DE102015009471B4

DE102015009471B4 - Außenabmessungs-Messgerät, Außenabmessungs-Messverfahren und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102015009471B4
Application number: DE102015009471.8A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Miki
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2021-11-04
Anticipated expiration: 2035-07-23
Also published as: DE102015009471A1; US9383191B2; JP2016038213A; US20160040980A1; JP6367041B2

Abstract

Außenabmessungs-Messgerät (1; 1B), umfassend:eine Lichtquelle (10), welche konfiguriert ist, um Licht zu emittieren;ein optisches System (20), welches konfiguriert ist, um das von der Lichtquelle (10) emittierte Licht auf eine optische Achse zu fokussieren;einen Reflektor (30; 30B), welcher konfiguriert ist, um das durch das optische System (20) fokussierte Licht zu reflektieren;einen Detektor (50), welcher konfiguriert ist, um eine Intensität des reflektierten Lichts gemäß einer Fokusposition auf der optischen Achse des Lichts zu detektieren, welches durch das optische System (20) hindurchtritt; undeine Berechnungseinrichtung (60), welche konfiguriert ist, um eine Außenabmessung eines gemessenen Objekts (W) unter Verwendung einer ersten Fokusposition, einer zweiten Fokusposition und einer Position des Reflektors (30; 30B) auf der optischen Achse zu bestimmen, wobei die erste Fokus- bzw. Brennpunktposition auf der optischen Achse liegt, wo ein Peak bzw. eine Spitze in einer reflektierten Lichtintensität durch den Detektor (50) für Licht detektiert wird, welches durch eine erste Oberfläche reflektiert wird, welche eine Oberfläche des gemessenen Objekts (W) am nächsten zu dem optischen System (20) ist, und wobei die zweite Fokusposition auf der optischen Achse liegt, wo eine Spitze in einer reflektierten Lichtintensität durch den Detektor (50) für Licht detektiert wird, welches durch den Reflektor (30; 30B) reflektiert und an einer zweiten Oberfläche emittiert, welche eine Oberfläche des gemessenen Objekts (W) am nächsten zu dem Reflektor (30; 30B) ist, und durch die zweite Oberfläche reflektiert wurde.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Außenabmessungs-Messgerät, ein Außenabmessungs-Messverfahren und auf ein Computerprogrammprodukt, und sie bezieht sich insbesondere auf ein Außenabmessungs-Messgerät und ein Außenabmessungs-Messverfahren, welche auf eine Messung einer äußeren bzw. Außenabmessung eines dünnen Drahtglieds angewandt werden.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein Laserscan-Mikrometer, ein Bildsensor-Mikrometer und ein optischer zweidimensionaler Scheiben-Formmesssensor und dgl. sind bekannte Beispiele einer Vorrichtung bzw. eines Geräts, welche(s) eine Nicht-Kontakt-Messung einer Außenabmessung eines gemessenen Objekts bzw. Gegenstands, wie beispielsweise eines Drahtglieds durchführt.
Beispielsweise offenbart die Japanische Patentoffenlegung Veröffentlichung JP 2011-106817 A ein Laserscan-Mikrometer. Das Laserscan-Mikrometer beinhaltet einen Lichtgenerator, welcher einen Laserstrahl emittiert; einen Scanner, welcher den Laserstrahl über einen Messbereich scannt bzw. abtastet; einen Fotoempfänger, welcher den Laserstrahl empfängt, welcher durch den Messbereich hindurchtritt; und ein Programm, welches eine Abmessung eines gemessenen Objekts basierend auf einem Fotoempfangssignal berechnet. In diesem Beispiel wird ein Zustand, wo der scannende bzw. abtastende Laserstrahl durch das gemessene Objekt blockiert wird, durch den Fotoempfänger detektiert, ein Ausmaß an Zeit, über welches das Licht blockiert wird, wird gemessen, die Zeit wird mit der Geschwindigkeit multipliziert und die Abmessung des gemessenen Gegenstands wird berechnet.
Das Japanische Patent JP 5507895 B2 offenbart ein Bildsensor-Mikrometer. Das Bildsensor-Mikrometer beinhaltet einen Projektor, welcher schlitzförmiges paralleles Licht emittiert; ein Fotoempfängerelement, welches das schlitzförmige parallele Licht empfängt, welches durch einen Abmessungsmessbereich hindurchtritt; einen Detektor einer Region für blockiertes Licht, welcher eine Region blockierten Lichts detektiert, wo Licht, welches auf das Fotoempfängerelement auftrifft, durch das gemessene Objekt blockiert wird; und eine Abmessungs-Berechnungseinrichtung, welche eine Abmessung des gemessenen Objekts basierend auf der Region des blockierten Lichts berechnet. In diesem Beispiel wird eine Größe eines Schattens, welcher durch das gemessene Objekt geworfen wird, durch das Fotoempfängerelement (einen Bildsensor, wie beispielsweise eine CCD) detektiert.
Jedoch wird in den konventionellen Außenabmessungs-Messgeräten und Außenabmessungs-Messverfahren, wenn das gemessene Objekt ein dünnes Drahtglied ist, welches einen Außendurchmesser von beispielsweise weniger als 10 µm aufweist, ein Messen der Außenabmessung schwierig. Spezifisch ist in dem Laserscan-Mikrometer der Durchmesser des Drahtglieds kleiner als der Durchmesser des abtastenden Laserstrahls und es wird nur ein Teil bzw. Abschnitt des Laserstrahls durch das gemessene Objekt blockiert. Daher wird ein Detektieren des Zustands von blockiertem Licht schwierig. Zusätzlich ist bzw. wird in dem Bildsensor-Mikrometer eine Detektion der Region blockierten Lichts schwierig aufgrund einer Reduktion in einem Kontrast des Schattens aufgrund einer Diffraktion (Beugung) des Lichts von dem gemessenen Objekt, und aufgrund von Beschränkungen der Auflösung, welche durch eine Pixel- bzw. Bildpunktgröße des Bildsensors bestimmt wird.
Es ist ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Messen einer Außenabmessung eines gemessenen Objekts bzw. Gegenstands, wie beispielsweise eines dünnen Drahtglieds, mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu erlauben.
Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Besondere Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Außenabmessungs-Messgerät zur Verfügung gestellt, welches beinhaltet: eine Lichtquelle, welche Licht emittiert; ein optisches System, welches das von der Lichtquelle emittierte Licht auf eine optische Achse fokussiert; einen reflektierenden Abschnitt, welcher das durch das optische System fokussierte Licht reflektiert; einen Detektionsabschnitt, welcher eine Intensität des reflektierten Lichts gemäß einer Fokusposition auf der optischen Achse des Lichts detektiert, welches durch das optische System hindurchtritt; und eine Berechnungseinrichtung, welche eine Außenabmessung eines gemessenen Objekts unter Verwendung einer ersten Fokusposition, einer zweiten Fokusposition und einer Position des reflektierenden Abschnitts auf der optischen Achse berechnet oder bestimmt, wobei die erste Fokus- bzw. Brennpunktposition auf der optischen Achse liegt, wo ein Peak bzw. eine Spitze in einer reflektierten Lichtintensität bzw. einer Intensität des reflektierten Lichts durch den Detektionsabschnitt für Licht detektiert wird, welches durch eine erste Oberfläche reflektiert wird, welche eine Oberfläche des gemessenen Objekts am nächsten zu dem optischen System ist, und wobei die zweite Fokusposition auf der optischen Achse liegt, wo eine Spitze in einer reflektierten Lichtintensität durch den Detektionsabschnitt für Licht detektiert wird, welches durch den reflektierenden Abschnitt reflektiert und an einer zweiten Oberfläche abgegeben (d.h. emittiert oder abgestrahlt), welche eine Oberfläche des gemessenen Objekts am nächsten zu dem reflektierenden Abschnitt ist, und durch die zweite Oberfläche reflektiert wurde.
Gemäß dieser Konfiguration werden die jeweiligen Positionen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche basierend auf dem Licht, welches durch die erste Oberfläche reflektiert wird, welche die Oberfläche des gemessenen Objekts bzw. Gegenstands am nächsten zu dem optischen System ist, und dem Licht detektiert, welches durch die zweite Oberfläche reflektiert wird, welche die Oberfläche des gemessenen Objekts am nächsten zu dem reflektierenden Abschnitt ist. Daher ist es, selbst wenn das gemessene Objekt beispielsweise einen extrem kleinen Außendurchmesser aufweist, unwahrscheinlich, dass die Kleinheit des Außendurchmessers die Messung beeinflusst bzw. beeinträchtigt. Demgemäß kann die Berechnungseinrichtung die Außenabmessung des gemessenen Objekts mit einem hohen Grad an Genauigkeit basierend auf der ersten Fokus- bzw. Brennpunktposition, der zweiten Fokus- bzw. Brennpunktposition und der Position des reflektierenden Abschnitts berechnen oder bestimmen. Darüber hinaus werden das Licht, welches durch die erste Oberfläche reflektiert wird, und das Licht, welches durch die zweite Oberfläche reflektiert wird, durch den Detektionsabschnitt detektiert bzw. festgestellt, und somit können die erste Fokusposition und die zweite Fokusposition gleichzeitig mit einer Messung gefunden oder bestimmt werden.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann das Außenabmessungs-Messgerät auch derart konfiguriert sein, dass der reflektierende Abschnitt eine zentrale Region, welche im Wesentlichen auf oder um eine Position zentriert ist, wo der reflektierende Abschnitt die optische Achse schneidet bzw. kreuzt, und eine Umfangsregion beinhaltet, welche um die zentrale Region vorgesehen ist; und derart, dass ein Lichtreflexionsgrad der zentralen Region niedriger als der Lichtreflexionsgrad der Umfangsregion ist.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Intensität des reflektierten Lichts bzw. die reflektierte Lichtintensität des Lichts, welches sich in dem Fokus bzw. Brennpunkt an der zentralen Region befindet, welche an der Position vorgesehen ist, wo der reflektierende Abschnitt die optische Achse schneidet bzw. kreuzt, reduziert werden, und das Licht, welches durch die erste Oberfläche reflektiert wird, und das Licht, welches durch die zweite Oberfläche reflektiert wird, können genau extrahiert werden.
Vorzugsweise weist das optische System eine axiale chromatische Aberration auf der optischen Achse auf; beinhaltet der Detektionsabschnitt ein Spektroskop, welches in jede Wellenlänge das reflektierte Licht streut bzw. aufteilt, welches durch eine Lochblende hindurchgetreten ist, welche an einer Konfokalpunktposition des optischen Systems vorgesehen ist, und einen Fotoempfänger, welcher eine Intensität des reflektierten Lichts detektiert, welches durch das Spektroskop gestreut wird; und berechnet oder bestimmt die Berechnungseinrichtung die Fokus- bzw. Brennpunktposition auf der optischen Achse entsprechend einer Position der Spitzenintensität des reflektierten Lichts, welches durch den Detektionsabschnitt detektiert wird. Gemäß dieser Konfiguration können unter Verwendung der axialen chromatischen Aberration des optischen Systems die erste Fokusposition und die zweite Fokusposition basierend auf der Fokusposition für die Wellenlänge des Lichts gefunden oder bestimmt werden, welches durch die Lochblende hindurchtritt. Darüber hinaus ist die Wellenlänge des Lichts, welches durch das Spektroskop und den Fotoempfänger detektiert wird, vergleichsweise entfernt von dem Licht, welches durch die erste Oberfläche reflektiert wird, und dem Licht, welches durch die zweite Oberfläche reflektiert wird, und somit können die erste Fokusposition und die zweite Fokusposition gleichzeitig mit einer Messung gefunden oder bestimmt werden.
Darüber hinaus bevorzugt ist das von der Lichtquelle emittierte Licht ein Breitbandlicht. Gemäß dieser Konfiguration kann die Außenabmessung des gemessenen Objekts innerhalb eines Bereichs von Wellenlängen gemessen werden, welche in dem Breitbandlicht enthalten sind.
Darüber hinaus bevorzugt umfasst (oder insbesondere ist) die Lichtquelle eine weiße Lichtquelle bzw. Weißlichtquelle. Gemäß dieser Konfiguration kann die Außenabmessung des gemessenen Gegenstands innerhalb eines Bereichs von Wellenlängen gemessen werden, welche in dem weißen Licht enthalten sind, welches von der weißen Lichtquelle emittiert bzw. ausgesandt wird.
Darüber hinaus bevorzugt berechnet oder bestimmt die Berechnungseinrichtung die Außenabmessung des gemessenen Objekts unter Verwendung von D = P1 - P2 - 2(P3 - P2), wo P1 die erste Fokusposition ist, P2 die zweite Fokusposition ist, P3 die Position einer reflektierenden Oberfläche des reflektierenden Abschnitts auf der optischen Achse ist und D die Außenabmessung (beispielsweise der Außendurchmesser) des gemessenen Objekts ist. Gemäß dieser Konfiguration kann die Außenabmessung D des gemessenen Objekts mit einem hohen Grad an Genauigkeit berechnet oder bestimmt werden, indem eine Berechnung oder Bestimmung unter Verwendung der Berechnungseinrichtung durchgeführt wird.
Darüber hinaus bevorzugt wird ein Kernabschnitt auf einer Endoberfläche einer optischen Faser als die Lochblende erachtet und es wird das reflektierte Licht über die optische Faser übertragen. Gemäß dieser Konfiguration wird der Kernabschnitt auf der Endoberfläche der optischen Faser als die Lochblende erachtet und das reflektierte Licht, welches an bzw. auf den Kernabschnitt fokussiert wird, welcher der konfokale Punkt ist, kann über die optische Faser gesammelt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Außenabmessungs-Messverfahren zur Verfügung gestellt, welches beinhaltet: ein Fokussieren von Licht, welches von einer Lichtquelle emittiert wird, auf eine optische Achse unter Verwendung eines optischen Systems und ein Emittieren oder Abgeben des fokussierten Lichts bei einem gemessenen Objekt sowohl direkt als auch durch ein Reflektieren des fokussierten Lichts von einem reflektierenden Abschnitt; ein Detektieren einer ersten Fokus- bzw. Brennpunktposition auf der optischen Achse, wo eine Spitze bzw. ein Peak in einer reflektierten Lichtintensität bzw. einer Intensität von reflektiertem Licht gebildet wird, für Licht, welches durch eine erste Oberfläche reflektiert wird, welche eine Oberfläche des gemessenen Objekts am nächsten zu dem optischen System ist; ein Detektieren einer zweiten Fokusposition auf der optischen Achse, wo eine Spitze in einer reflektierten Lichtintensität gebildet wird, für Licht, welches durch eine zweite Oberfläche reflektiert wird, welche eine Oberfläche des gemessenen Objekts am nächsten zu dem reflektierenden Abschnitt ist; und ein Berechnen oder Bestimmen einer Außenabmessung des gemessenen Gegenstands unter Verwendung der ersten Fokusposition, der zweiten Fokusposition und einer Position des reflektierenden Abschnitts auf der optischen Achse.
Gemäß dieser Konfiguration können die jeweiligen Positionen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche basierend auf dem Licht, welches durch die erste Oberfläche reflektiert wird, welche die Oberfläche des gemessenen Objekts bzw. Gegenstands am nächsten zu dem optischen System ist, und dem Licht detektiert werden, welches durch die zweite Oberfläche reflektiert wird, welche die Oberfläche des gemessenen Objekts am nächsten zu dem reflektierenden Abschnitt ist, und es kann ein Messstrahl-punktdurchmesser auf einige µm oder weniger gehalten werden. Daher können selbst in einem Fall, wo ein dünnes Drahtglied, welches einen Außendurchmesser von etwa 10 µm oder weniger aufweist, als das gemessene Objekt verwendet wird, unvermeidbare Themen bzw. Sachverhalte, welche Messprinzipien in der konventionellen Technologie begleiten (Schwierigkeit eines Detektierens eines Licht-blockierten Zustands oder einer Licht-blockierten Region), vermieden werden. Demgemäß kann die Außenabmessung des gemessenen Objekts mit einem hohen Grad an Genauigkeit basierend auf der ersten Fokusposition, der zweiten Fokusposition und der Position des reflektierenden Abschnitts gefunden oder bestimmt werden. Darüber hinaus werden das Licht, welches durch die erste Oberfläche reflektiert wird, und das Licht, welches durch die zweite Oberfläche reflektiert wird, detektiert, und somit können die erste Fokusposition und die zweite Fokusposition gleichzeitig mit einer Messung bestimmt werden.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren darüber hinaus ein Bestimmen der äußeren Abmessung des gemessenen Objekts unter Verwendung von: $D = P 1 - P 2 - 2 (P 3 - P 2)$
wo P1 die erste Fokusposition ist, P2 die zweite Fokusposition ist, P3 die Position einer reflektierenden Oberfläche des Reflektors auf der optischen Achse ist und D die Außenabmessung des gemessenen Objekts ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt zur Verfügung gestellt, welches insbesondere auf einem computerlesbaren Speichermedium als ein Signal und/oder Datenstrom verkörpert ist, umfassend computerlesbare Instruktionen, welche, wenn auf ein geeignetes System geladen und auf diesem ausgeführt, die Schritte eines Außenabmessungs-Messverfahrens gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung oder einer besonderen Ausführungsform davon durchführen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird weiter in der detaillierten nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Vielzahl von Zeichnungen anhand von nichtbeschränkenden Beispielen von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen ähnliche Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen bezeichnen bzw. darstellen. Es sollte verstanden werden, dass, selbst obwohl Ausführungsformen getrennt beschrieben werden, einzelne Merkmale davon zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.

1 ist eine schematische Ansicht, welche ein beispielhaftes Außenabmessungs-Messgerät gemäß einer ersten Ausführungsform illustriert;
2A ist ein Blockdiagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration des Außenabmessungs-Messgeräts gemäß der ersten Ausführungsform illustriert;
2B ist eine beispielhafte Wellenlängenverteilung von Licht, welches durch eine optische Faser an einem Konfokalpunkt erhalten bzw. empfangen wird;
3 ist eine schematische Ansicht, welche beispielhafte Detektionspositionen eines Werkstücks (gemessenen Objekts) und eines Spiegels illustriert;
4 ist ein Flussdiagramm, welches einen beispielhaften Ablauf eines Außenabmessungs-Messverfahrens illustriert;
5A ist eine schematische Ansicht, welche ein beispielhaftes Außenabmessungs-Messgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform illustriert;
5B illustriert eine beispielhafte Wellenlängenverteilung von Licht, welches durch eine optische Faser an einem Konfokalpunkt erhalten bzw. empfangen wird; und
6 ist ein Flussdiagramm, welches einen beispielhaften Ablauf eines Außenabmessungs-Messverfahrens illustriert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die hierin gezeigten Merkmale bzw. Einzelheiten sind lediglich beispielhaft und für Zwecke einer illustrativen Diskussion der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden für ein Bereitstellen dessen präsentiert, wovon angenommen wird, die nützlichste und am leichtesten verständliche Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der vorliegenden Erfindung zu sein. In diesem Hinblick wird kein Versuch gemacht, strukturelle Details der vorliegenden Erfindung in größerem Detail zu zeigen, als dies für das fundamentale Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig ist, wobei die Beschreibung mit den Zeichnungen genommen wird, welche es für Fachleute ersichtlich machen, wie die Formen bzw. Ausbildungen der vorliegenden Erfindung in der Praxis verkörpert werden können.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden Abschnitten bzw. Bereichen, welche ident zu denjenigen sind, welche vorher beschrieben wurden, idente Bezugszeichen zugeordnet und eine Beschreibung davon wird, wo dies geeignet ist, weggelassen.
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Ansicht, welche ein beispielhaftes Außenabmessungs-Messgerät gemäß einer ersten besonderen Ausführungsform illustriert. Wie dies in 1 gezeigt ist, beinhaltet ein Außenabmessungs-Messgerät bzw. -apparat 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Sensorkopf 100 und eine Konsole 200 und führt eine optische nicht-kontaktierende Messung einer äußeren bzw. Außenabmessung eines Werkstücks W durch, welches zu messen bzw. zu vermessen ist.
Der Sensorkopf 100 und die Konsole 200 sind bzw. werden durch wenigstens eine optische Faser 40 verbunden. Das Außenabmessungs-Messgerät 1 misst die äußere Abmessung des Werkstücks W unter Verwendung von reflektiertem Licht von Licht, welches von dem Sensorkopf 100 emittiert wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist bzw. wird das Werkstück W durch ein Material gebildet, welches das Licht reflektiert, welches von dem Sensorkopf 100 emittiert wird. Das Werkstück W ist beispielsweise ein Drahtglied (wie beispielsweise ein Draht).
Ein Spiegel 30 (als ein besonderer reflektierender Abschnitt oder Reflektor) ist unterhalb des Werkstücks W (auf einer im Wesentlichen gegenüberliegenden Seite des Werkstücks W von dem Sensorkopf 100) vorgesehen. Der Spiegel 30 ist insbesondere ein im Wesentlichen planarer Spiegel. Der Spiegel 30 beinhaltet eine zentrale Region 31 und eine Umfangsregion 32. Die zentrale Region 31 weist einen bestimmten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Bereich auf, welcher insbesondere im Wesentlichen an einer Position zentriert ist, wo eine optische Achse eines optischen Systems 20 den Spiegel 30 schneidet bzw. kreuzt. Die zentrale Region 31 ist beispielsweise eine kreisförmige Region.
Die Umfangsregion 32 ist eine Region, welche um die oder außerhalb der zentrale(n) Region 31 vorgesehen ist. Ein Lichtreflexionsgrad bzw. -vermögen der zentralen Region 31 ist insbesondere geringer als derjenige (dasjenige) der Umfangsregion 32. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zentrale Region 31 eine Lochregion, welche in dem Spiegel 30 vorgesehen ist. Die Umfangsregion 32 ist eine Region bzw. ein Bereich des Spiegels 30 verschieden von dem Loch. Mit dieser Konfiguration wird, selbst wenn das Werkstück W durch ein dünnes Drahtglied gebildet wird, ein äußerer bzw. Außendurchmesser (äußere bzw. Außenabmessung) mit einem hohen Grad an Genauigkeit gemessen.
Die zentrale Region 31 wird nicht notwendigerweise durch ein Loch konfiguriert. Beispielsweise kann eine Farbe (wie beispielsweise schwarz), welche eine Reflexion von Licht be- bzw. verhindert, an der zentralen Region 31 vorgesehen sein, und/oder es kann eine mikroskopische Unebenheit vorgesehen sein, welche ein Streuen von Licht bewirkt.
2A ist ein Blockdiagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration des Außenabmessungs-Messgeräts gemäß der ersten Ausführungsform illustriert. Wie dies in 2A gezeigt ist, sind eine Lichtquelle 10, ein Detektionsabschnitt (als ein besonderer Detektor) 50 (welcher insbesondere ein Spektroskop 51 und einen Fotoempfänger 52 umfasst) und eine Berechnungseinrichtung 60 auf der Konsole 200 vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt. Die Konsole 200 beinhaltet darüber hinaus eine Faser-Kopplungseinrichtung 41.
Das Licht, welches von der Lichtquelle 10 abgegeben oder ausgestrahlt oder emittiert wird, ist insbesondere ein Breitbandlicht. Eine Weißlicht-Quelle (weiße LED oder dgl.) kann beispielsweise als die Lichtquelle 10 verwendet werden. Das Licht, welches von der Lichtquelle 10 abgegeben oder abgestrahlt oder emittiert wird, wird zu dem Sensorkopf 100 über den Faserkoppler 41 und die optische(n) Faser(n) 40 übertragen.
Ein optisches System 20 ist in dem Sensorkopf 100 eingebettet. Das optische System 20 fokussiert das Licht, welches von der Lichtquelle 10 abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt wird, auf die optische Achse. Das optische System 20 beinhaltet eine Kollimationslinse 20 und eine Feldlinse 22.
Die kollimierende bzw. Kollimationslinse 21 wandelt das Licht, welches von der Lichtquelle 10 abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt wird und durch die optische Faser 40 emittiert wird, in ein im Wesentlichen paralleles Licht um. Die kollimierende Linse 21 ist insbesondere eine Linse, welche eine geringe axiale chromatische Aberration aufweist. Mit der kollimierenden Linse 21, welche eine geringe axiale chromatische Aberration aufweist, wird paralleles Licht, welches der optischen Achse von der Feldlinse 22 in Richtung zu der kollimierenden Linse 21 folgt, auf einen einzigen Punkt auf der optischen Achse (konfokalen bzw. Konfokalpunkt FP) unabhängig von einer Wellenlänge fokussiert. Darüber hinaus kann die kollimierende Linse 21 vorgesehen sein, wenn dies erforderlich ist. In einem Fall, wo die kollimierende Linse 21 nicht enthalten ist, kann das Licht, welches von der optischen Faser 40 emittiert wird, direkt unverändert auf die Feldlinse 22 auftreffen.
Die Feldlinse 22 ist insbesondere näher zu dem Werkstück W als die kollimierende Linse 21 positioniert, d.h. in Richtung zu einem nach vorne gerichteten Ende des Sensorkopfs 100. Die Feldlinse 22 ist insbesondere eine Linse, welche eine signifikante axiale chromatische Aberration aufweist. Die Feldlinse 22 fokussiert das Licht, welches durch die kollimierende Linse 21 parallel gemacht wurde, auf die optische Achse auf der Seite des Werkstücks W.
Wenn das parallele Licht, welches auf die Feldlinse 22 von der kollimierenden Linse 21 einfällt, durch die Feldlinse 22 hindurchtritt, welche insbesondere eine signifikante axiale chromatische Aberration aufweist, lösen sich Brennpunkte an unterschiedlichen Positionen auf der optischen Achse in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts auf. Mit anderen Worten unterscheidet sich eine fokale Länge bzw. Brennweite auf der optischen Achse des Lichts, welches durch die Feldlinse 22 hindurchtritt, in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts. Unter Verwendung der Feldlinse 22 wird, je kürzer die Wellenlänge ist, umso kürzer die fokale Länge, und es wird, je länger die Wellenlänge ist, umso länger die fokale Länge. Beispielsweise weisen blaues Licht, grünes Licht und rotes Licht ansteigende fokale Längen in dieser Reihenfolge auf.
Der Spiegel 30 ist an einer im Wesentlichen gegenüberliegenden Seite von (oder relativ zu) dem Werkstück W von der Feldlinse 22 positioniert. Das Licht, welches durch den Spiegel 30 reflektiert wird, wird auf die Oberfläche des Werkstücks W am nächsten zu dem Spiegel 30 abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt. In der vorliegenden Ausführungsform wird Licht von einem Bereich bzw. einer Fläche außerhalb des Werkstücks W, welches durch die Oberfläche der Umfangsregion 32 des Spiegels 30 reflektiert wird, auf die Oberfläche des Werkstücks W am nächsten zu dem Spiegel 30 abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt.
Von dem Licht, welches auf das Werkstück W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt wird, wird Licht, welches zu einer Wellenlängenkomponente gehört, welche sich in dem Fokus bzw. Brennpunkt auf einer Oberfläche des Werkstücks W am nächsten zu der Feldlinse 22 (ersten Oberfläche) befindet, durch die erste Oberfläche des Werkstücks W reflektiert und wird im Wesentlichen an dem konfokalen bzw. Konfokalpunkt FP durch die kollimierende Linse 21 über die Feldlinse 22 fokussiert. Darüber hinaus wird Licht, welches zu einer Wellenlängenkomponente gehört, welche sich im Fokus auf einer Oberfläche des Werkstücks W am nächsten zu dem Spiegel 30 (zweiten Oberfläche) befindet, noch einmal durch den Spiegel 30 reflektiert und an dem Konfokalpunkt FP durch die kollimierende Linse 21 über die Feldlinse 22 fokussiert. Demgegenüber wird Licht, welches zu einer Mehrzahl von Wellenlängenkomponenten gehört, welche sich nicht im Fokus an einer der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche des Werkstücks W befinden, nicht an dem Konfokalpunkt FP fokussiert und verteilt sich bzw. wird abgeleitet.
Die optische Faser 40 ist zwischen dem Sensorkopf 100 und der Konsole 200 vorgesehen. Eine Endoberfläche auf der Seite des Sensorkopfs 100 der optischen Faser 40 ist an dem konfokalen Punkt FP positioniert. Ein Kernabschnitt (Kern) der Endoberfläche der optischen Faser 40 kann als eine Lochblende erachtet werden, welche an dem konfokalen Punkt FP positioniert ist. Die optische Faser 40 empfängt bzw. erhält wenigstens teilweise das reflektierte Licht, welches durch die Lochblende hindurchgetreten ist, welche an dem konfokalen Punkt FP positioniert ist, und überträgt das reflektierte Licht in Richtung zu der Konsole 200.
Eine Endoberfläche auf der Seite der Konsole 200 der optischen Faser 40 ist mit dem Faserkoppler 41 verbunden. Die optische Faser 40 überträgt das Licht, welches von der Lichtquelle 10 abgegeben oder abgestrahlt oder emittiert wird, zu dem Sensorkopf 100 und emittiert das Licht in Richtung zu der kollimierenden Linse 21. Mittlerweile bzw. demgegenüber empfängt die optische Faser 40 wenigstens teilweise das Licht, welches durch das Werkstück W und den Spiegel 30 an dem konfokalen Punkt FP reflektiert wird, und überträgt dieses Licht an die Konsole 200.
Der Faserkoppler 41 der Konsole 200 beinhaltet insbesondere wenigstens zwei Ports bzw. Eingänge auf einer ersten Seite und wenigstens einen Port bzw. Eingang auf einer zweiten Seite. Die Lichtquelle 10 ist mit einem ersten Port PT1 verbunden, welcher insbesondere einer der Ports auf der ersten Seite des Faserkopplers 41 ist, und das Spektroskop 51 des Detektionsabschnitts 50 ist mit einem zweiten Port PT2 verbunden, welcher der andere Port auf der ersten Seite ist. Die optische Faser 40 ist mit einem dritten Port PT3 verbunden, welcher ein Port auf der zweiten Seite ist.
Der Detektionsabschnitt 50 beinhaltet insbesondere das Spektroskop 51 und den Fotoempfänger 52. Das Spektroskop 51 streut einfallendes bzw. auftreffendes Licht gemäß der Wellenlänge davon. Ein Beugungsgitter kann beispielsweise als das Spektroskop 51 verwendet werden. Der Fotoempfänger 52 detektiert eine Intensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichts, welches an dem konfokalen Punkt FP fokussiert ist, basierend auf dem Licht, welches durch die optische Faser 40 übertragen bzw. transmittiert wird. Der Fotoempfänger 52 beinhaltet beispielsweise einen Bildsensor. Das Licht, welches durch das Spektroskop 51 gemäß einer Wellenlänge gestreut wird, wird durch den Fotoempfänger 52 detektiert; dadurch kann die Intensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichts, welches an dem konfokalen Punkt FP fokussiert ist, basierend auf einer Position detektiert werden, welche durch den Fotoempfänger 52 detektiert wird.
Basierend auf der Intensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichts, welches durch den Fotoempfänger 52 detektiert wird, berechnet oder bestimmt eine Berechnungseinrichtung 60 eine Höhe entsprechend einer Wellenlänge, bei welcher ein Peak bzw. eine Spitze in einer Intensität des reflektierten Lichts auftritt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Außenabmessung des Werkstücks W unter Verwendung eines Prozesses berechnet oder bestimmt, welcher nachfolgend beschrieben wird.
Das Außenabmessungs-Messgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, welches diese Konfiguration aufweist, erhält die Außenabmessung des Werkstücks W mit einem hohen Grad an Genauigkeit unter Verwendung von Messprinzipien einer chromatischen konfokal-artigen Verlagerungsmesseinrichtung und eines Berechnungsprozesses der Berechnungseinrichtung 60.
Hier werden die Messprinzipien der chromatischen konfokal-artigen Verlagerungsmesseinrichtung beschrieben. Zuerst wird Licht von der Lichtquelle 10 emittiert und wird von der Feldlinse 22 des Sensorkopfs 100 in Richtung zu einem gemessenen Objekt bzw. Gegenstand W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt. Das abgegebene oder emittierte oder abgestrahlte Licht befindet sich in einem Fokus bzw. Brennpunkt an unterschiedlichen Positionen in Abhängigkeit von einer Wellenlänge aufgrund der axialen chromatischen Aberration der Feldlinse 22. Von dem Licht, welches durch das gemessene Objekt W reflektiert wird, wird Licht bei einer Wellenlänge, welche sich nicht im Fokus an der vorderen Oberfläche des gemessenen Objekts W befindet, im Wesentlichen nicht an bzw. auf dem konfokalen Punkt FP fokussiert und nur eine geringe Menge wird durch die optische Faser40 gesammelt. Mittlerweile bzw. demgegenüber wird von dem Licht, welches durch das gemessene Objekt reflektiert wird, Licht bei einer Wellenlänge, welche sich im Fokus an der vorderen Oberfläche des gemessenen Objekts befindet, im Wesentlichen an dem konfokalen Punkt FP fokussiert und ein überwiegender Anteil des Lichts wird zu dem Spektroskop 51 über die optische Faser 40 übertragen. Demgemäß weist in dem Licht, welches durch die optische Faser 40 gesammelt wird, die Wellenlängenkomponente, welche sich in dem Fokus an der vorderen Oberfläche des gemessenen Objekts W befindet, eine hohe Intensität auf, während die Intensität von anderen Komponenten schwächer ist.
Das Licht, welches an dem konfokalen Punkt FP fokussiert und durch die optische Faser 40 übertragen wird, wird zu dem Spektroskop 51 geliefert oder übertragen. Das Licht, welches zu dem Spektroskop 51 geliefert wird, wird gemäß der Wellenlänge gestreut und erreicht den Fotoempfänger 52. An dem Fotoempfänger 52 wird eine Intensität des empfangenen Lichts für eine oder mehrere (insbesondere jede) Position(en) von Licht detektiert, welches durch das Spektroskop 51 gestreut wird. Eine Detektionsposition des Lichts in dem Fotoempfänger 52 ist bzw. wird für die (insbesondere jede) Wellenlänge eingestellt bzw. festgelegt. Daher kann in einem Fall, wo eine Spitze in einer Intensität des empfangenen Lichts an einer bestimmten Detektionsposition auftritt, die Wellenlänge entsprechend dieser Detektionsposition gefunden oder bestimmt werden. Die Berechnungseinrichtung 60 findet oder bestimmt eine Position (Höhe) der vorderen Oberfläche (Reflexionsoberfläche) des gemessenen Objekts W basierend auf der fokalen Länge bzw. Brennweite der Feldlinse 22 bei der Wellenlänge, in welcher die Spitze bzw. der Peak auftrat.
In dem Außenabmessungs-Messgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Licht, welches von der Lichtquelle 10 emittiert wird, auf das Werkstück W von der Feldlinse 22 abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt, und sowohl das Licht, welches durch die erste Oberfläche des Werkstücks W reflektiert wird, welche die Oberfläche am nächsten zu dem optischen System 20 ist, als auch das Licht, welches durch den Spiegel 30 und von der zweiten Oberfläche des Werkstücks W reflektiert wird, welche die Oberfläche am nächsten zu dem Spiegel 30 ist, werden an dem Konfokalpunkt FP erhalten und durch die optische Faser 40 übertragen. Zusätzlich wird die Außenabmessung des Werkstücks W insbesondere durch ein Durchführen einer Berechnung mit der Berechnungseinrichtung 60 gefunden oder bestimmt, indem eine Position auf der optischen Achse, wo ein Peak bzw. eine Spitze in einer reflektierten Lichtintensität bzw. Intensität des reflektierten Lichts durch den Fotoempfänger 52 für das Licht detektiert wird, welches durch die erste Oberfläche reflektiert wird (erste Fokus- bzw. Brennpunktposition), eine Position auf der optischen Achse, wo eine Spitze in einer reflektierten Lichtintensität durch den Fotoempfänger 52 für das Licht detektiert wird, welches durch die zweite Oberfläche reflektiert wird (zweite Fokus- bzw. Brennpunktposition) und eine Position auf der optischen Achse des Spiegels 30 verwendet werden.
Als nächstes werden die Prinzipien eines Messens der äußeren bzw. Außenabmessung unter Verwendung des Außenabmessungs-Messgeräts 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 2B illustriert eine beispielhafte Wellenlängenverteilung von Licht, welches durch die optische Faser 40 an dem Konfokalpunkt FP erhalten bzw. empfangen wird. In dem Außenabmessungs-Messgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird von dem Licht, welches durch die Feldlinse 22 direkt auf das Werkstück W abgebeben oder emittiert oder abgestrahlt wird, ein Licht einer Wellenlänge λ1, welches einen fokalen bzw. Brennpunkt auf der ersten Oberfläche des Werkstücks W aufweist, reflektiert und wird wenigstens teilweise durch die optische Faser 40 durch den Konfokalpunkt FP gesammelt. Zusätzlich wird von dem Licht, welches durch die Feldlinse 22 in einer Richtung des Werkstücks W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt und durch den Spiegel 30 reflektiert wird, Licht einer Wellenlänge λ2, welches einen Brennpunkt auf der zweiten Oberfläche des Werkstücks W aufweist, durch die zweite Oberfläche reflektiert, wird weiter durch den Spiegel 30 reflektiert und wird durch die optische Faser 40 an dem Konfokalpunkt FP gesammelt.
Auf diese Weise werden das Licht einer Wellenlänge λ1 und das Licht einer Wellenlänge λ2 im Wesentlichen an dem Konfokalpunkt FP fokussiert und werden durch die optische Faser 40 gesammelt. Demgemäß beinhaltet eine Wellenlängenverteilung des Lichts, welches durch die optische(n) Faser(n) 40 gesammelt oder übertragen wird, zwei Peaks bzw. Spitzen für die Wellenlänge λ1 und die Wellenlänge λ2.
Hierin ist ein Loch insbesondere an der zentralen Region 31 vorgesehen, welche an oder nahe einer Position zentriert ist, wo der Spiegel 30 die optische Achse schneidet bzw. kreuzt. Daher wird Licht einer Wellenlänge, welches durch die Feldlinse 22 in der Richtung des Werkstücks W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt wird und welches einen Brennpunkt an der Kreuzungs- bzw. Schnittposition des Spiegels 30 und der optischen Achse aufweist, nicht durch den Spiegel 30 reflektiert. Demgemäß wird Licht, welches den Konfokalpunkt FP erreicht, ohne durch den Spiegel 30 reflektiert zu werden und auf das Werkstück W zu treffen, nicht in der Wellenlängenverteilung von Licht aufscheinen, welches durch die optische Faser 40 gesammelt wird.
Wenn es Licht gibt, welches durch den Spiegel 30 reflektiert wird, welches den Konfokalpunkt FP erreicht, ohne auf das Werkstück W zu treffen, erscheint das Licht als ein extrem großer Peak, wie dies durch eine strichlierte Linie in 2B gezeigt ist, da ein optisches Reflexionsvermögen des Spiegels 30 hoch ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Loch (als ein besonderer ein Reflexionsvermögen reduzierender Abschnitt) bei oder nahe der zentralen Region 31 des Spiegels 30 vorgesehen, um das Reflexionsvermögen auf geringer als dasjenige der Umfangsregion 32 zu reduzieren. Daher erscheint Licht, welches zu einer Wellenlängenkomponente gehört, welche eine große Spitze dieser Art aufweist, nicht und das Licht der zwei Peaks bzw. Spitzen bei der Wellenlänge λ1 und der Wellenlänge λ2 kann genau detektiert werden.
Die Berechnungseinrichtung 60 berechnet oder bestimmt die Außenabmessung des Werkstücks W unter Verwendung der Position des Spiegels 30 und einer Position, welche basierend auf dem Licht der zwei Peaks bei der Wellenlänge λ1 und der Wellenlänge λ2 detektiert wird. 3 illustriert Detektionspositionen des Werkstücks W und des Spiegels 30. Wenn Licht in einem Zustand abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt wird, wo das Werkstück W wenigstens teilweise zwischen der Feldlinse 22 und dem Spiegel 30 positioniert ist, trifft das Licht auf die Oberfläche des Werkstücks W am nächsten zu der Feldlinse 22 (erste Oberfläche F1). Von diesem Licht wird Licht einer Wellenlänge λ1, welches einen Brennpunkt an bzw. bei der ersten Oberfläche F1 aufweist, durch den Fotoempfänger 52 detektiert und die Berechnungseinrichtung 60 findet oder bestimmt eine erste Fokus- bzw. Brennpunktposition P1 entsprechend der Wellenlänge λ1 basierend auf der Position, welche durch den Fotoempfänger 52 detektiert wird.
Zusätzlich trifft das Licht, welches durch die Feldlinse 22 abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt wird und durch den Spiegel 30 reflektiert wird, auf die Oberfläche des Werkstücks W am nächsten zu dem Spiegel 30 (zweite Oberfläche F2). Von diesem Licht wird das Licht einer Wellenlänge λ2, welches einen Brennpunkt an der zweiten Oberfläche F2 aufweist, durch den Fotoempfänger 52 detektiert und die Berechnungseinrichtung 60 findet oder bestimmt eine zweite Fokus- bzw. Brennpunktposition P2 entsprechend der Wellenlänge λ2 basierend auf der Position, welche durch den Fotoempfänger 52 detektiert wird.
Hierin ist die erste Fokusposition P1, welche durch die Berechnungseinrichtung 60 gefunden oder bestimmt wird, dieselbe wie eine Position Z1 einer aktuellen Höhenrichtung der ersten Oberfläche F1 des Werkstücks W. Zusätzlich ist eine Position P3 der vorderen Oberfläche des Spiegels 30, welche durch die Berechnungseinrichtung 60 gefunden oder bestimmt wird, insbesondere dieselbe wie eine Position Z3 einer aktuellen Höhenrichtung der vorderen Oberfläche des Spiegels 30.
Basierend auf diesem Zusammenhang wird verstanden, dass sich eine Höhenrichtungs-Koordinatenposition Z2' relativ zu der zweiten Fokusposition P2, welche durch die Berechnungseinrichtung 60 gefunden oder bestimmt wird, insbesondere von einer Position Z2 einer aktuellen Höhenrichtung der zweiten Oberfläche F2 des Werkstücks W unterscheidet, und diese Differenz ist das Doppelte eines Abstands zwischen der Position P3 der vorderen Oberfläche des Spiegels 30 und der zweiten Fokusposition P2 (d.h. der Koordinatenposition Z2'), welche durch die Berechnungseinrichtung 60 gefunden oder bestimmt wird. Spezifisch ist, da die zweite Fokusposition P2, welche durch die Berechnungseinrichtung 60 gefunden oder bestimmt wird, eine Position ist, welche unter Verwendung von Licht gefunden oder bestimmt wird, welches durch den Spiegel 30 reflektiert wurde und auf die zweite Oberfläche F2 aufgetroffen ist, in einem Szenario, welches annimmt, dass das Licht nicht durch den Spiegel 30 reflektiert wurde, die zweite Fokusposition P2 dieselbe wie die Position Z2', welche weiter beabstandet ist als der Spiegel 30 und dort liegt, wo sich das Licht einer Wellenlänge λ2 im Fokus bzw. Brennpunkt auf der optischen Achse befindet. Mit anderen Worten ergibt ein Wert der zweiten Fokusposition P2, welche durch die Berechnungseinrichtung 60 gefunden oder bestimmt wird, effektiv die Position Z2'.
Basierend auf diesem Zusammenhang wird verstanden, dass eine Differenz zwischen der Position Z2 der aktuellen Höhenrichtung der zweiten Oberfläche F2 des Werkstücks W und der zweiten Fokusposition P2 (d.h. der Position Z2'), welche durch die Berechnungseinrichtung 60 gefunden wird, das Doppelte eines Abstands zwischen der Position P3 der vorderen Oberfläche des Spiegels 30 und der zweiten Fokusposition P2 (d.h. der Position Z2') ist, welche durch die Berechnungseinrichtung 60 gefunden oder bestimmt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform findet oder bestimmt die Berechnungseinrichtung 60 die Außenabmessung D des Werkstücks W mit der folgenden Berechnung (1), unter Verwendung der ersten Fokusposition P1 und der zweiten Fokusposition P2, welche durch eine Berechnung gefunden oder bestimmt werden, und der Position P3 der vorderen Oberfläche des Spiegels 30, welche vorher gefunden oder bestimmt wird. $D = P 1 - P 2 - 2 (P 3 - P 2)$
Unter Verwendung dieser Berechnung kann die Außenabmessung D des Werkstücks W mit einem hohen Grad an Genauigkeit basierend auf dem Licht gefunden oder bestimmt werden, welches durch die erste Oberfläche F1 und die zweite Oberfläche F2 des Werkstücks W reflektiert wird.
In dem Außenabmessungs-Messgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Außenabmessung D des Werkstücks W insbesondere unter Verwendung des Lichts gefunden oder bestimmt werden, welches durch die erste Oberfläche F1 und die zweite Oberfläche F2 des Werkstücks W reflektiert wird, und ein Messstrahl-Punktdurchmesser des Außenabmessungs-Messgeräts 1 kann bei einigen µm oder weniger gehalten werden. Daher können selbst in einem Fall, wo ein dünnes Drahtglied, welches einen Außendurchmesser von etwa 10 µm oder weniger aufweist, als das Werkstück W verwendet wird, unvermeidbare Probleme bzw. Gegenstände, welche Messprinzipien in der konventionellen Technologie begleiten (Schwierigkeit eines Detektierens eines licht-blockierten Zustands oder einer licht-blockierten Region), vermieden werden und es kann der Außendurchmesser des Werkstücks W mit einem hohen Grad an Genauigkeit gefunden oder bestimmt werden.
Zusätzlich können durch ein Abgeben oder Emittieren oder Bestrahlen von Licht auf das Werkstück W reflektiertes Licht einer Wellenlänge λ1, welches sich im Fokus an der ersten Oberfläche F1 befindet, und reflektiertes Licht einer Wellenlänge λ2, welches sich im Fokus an der zweiten Oberfläche F2 befindet, insbesondere gleichzeitig gesammelt werden. Demgemäß kann die Berechnungseinrichtung 60 die erste Fokusposition P1 und die zweite Fokusposition P2 insbesondere basierend auf einem Peak in einer empfangenen Lichtintensität bzw. einer Intensität von empfangenem Licht für eine Wellenlänge λ1 und einem Peak in einer empfangenen Lichtintensität für eine Wellenlänge λ2 unter Verwendung eines einzigen optischen Abgebens bzw. Abstrahlens berechnen oder bestimmen.
Zusätzlich gibt es in dem Außenabmessungs-Messgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kein Erfordernis, Licht unter Verwendung eines polygonalen Spiegels oder dgl. abzutasten bzw. zu scannen oder einen Fotoempfänger zur Verfügung zu stellen, welcher einen weiten bzw. breiten Fotoempfangsbereich aufweist, welcher einen Lichtabtastbereich abdeckt. Mit anderen Worten kann durch ein Verwenden eines kompakten Sensorkopfs 100 und eines einfachen Spiegels 30 eine Konfiguration des Geräts bzw. Apparats vereinfacht werden und das Gerät kann in der Größe reduziert werden.
Ein Außenabmessungs-Messverfahren wird nun beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Außenabmessungs-Messverfahren unter Verwendung des Außenabmessungs-Messgeräts 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als ein Beispiel gegeben. 4 ist ein Flussdiagramm, welches einen beispielhaften Ablauf des Außenabmessungs-Messverfahrens illustriert. Zuerst wird, wie dies in Schritt S101 gezeigt ist, Licht von der Lichtquelle 10 emittiert und von der Feldlinse 22 des Sensorkopfs 100 in Richtung zu einem gemessenen Objekt W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt. Das Licht, welches in Richtung zu dem Werkstück W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt wird, wird auf die erste Oberfläche F1 des Werkstücks W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt und wird durch den Spiegel 30 reflektiert, um ebenso auf die zweite Oberfläche F2 des Werkstücks W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt zu werden.
Von dem Licht, welches auf das Werkstück W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt wird, wird reflektiertes Licht eines Lichts einer Wellenlänge, welches sich im Wesentlichen im Fokus bzw. Brennpunkt an der ersten Oberfläche F1 befindet, und einer Wellenlänge, welches sich im Fokus an der zweiten Oberfläche F2 befindet, wenigstens teilweise durch die optische(n) Faser(n) 40 durch den Konfokalpunkt FP gesammelt.
Als nächstes werden, wie dies in Schritt S102 gezeigt ist, eine Position der ersten Oberfläche F1 und eine Position der zweiten Oberfläche F2 detektiert. Spezifisch empfängt der Fotoempfänger 52 des Detektionsabschnitts 50 das Licht, welches durch die erste Oberfläche F1 reflektiert wird, und das Licht, welches durch die zweite Oberfläche F2 reflektiert wird, welche an dem Konfokalpunkt FP fokussiert sind, und detektiert eine Position einer Peak- bzw. Spitzenlichtintensität bei der Wellenlänge λ1 und der Wellenlänge λ2. Dann werden die erste Fokusposition P1 und die zweite Fokusposition P2 auf der optischen Achse basierend auf der Wellenlänge λ1 durch die Berechnungseinrichtung 60 berechnet. Dann wird die erste Fokusposition P1 auf der optischen Achse basierend auf der Wellenlänge λ1 durch die Berechnungseinrichtung 60 berechnet und es wird die zweite Fokusposition P2 auf der optischen Achse basierend auf der Wellenlänge λ2 in ähnlicher Weise durch die Berechnungseinrichtung 60 berechnet.
Als nächstes wird, wie dies in Schritt S103 gezeigt ist, die Außenabmessung D des Werkstücks W, welches zu messen ist, berechnet. Die Berechnungseinrichtung 60 findet die Außenabmessung D des Werkstücks W mit der oben erwähnten Berechnung (1) unter Verwendung der Position P3 des Spiegels 30, welche insbesondere vorab gefunden oder bestimmt wird, und der ersten Fokusposition PI und der zweiten Fokusposition P2, welche insbesondere früher gefunden oder bestimmt wurden.
Dadurch kann die Außenabmessung D des Werkstücks W unter Verwendung der Messprinzipien der chromatischen konfokal-artigen Verlagerungsmesseinrichtung gefunden oder bestimmt werden.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird eine zweite besondere Ausführungsform beschrieben. 5A ist eine schematische Ansicht, welche ein beispielhaftes Außenabmessungs-Messgerät 1B gemäß einer zweiten Ausführungsform illustriert. Darüber hinaus zeigt 5A eine Konfiguration zwischen der Feldlinse 22 und einem Spiegel 30B. In dem Außenabmessungs-Messgerät 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Loch insbesondere nicht nahe oder bei einer zentralen Region des Spiegels 30B vorgesehen. Andere Konfigurationen sind ähnlich wie oder im Wesentlichen dieselben wie diejenigen des Außenabmessungs-Messgeräts 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
Eine Reflexionsoberfläche des Spiegels 30B weist insbesondere ein einheitliches bzw. gleichmäßiges Reflexionsvermögen auf. Daher kommt Licht einer Wellenlänge λ0, welches in dem Licht enthalten ist, welches durch die Feldlinse 22 in Richtung zu dem Werkstück W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt wird, und sich in einem Fokus an einer vorderen Oberfläche des Spiegels 30B (reflektierenden Oberfläche) befindet, auch von einem Bereich bzw. einer Fläche außerhalb des Werkstücks W an. Das Licht der Wellenlänge, welches sich im Fokus an der vorderen Oberfläche des Spiegels 30B befindet, wird in die Konsole 200 durch die Feldlinse 22 als intensives reflektiertes Licht gesammelt.
5B illustriert eine beispielhafte Wellenlängenverteilung von Licht, welches durch die optische Faser 40 an dem Konfokalpunkt FP erhalten bzw. empfangen wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird zusätzlich zu dem reflektierten Licht einer Wellenlänge λ1, welches an der ersten Oberfläche F1 des Werkstücks W fokussiert und durch diese reflektiert wird, und dem reflektierten Licht einer Wellenlänge λ2, welches an der zweiten Oberfläche F2 des Werkstücks W fokussiert und durch diese reflektiert wird, reflektiertes Licht einer Wellenlänge λ0, welches an der vorderen Oberfläche des Spiegels 30B fokussiert und durch diese reflektiert wird, auch durch die optische Faser 40 durch den Konfokalpunkt FP gesammelt.
In der Berechnungseinrichtung 60 des Außenabmessungs-Messgeräts 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Prozess durchgeführt, in welchem Fotoempfangssignale in einem bestimmten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Bereich, welcher auf oder um die Wellenlänge λ0 zentriert ist, welche in den Peaks bzw. Spitzen in einer reflektierten Lichtintensität enthalten sind, welche durch den Detektionsabschnitt 50 detektiert wird, insbesondere von einer Berechnung der Außenabmessung D ausgeschlossen sind. Mit anderen Worten werden Fotoempfangssignale in einem bestimmten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Bereich, welcher im Wesentlichen auf oder um die Wellenlänge λ0 zentriert ist, durch ein Signalbe- bzw. -verarbeiten ausgeschlossen, und die erste Fokusposition P1 und die zweite Fokusposition P2 werden jeweils unter Verwendung der Fotoempfangssignale der Wellenlänge λ1 und λ2 berechnet oder bestimmt. Dadurch wird die Außenabmessung D des Werkstücks W durch eine Berechnung unter Verwendung der oben erwähnten Gleichung bzw. Berechnung (1) gefunden oder bestimmt.
Darüber hinaus kann die Berechnungseinrichtung 60 auch die erste Fokusposition P1 und die zweite Fokusposition P2 basierend auf den Fotoempfangssignalen der Wellenlänge λ1 bzw. λ2 während einer Messung finden und auch die Position P3 der vorderen Oberfläche des Spiegels 30B unter Verwendung des Fotoempfangssignals der Wellenlänge λ0 finden. Die Position P3 der vorderen Oberfläche des Spiegels 30B, welche gemeinsam mit der ersten Fokusposition P1 und der zweiten Fokusposition P2 gefunden oder bestimmt wird, kann während einer Berechnung der Außenabmessung D des Werkstücks W verwendet werden. Demgemäß gibt es keine Notwendigkeit, die Position P3 der vorderen Oberfläche des Spiegels 30B vorher zu finden, und Fehler aufgrund von Änderungen in der Position des Spiegels 30B mit der Zeit können eliminiert werden.
Als nächstes wird das Außenabmessungs-Messverfahren unter Verwendung des Außenabmessungs-Messgeräts 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm, welches einen beispielhaften Ablauf des Außenabmessungs-Messverfahrens illustriert. Zuerst wird, wie dies in Schritt S201 gezeigt ist, Licht von der Lichtquelle 10 emittiert und von der Feldlinse 22 des Sensorkopfs 100 in Richtung zu dem zu messenden Werkstück W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt. Das Licht, welches in Richtung zu dem Werkstück W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt wird, wird auf die erste Oberfläche F1 des Werkstücks W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt und wird durch den Spiegel 30B reflektiert, um ebenso auf die zweite Oberfläche F2 des Werkstücks W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt zu werden.
Von dem Licht, welches auf das Werkstück W abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt wird, wird reflektiertes Licht eines Lichts einer Wellenlänge, welche sich im Fokus an der ersten Oberfläche F1 befindet, und einer Wellenlänge, welche sich im Wesentlichen im Fokus an der zweiten Oberfläche F2 befindet, durch die optische Faser 40 durch den Konfokalpunkt FP gesammelt. Reflektiertes Licht eines Lichts einer Wellenlänge, welches sich im Fokus an der vorderen Oberfläche des Spiegels 30B befindet, wird auch durch die optische Faser 40 durch den Konfokalpunkt FP gesammelt.
Als nächstes wird, wie dies in Schritt S202 gezeigt ist, ein Be- bzw. Verarbeiten an einem Fotoempfangsprofil von reflektiertem Licht durchgeführt. In dem Bearbeiten des Fotoempfangsprofils wird ein Bearbeiten insbesondere derart durchgeführt, um ein Fotoempfangsprofil eines bestimmten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Bereichs auszuschließen, welcher im Wesentlichen um oder auf die Wellenlänge λ0 von reflektiertem Licht zentriert ist, welches an der vorderen Oberfläche des Spiegels 30B fokussiert wird, und um ein Fotoempfangsprofil des reflektierten Lichts einer Wellenlänge λ1, welches an der ersten Oberfläche F1 fokussiert ist, und ein Fotoempfangsprofil des reflektierten Lichts einer Wellenlänge λ2 zurückzuhalten bzw. zu erhalten, welches an der zweiten Oberfläche F2 fokussiert ist.
Ein Beispiel des Bearbeitens des Fotoempfangsprofils folgt.
(Signalverarbeiten)
In dem Signalbe- bzw. -verarbeiten wird zuerst in einem Zustand, wo sich das Werkstück W nicht in Position befindet, ein Fotoempfangsprofil von reflektiertem Licht, welches an der vorderen Oberfläche des Spiegels 30 fokussiert ist, insbesondere vorab registriert. Dann wird, wenn die Außenabmessung D gemessen wird, eine Berechnung durchgeführt, um das vorab registrierte Fotoempfangsprofil von dem Fotoempfangsprofil zu subtrahieren, welches durch eine Messung erhalten wird. Das Signalverarbeiten wird durch die Berechnungseinrichtung 60 durchgeführt.
(Bearbeiten mit einem optischen Filter)
Bei einem Bearbeiten mit wenigstens einem optischen Filter, insbesondere beispielsweise unter Verwendung eines Bandeliminationsfilters, wird ein Prozess durchgeführt, in welchem das Licht einer Wellenlänge von reflektiertem Licht, welches an der vorderen Oberfläche des Spiegels 30B fokussiert ist, eliminiert wird und anderen Wellenlängen von Licht ein Durchtritt erlaubt wird.
(Maskieren)
In einem Maskierungsprozess wird ein Maskieren (Lichtabschirmen) insbesondere auf Abschnitte einer Fotoempfangsfläche eines Bildsensors angewandt, welcher in dem Detektionsabschnitt 50 enthalten ist. Spezifisch wird das Maskieren (insbesondere vorab) an einer Fotoempfangsposition (Fotoempfangsregion) des Bildsensors entsprechend der Wellenlänge von Licht angewandt bzw. durchgeführt, welches sich im Fokus an der vorderen Oberfläche des Spiegels 30B befindet. Demgemäß wird ein Signal für die Position (Region) entsprechend der Wellenlänge von Licht, welches sich im Fokus an der vorderen Oberfläche des Spiegels 30B befindet, von einem Fotoempfangssignal ausgeschlossen, welches von dem Detektionsabschnitt 50 zu der Berechnungseinrichtung 60 ausgegeben wird.
Als nächstes werden, wie dies in Schritt S203 gezeigt ist, eine Position der ersten Oberfläche F1 und eine Position der zweiten Oberfläche F2 detektiert oder bestimmt. Spezifisch werden basierend auf der Position des Peaks in einer reflektierten Lichtintensität, welche durch den Detektionsabschnitt 50 detektiert wird, die erste Fokusposition P1 und/oder die zweite Fokusposition P2 auf der optischen Achse basierend auf der Wellenlänge λ1 durch die Berechnungseinrichtung 60 berechnet oder bestimmt.
Als nächstes wird, wie dies in Schritt S204 gezeigt ist, die Außenabmessung D des Werkstücks W, welches zu messen ist, berechnet. Die Berechnungseinrichtung 60 findet die Außenabmessung D des Werkstücks W mit der oben erwähnten Berechnung (1), unter Verwendung der Position P3 des Spiegels 30B, welche vorab gefunden oder bestimmt wurde, und der ersten Fokusposition P1 und der zweiten Fokusposition P2, welche früher gefunden oder bestimmt wurden.
In dem Außenabmessungs-Messgerät 1B und dem Außenabmessungs-Messverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Außenabmessung D des Werkstücks W ohne das Erfordernis gemessen werden, ein Loch an der zentralen Region des Spiegels 30B vorzusehen bzw. zur Verfügung zu stellen.
Wie dies oben beschrieben ist, sind die Ausführungsformen fähig, die Außenabmessungs-Messgeräte 1 und 1B und die Außenabmessungs-Messverfahren zur Verfügung zu stellen, welche fähig sind, eine Außenabmessung eines gemessenen Objekts bzw. Gegenstands W, wie beispielsweise eines dünnen Drahtglieds, mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu messen.
Ausführungsformen der Erfindung wurden oben beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt. Die Konfiguration der vorliegenden Erfindung kann auch auf eine Verlagerungsmesseinrichtung, welche beispielsweise eine Position (Höhe) eines gemessenen Objekts W unter Verwendung einer Fokalpunktposition von Licht misst, eine Laser-Konfokalpunkt-Verlagerungsmesseinrichtung, eine Fokalpunkt-Verlagerungsmesseinrichtung oder dgl. angewandt werden, in welcher eine einzige Wellenlänge von Licht von der Lichtquelle 10 abgegeben oder emittiert oder abgestrahlt wird, und die Fokalpunktposition durch ein Oszillieren der Feldlinse 22 in einer Richtung einer optischen Achse mit einer Stimmgabel oder dgl. geändert wird. Zusätzlich wurden Beispiele beschrieben, in welchen die optische Faser 40 zwischen dem Sensorkopf 100 und der Konsole 200 vorgesehen ist; es ist jedoch auch eine Konfiguration möglich, in welcher Licht ohne die Verwendung der optischen Faser 40 transmittiert bzw. übertragen wird. Unter Bezugnahme auf die oben beschriebenen Ausführungsformen kann ein Fachmann eine Hinzufügung, Weglassung und Designmodifikation von Konfigurationselementen in geeigneter Weise durchführen und kann Merkmale der Ausführungsform in geeigneter Weise kombinieren, und derartige Modifikationen sind auch in dem Rahmen bzw. Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung beinhaltet, solange sie in den Gegenstand der vorliegenden Erfindung fallen.
Demgemäß wird ein Außenabmessungs-Messgerät beschrieben, welches beinhaltet eine Lichtquelle; ein optisches System, welches das von der Lichtquelle emittierte Licht auf eine optische Achse fokussiert; einen Reflektor, welcher das durch das optische System fokussierte Licht reflektiert; einen Detektor, welcher eine Intensität des reflektierten Lichts detektiert; und eine Berechnungseinrichtung, welche eine Außenabmessung eines gemessenen Objekts unter Verwendung einer ersten Fokusposition, einer zweiten Fokusposition und einer Position des Reflektors auf der optischen Achse berechnet, wobei die erste Fokus- bzw. Brennpunktposition auf der optischen Achse liegt, wo ein Peak bzw. eine Spitze in einer reflektierten Lichtintensität durch den Detektor für Licht detektiert wird, welches durch eine erste Oberfläche reflektiert - wird, und wobei die zweite Fokusposition auf der optischen Achse liegt, wo eine Spitze in einer reflektierten Lichtintensität durch den Detektor für Licht detektiert wird, welches durch den Reflektor reflektiert und an einer zweiten Oberfläche emittiert wurde.
Es wird festgehalten bzw. angemerkt, dass die vorangehenden Beispiele lediglich für den Zweck einer Erklärung bzw. Erläuterung zur Verfügung gestellt wurden und keineswegs als die vorliegende Erfindung beschränkend anzusehen sind. Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass die Worte, welche hierin verwendet wurden, Worte bzw. Bezeichnungen einer Beschreibung und Illustration, eher als Worte einer Beschränkung sind. Änderungen können innerhalb des Anwendungsbereichs bzw. -gebiets der beigeschlossenen Ansprüche, wie sie gegenwärtig formuliert sind und wie sie geändert werden, durchgeführt werden, ohne von dem Rahmen bzw. Geltungsbereich und Geist der vorliegenden Erfindung in ihren Aspekten abzuweichen. Obwohl die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf besondere Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, ist nicht beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung auf die hierin geoffenbarten Merkmale bzw. Eigenschaften beschränkt wird; demgegenüber erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf alle funktionell äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungen, wie sie innerhalb des Rahmens der beiliegenden Ansprüche liegen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Abänderungen und Modifikationen können möglich sein, ohne von dem Rahmen bzw. Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Außenabmessungs-Messgerät (1; 1B), umfassend: eine Lichtquelle (10), welche konfiguriert ist, um Licht zu emittieren; ein optisches System (20), welches konfiguriert ist, um das von der Lichtquelle (10) emittierte Licht auf eine optische Achse zu fokussieren; einen Reflektor (30; 30B), welcher konfiguriert ist, um das durch das optische System (20) fokussierte Licht zu reflektieren; einen Detektor (50), welcher konfiguriert ist, um eine Intensität des reflektierten Lichts gemäß einer Fokusposition auf der optischen Achse des Lichts zu detektieren, welches durch das optische System (20) hindurchtritt; und eine Berechnungseinrichtung (60), welche konfiguriert ist, um eine Außenabmessung eines gemessenen Objekts (W) unter Verwendung einer ersten Fokusposition, einer zweiten Fokusposition und einer Position des Reflektors (30; 30B) auf der optischen Achse zu bestimmen, wobei die erste Fokus- bzw. Brennpunktposition auf der optischen Achse liegt, wo ein Peak bzw. eine Spitze in einer reflektierten Lichtintensität durch den Detektor (50) für Licht detektiert wird, welches durch eine erste Oberfläche reflektiert wird, welche eine Oberfläche des gemessenen Objekts (W) am nächsten zu dem optischen System (20) ist, und wobei die zweite Fokusposition auf der optischen Achse liegt, wo eine Spitze in einer reflektierten Lichtintensität durch den Detektor (50) für Licht detektiert wird, welches durch den Reflektor (30; 30B) reflektiert und an einer zweiten Oberfläche emittiert, welche eine Oberfläche des gemessenen Objekts (W) am nächsten zu dem Reflektor (30; 30B) ist, und durch die zweite Oberfläche reflektiert wurde.
Außenabmessungs-Messgerät nach Anspruch 1, wobei der Reflektor (30) umfasst: eine zentrale Region (31), welche im Wesentlichen auf oder um eine Position zentriert ist, wo der Reflektor (30) die optische Achse schneidet bzw. kreuzt; und eine Umfangsregion (32), welche um die zentrale Region (31) vorgesehen ist, wobei ein Lichtreflexionsgrad der zentralen Region (31) niedriger als der Lichtreflexionsgrad der Umfangsregion ist.
Außenabmessungs-Messgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: das optische System (20) eine axiale chromatische Aberration auf der optischen Achse aufweist; der Detektor (50) umfasst: ein Spektroskop (51), welches konfiguriert ist, um in jede Wellenlänge das reflektierte Licht zu streuen bzw. aufzuteilen, welches durch eine Lochblende hindurchgetreten ist, welche an einer Konfokalpunktposition (FP) des optischen Systems (20) vorgesehen ist; und einen Fotoempfänger (52), welcher konfiguriert ist, um eine Intensität des reflektierten Lichts zu detektieren, welches durch das Spektroskop (51) gestreut wird, und die Berechnungseinrichtung (60) darüber hinaus konfiguriert ist, um die Fokusposition auf der optischen Achse entsprechend einer optischen Wellenlänge der Spitzenintensität des reflektierten Lichts zu bestimmen, welches durch den Detektor (50) detektiert wird.
Außenabmessungs-Messgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das von der Lichtquelle (10) emittierte Licht ein Breitbandlicht ist.
Außenabmessungs-Messgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (10) eine weiße Lichtquelle umfasst.
Außenabmessungs-Messgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Berechnungseinrichtung (60) darüber hinaus konfiguriert ist, um die äußere bzw. Außenabmessung des gemessenen Objekts (W) zu bestimmen unter Verwendung von: $D = P 1 - P 2 - 2 (P 3 - P 2)$
wo P1 die erste Fokusposition ist, P2 die zweite Fokusposition ist, P3 die Position einer reflektierenden Oberfläche des Reflektors (30; 30B) auf der optischen Achse ist und D die Außenabmessung des gemessenen Objekts (W) ist.
Außenabmessungs-Messgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Kern auf einer Endoberfläche einer optischen Faser (40) die Lochblende ist und das reflektierte Licht über die optische Faser (40) übertragen wird.
Außenabmessungs-Messverfahren, umfassend: ein Fokussieren von Licht, welches von einer Lichtquelle (10) emittiert wird, auf eine optische Achse unter Verwendung eines optischen Systems (20) und ein Emittieren des fokussierten Lichts bei einem gemessenen Objekt (W) sowohl direkt als auch durch ein Reflektieren des fokussierten Lichts von einem Reflektor (30; 30B); ein Detektieren einer ersten Fokus- bzw. Brennpunktposition auf der optischen Achse, wo eine Spitze bzw. ein Peak in einer reflektierten Lichtintensität gebildet wird, für Licht, welches durch eine erste Oberfläche reflektiert wird, welche eine Oberfläche des gemessenen Objekts (W) am nächsten zu dem optischen System (20) ist; ein Detektieren einer zweiten Fokusposition auf der optischen Achse, wo eine Spitze in einer reflektierten Lichtintensität gebildet wird, für Licht, welches durch den Reflektor (30; 30B) reflektiert und an einer zweiten Oberfläche emittiert, welche eine Oberfläche des gemessenen Objekts (W) am nächsten zu dem Reflektor (30; 30B) ist, und durch die zweite Oberfläche reflektiert wird; und ein Bestimmen einer Außenabmessung des gemessenen Objekts (W) unter Verwendung der ersten Fokusposition, der zweiten Fokusposition und einer Position des Reflektors (30; 30B) auf der optischen Achse.
Verfahren nach Anspruch 8, darüber hinaus ein Bestimmen der äußeren Abmessung des gemessenen Objekts (W) unter Verwendung von: $D = P 1 - P 2 - 2 (P 3 - P 2)$
wo P1 die erste Fokusposition ist, P2 die zweite Fokusposition ist, P3 die Position einer reflektierenden Oberfläche des Reflektors (30; 30B) auf der optischen Achse ist und D die Außenabmessung des gemessenen Objekts (W) ist.
Computerprogrammprodukt, umfassend computerlesbare Instruktionen, welche, wenn auf ein geeignetes System geladen und auf diesem ausgeführt, die Schritte eines Außenabmessungs-Messverfahrens gemäß Anspruch 8 oder 9 durchführen.