurbelförmige (das heißt gestufte) Oberfläche sein, die derart vorgesehen ist, dass sie sich von dem Emittierbereich zu dem Einfallsbereich erstreckt und eine Stufe bildet. Entsprechend kann eine Oberfläche erreicht werden, wo von dem reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich von der Position, wo von dem Emittierbereich emittiertes Licht auf das Messobjekt emittiert wird, reflektiert wird.
Die optische Sonde kann des Weiteren eine anbringbare Abdeckung beinhalten, die derart vorgesehen ist, dass sie in Bezug auf die Sondenabdeckung derart anbringbar und lösbar ist, dass der Gegenüberlagebereich wenigstens teilweise bedeckt ist, wobei die anbringbare Abdeckung eine Oberfläche beinhaltet, wo von dem reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich reflektiert wird. Durch Montieren der anbringbaren Abdeckung an einer Sondenabdeckung, die diese Oberfläche nicht aufweist, kann die Menge von auf den Einfallsbereich auftreffendem reflektiertem Licht zweiter Ordnung unterdrückt werden, und es kann das Auftreten von fehlerhaften Werten in der Verteilung des empfangenen Lichtes unterdrückt werden.
Eine anbringbare Abdeckung entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen Montierabschnitt und einen Gegenüberlageabschnitt. Der Montierabschnitt ist in der Lage, mit einer Sondenabdeckung verbunden zu werden, die einen Gegenüberlagebereich im Wesentlichen gegenüberliegend zu einem Messobjekt sowie einen Emittierbereich und einen Einfallsbereich, durch die Licht hindurchtritt, beinhaltet, wobei der Emittierbereich und der Einfallsbereich an dem Gegenüberlagebereich vorgesehen sind. Der Gegenüberlageabschnitt beinhaltet wenigstens eine Öffnung im Wesentlichen mit Orientierung jeweils zu dem Emittierbereich und dem Einfallsbereich derart, dass ein Durchtritt von emittiertem Licht von dem Emittierbereich und von auf den Einfallsbereich auftreffendem Messlicht in einem Zustand ermöglicht wird, in dem die anbringbare Abdeckung an der Sondenabdeckung derart montiert ist, dass sie den Gegenüberlagebereich bedeckt. Darüber hinaus beinhaltet der Gegenüberlageabschnitt eine Oberfläche, wo von dem von dem Messobjekt reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich von einer Position, wo von dem Emittierbereich emittiertes Licht auf das Messobjekt emittiert wird, reflektiert wird.
Ein Gegenüberlageabschnitt der anbringbaren Abdeckung beinhaltet eine Oberfläche, wo von dem reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich reflektiert wird. Entsprechend kann sogar in einem Fall, in dem die Oberfläche des Messobjektes eine vergleichsweise hohe Reflektivität aufweist, das Auftreten von reflektiertem Licht zweiter Ordnung verhindert werden, weshalb im Ergebnis das Auftreten von fehlerhaften Werten in der Verteilung des empfangenen Lichtes unterdrückt werden kann.
Eine Ummantelungsstruktur wenigstens des Gegenüberlagebereiches der Sondenabdeckung kann ebenfalls von einer Reflexionsverhinderungsstruktur oder einer Diffusionsstruktur gebildet werden.
Eine Formmesseinrichtung entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die optische Sonde, einen Sockel und einen Messprozessor. Ein Messobjekt ist auf dem Sockel platziert. Der Messprozessor misst oder bestimmt eine Form des auf dem Sockel platzierten Messobjektes auf Grundlage von durch die optische Sonde ermittelten Signalen.
Darüber hinaus umfasst ein Verfahren zum Messen einer Form eines Messobjektes entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung die nachfolgenden Schritte: Anordnen einer Sondenabdeckung einer optischen Sonde insbesondere entsprechend dem vorgenannten Aspekt oder einer speziellen Ausführungsform hiervon derart, dass ein Gegenüberlagebereich der Sondenabdeckung im Wesentlichen dem Messobjekt gegenüberliegt; Emittieren von Licht über einen Emittierbereich durch ein optisches System mit Bereitstellung innerhalb der Sondenabdeckung, wobei der Emittierbereich in dem Gegenüberlagebereich vorgesehen ist; und Empfangen von von dem Messobjekt reflektiertem Licht über einen Einfallsbereich durch das optische System, wobei wenigstens der Gegenüberlagebereich der Sondenabdeckung eine Oberfläche beinhaltet, wo von dem reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich von einer Position, wo von dem Emittierbereich emittiertes Licht auf das Messobjekt emittiert wird, reflektiert wird.
Entsprechend der vorliegenden Offenbarung kann sogar in einem Fall, in dem eine Oberfläche eines Messobjektes eine vergleichsweise hohe Reflektivität aufweist, das Auftreten eines fehlerhaften Wertes in der Verteilung des empfangenen Lichtes infolge von reflektiertem Licht zweiter Ordnung verhindert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die vorliegende Erfindung wird weiter in der nachfolgenden Detailbeschreibung unter Bezugnahme auf die aufgeführte Mehrzahl von Figuren anhand von nicht beschränkenden Beispielen für exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wo gleiche Bezugszeichen ähnliche Teile in allen Ansichten der Zeichnung bezeichnen. Es sollte einsichtig sein, dass ungeachtet dessen, dass Ausführungsformen separat beschrieben sind, einzelne Merkmale hiervon zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.
1 ist eine perspektivische Ansicht zur primären Darstellung einer Formmesseinrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Querschnittsansicht zur schematischen Darstellung einer Ausgestaltung einer optischen Sonde entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine Ansicht der unteren Oberfläche der in 2 gezeigten optischen Sonde.
4 ist ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung eines Prinzips, das einem Scheimpflug'schen optischen System zugrunde liegt.
5A und 5B sind eine Y-Richtungs- beziehungsweise eine X-Richtungsansicht eines Zustandes, in dem ein Linienlaser ein dreieckiges säulenförmiges Werkstück W bestrahlt, während 5C ein beobachtetes Bild des Werkstückes ist, das man in einer Bildaufnahmeebene eines Bildaufnahmeelementes erhält.
6A ist ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung eines Problems, der sich beim Vermessen eines Werkstückes mit einer Spiegeloberfläche ergibt, während 6B ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung dessen, wie dieses Problem gelöst werden kann, ist.
7 zeigt ein exemplarisches Beispiel für Formmessergebnisse bei einem Werkstück mit einer Spiegeloberfläche unter Verwendung einer herkömmlichen Sonde.
8 zeigt eine optische Sonde entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
9 zeigt eine weitere exemplarische optische Sonde entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
10 zeigt eine weitere exemplarische optische Sonde entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
11 zeigt eine optische Sonde entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
12A und 12B zeigen eine optische Sonde entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
13 zeigt eine weitere exemplarische optische Sonde entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Detailbeschreibung der Erfindung
Die hier gezeigten Details sind rein exemplarisch, dienen nur Zwecken der illustrativen Diskussion der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden für den Fall der Bereitstellung dessen präsentiert, was man als nützlichste und am besten verständliche Beschreibung der Prinzipien und Konzeptaspekte der vorliegenden Erfindung betrachtet. In diesem Zusammenhang wird kein Versuch unternommen, strukturelle Details der vorliegenden Erfindung detaillierter als für das fundamentale Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig zu zeigen, wobei die Beschreibung zusammen mit der Zeichnung einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet deutlich macht, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in der Praxis umgesetzt werden können.
Nachstehend werden bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anhand der Zeichnung beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 ist eine perspektivische Ansicht zur primären Darstellung einer Formmesseinrichtung entsprechend einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Eine Formmesseinrichtung 100 beinhaltet eine optische Sonde (nachstehend als „Sonde” bezeichnet) 40, einen Sockel 15 und einen Versetzungsmechanismus 10.
Ein Werkstück W ist auf dem Sockel 15 als Messobjekt zu platzieren. Der Versetzungsmechanismus 10 ist dafür ausgestaltet zu ermöglichen, dass die Sonde 40 in drei Dimensionen (X, Y, Z) versetzt wird. Insbesondere beinhaltet der Versetzungsmechanismus 10 einen Z-Versetzungsmechanismus 11 zum Versetzen der Sonde 40 entlang der Z-Richtung, einen X-Versetzungsmechanismus 12 zum Versetzen des Z-Versetzungsmechanismus 11 entlang der X-Richtung und einen Y-Versetzungsmechanismus 13 zum integralen Versetzen des Z-Versetzungsmechanismus 11 und des X-Versetzungsmechanismus 12 in der Y-Richtung.
Die Formmesseinrichtung 100 ist mit einer Steuer- bzw. Regelvorrichtung (in der Zeichnung nicht gezeigt) verbunden, die beispielsweise von einem Computer gebildet wird oder diesen enthält. Die Steuer- bzw. Regelvorrichtung steuert bzw. regelt den Betrieb des Versetzungsmechanismus 10. Darüber hinaus beinhaltet die Steuer- bzw. Regelvorrichtung einen Messprozessor zum Messen einer Form des Werkstückes W auf Grundlage von durch die Sonde 40 ermittelten Signalen. Die von dem Messprozessor erzeugte Information wird an einer Anzeige (in der Zeichnung nicht gezeigt) angezeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht zur schematischen Darstellung einer Ausgestaltung der Sonde 40. 3 ist eine Ansicht von einer unteren Oberfläche 45a der Sonde 40. Die Sonde 40 beinhaltet eine Sondenabdeckung 45 und ein optisches System 50, das in die Sondenabdeckung 45 eingebaut ist.
Die Sondenabdeckung 45 beinhaltet eine Mehrzahl von (beispielsweise vier) Seitenoberflächen 45b, eine (insbesondere im Wesentlichen bogenförmige) obere Oberfläche 45c (in 2 gezeigt) und eine (insbesondere im Wesentlichen planare) untere Oberfläche 45a. Die untere Oberfläche 45a bildet einen Gegenüberlagebereich im Wesentlichen gegenüberliegend zu dem Werkstück W, das auf dem Sockel 15 platziert ist. Die obere Oberfläche 45c kann auch die Form einer geraden Linie oder eine beliebige andere Form anstelle der Bogenform aufweisen.
Das optische System 50 beinhaltet ein optisches Beleuchtungssystem 20 und ein optisches Empfangssystem 30. Das optische Beleuchtungssystem 20 beinhaltet wenigstens eine Laserdiode 21 als spezielle Lichtquelle; eine Kollimatorlinse 22, die Laserlicht aus der Laserdiode 21 im Wesentlichen in paralleles Licht umwandelt; und ein lineares Licht erzeugendes Element 23 zum Erzeugen eines linienförmigen Lasers 10 in einer Richtung (hier der Y-Richtung) aus dem parallelen Laserlicht. Es wird beispielsweise eine Stablinse als lineares Licht erzeugendes Element 23 verwendet.
Das optische Empfangssystem 30 beinhaltet eine Abbildungslinseneinheit 32, die insbesondere eine Mehrzahl von Linsen und ein Bildaufnahmeelement 31 aufweist. Beispiele für das verwendete Bildaufnahmeelement 31 beinhalten eine CCD-Vorrichtung (Charge Coupled Device CCD, ladungsgekoppelte Vorrichtung) oder eine CMOS-Vorrichtung (Complementary Metal-Oxide Semiconductor CMOS, Komplementär-Metalloxid-Halbleiter).
Das von dem optischen Beleuchtungssystem 20 emittierte Laserlicht wird über einen Emittierbereich 43 emittiert, der an oder auf oder in der unteren Oberfläche 45a der Sondenabdeckung 45 vorgesehen ist. Das emittierte Laserlicht L0 wird auf das Werkstück W als Linienlaser emittiert. Das reflektierte Licht L1, das von dem Werkstück W reflektiert wird, trifft oder fällt auf das optische Empfangssystem 30 über einen Einfallsbereich 44, der an oder auf oder in der unteren Oberfläche 45a der Sondenabdeckung 45 vorgesehen ist.
Die Sondenabdeckung 45 ist insbesondere mit Harz oder Metall als Primärmaterial ausgebildet. Der Emittierbereich 43 und der Einfallsbereich 44 sind mit einem Material ausgebildet, das im Wesentlichen transparent für das Laserlicht ist, das von dem optischen Beleuchtungssystem 20 erzeugt wird. Das Material, das den Emittierbereich 43 und den Einfallsbereich 44 bildet, ist beispielsweise insbesondere akrylartig oder Glas in einem Fall, in dem das Laserlicht sichtbares Licht ist.
Darüber hinaus kann wenigstens einer von dem Emittierbereich 43 und dem Einfallsbereich 44 eine Apertur sein, die man durch Bereitstellen einer Öffnung in der Sondenabdeckung 45 bildet.
Das Prinzip, das einem Scheimpflug'schen optischen System zugrunde liegt, findet bei dem optischen System 50 der Sonde 40 Anwendung. 4 ist ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Scheimpflug'schen optischen Systems. Das Scheimpflug'sche Prinzip legt fest, dass in einem Fall, in dem eine Bildaufnahmeebene 31a des Bildaufnahmeelementes 31, eine Hauptebene, die einen Brennpunkt einer Abbildungslinse 32' beinhaltet, und eine Abstrahlebene (auch als Emittierebene bezeichnet) des auf das Werkstück W emittierten Linienlasers jeweils derart positioniert sind, dass sie sich an einer geraden Linie (einzelne Punkte in 4) erstrecken und diese schneiden, die gesamte Bildaufnahmeebene 31a des Bildaufnahmeelementes 31 im Fokus ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist unter Verwendung des Scheimpflug'schen optischen Systems die gesamte Bildaufnahmeebene 31a in den Y- und Z-Richtungen in einem Bereich, in dem der Linienlaser emittiert wird, im Fokus.
5A und 5B sind eine Y-Richtungs- bzw. eine X-Richtungsansicht eines Zustandes, in dem der Linienlaser von der Sonde 40 auf das Werkstück W emittiert wird, das beispielsweise die Form einer dreieckigen Säule aufweist. 5C ist ein beobachtetes Bild des Werkstückes, das man in der Bildaufnahmeebene 31a des Bildaufnahmeelementes 31 in einem derartigen Fall erhält.
Die Form des Werkstückes W in der Y-Richtung (Linienrichtung des Linienlasers) entspricht im Wesentlichen der Form eines Y'-Richtungssignals in der Bildaufnahmeebene 31a. Die Form des Werkstückes W in der Z-Richtung des Linienlasers entspricht der Form eines Z'-Richtungssignals in der Bildaufnahmeebene 31a. Infolge dessen, dass der X-Versetzungsmechanismus 12 die Sonde 40 in der X-Richtung abtastet, kann insbesondere im Wesentlichen die gesamte Form des Werkstückes W vermessen werden. Räumliche Koordinatenwerte mit Berechnung auf Grundlage eines Spitzenwertes (einer Trajektorie hiervon) einer Lichtmenge, die für jedes Pixel empfangen wird, das man durch das Bildaufnahmeelement 31 erhält, bilden insbesondere die vermessene Form oder werden für diese verwendet.
Die Spitzenerfassung wird von dem Messprozessor durchgeführt. Der Messprozessor erfasst beispielsweise eine Pixelposition mit einem Spitzenwert (das heißt eine Spitzenposition) aus einer Reihe von Pixeln entlang der Z'-Richtung in der Bildaufnahmeebene 31a. Durch Wiederholen dieses Prozesses entlang einer Richtung senkrecht zu der Reihe von Pixeln (das heißt entlang der Y'-Richtung) kann die Formmessung für eine Linie durchgeführt werden.
Hierbei ist in einem Fall, in dem das Werkstück insbesondere eine Oberfläche mit hoher Diffusion aufweist, eine Diffusionskomponente des von der Oberfläche des Werkstückes W reflektierten Lichtes stärker, während eine reflektierte Komponente (hier eine reflektierte Komponente, die nahe an einer Direktreflexion ist) schwächer ist. Darüber hinaus dämpft die Mehrfachreflektion das Licht entsprechend der Anzahl von Reflexionen. Daher weist eine Reflexion zweiter Ordnung im Anschluss an eine Reflexion weg von der Sondenabdeckung keine ausreichende Intensität auf, als dass sie irrtümlich als Spitze erfasst werden würde.
In einem Fall jedoch, in dem das Werkstück W insbesondere beispielsweise eine Oberfläche mit einer vergleichsweise hohen Reflektivität, so beispielsweise eine Spiegeloberfläche, aufweist, ergibt dies die nachfolgende Situation, die in 6A dargestellt ist. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, ist dann, wenn das von einer optischen Sonde 110 emittierte Laserlicht 10 auf das Werkstück W mit der Spiegeloberfläche emittiert wird, die Intensität des reflektierten Lichtes 12 in Richtung der direkten Reflexion größer. An der unteren Oberfläche der Sonde 110 wird das reflektierte Licht L2 durch einen Emittierbereich eines optischen Beleuchtungssystems 112 und eine umgebende Zone reflektiert, wobei jenes reflektierte Licht 13 erneut auf das Werkstück W emittiert wird. Insbesondere tritt eine Reflexion zweiter Ordnung an der unteren Oberfläche der Sonde 110 auf. Die Zone, in der die Reflexion zweiter Ordnung auftritt, ist in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen D bezeichnet. Empfängt ein Bildaufnahmeelement Licht, das zu dem reflektierten Licht zweiter Ordnung gehört, das von dem Werkstück W reflektiert wird und auf ein optisches Empfangssystem 113 der Sonde 110 einfällt, so ist das Bild des Lichtes ein falsches Bild und wird fälschlicherweise als Spitze erfasst, was zu einem fehlerhaften Wert führt.
7 zeigt ein exemplarisches Bild von Formmessergebnissen für ein Werkstück mit einer Spiegeloberfläche unter Verwendung einer herkömmlichen Sonde. Die Form des Werkstückes ist beispielsweise ein rechteckiges Parallelepiped mit einem Winkel R. Wie in der Zeichnung durch die mit gestrichelten Lnien bezeichneten Abschnitte gezeigt ist, werden infolge des Auftretens der Reflexion zweiter Ordnung fehlerhafte Werte (falsche Bilder) für eine empfangene Lichtverteilung an Abschnitten des Werkstückes mit dem Winkel R erfasst.
Wie in 6B gezeigt ist, wird, um das Auftreten derartiger fehlerhafter Werte zu verhindern, die untere Oberfläche 45a der Sondenabdeckung 45 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform insbesondere von einer Oberfläche gebildet, wo von dem weg von dem Werkstück reflektierten Licht das der Richtung (Z-Richtung in 2) der direkten Reflexion folgende Licht L2 von einem Punkt R, der eine Position ist, wo das Laserlicht L0 von dem Emittierbereich 43 auf das Werkstück W (Einfallsposition) emittiert wird, in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich 44 (in der Zeichnung nach links) reflektiert wird.
Ein Beispiel für eine derartige Oberfläche bildet die untere Oberfläche 45a mit einer im Wesentlichen flachen Ebene, die derart ausgebildet ist, dass sie sich wenigstens von dem Emittierbereich 43 zu dem Einfallsbereich 44 und nicht senkrecht (das heißt, die flache Ebene ist schräg) in Bezug auf eine optische Emissionsachse (Z-Richtung) erstreckt. Insbesondere wird, wie in 2 gezeigt ist, die untere Oberfläche 45a von einer geneigten Oberfläche mit einem spezifischen (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Winkel α (von 0° oder 180° verschieden) in Bezug auf die optische Emissionsachse gebildet.
Wie in 6B gezeigt ist, trifft bei der auf diese Weise ausgestalteten unteren Oberfläche 45a das hochintensive, der Richtung der direkten Reflexion folgende reflektierte Licht L2 auf die untere Oberfläche 45a der Sondenabdeckung 45, wobei ein Bereich D, in dem das reflektierte Licht L3 auftrifft, weg von dem Einfallsbereich 44 orientiert ist. Entsprechend kann die Menge des reflektierten Lichtes L2 (hochintensives reflektiertes Licht zweiter Ordnung), das auf den Einfallsbereich 44 auftrifft, unterdrückt werden. Insbesondere kann sogar in einem Fall, in dem eine Oberfläche des Werkstückes W eine vergleichsweise hohe Reflektivität aufweist, das Auftreten eines fehlerhaften Wertes in der Verteilung des empfangenen Lichtes unterdrückt werden, und es können Messdaten eine bessere Genauigkeit und eine höhere Qualität erreichen.
Der Winkel α ist beispielsweise bei etwa 45° oder mehr und/oder etwa 85° oder weniger definiert. Darüber hinaus bedurfte es bei der herkömmlichen Sonde eines Aufwandes zum Verifizieren des Auftretens der fehlerhaften Werte und zum Beseitigen derselben. Ein derartiger Aufwand ist jedoch bei der vorliegenden Ausführungsform überflüssig, sodass die Arbeitszeit verringert und die Arbeitsbelastung gemildert werden können.
Zweite Ausführungsform
Nachstehend wird eine Sonde entsprechend einer zweiten speziellen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung sind identische Bezugszeichen Elementen zugeordnet, die im Wesentlichen ähnlich zu Komponenten und Funktionen sind, die bei der Sonde 40 entsprechend der in 1 und anderswo dargestellten Ausführungsform auftreten. Die Beschreibung dieser Elemente ist zum Zwecke einer Fokussierung auf nicht ähnliche Merkmale vereinfacht oder ganz weggelassen.
Untere Oberflächen der Sondenabdeckungen 45 und 85 für die in 8 beziehungsweise 9 gezeigten Ausführungsformen weisen jeweils eine projizierende bzw. vorstehende Oberfläche 75a beziehungsweise 85a auf, die derart vorgesehen sind, dass sie sich von dem Emittierbereich 43 zu dem Einfallsbereich 44 erstrecken oder zwischen dem Emittierbereich 43 und dem Einfallsbereich 44 vorgesehen sind.
Die projizierende bzw. vorstehende Oberfläche 75a, die an der unteren Oberfläche der Sondenabdeckung 75 entsprechend dem in 8 gezeigten Beispiel ausgebildet ist, wird von zwei geneigten Oberflächen 75b und 75c gebildet. Die beiden geneigten Oberflächen 75b und 75c sind insbesondere im Wesentlichen flache Ebenen und/oder sind derart vorgesehen, dass sie sich zwischen dem Emittierbereich 43 und dem Einfallsbereich 44 schneiden.
Darüber hinaus kann ein Außenprofil bei Betrachtung von der der unteren Oberfläche zu eigenen Seite der Sondenabdeckung 75 gemäß Darstellung in 8 in der Praxis insbesondere eine rechteckige oder eine beliebige andere vieleckige Form aufweisen. Alternativ kann das Außenprofil kreisförmig oder elliptisch sein, wobei eine projizierende bzw. vorstehende Oberfläche der unteren Oberfläche in ihrer Form konisch oder elliptisch konisch sein kann.
Die projizierende bzw. vorstehende Oberfläche 85a, die an der unteren Oberfläche der Sondenabdeckung 85 entsprechend dem in 9 gezeigten Beispiel ausgebildet ist, wird von einem kreisförmigen oder elliptischen Bogen gebildet. Ein Außenprofil bei Betrachtung der Sondenabdeckung 85 von der der unteren Oberfläche zu eigenen Seite her kann eine rechteckige oder eine beliebige andere vieleckige Form sein. Alternativ kann das Außenprofil ein Kreis, eine Ellipse oder dergleichen sein.
Eine untere Oberfläche 105a einer Sondenabdeckung 105 entsprechend einem in 10 gezeigten Beispiel beinhaltet eine kurbelförmige Oberfläche 105a, die derart vorgesehen ist, dass sie sich von dem Emittierbereich 43 zu dem Einfallsbereich 44 sowie zwischen dem Emittierbereich 43 und dem Einfallsbereich 44 erstreckt. Insbesondere beinhaltet die kurbelförmige Oberfläche 105a eine geneigte Oberfläche 105b, eine Stufenoberfläche 105c und eine geneigte Oberfläche 105d. Die geneigte Oberfläche 105b ist eine Oberfläche, die den Emittierbereich 43 beinhaltet, wenn die geneigte Oberfläche 105d eine Oberfläche ist, die den Einfallsbereich 44 beinhaltet. Die Stufenoberfläche 105c ist eine Oberfläche zum Bilden einer Stufe zwischen den geneigten Oberflächen 105b und 105d. Jede der Oberflächen 105b, 105c und 105d kann eine gekrümmte Oberfläche sein. Die Höhe der Stufenoberfläche 105c ist bei einer Höhe definiert, die ausreichend ist, um zu vermeiden, dass der Weg des Messlichtes auf den Einfallsbereich 44 trifft.
Die projizierenden bzw. vorstehenden Oberflächen 75a und 85a und die kurbelförmige Oberfläche 105a, die jeweils gemäß vorstehender Beschreibung ausgebildet sind, verhalten sich auf eine Weise ähnlich zu der Sondenabdeckung 45 entsprechend oder ähnlich zu der ersten Ausführungsform beim Reflektieren des von dem Werkstück reflektierten hochintensiven Lichtes, das der Richtung der direkten Reflexion folgt, von einer Abstrahlposition an dem Werkstück in einer Richtung weg von dem Einfallsbereich 44. Hierdurch kann das Auftreten von fehlerhaften Werten in der Verteilung des empfangenen Lichtes unterdrückt werden.
Dritte Ausführungsform
Nachstehend wird eine Sonde entsprechend einer dritten speziellen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 11 zeigt die Sonde entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Sondenabdeckung für diese Sonde ist die Sondenabdeckung 45 entsprechend der ersten Ausführungsform gemäß vorstehender Beschreibung mit der unteren Oberfläche 45a, die insbesondere von einer flachen, geneigten Ebene gebildet wird. Eine Lichtreflexionsverhinderungsstruktur 41 ist an der unteren Oberfläche 45a vorgesehen. Ein Reflexionsverhinderungs- oder Verringerungsfilm kann beispielsweise als Reflexionsverhinderungsstruktur 41 verwendet werden.
Der Reflexionsverhinderungsfilm ist an Bereichen der unteren Oberfläche 45a mit Ausnahme des Emittierbereiches 43 und des Einfallsbereiches 44 ausgebildet.
Der Reflexionsverhinderungs- oder Reflexionsverringerungsfilm ist ein Film, der von einem schwach reflektiven Material gebildet wird, das in der Lage ist, den Einfluss des reflektierten Lichtes zweiter Ordnung zu verringern, und ist beispielsweise aus einer einzelnen Schicht oder mehreren Schichten eines Materials, so beispielsweise aus Oxiden oder Fluoriden von Mg, Zr, Ti oder Si, gebildet. Alternativ kann der Reflexionsverhinderungs- oder Verringerungsfilm auch ein fotoabsorbierendes Material insbesondere mit einer Nanostruktur sein.
Von dem von dem Werkstück reflektierten Licht wird die Reflexion des hochintensiven der Richtung der direkten Reflexion folgenden Lichtes durch die Reflexionsverhinderungsstruktur 41 dieses Typs verhindert, wodurch das Auftreten von reflektiertem Licht zweiter Ordnung verhindert wird.
Anstelle der Reflexionsverhinderungsstruktur 41 kann auch eine Diffusionsstruktur zum Diffundieren von Licht an der unteren Oberfläche 45a der Sondenabdeckung 45 vorgesehen sein. Eine Oberfläche zum Bilden der Diffusionsstruktur ist beispielsweise eine bearbeitete bzw. herausgearbeitete raue Oberfläche oder ein verarbeitetes Hologramm. Beispiele für eine bearbeitete bzw. herausgearbeitete raue Oberfläche beinhalten ein Sandstrahlen oder ein Bearbeiten bzw. Herausarbeiten einer Unebenheit in Form des gewünschten Designs. Das Auftreten von reflektiertem Licht zweiter Ordnung wird durch eine Diffusionsstruktur dieser Art ebenfalls verhindert.
Die Struktur (Material) wenigstens eines unteren Abschnittes (Gegenüberlagebereich) der Sondenabdeckung kann auch eine Reflexionsverhinderungsstruktur oder eine Diffusionsstruktur sein. Insbesondere kann eine Ummantelungsstruktur wenigstens des unteren Abschnittes der Sondenabdeckung von der Reflexionsverhinderungsstruktur oder der Diffusionsstruktur gebildet werden. Selbstredend kann die Ummantelungsstruktur der gesamten Sondenabdeckung auch von der Reflexionsverhinderungsstruktur oder der Diffusionsstruktur gebildet werden.
Die Reflexionsverhinderungsstruktur 41 oder die Diffusionsstruktur kommen bei der Sondenabdeckung 45 entsprechend der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform zum Einsatz. Die Strukturen sind jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern es können auch die projizierenden bzw. vorstehenden Oberflächen 75a und 85a sowie die kurbelförmige Oberfläche 105a mit Ausbildung an der unteren Oberfläche der Sondenabdeckungen 75, 85 und 105, wie in 8 bis 10 gezeigt ist, bezugsrichtig Verwendung finden. In einem derartigen Fall kann eine Struktur des unteren Abschnittes der Sondenabdeckung, die die projizierenden bzw. vorstehenden Oberflächen oder die kurbelförmige Oberfläche beinhaltet, ebenfalls eine Reflexionsverhinderungsstruktur oder eine Diffusionsstruktur sein.
Vierte Ausführungsform
Nachstehend wird eine Sonde entsprechend einer vierten speziellen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die Sonde entsprechend der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet eine anbringbare Abdeckung 60, die in der Lage ist, in Bezug auf die Sondenabdeckung angebracht und gelöst zu werden.
12A und 12B zeigen ein spezifisches Beispiel für eine Sonde, an der die anbrinbare Abdeckung 60 montiert worden ist. Wie in 12A gezeigt ist, ist die anbringbare Abdeckung 60 an einer Sondenabdeckung 95 für diese Sonde derart montiert, dass eine untere Oberfläche 95a (Gegenüberlagebereich gegenüberliegend zu dem Werkstück) bedeckt ist. Die untere Oberfläche 95a verfügt beispielsweise insbesondere über eine Bogenform ähnlich zu derjenigen einer oberen Oberfläche 95c. Wie in 12B gezeigt ist, ist wenigstens ein Vorsprung 95d an einem unteren Abschnitt von Seitenoberflächen 95b der Seitenabdeckung 95 vorgesehen, wobei der Vorsprung/die Vorsprünge 95d dazu in der Lage ist/sind, durch einen Eingriff mit wenigstens einer Verzahnung bzw. Vertiefung 60d (Montierabschnitt) verbunden zu werden, die an einer Seitenwand/Seitenwänden 60b (insbesondere einer inneren Oberfläche hiervon) der anbringbaren Abdeckung 60 vorgesehen ist. Der Vorsprung/die Vorsprünge 95d ist/sind insbesondere an einem Abschnitt oder um den gesamten Umfang der Seitenoberflächen 95b herum vorgesehen, wobei die Verzahnung bzw. Vertiefung/die Verzahnungen bzw. Vertiefungen 60d an Positionen vorgesehen ist/sind, die denjenigen der Vorsprünge 95d entsprechen. Auf diese Weise kann die anbrinbare Abdeckung 60 in Bezug auf die Sondenabdeckung 95 angebracht und gelöst werden.
Öffnungen 63 und 64 sind an der anbringbaren Abdeckung 60 vorgesehen. Insbesondere sind die Öffnungen 63 und 64 an Positionen im Wesentlichen mit Orientierung zu dem Emittierbereich 43 und dem Einfallsbereich 44 bezugsrichtig vorgesehen, um eine Transmission von emittiertem Licht von dem Emittierbereich 43 und von auf den Einfallsbereich 44 auftreffendem Messlicht zu ermöglichen (um diese nicht zu behindern). Eine Komponente, die von einem lichttransmissiven Material gebildet wird, kann ebenfalls an den Öffnungen 63 und 64 vorgesehen sein. Die untere Oberfläche 60a (Gegenüberlagebereich mit Orientierung zu dem Werkstück) der anbringbaren Abdeckung 60 ist mit einer geneigten Oberfläche ausgebildet, die eine Wirkung ähnlich zu derjenigen der unteren Oberfläche 45a der Sondenabdeckung 45 entsprechend der ersten Ausführungsform aufweist. Insbesondere reflektiert die geneigte Oberfläche der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht von dem Werkstück in einer Richtung weg von dem Einfallsbereich 44 (siehe 6B).
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann/können ein Vorsprung/Vorsprünge an der inneren Oberfläche der Seitenwand/Seitenwände 60b der anbringbaren Abdeckung 60 und eine Verzahnung bzw. eine Vertiefung/Verzahnungen bzw. Vertiefungen, die an der Seitenwand/den Seitenwänden der Sondenabdeckung 95 vorgesehen ist/sind, anstatt dessen vorgesehen sein.
13 zeigt eine Sonde, an die ein weiteres Beispiel für eine anbringbare Abdeckung montiert ist. Die Sondenabdeckung 95 für diese Sonde ist ähnlich zur der Sondenabdeckung 95 gemäß Darstellung in 12A und 12B. Eine untere Oberfläche 70a einer anbringbaren Abdeckung 70 ist mit einer projizierenden bzw. vorstehenden Oberfläche 70a mit zwei geneigten Oberflächen 70b und 70c ausgestaltet. Die projizierende bzw. vorstehende Oberfläche 70a weist beispielsweise eine Form auf, die im Wesentlichen ähnlich zu derjenigen der projizierenden bzw. vorstehenden Oberfläche 75a der unteren Oberfläche der Sondenabdeckung 50 gemäß Darstellung in 8 ist.
Die Form der projizierenden bzw. vorstehenden Oberfläche 70a ist nicht auf die in 13 gezeigte beschränkt, sondern kann anstatt dessen auch die Form einer beliebigen der unteren Oberflächen, die bei der zweiten Ausführungsform beschrieben worden sind (8 bis 10), annehmen.
Die Reflexionsverhinderungsstruktur 41 oder die Diffusionsstruktur, die bei der dritten Ausführungsform gezeigt sind, können auch an der unteren Oberfläche 60a der anbringbaren Abdeckung 60, der projizierenden bzw. vorstehenden Oberfläche 70a der anbringbaren Abdeckung 70 oder dergleichen entsprechend der vierten Ausführungsform gemäß vorstehender Beschreibung vorgesehen sein. Die Struktur wenigstens des unteren Abschnittes der anbringbaren Abdeckung kann ebenfalls eine Reflexionsverhinderungsstruktur oder eine Diffusionsstruktur sein.
Eine „Montier”-Mechanismus gemäß vorstehender Beschreibung wird bei der vierten Ausführungsform durch einen Eingriff des Vorsprungs/der Vorsprünge 95d mit der Verzahnung bzw. Vertiefung/den Verzahnungen bzw. Vertiefungen 60d gebildet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Verwendet werden können auch ein Schraubenmechanismus und/oder ein Kontaktmechanismus unter Verwendung eines Materials mit einem hohen Reibungskoeffizienten, so beispielsweise Gummi, und/oder eine velcroartige Anbringung mit lösbaren Haken und Ösen.
Bei einer anbringbaren Abdeckung wie derjenigen entsprechend der vorliegenden Ausführungsform kann die anbringbare Abdeckung sogar an einer Sonde angebracht werden, die bereits über eine Sondenabdeckung verfügt, wodurch man beispielsweise eine Sonde erhält, die in der Lage ist, eine Reflexion zweiter Ordnung zu verhindern.
Weitere Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es können verschiedene weitere Ausführungsformen verwendet werden.
Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform sind verschiedene Oberflächen, die die Oberfläche der Sondenabdeckung bilden, als „obere Oberfläche”, „untere Oberfläche” und „Seitenoberfläche” beschrieben worden. Diese Bezeichnungen werden jedoch nur zum vereinfachten Verständnis verwendet. In einem Fall beispielsweise, in dem anstatt der Anbringung an der Formmesseinrichtung 100, wie in 1 gezeigt ist, eine Sonde an einem Mehr-Gelenke-Arm angebracht ist und ein Arbeiter den Arm zum Durchführen einer Messung manuell bedient, ist die Orientierung der Sonde nicht auf die Richtungen aufwärts/abwärts und nach links/rechts beschränkt, sondern kann anstatt dessen eine beliebige Orientierung aufweisen.
Die Laserdiode 21, die kohärentes Licht erzeugt, wird als Lichtquelle des optischen Beleuchtungssystems 20 entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungsform beschrieben. Es kann jedoch auch eine LED (Licht emittierende Diode) oder dergleichen verwendet werden.
Das lineare Licht erzeugende Element 23 entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungsform ist eine Stablinse, kann jedoch auch ein Lichtabtastelement sein, das in der Lage ist, Licht in linearer Form abzutasten, so beispielsweise eine DMD, ein Galvano-Spiegelelement oder ein Vielecksspiegelelement.
Die Sonde entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungsform verwendet das Prinzip eines Scheimpflug'schen optischen Systems. Die Sonde ist jedoch nicht zwangsweise hierauf beschränkt, sondern es kann anstatt dessen auch ein generischer Lichtsensor vom Reflexionstyp zum Einsatz kommen.
Die Form der Sondenabdeckung 95 gemäß Darstellung in 12A, 12B und 13 ist nicht auf die Bogenblockform beschränkt. Die Gesamtform der Sondenabdeckung kann beispielsweise auch ein im Wesentlichen rechteckiges Parallelepiped sein, und/oder die untere Oberfläche (Gegenüberlagebereich) kann von einer Mehrzahl von Ebenen gebildet werden.
In der Formmesseinrichtung 100 entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungsform ist die Sonde derart orientiert, dass die optische Emissionsachse des optischen Beleuchtungssystems 20 entlang der Z-Richtung liegt. Die Sonde kann jedoch auch derart orientiert sein, dass die optische Emissionsachse geneigt ist.
Wenigstens zwei charakteristische Merkmale einer jeden vorbeschriebenen Ausführungsform können auch kombiniert werden.
Entsprechend dem Vorbeschriebenen beinhaltet eine optische Sonde insbesondere eine Sondenabdeckung, in die ein optisches System eingebaut ist, das ein optisches Beleuchtungssystem und ein optisches Empfangssystem beinhaltet. Ein Emittierbereich und ein Einfallsbereich, durch die Licht hindurchtritt, sind an einer unteren Oberfläche der Sondenabdeckung vorgesehen, wobei die untere Oberfläche einen Gegenüberlagebereich gegenüberliegend zu einem Werkstück bildet. Die untere Oberfläche bildet eine Oberfläche, wo von dem von dem Werkstück reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich von einer Position, wo von dem Emittierbereich emittiertes Licht auf das Werkstück emittiert wird, reflektiert wird. Entsprechend kann die Menge des auf den Einfallsbereich auftreffenden reflektierten Lichtes zweiter Ordnung unterdrückt werden, weshalb das Auftreten eines fehlerhaften Wertes in der Verteilung des empfangenen Lichtes unterdrückt werden kann.
Man beachte, dass die vorbeschriebenen Beispiele lediglich zum Zwecke der Erläuterung vorgestellt worden sind und keineswegs im Sinne einer Beschränkung der vorliegenden Erfindung gedeutet werden sollen. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand exemplarischer Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte einsichtig sein, dass die hier verwendeten Worte Worte der Beschreibung und Darstellung und nicht Worte der Beschränkung sind. Innerhalb des Gehalts der vorliegenden Ansprüche gemäß vorliegender Form und gemäß einer Nachbesserung können Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung in ihren Aspekten abzugehen. Obwohl die vorliegende Erfindung hier anhand bestimmter Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hier offenbarten Spezifika beschränkt sein. Vielmehr erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf alle funktionell gleichwertigen Strukturen, Verfahren und Verwendungen, so diese im Umfang der beigefügten Ansprüche sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind verschiedene Abwandlungen und Abänderungen möglich, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzugehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-230097 [0004, 0004]

Claims

Optische Sonde (40), umfassend: eine Sondenabdeckung (45; 75; 85; 95; 105), die umfasst: einen Gegenüberlagebereich (45a; 75a; 85a; 95a; 105a) im Wesentlichen gegenüberliegend zu einem Messobjekt (W); und einen Emittierbereich (43) und einen Einfallsbereich (44), durch die Licht hindurchtritt, wobei der Emittierbereich (43) und der Einfallsbereich (44) in dem Gegenüberlagebereich (45a; 75a; 85a; 60a, 95a; 105a) vorgesehen sind; und ein optisches System (50), das innerhalb der Sondenabdeckung (45; 75; 85; 95; 105) vorgesehen und dafür ausgelegt ist, Licht über den Emittierbereich (43) zu emittieren, und des Weiteren dafür ausgelegt ist, von dem Messobjekt (W) reflektiertes Licht über den Einfallsbereich (44) zu empfangen, wobei wenigstens der Gegenüberlagebereich (45a; 75a; 85a; 95a; 105a) der Sondenabdeckung (45; 75; 85; 95; 105) eine Oberfläche (45a; 75a; 85a; 95a; 105a) beinhaltet, wo von dem reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich (44) von einer Position (R), wo von dem Emittierbereich (43) emittiertes Licht auf das Messobjekt (W) emittiert wird, reflektiert wird.
Optische Sonde nach Anspruch 1, wobei: die Oberfläche (45a) eine im Wesentlichen flache Ebene ist, die sich von dem Emittierbereich (43) zu dem Einfallsbereich (44) erstreckt, und die Oberfläche (45a) schräg zu einer optischen Emissionsachse (10) des optischen Systems (50) ist, wobei die flache Ebene (45a) vorzugsweise unter einem Winkel (α) von etwa 45° oder mehr und/oder etwa 85° oder weniger in Bezug auf die optische Emissionsachse (L0) ist.
Optische Sonde nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche (75a; 85a) eine projizierende bzw. vorstehende Oberfläche ist, die sich entweder von dem Emittierbereich (43) zu dem Einfallsbereich (44) erstreckt oder zwischen dem Emittierbereich (43) und dem Einfallsbereich (44) vorgesehen ist.
Optische Sonde nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche (105a) eine gestufte Oberfläche ist, die sich von dem Emittierbereich (43) zu dem Einfallsbereich (44) erstreckt.
Optische Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren umfassend eine anbringbare Abdeckung (60; 70), die in Bezug auf die Sondenabdeckung (45; 75; 85; 95; 105) derart anbringbar und lösbar ist, dass sie wenigstens teilweise den Gegenüberlagebereich (45a; 75a; 85a; 95a; 105a) bedeckt, wobei die anbringbare Abdeckung (60; 70) eine Oberfläche aufweist, wo von dem reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich (44) reflektiert wird.
Anbringbare Abdeckung (60; 70), umfassend: eine Montierung (60d), die dafür ausgelegt ist, mit einer Sondenabdeckung (45; 75; 85; 95; 105) verbunden zu werden, wobei die Sondenabdeckung (45; 75; 85; 95; 105) einen Gegenüberlagebereich (45a; 75a; 85a; 95a; 105a) im Wesentlichen gegenüberliegend zu einem Messobjekt (W) sowie einen Emittierbereich (43) und einen Einfallsbereich (44), durch die Licht hindurchtritt, beinhaltet, wobei der Emittierbereich (43) und der Einfallsbereich (44) in dem Gegenüberlagebereich (45a; 75a; 85a; 95a; 105a) vorgesehen ist; und einen Gegenüberlageabschnitt (60a; 70a), der umfasst: wenigstens eine Öffnung (63, 64) im Wesentlichen mit Orientierung jeweils zu dem Emittierbereich (43) und dem Einfallsbereich (44) derart, dass ein Durchtritt von emittiertem Licht von dem Emittierbereich (43) und von auf den Einfallsbereich (44) auftreffendem Messlicht in einem Zustand ermöglicht wird, wo die anbringbare Abdeckung (60; 70) an der Sondenabdeckung (45; 75; 85; 95; 105) derart montiert ist, dass sie den Gegenüberlagebereich (60a; 70a) bedeckt; und eine Oberfläche (60a; 70a), wo von dem von dem Messobjekt (W) reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich (44) von einer Position, wo von dem Emittierbereich (43) emittiertes Licht auf das Messobjekt (W) emittiert wird, reflektiert wird.
Anbringbare Abdeckung nach Anspruch 6, wobei: die Oberfläche (60a) eine im Wesentlichen flache Ebene ist, die sich von dem Emittierbereich (43) zu dem Einfallsbereich (44) erstreckt, und die Oberfläche (60a) schräg zu einer optischen Emissionsachse eines optischen Systems mit Bereitstellung innerhalb der Sondenabdeckung (45; 75; 85; 95; 105 ist) ist, wobei das optische System Licht über den Emittierbereich (43) emittiert und von dem Messobjekt (W) reflektiertes Licht über den Einfallsbereich (44) empfängt, wobei die flache Ebene (60a) vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 45° oder mehr und/oder etwa 85° oder weniger in Bezug auf die optische Emissionsachse ist.
Anbringbare Abdeckung nach Anspruch 6, wobei die Oberfläche (70a) eine projizierende bzw. vorstehende Oberfläche ist, die sich entweder von dem Emittierbereich (43) zu dem Einfallsbereich (44) erstreckt oder zwischen dem Emittierbereich (43) und dem Einfallsbereich (44) vorgesehen ist.
Anbringbare Abdeckung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, wobei die Oberfäche eine gestufte Oberfäche ist, die sich von dem Emittierbereich (43) zu dem Einfallsbereich (44) erstreckt.
Formmesseinrichtung (100), umfassend: eine optische Sonde (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5; einen Sockel (15), der zum Aufnehmen eines Messobjektes (W) darauf ausgelegt ist; und einen Messprozessor, der dafür ausgelegt ist, eine Form des auf dem Sockel (15) platzierten Messobjektes (W) auf Grundlage von durch die optische Sonde (40) ermittelten Signalen zu bestimmen.
Formmesseinrichtung nach Anspruch 10, des Weiteren umfassend eine anbringbare Abdeckung (60; 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9.
Verfahren zum Messen einer Form eines Messobjektes (W), umfassend die nachfolgenden Schritte: Anordnen einer Sondenabdeckung (45; 75; 85; 95; 105) einer optischen Sonde (40) derart, dass ein Gegenüberlagebereich (45a; 75a; 85a; 95a; 105a) der Sondenabdeckung (45; 75; 85; 95; 105) im Wesentlichen dem Messobjekt (W) gegenüberliegt; Emittieren von Licht über einen Emittierbereich (43) durch ein optisches System (50) mit Bereitstellung innerhalb der Sondenabdeckung (45; 75; 85; 95; 105), wobei der Emittierbereich (43) in dem Gegenüberlagebereich (45a; 75a; 85a; 60a, 95a; 105a) vorgesehen ist; und Empfangen von von dem Messobjekt (W) reflektiertem Licht über einen Einfallsbereich (44) durch das optische System (50), wobei wenigstens der Gegenüberlagebereich (45a; 75a; 85a; 95a; 105a) der Sondenabdeckung (45; 75; 85; 95; 105) eine Oberfläche (45a; 75a; 85a; 95a; 105a) beinhaltet, wo von dem reflektierten Licht der Richtung der direkten Reflexion folgendes Licht in einer Richtung mit Bewegung weg von dem Einfallsbereich (44) von einer Position (R), wo von dem Emittierbereich (43) emittiertes Licht auf das Messobjekt (W) emittiert wird, reflektiert wird.