DE102017108960B3

DE102017108960B3 - Konturmessgerät

Info

Publication number: DE102017108960B3
Application number: DE102017108960.8A
Authority: DE
Inventors: Raimund Volk
Original assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Current assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2037-04-27
Also published as: DE202017006886U1

Abstract

Ein Konturmessgerät 2 zur Vermessung einer Oberflächenkontur eines Werkstücks 4 durch Messung des Abstandes zwischen einer Referenzstelle des Konturmessgeräts 2 und einer Messstelle der zu vermessenden Oberfläche weist eine Einrichtung 6 zum Beschleunigen von Partikeln 36 auf eine Fluggeschwindigkeit und zum Richten der Partikel auf die Messstelle und eine Messeinrichtung 14 auf, die derart ausgebildet ist, dass die Flugstrecke wenigstens eines Partikels 36 zwischen der Referenzstelle und der Messstelle ermittelbar ist oder ermittelt wird zur Messung des Abstandes zwischen der Referenzstelle und der Messstelle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Konturmessgerät zur Vermessung der Oberflächenkontur eines Werkstücks.
In der Fertigungsmesstechnik ist es häufig erforderlich, Bauteile schnell, zuverlässig und schonend zu vermessen, wobei die Messung selbst die Funktionstüchtigkeit der Bauteile nicht beeinträchtigen darf. Dementsprechend ist es im Rahmen der zu lösenden Messaufgabe nicht zulässig, zur geometrischen Vermessung von schlecht zugänglichen Stellen die Bauteile zerstörend zu untersuchen.
Es sind Konturmessgeräte zur Vermessung einer Oberflächenkontur eines Werkstücks bekannt, die auf optischen Messverfahren, beispielsweise einer Tastschnittmessung mit optischen Abstandssensoren, beruhen. Hierzu werden beispielsweise Sensoren verwendet, die auf dem Prinzip der chromatischen Längsaberration (Chromatic Longitudinal Aberration - CLA) beruhen. Entsprechende Messgeräte eignen sich wegen ihrer hohen möglichen Taktrate durchaus für schnelle Messungen. Außerdem ist die Abtastung mit Licht in jedem Falle schonend für das Werkstück. Die Antastung mit einer elektromagnetischen Welle auf eine mechanische Oberfläche ist jedoch aufgrund diverser physikalischer Effekte mit Abstandsungenauigkeiten behaftet, die das Mehrfache der typischen Oberflächenrauheit der betreffenden Werkstücke betragen können. Außerdem werden in der Regel am Werkstück anhaftende Verschmutzungen in die Messung einbezogen und verfälschen das Messergebnis.
Darüber hinaus sind Konturmessgeräte bekannt, die zur Vermessung der Oberflächenkontur eines Werkstücks einen mechanischen Tastschnitt verwenden. Entsprechende Messungen sind für viele Anwendungen hinreichend genau. Nachteilig ist jedoch, dass entsprechende Messverfahren relativ langsam sind. Die Messgeschwindigkeit hängt auch von der nur relativ niedrigen Resonanzfrequenz der verwendeten Tastarme ab, was ein langsames Verfahren der Messeinrichtung erfordert. Die mechanische Abtastung der Oberfläche wird normalerweise durch flüssige oder leicht bewegliche Anhaftungen am Werkstück nicht signifikant gestört.
Es sind ferner Konturmessgeräte zur Vermessung einer Oberflächenkontur eines Werkstücks bekannt, bei denen die Oberflächenkontur durch Messung des Abstandes zwischen einer Referenzstelle des Konturmessgerätes und einer Messstelle der zu vermessenden Oberfläche vermessen wird. Beispielsweise kombinieren pneumatische Konturmessgeräte die Eigenschaften der berührungslosen und taktilen Messtechnik. Die maximal erzielbare Ortsauflösung, der Messbereich und der relativ geringe Arbeitsabstand verhindern jedoch in vielen Fällen eine erfolgreiche Anwendung eines entsprechenden Verfahrens.
Allen vorgenannten Messverfahren bzw. Messgeräten ist gemeinsam, dass beispielsweise tiefliegende oder steile Messstellen entweder problematisch zu erreichen sind bzw. an diesen Stellen nur eine deutliche geringere Messgenauigkeit erreicht werden kann.
Durch US 2009/0091595 A1 ist ein Tintenstrahldrucker bekannt, bei dem zur Detektion von Fehlfunktionen des Druckkopfes die Abgabe eines Tintentropfens überwacht wird, indem ein die Flugbahn des Tintentropfens kreuzender Laserstrahl verwendet und Streulicht detektiert wird, das beim Bestrahlen des Tropfens mittels des Laserstrahles erzeugt wird.
Eine ähnliche Vorrichtung ist auch durch US 6,624,434 B1 bekannt.
Durch DE 198 36 183 A1 ist ein Verfahren zur räumlich und zeitlich aufgelösten Verfolgung der Bewegung mikroskopischer oder submikroskopischer Objekte in mikroskopischen Volumina bekannt, das auf einem optischen Interferenzverfahren unter Auswertung von Streulicht beruht.
Durch DE 696 07 769 T2 ist eine Anordnung zur Erfassung von Eigenschaften bewegter Teilchen in einem an einer Wand entlang strömenden Fluid bekannt, die eine optische Messvorrichtung aufweist. Die optische Messvorrichtung erzeugt kohärente Lichtstrahlenbündel, die in einem Winkel zueinander verlaufen, wobei im Strömungsweg des Fluids ein Interferenzbereich entsteht, der eine Messzone bildet.
Durch US 2013/0222786 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der mittels einer optischen Messvorrichtung unter Verwendung eines Lasers die Geschwindigkeit von Objekten, beispielsweise Wassertröpfchen, gemessen werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Konturmessgerät zur Vermessung einer Oberflächenkontur eines Werkstücks durch Messung des Abstandes zwischen einer Referenzstelle des Konturmessgerätes und einer Messstelle der zu vermessenden Oberfläche anzugeben, das eine schnelle, zuverlässige und schonende Messung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Das erfindungsgemäße Konturmessgerät weist eine Einrichtung zum Beschleunigen von Partikeln auf eine Fluggeschwindigkeit und zum Richten der Partikel auf die Messstelle und eine Messeinrichtung auf, die derart ausgebildet ist, dass die Flugstrecke wenigstens eines Partikels zwischen der Referenzstelle und der Messstelle ermittelbar ist oder ermittelt wird zur Messung des Abstandes zwischen der Referenzstelle und der Messstelle.
Erfindungsgemäß erfolgt die Antastung des Werkstücks also mit Hilfe von Partikeln, die auf eine Fluggeschwindigkeit beschleunigt und auf die Messstelle gerichtet werden. Durch Messung der Flugstrecke wenigstens eines Partikels zwischen der Referenzstelle und der Messstelle kann erfindungsgemäß der Abstand zwischen der Referenzstelle und der Messstelle ermittelt werden, so dass auf diese Weise das Werkstück vermessen werden kann. Um das Werkstück entlang seiner Oberfläche räumlich aufgelöst zu vermessen, kann beispielsweise ein Partikelstrahl über das Werkstück geführt werden, so dass zeitlich aufeinanderfolgend unterschiedliche Messstellen des Werkstücks angetastet werden. Durch räumlich aufgelöste Erfassung des Abstandes zwischen der Referenzstelle und der jeweiligen Messstelle kann dann damit die Oberflächenkontur des Werkstücks rekonstruiert werden.
Das erfindungsgemäße Konturmessgerät ermöglicht damit eine zerstörungsfreie und schonende Messung mit einem großen Messbereich und Arbeitsabstand.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Konturmessgerätes, das nachfolgend auch kurz als Messgerät bezeichnet wird, besteht darin, dass eine Abstandsmessung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann. Weiterhin ist vorteilhaft, dass eine hohe laterale Auflösung erzielbar ist und die Messung schnell durchgeführt werden kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Konturmessgerätes besteht darin, dass die Gefahr einer Kollision des Messgerätes mit dem zu vermessenden Werkstück gering ist, weil eine Partikelquelle des Messgerätes relativ weit von dem Werkstück entfernt sein kann.
Erfindungsgemäß kann die Flugstrecke auf beliebige geeignete Weise gemessen werden. Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht insoweit vor, dass die Messeinrichtung zur Messung der Flugdauer wenigstens eines Partikel ausgebildet und eingerichtet ist und mit einer Auswertungseinrichtung in Datenübertragung steht, die aus der gemessenen Flugdauer und der bekannten Fluggeschwindigkeit die Flugstrecke ermitteln. Bei dieser Ausführungsform wird die Flugdauer wenigstens eines Partikels gemessen und ausgehend von der Flugdauer und der bekannten Fluggeschwindigkeit die Flugstrecke und damit mittelbar oder unmittelbar der Abstand zwischen der Referenzstelle und der Messstelle ermittelt.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messeinrichtung eine Detektoreinrichtung zum Erfassen eines Auftreffzeitpunktes, zu dem das Partikel auf die Oberfläche des Werkstücks auftrifft, aufweist. Anhand des Auftreffzeitpunktes und eines Zeitpunktes, zu dem sich das Partikel entlang seiner Flugbahn an der Referenzstelle befindet, kann damit auf einfache Weise die Flugdauer ermittelt werden. Erfindungsgemäß kann es sich bei der Referenzstelle um eine Stelle an dem Messgerät handeln, an dem das Partikel aus dem Messgerät austritt. Bei der Referenzstelle kann es sich jedoch auch um eine Stelle handeln, an der sich das Partikel entlang seiner Flugbahn zu einem bekannten oder ermittelbaren Zeitpunkt befindet.
Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Partikel Flüssigkeitstropfen sind. Entsprechend den jeweiligen Anforderungen können die Partikel jedoch auch feste Partikel sein, wie es eine andere Weiterbildung der Erfindung vorsieht.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Partikel aus einer gefrorenen Flüssigkeit bestehen.
Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsformen sieht vor, dass die Flüssigkeit Wasser ist. Insbesondere bei Verwendung von flüssigem Wasser in Tropfenform ist vorteilhaft, dass die Partikel nach dem Aufschlag auf die Messstelle spurlos verdampfen. Das relativ hohe spezifische Gewicht von Wasser ergibt gleichzeitig eine große Reichweite. Weiterhin kann ein Wasserreservoir eines entsprechenden Messgerätes gegebenenfalls kontinuierlich aus der Luftfeuchtigkeit aufgefüllt werden. Ein weiter Vorteil der Verwendung von Wasser besteht darin, dass es ungiftig ist und damit keine Entsorgungsprobleme entstehen.
Grundsätzlich treten bei der Verwendung von Wasser wegen der äußerst geringen eingesetzten Mengen und bei Bereitstellung einer ausreichend trockenen Umgebungsluft keine Probleme durch Korrosion des Werkstücks auf.
Bei besonders korrosionsempfindlichen Werkstücken können jedoch auch andere Flüssigkeiten für die Partikel verwendet werden. In diesem Zusammenhang sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Ausführungsform, bei der die Partikel aus einer Flüssigkeit bestehen, vor, dass die Flüssigkeit Öl enthält oder ist. Auf metallischen Oberflächen ist Öl in vielen Fällen als Korrosionsschutz ohnehin vorhanden, so dass ein weiterer Öl-Eintrag bei der Durchführung einer Messung nicht störend ist.
Anstelle von flüssigem Wasser in Tropfenform können die Partikel auch aus Eis bestehen. Vorteilhaft ist hierbei eine unter Umständen besser definierte Geometrie der Partikel.
Es ist erfindungsgemäß auch möglich, das zur Erzeugung der Partikel verwendete Wasser gezielt beispielsweise mit einem Fluoreszenzstoff anzureichern, sofern die Flugstrecke der Partikel auf optischen Wege ermittelt wird. In diesem Fall kann beispielsweise eine stark verdünnte Fluoreszenzfarbstoff-Tinte verwendet werden, wobei ein Fluoreszenzfarbstoff eingesetzt wird, der selektiv von der Wellenlänge, für die ein verwendeter optischer Photodetektor empfindlich ist, angeregt wird.
Anstelle von Flüssigkeitstropfen können beispielsweise alternativ auch CO₂-Eispartikel verwendet werden. Vorteilhaft ist hierbei eine gewisse Reinigungskraft, die entsprechende Partikel beim Aufschlag auf kontaminierte Werkstückoberflächen haben sowie ihre spurlose Verdampfung.
Anstelle von Flüssigkeiten oder gefrorenen Flüssigkeiten können auch feste Partikel, beispielsweise in Form von Kugeln bzw. Kügelchen, insbesondere aus Glas, verwendet werden. Entsprechende Kugeln sind beispielsweise als Strahlmittel zur schonenden Oberflächenreinigung üblich und bekannt. Auch kleinere oder präzisere Kugeln aus unterschiedlichen Materialien sind ebenfalls leicht verfügbar, beispielsweise Kugeln aus TiO₂ mit einem Durchmesser von einem µm. Der Vorteil bei der Verwendung derartiger geometrisch wohldefinierter Kugeln besteht zum einen in einer definierten morphologischen Antastgeometrie der Kugeln beim Auftreffen auf die Werkstückoberfläche. Außerdem ist die Reichweite durch die Möglichkeit der Verwendung von Materialien mit größerer Dichte größer als bei Verwendung von Wasser. Dies resultiert in einem vergrößerten Messbereich. Außerdem lässt sich bei Verwendung entsprechender Kugeln die Abstandsdetektion beispielsweise in Form einer Detektion eines Aufprallgeräusches realisieren.
Partikel in Tropfenform können mit Technologien bereitgestellt werden, wie sie von Tintenstrahldruckern bekannt sind. Universell und präzise sind Verfahren unter Verwendung von Piezo-Aktoren. Dabei wird Flüssigkeit in einer Kammer impulsartig durch die piezoelektrische Ausdehnung eines Aktors unter Druck gesetzt. Durch eine Düse wird in Folge ein Flüssigkeitstropfen ausgestoßen, der bei einem Tintenstrahldrucker mit relativ hoher Geschwindigkeit durch die freie Luft fliegt, bis er auf das zu bedruckende Medium trifft.
Für eine hohe Ortsauflösung ist die Verwendung von kleinen Tropfen vorteilhaft. Beispielsweise bei Fotodruckern ist die Produktion von Tropfen mit einem Tropfenvolumen von 2 pL möglich, was einem Tropfendurchmesser von etwa 15 µm entspricht. Die Größe und Ausstoßgeschwindigkeit der Tropfen lassen sich innerhalb weiter Grenzen durch die Steuerspannung am Piezo-Aktor beeinflussen.
Als Alternative ist das thermische Blasenverfahren bekannt, das auch als „Bubblejet“-Verfahren bezeichnet wird und in vielen Tintenstrahldruckern realisiert ist. Dabei wird der Druckimpuls durch kurzes Heizen der Kammer und eine resultierende Verdampfungsblasenbildung hervorgerufen. Diese Variante der Tropfenerzeugung lässt sich besonders platzsparend und kostengünstig aufbauen und kommt in Druckköpfen mit Hunderten von nebeneinander liegenden Düseneinheiten zum Einsatz.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sehen vor, dass die Partikel aus Glas bestehen und/oder dass die Partikel kugelförmig ausgebildet sind.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Einrichtung zum Beschleunigen von Partikeln auf eine Fluggeschwindigkeit und zum Richten der Partikel auf eine Messstelle der zu vermessenden Oberfläche die Partikel in Form eines Partikelstrahles auf die Messstelle richtet.
Um die Oberfläche des Werkstücks räumlich aufgelöst zu vermessen, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass zur Abtastung der Oberfläche des zu vermessenden Werkstücks das Konturmessgerät mittels einer Vorschubeinrichtung relativ zu dem zu vermessenden Werkstück beweglich ist.
Die Messung bzw. Ermittlung der Flugstrecke der Partikel kann auf beliebige geeignete Weise erfolgen. Besonders vorteilhaft ist eine optische Vermessung bzw. Ermittlung der Flugstrecke. In diesem Sinne sieht eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Detektoreinrichtung wenigstens eine optische Detektoreinrichtung aufweist, die gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung vorzugsweise für eine interferometrische Längenmessung ausgebildet und eingerichtet sein kann.
Um die Flugdauer bzw. Flugstrecke der Partikel auf besonders einfache Weise optisch zu messen bzw. zu ermitteln, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die optische Detektoreinrichtung eine Messfelderzeugungseinrichtung aufweist, zur Erzeugung eines Messfeldes aus stehenden optischen Wellen ausgebildet und eingerichtet ist, derart, dass ein das Feld durchfliegendes Partikel einer periodischen Beleuchtungsmodulation unterworfen ist, wobei von dem Partikel gestreutes Licht mittels einer Photodetektoranordnung mit wenigstens einem Photodetektor erfassbar ist oder erfasst wird und ein Ausgang der Photodetektoranordnung mit einer Auswertungseinrichtung verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform wird ein das Messfeld aus stehenden optischen Wellen durchfliegendes Partikel periodisch beleuchtet, wobei die entsprechende Beleuchtungsmodulation über wenigstens einen Photodetektor erfasst wird. In der Auswertungseinrichtung wird hiervon ausgehend ermittelt, wie lang die Flugdauer des Partikels durch das Messfeld bzw. seine Flugstrecke durch das Messfeld war. Auf diese Weise kann bei bekanntem Abstand des in Flugrichtung vorderen Endes des Messfeldes von der Referenzstelle des Messgerätes der Abstand der Referenzstelle von der Messstelle an dem Werkstück ermittelt werden. Bei der Referenzstelle kann es sich um eine Stelle des Messfeldes entlang der Flugbahn des Partikels oder der Partikel handeln, deren Lage relativ zu dem Messgerät bekannt ist. Beispielsweise und insbesondere kann es sich bei der Referenzstelle um diejenige Stelle bzw. denjenigen Ort entlang der Flugbahn des Partikels handeln, an dem das Partikel in das Messfeld eintritt. Da die räumliche Lage des Messfeldes relativ zu dem Messgerät aufgrund der räumlichen Ausgestaltung und Anordnung der Messfelderzeugungseinrichtung bekannt ist, kann das Werkstück vermessen werden, indem der Abstand zwischen der Referenzstelle und der jeweils angetasteten Messstelle ermittelt wird.
Um auf besonders einfache Weise bei der vorgenannten Ausführungsform ein Messfeld aus stehenden optischen Wellen zu erzeugen, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung vor, dass die Messfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung von zwei Parallelstrahlenbündeln monochromatischen Lichts ausgebildet ist, deren Strahlachsen zueinander und zur Flugrichtung der Partikel geneigt sind und deren Parallelstrahlen miteinander interferieren zur Erzeugung eines Messfeldes stehender optischer Wellen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Auswertungseinrichtung derart ausgebildet und programmiert ist, dass der Abstand zwischen der Referenzstelle und der Messstelle durch Auswertung eines die Beleuchtungsmodulation, der das Partikel beim Durchfliegen des Messfeldes unterworfen ist, repräsentierenden Ausgangssignales der Photodetektoranordnung ausgebildet und eingerichtet ist. Auf diese Weise ist die Auswertung des Ausgangssignales der Photodetektoranordnung besonders einfach gestaltet.
Eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass das Ausgangssignal der Photodetektoranordnung ein entsprechend der Beleuchtungsmodulation moduliertes periodisches Signal ist und die Auswertungseinrichtung eine Zähleinrichtung zum Zählen der Oszillationen zwischen dem Eintreten des Partikels in das Messfeld und dem Auftreffen des Partikels auf die Messstelle aufweist. Da bei einer entsprechenden Ausführungsform desto mehr Oszillationen auftreten, je länger bzw. weiter das Partikel durch das Messfeld fliegt und je weiter dementsprechend die Referenzstelle von der Messstelle beabstandet ist, kann durch Zählen der Oszillationen der Abstand von der Referenzstelle von der Messstelle bei bekannter Fluggeschwindigkeit der Partikel ermittelt werden.
Erfindungsgemäß ist es ausreichend, wenn die Photodetektoranordnung einen einzelnen Photodetektor aufweist, der an dem Partikel gestreutes Licht detektiert, während dasselbe das Messfeld durchfliegt. Um eine eineindeutige Detektion des Streulichts auch dann zu ermöglichen, wenn sich gleichzeitig mehrere Partikel in dem Messfeld bewegen, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Photodetektoranordnung für eine entlang der Flugbahn des Partikels oder der Partikel durch das Messfeld räumlich aufgelöste Erfassung von Streulicht, das an dem Partikel oder den Partikeln gestreut wird, ausgebildet und eingerichtet ist. Auf diese Weise kann die Messrate des Messgeräts erhöht werden.
Eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Photodetektoranordnung eine Mehrzahl von linienartig entlang der Flugbahn des Partikels oder der Partikel angeordneten Photodetektoren aufweist, die derart ausgebildet und relativ zueinander und zu dem Messfeld angeordnet sind, dass jedem Photodetektor ein Detektionsbereich entlang der Flugbahn des Partikels durch das Messfeld zugeordnet ist und die Detektionsbereiche voneinander getrennt sind, derart, dass von einem das Messfeld durchfliegenden Partikel gestreutes Licht von den einzelnen Photodetektoren zeitlich aufeinanderfolgend detektiert wird.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Referenzstelle durch einen Ort definiert ist, an dem das Partikel das Konturmessgerät verlässt. Die Referenzstelle kann jedoch erfindungsgemäß beispielsweise auch durch einen in der Flugbahn des Partikels liegenden Ort des Messfeldes definiert sein, wie oben ausgeführt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte stark schematisierte Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten und in den Patentansprüchen beanspruchten Merkmale für sich genommen sowie in beliebiger geeigneter Kombination miteinander den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen und deren Rückbezügen sowie unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in der Zeichnung.
Es zeigt:

1 in einer blockschaltbildartigen Prinzipskizze ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Konturmessgeräts,
2 in einer Prinzpskizze ein Messfeldes des Konturmessgerätes gemäß 1 und
3 in gleicher Darstellung wie 2 das Messfeld gemäß 2 zusammen mit einem Diagramm, das ein Ausgangssignal einer Photodetektoreinrichtung repräsentiert.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Konturmessgerätes 2 näher erläutert.
In 1 ist in einer blockschaltbildartigen Prinzipskizze ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Konturmessgerätes 2 zur Vermessung einer Oberflächenkontur eines Werkstücks 4 durch Messung des Abstandes zwischen einer Referenzstelle des Konturmessgerätes 2 und einer Messstelle der zur vermessenden Oberfläche dargestellt, das eine Einrichtung 6 zum Beschleunigen von Partikeln auf eine Fluggeschwindigkeit und zum Richten der Partikel auf die Messstelle aufweist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Partikel Flüssigkeitstropfen. Die Flüssigkeit wird in einem Flüssigkeitsreservoir vorgehalten und einem Partikelgenerator 10 zugeführt, der Partikel generiert, die durch die Einrichtung 6 in Richtung auf die zu vermessende Oberfläche beschleunigt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Flüssigkeit, aus der die Partikel gebildet werden, Wasser, dem entsprechend den jeweiligen Anforderungen Zusatzstoffe beigemischt werden können, beispielsweise ein Fluoreszenzfarbstoff. Anstelle des Flüssigkeitsreservoirs 8, das Wasser enthält, oder zusätzlich zu desselben kann auch ein Flüssigkeitsreservoir 12 vorgesehen sein, das eine andere Flüssigkeit, beispielsweise Öl, enthält.
Das erfindungsgemäße Konturmessgerät 2 weist ferner eine Messeinrichtung 14 auf, die derart ausgebildet ist, dass die Flugstrecke wenigstens eines Partikels zwischen der Referenzstelle des Konturmessgerätes 2 und der Messstelle ermittelt wird zur Messung des Abstandes zwischen der Referenzstelle und der Messstelle.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Messeinrichtung 14 zur Messung der Flugdauer der Partikel ausgebildet und eingerichtet und steht mit einer Auswertungseinrichtung 16 in Datenübertragungsverbindung, die aus der gemessenen Flugdauer und der bekannten Fluggeschwindigkeit der Partikel die Flugstrecke ermittelt.
Die Messeinrichtung 14 weist ferner eine Detektoreinrichtung zum Erfassen eines Auftreffzeitpunktes, zu dem das Partikel auf die Oberfläche des Werkstücks 4 auftrifft, auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Detektoreinrichtung eine optische Detektoreinrichtung 18 mit einer Messfelderzeugungseinrichtung 20 auf, die weiter unten näher erläutert wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die mittels des Partikelgenerators 10 erzeugten und mittels der Einrichtung 6 beschleunigten Partikel in Form eines Partikelstrahles auf die Oberfläche des zu vermessenden Werkstücks 4 gerichtet.
Zur Abtastung der Oberfläche des zu vermessenden Werkstücks 4 ist das Konturmessgerät 2 mittels einer Vorschubeinrichtung 22 relativ zu dem zu vermessenden Werkstück 4 beweglich.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Messfelderzeugungseinrichtung 20 zur Erzeugung eines Messfeldes aus stehenden optischen Wellen ausgebildet und eingerichtet, derart, dass ein das Messfeld durchfliegendes Partikel einer periodischen Beleuchtungsmodulation unterworfen ist, wobei von dem Partikel gestreutes Licht mittels einer Photodetektoranordnung 23 (vgl. 1 und 2) mit wenigstens einem Photodetektor, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine optische Detektoreinrichtung bildet, erfasst wird und der Ausgang der Photodetektoranordnung 23 mit der Auswertungseinrichtung 16 verbunden ist (vgl. 1).
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Messfelderzeugungseinrichtung 20 zur Erzeugung von zwei Parallelstrahlenbündeln monochromatischem Licht ausgebildet und eingerichtet, deren Strahlachsen zueinander und zur Flugrichtung der Partikel geneigt sind und deren Parallelstrahlen miteinander interferieren zur Erzeugung eines Messfeldes stehender optischer Wellen. Die Messfelderzeugungseinrichtung 20 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Laser 24 auf, aus dessen Laserstrahlung mittels zweier geeigneter optischer Vorrichtungen 26, 28 zwei Parallelstrahlenbündel 30, 32 (vgl. 2) erzeugt werden, deren Strahlachsen zueinander und zur in 2 durch einen Pfeil 34 angedeuteten Flugrichtung der Partikel geneigt sind. Exemplarisch ist in 2 ein Partikel mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnet. Die Flugbahn der Partikel 36 ist in 2 als lineare Achse angenommen, die durch eine strichpunktierte Linie 38 symbolisiert ist.
Das durch die Überlagerung der Strahlen der Parallelstrahlenbündel 30, 32 entstehende Feld aus stehenden optischen Wellen bildet ein Messfeld 40.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Konturmessgerätes 2 ist wie folgt:
Die Partikel 36 werden in dem Partikelgenerator 10 in Form von Wassertropfen generiert und mittels der Einrichtung 6 auf ihre Fluggeschwindigkeit 6 in Richtung auf das vermessende Werkstück 4 beschleunigt, wobei sie sich entlang der Achse 38 von dem Partikelgenerator 10 zu der Oberfläche des Werkstücks 4 bewegen. Auf dem letzten Teil ihres Weges zum Werkstück 4 durchfliegen die Partikel das Messfeld 40.
Auf ihrer weitgehend geraden Flugbahn (Achse 38) sind die Partikel einer periodischen Beleuchtungsmodulation ausgesetzt. Die Partikel 36 streuen das Beleuchtungslicht weitgehend gleichmäßig in alle Richtungen. Im einfachsten Fall weist die Photodetektoreinrichtung einen einzelnen Photodetektor auf, der das entstehende Streulicht der Partikel 36 detektiert. In 3 unten ist der Streulichtintensitäts-Weg-Verlauf als Ausgangssignal des Photodetektors dargestellt. Verschiedenen Positionen 1, 2 und 3 in 3 oben sind dabei entsprechende Positionen 1, 2 und 3 entlang der z-Achse zugeordnet.
Nach Eintritt des Partikels 36 in das Messfeld 40 bei Position 2 (vgl. 3 oben) liefert der Photodetektor als Ausgangssignal ein periodisch moduliertes Signal nahezu konstanter Frequenz, bis das Partikel 36 an Position 3 auf der Werkstückoberfläche gestoppt wird. Beginnend ab einer Referenzstelle werden alle Hell-Dunkelmodulationen gezählt, die vom fliegenden Partikel 36 bis zu seinem Auftreffen auf die Oberfläche des Werkstücks 4 ausgelöst werden. Der Abstand der Werkstückoberfläche von der Referenzstelle des Konturmessgerätes 2 ergibt sich aus den gezählten Oszillationen und dem bekannten Abstand der auf die Flugrichtung projizierten optischen Wellenfeldebenen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird damit über die Messeinrichtung 14 die Flugstrecke des Partikels bis zum Auftreffen auf die Oberfläche des Werkstücks 4 gemessen, so dass auf diese Weise der Abstand von der Referenzstelle des Konturmessgerätes 2 zu der Oberfläche des Werkstücks 4 ermittelt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, das Werkstück 4 zu vermessen, wobei zur räumlich aufgelösten Vermessung das Konturmessgerät 2 mittels der Vorschubeinrichtung 22 relativ zu dem Werkstück 4 entlang dessen Oberfläche bewegt werden kann.
Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn die Photodetektoranordnung einen einzelnen Photodetektor aufweist. Dann wird der zeitliche Abstand, mit dem der Partikelgenerator 10 zeitlich aufeinanderfolgend Partikel generiert, so gewählt, dass sich jeweils nur ein Partikel in dem Messfeld 40 befindet.
Um die Messrate zu erhöhen, kann die Photodetektoranordnung für eine entlang der Flugbahn des Partikels 36 oder der Partikel durch das Messfeld 40 räumlich aufgelöste Erfassung an dem Partikel oder den Partikeln gestreuten Lichts ausgebildet und eingerichtet sein. Hierzu kann die Photodetektoranordnung eine Mehrzahl von linienartig entlang der Flugbahn der Partikel angeordneten Photodetektoren aufweisen, die derart ausgebildet und relativ zueinander und zu dem Messfeld 40 angeordnet sind, dass jedem Photodetektor ein Detektionsbereich entlang der Flugbahn des Partikels 36 oder der Partikel durch das Messfeld 40 zugeordnet ist, wobei die Detektionsbereiche voneinander getrennt sind, derart, dass von einem das Messfeld 40 durchfliegenden Partikel 36 gestreutes Licht von den Photodetektoren zeitlich aufeinanderfolgend detektiert wird.
In 2 ist schematisch eine linienartige bzw. zeilenartige Anordnung von vier Photodetektoren 24, 44, 46, 48 dargestellt, denen jeweils ein streifenförmiger Detektionsbereich 50, 52, 54, 56 zugeordnet ist. Auf diese Weise ist eine eindeutige räumlich aufgelöste Detektion des von einem Partikel 36 gestreuten Lichts auch dann möglich, wenn sich gleichzeitig maximal vier Partikel durch das Messfeld 40 bewegen. Es ist ersichtlich, dass ein sich entlang der Achse 38 bewegendes Partikel 36 zeitlich aufeinanderfolgend die Detektionsbereiche 50, 52, 54, 56 durchfliegt, was in entsprechenden Ausgangssignalen der Photodetektoren 42, 44, 46, 48 resultiert. Durch Verwendung einer Mehrzahl von Photodetektoren kann somit die Messrate des Konturmessgerätes 2 erhöht werden. Es ist ersichtlich, dass sich die Messrate entsprechend der vergrößerten Anzahl von Photodetektoren entsprechend den jeweiligen Anforderungen innerhalb weiter Grenzen erhöhen lässt.
Im Hinblick auf die Auslegung der Bestandteile des Konturmessgerätes 2 gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel gelten folgende grundsätzliche Überlegungen:
Der Zeitpunkt bzw. Ort der Flugbahn des Partikels 36, bei dem sich dieses durch Aufprall auflöst, wird als Ort der Oberfläche des Werkstücks 4 angesehen. Da sich das Partikel 36 auf seinem letzten Weg zur Oberfläche des Werkstücks 4 stets im Messfeld 40 (Stehende-Wellen-Feld) bewegt, gibt das Partikel 36 bis zu seinem Aufprall auf dem Werkstück 4 ein periodisch moduliertes Streulicht ab. Im Freiflug des Tropfens (Partikel 36) im Stehende-Wellen-Feld (Messfeld 40) ist das gestreute Licht nahezu sinusförmig moduliert. Die Modulationsfrequenz ergibt sich aus der Fluggeschwindigkeit und dem Abstand der Flächen gleicher Intensität im Messfeld 40 projiziert auf der Flugbahn. Der Abstand d der Flächen gleicher Intensität im Stehende-Wellen-Feld (Messfeld 40) kann in weiten Grenzen nach Bedarf angestellt werden. Er ergibt sich aus der Wellenlänge λ des verwendeten Lichts und dem Neigungswinkel θ zwischen den Lichtstrahlen der Parallelstrahlenbündel 30, 32 gemäß 2 zu $d= \frac{λ}{2 * sin (θ)}$
Mit d >> D, also der Forderung, dass der Abstand der Lichtflächen des Messfeldes groß gegenüber dem Tropfendurchmesser sein soll, kommt d = 75 µm in Frage, wenn nämlich der Abstand mindestens fünfmal größer als der Tropfendurchmesser sein soll. Wird für das Messfeld monochromatisches Licht der Wellenlänge λ = 600 nm verwendet, so muss der Winkel zwischen den Strahlen der Parallelstrahlenbündel 30, 32 θ = 0,23° betragen.
Der Winkel α zwischen der Winkelhalbierenden der Teilstrahlen für das Messfeld 40 einerseits und der Flugbahn der Partikel 36 andererseits kann innerhalb weiter Grenzen beliebig gewählt werden. Der auf die Flugbahn projizierte Abstand der Lichtflächen des Stehende-Wellen-Feldes (Messfeldes 40) dp ergibt sich zu $dp= \frac{d}{c o s (90 ° - α)}$
Mit willkürlich angenommenem α = 30° ergibt sich für den projizierten Abstand der Lichtflächen des Messfeldes eine Verdopplung des Wertes auf dp = 150 µm.
Bei dem dargestellten Auführungsbeispiel ergibt sich damit eine Modulationsfrequenz f = 133 kHz, die von üblichen Photodetektoren leicht erfasst werden kann. Da nur Lichtsignale dieser Frequenz ausgewertet werden müssen, ist eine Abtrennung des Gleichlichtanteils von Fremdlichtquellen oder aus der eigenen Lichtquelle leicht möglich.
Wie oben ausgeführt, lässt sich durch eine Erhöhung der Anzahl der Photodetektoren die Messrate erhöhen.
Zur Steigerung der Messgenauigkeit der Abstandsmessung kann alternativ auch eine Mittelung der Messwerte mehrerer Einzeltropfen (Partikel 36) vorgenommen werden. Möglich ist in diesem Fall die Aussendung der Tropfen in einer typisch zeitlich modulierten Reihenfolge, beispielsweise analog einem Baker-Code , auf welchen die Auswertungseinrichtung, die die Ausgangssignale des Photodetektors empfängt, quasi resonant abgestimmt ist.
Hinsichtlich der Flugbahn der Partikel 36 gelten folgende grundsätzliche Überlegungen:
Die Flugbahn der Tropfen (Partikel 36) lässt sich in unabhängige Bewegungen parallel zur Schwerkraft und senkrecht dazu aufteilen. Für die folgenden Überlegungen wird angenommen, dass die Abgabe bzw. der Abschuss der Tropfen (Partikel 36) parallel zur Erdoberfläche erfolgt.
Die Bewegung parallel zur Schwerkraft bzw. senkrecht zur Erdoberfläche besteht aus einer in diesem Beispiel vernachlässigbaren Anfangsgeschwindigkeitskomponente aus dem Abschuss des Tropfens und einer konstanten Beschleunigung aufgrund der Erdanziehungskraft. Die konstant wirkende Erdanziehungskraft bewirkt, dass sich ein Gleichgewicht aus der Luftreibungskraft und der Schwerkraft einstellen wird. Der Tropfen (Partikel 36) fällt dann mit konstanter Geschwindigkeit weiter.
Die Bewegung parallel zur Erdoberfläche besteht aus der Abschussgeschwindigkeitskomponente in dieser Richtung, die weitgehend mit der Abschussgeschwindigkeit gleichgesetzt werden kann. Nach Abschuss des Tropfens wirkt auf den Tropfen keinerlei weitere antreibende Kraft, sondern nur die Bremskraft des Luftwiderstandes ein. Die Geschwindigkeit des Tropfens nimmt dementsprechend kontinuierlich ab. Nach einer bestimmten Strecke x_e ist die anfängliche kinetische Energie komplett verbraucht, und die Bewegung des Tropfens in dieser Richtung kommt zum Stillstand.
Die Kombination der beiden Bewegungen führt zu einer zur Erdoberfläche hin gekrümmten ballistischen Flugbahn des Tropfens (Partikel 36). Sinnvoll nutzbar ist nur der erste Teil der Flugbahn, auf dem die Horizontalgeschwindigkeit noch nicht wesentlich abgenommen hat.
Die Abnahme der Horizontalgeschwindigkeit nach Formeln von Stokes abgeschätzt werden. Demnach nimmt die Horizontalkomponente der Geschwindigkeit exponentiell ab: $v (t) = V_{0} * e x p (- \frac{α}{m} * t)$
Dabei ist m die Masse des kugelförmigen Tropfens mit $m = \frac{4}{3} * π * ρ * r^{3}$
wobei r der Radius des Tropfens und ρ die spezifische Dichte des Materials ist.
Die Konstante α ist definiert zu $α = 6 * π * η * r$
Die Reichweite berechnet sich damit zu $x_{e} = m * \frac{V_{0}}{α}$
Für normale Umgebungsverhältnisse kann für Luft eine Viskosität η = 17,1 µPas angesetzt werden.
Mit den Zahlenwerten des Beispiels ergibt sich damit eine Reichweite xe = 15 mm. Der tatsächlich nutzbare Messbereich darf davon allerdings nur einen Bruchteil betragen, da auch am Ende des Messbereiches noch einen signifikanten Anteil der Anfangsgeschwindigkeit vorhanden sein muss. Größere Tropfen ergeben eine höhere Reichweite, reduzieren aber die Auflösung.
Optional lassen sich die Reichweite und damit der Rechtmessbereich beliebig steigern, wenn die Viskosität reduziert wird. Dies kann beispielsweise durch eine Verringerung des Luftdrucks geschehen. Ein zusätzlicher Vorteil beim Arbeiten unter reduziertem Luftdruck besteht in der schnelleren Verdampfung des Wassers. Nachteilig sind die jeweils erforderliche Wartezeit nach dem Einführen des Werkstücks in die Messstation bis zum Erreichen des Enddrucks und der erforderliche apparative Aufwand.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Flugdauer bzw. Flugstrecke der Partikel 36 auf optischem Wege gemessen. Eine Alternative besteht in der Abtastung der Werkstückoberfläche mit starken Laserimpulsen. Beim Auftreffen auf die Werkstückoberfläche lösen die Impulse Schall aus, dessen Laufzeit zurück zu einem Mikrofon gemessen wird.
Auch bei der Verwendung von Partikeln in Tropfenform wird beim Auftreffen des Partikels auf die Werkstückoberfläche eine Schallwelle ausgelöst, die sich mit der üblichen Schallgeschwindigkeit im Raum ausbreitet. Der Schallimpuls kann mit einem Mikrofon erfasst werden. Zur Steigerung der Messgenauigkeit bzw. der Reichweite kann als Mikrofon ein Richtmikrofon verwendet werden.
Alternativ zu einer entsprechenden Erfassung des Luftschalls kann auch der Körperschall erfasst werden, den ein am Werkstück angebrachtes Mikrofon detektiert. Hierbei ist der vergleichsweise höhere Schallpegel vorteilhaft.

Claims

Konturmessgerät (2) zur Vermessung einer Oberflächenkontur eines Werkstücks (4) durch Messung des Abstandes zwischen einer Referenzstelle des Konturmessgeräts (2) und einer Messstelle der zu vermessenden Oberfläche, mit einer Einrichtung (6) zum Beschleunigen von Partikeln (36) auf eine Fluggeschwindigkeit und zum Richten der Partikel auf die Messstelle und mit einer Messeinrichtung (14), die derart ausgebildet ist, dass die Flugstrecke wenigstens eines Partikels (36) zwischen der Referenzstelle und der Messstelle ermittelbar ist oder ermittelt wird zur Messung des Abstandes zwischen der Referenzstelle und der Messstelle.
Konturmessgerät nach Anspruch 1, bei dem die Messeinrichtung (14) zur Messung der Flugdauer wenigstens eines Partikel (36) ausgebildet und eingerichtet ist und mit einer Auswertungseinrichtung (16) in Datenübertragungsverbindung steht, die aus der gemessenen Flugdauer des Partikels oder der Partikel und der bekannten Fluggeschwindigkeit die Flugstrecke ermittelt.
Konturmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Messeinrichtung (14) eine Detektoreinrichtung (18) zum Erfassen eines Auftreffzeitpunkts, zu dem wenigstens ein Partikel (36) auf die Oberfläche des Werkstücks (4) auftrifft, aufweist.
Konturmessgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Partikel (36) Flüssigkeitstropfen sind.
Konturmessgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Partikel feste Partikel sind.
Konturmessgerät nach Anspruch 5, bei dem die Partikel aus einer gefrorenen Flüssigkeit bestehen
Konturmessgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Flüssigkeit Wasser enthält oder ist.
Konturmessgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem die Flüssigkeit Öl enthält oder ist.
Konturmessgerät nach Anspruch 5, bei dem die Partikel aus Glas bestehen.
Konturmessgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die Partikel kugelförmig ausgebildet sind.
Konturmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtung (6) zum Beschleunigen von Partikeln (36) auf eine Fluggeschwindigkeit und zum Richten der Partikel (36) auf eine Messstelle der zu vermessenden Oberfläche die Partikel (36) in Form eines Partikelstrahles auf die Messstelle richtet.
Konturmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Abtastung der Oberfläche des zu vermessenden Werkstücks (4) das Konturmessgerät (2) mittels einer Vorschubeinrichtung (22) relativ zu dem zu vermessenden Werkstück (4) beweglich ist.
Konturmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Detektoreinrichtung (18) wenigstens eine optische Detektoreinrichtung aufweist.
Konturmessgerät nach Anspruch 13, bei dem die optische Detektoreinrichtung (18) für eine interferometrische Längenmessung ausgebildet und eingerichtet ist.
Konturmessgerät nach Anspruch 13 oder 14, bei dem die optische Detektoreinrichtung eine Messfelderzeugungseinrichtung (20) aufweist, die zur Erzeugung eines Messfeldes (40) aus stehenden optischen Wellen ausgebildet und eingerichtet ist, derart, dass ein das Messfeld (40) durchfliegendes Partikel (36) einer periodischen Beleuchtungsmodulation unterworfen ist, wobei von dem Partikel (36) gestreutes Licht mittels einer Photodetektoranordnung (23) mit wenigstens einem Photodetektor erfassbar ist oder erfasst wird und ein Ausgang der Photodetektoranordnung (23) mit der Auswertungseinrichtung (16) verbunden ist.
Konturmessgerät nach Anspruch 15, wobei die Messfelderzeugungseinrichtung (20) zur Erzeugung von zwei Parallelstrahlenbündeln (30, 32) monochromatischen Lichts ausgebildet und eingerichtet ist, deren Strahlachsen zueinander und zur Flugrichtung (34) der Partikel (36) geneigt sind und deren Parallelstrahlen miteinander interferieren zur Erzeugung eines Messfeldes (40) stehender optischer Wellen.
Konturmessgerät nach Anspruch 15 oder 16, bei dem die Auswertungseinrichtung (16) derart ausgebildet und programmiert ist, dass der Abstand zwischen der Referenzstelle und der Messstelle durch Auswertung eines die Beleuchtungsmodulation, der das Partikel (36) beim Durchfliegen des Messfeldes (40) unterworfen ist, repräsentierenden Ausgangssignales der Photodetektoranordnung ausgebildet und eingerichtet ist.
Konturmessgerät nach Anspruch 15, 16 oder 17, bei dem das Ausgangssignal der Photodetektoranordnung ein entsprechend der Beleuchtungsmodulation moduliertes periodisches Signal ist und die Auswertungseinrichtung (16) eine Zähleinrichtung zum Zählen der Oszillationen zwischen dem Eintreten eines Partikels (36) in das Messfeld (40) und dem Auftreffen des Partikels auf die Messstelle aufweist.
Konturmessgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem die Photodetektoranordnung (23) für eine entlang der Flugbahn des Partikels (36) oder der Partikel durch das Messfeld (40) räumlich aufgelöste Erfassung von Streulicht, das an dem Partikel (36) oder den Partikeln gestreut wird, ausgebildet und eingerichtet ist.
Konturmessgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem die Photodetektoranordnung (23) eine Mehrzahl von linienartig angeordneten Photodetektoren (42, 44, 46, 48) aufweist, die derart ausgebildet und relativ zueinander und zu dem Messfeld (40) angeordnet sind, dass jedem Photodetektor (42, 44, 46, 48) ein Detektionsbereich (50, 52, 54, 56) entlang der Flugbahn des Partikels (36) durch das Messfeld (40) zugeordnet ist und die Detektionsbereiche (50, 52, 54, 56) voneinander getrennt sind, derart, dass von einem das Messfeld (40) durchfliegenden Partikel (36) gestreutes Licht von den einzelnen Photodetektoren (42, 44, 46, 48) zeitlich aufeinanderfolgend detektiert wird.
Konturmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Referenzstelle durch einen Ort definiert ist, an dem das Partikel (36) das Konturmessgerät (2) verlässt.
Konturmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Referenzstelle durch einen in der Flugbahn des Partikels (36) liegenden Ort des Messfeldes (40) definiert ist.