DE102018113454A1 - Verfahren zum Kalibrieren eines optischen Abtasters und Vorrichtungen davon - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum Kalibrieren einer optischen Abtastvorrichtung welches von einer Kalibrierungssteuervorrichtung umgesetzt wird, schließt Bereitstellen von Anweisungen an die optische Abtastvorrichtung zum Abtasten einer Kalibrierfläche in einem Abtastmuster auf Grundlage eines oder mehrerer Abtastparameter ein, wobei der eine oder die mehreren Abtastparameter über das Abtastmuster hinweg variieren. Der Abtastwinkel für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster wird auf Grundlage eines erhaltenen Bildes von der Lichtquelle berechnet, die von der optischen Abtastvorrichtung in einem Abtastwinkel für eine Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster ausgestrahlt wird. Eine Kalibrierbeziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln und den entsprechenden Abtastparametern wird für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster ermittelt.

Description

• GEBIET
• Diese Technik betrifft im Allgemeinen optische Abtastvorrichtungen und -verfahren und im Besonderen ein Verfahren, ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium und eine Kalibriersteuervorrichtung zum Kalibrieren optischer Abtastvorrichtungen.
• ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
• Nahezu alle erzeugten Gegenstände müssen nach ihrer Herstellung geprüft werden. Es wurde eine Vielzahl optischer Vorrichtungen für die Prüfung während und nach der Herstellung entwickelt. Viele dieser optischen Vorrichtungen tasten die Oberfläche des Teils ab und sind in der Lage, das Oberflächenprofil des Teils mit hoher Genauigkeit zu ermitteln. Da die Genauigkeits- und Toleranzanforderungen des Teils strenger werden, muss die Messgenauigkeit, -präzision und -wiederholbarkeit der optischen Abtastvorrichtung entsprechend verbessert werden. Als Faustformel sollte die Messvorrichtung mindestens zehn Mal besser als die erforderliche Flächenabbildung sein, sodass die Fehler der Messvorrichtung einen vernachlässigbaren Einfluss auf das Gesamtfehlerbudget haben.
• Eine Möglichkeit zum Verringern der Messfehler der optischen Abtastvorrichtung ist der Bau der Abtastvorrichtung aus Komponenten, die selbst extrem enge Toleranzen aufweisen. Leider wird dieser Ansatz die Kosten der Abtastvorrichtung in die Höhe treiben und sie für die Verwendung in einer Umgebung für die Prüfung während und nach der Herstellung unwirtschaftlich machen.
• Eine zweite Möglichkeit zum Verringern der Messfehler der optischen Abtastvorrichtung ist der Bau der Abtastvorrichtung aus Komponenten, die Nenntoleranzen haben und dann die Messung oder anderweitige Kalibrierung der Komponenten des Systems und das Zusammenführen der Kalibrierergebnisse zu einem Gesamtkalibrieralgorithmus. Typische zu kalibrierende Komponenten schließen die Abtastvorrichtungsansteuerelektronik und - mechanismen (Versatz, Verstärkung und Nichtlinearitäten in beiden Abtastachsen), die Abbildungslinsen (Vergrößerung, Verzerrung und Nichttelezentrizität) und die Auswirkungen der Platzierungsfehler der Komponenten im Beleuchtungsarm der Abtastvorrichtung ein. Das einzelne Beschreiben und Kalibrieren all dieser Eigenschaften und dann das anschließende mathematische Kombinieren dieser zu einer einzelnen Kalibrierformel ist schwierig und zeitaufwändig. Darüber hinaus, falls eine Größe versehentlich vom Vorgang ausgelassen wird, ist die Kalibrierung dann unvollständig und leidet die Genauigkeit der Abtastvorrichtung.
• Noch eine andere Möglichkeit zum Minimieren der Messfehler, die mit der Abtastvorrichtung einhergehen, ist das Bereitstellen eines geschlossenen Rückkoppelungsmechanismus, der zum Messen des Ist-Abtastbereichs verwendet werden kann, und das Bereitstellen von Echtzeit-Korrekturen an der Abtastvorrichtung, um zu gewährleisten, dass der Ist-Abtastbereich der gleiche wie der gewünschte Abtastbereich ist. Der Rückkoppelungsmechanismus hat aufgrund der Integration der Rückkoppelungskomponenten (z. B. Spiegel, Elektronik, Linsen, Bildsensoren) im Allgemeinen zusätzliche Kosten zur Folge und führt zu einer Zunahme von Größe oder Volumen der optischen Abtastvorrichtung. Muss die Abtastvorrichtung kompakt sein, sodass sie in kleine Aussparungen eines Teils passt oder diese messen kann, dann kann der Rückkoppelungs-Ansatz unter Umständen nicht tragfähig sein.
• KURZDARSTELLUNG
• Ein Verfahren zum Kalibrieren einer optischen Abtastvorrichtung welches von einer Kalibrierungssteuervorrichtung umgesetzt wird, schließt Bereitstellen von Anweisungen an die optische Abtastvorrichtung zum Abtasten einer Kalibrierfläche in einem Abtastmuster auf Grundlage eines oder mehrerer Abtastparameter ein, wobei der eine oder die mehreren Abtastparameter über das Abtastmuster hinweg variieren. Der Abtastwinkel für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster wird auf Grundlage eines erhaltenen Bildes von der Lichtquelle berechnet, die von der optischen Abtastvorrichtung in einem Abtastwinkel für eine Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster ausgestrahlt wird. Eine Kalibrierbeziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln und den entsprechenden Abtastparametern wird für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster ermittelt.
• Eine Kalibrierungssteuervorrichtung umfasst einen Speicher, welcher darauf gespeicherte programmierte Anweisungen und einen oder mehrere Prozessoren umfasst, welche dazu ausgelegt sind, zum Ausführen der gespeicherten programmierten Anweisungen in der Lage zu sein, um Anweisungen für die optische Abtastvorrichtung zum Abtasten einer Kalibrierfläche in einem Abtastmuster auf Grundlage eines oder mehrerer Abtastparameter bereitzustellen, wobei der eine oder die mehreren Abtastparameter über das Abtastmuster hinweg variieren. Der Abtastwinkel für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster wird auf Grundlage eines erhaltenen Bildes von der Lichtquelle berechnet, die von der optischen Abtastvorrichtung in einem Abtastwinkel für eine Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster ausgestrahlt wird. Eine Kalibrierbeziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln und den entsprechenden Abtastparametern wird für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster ermittelt.
• Ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium, auf welchem Anweisungen zum Kalibrieren einer optischen Abtastvorrichtung gespeichert sind, welches ausführbaren Code umfasst, welcher, wenn er von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird, den einen oder die mehreren Prozessoren dazu veranlasst, Anweisungen für die optische Abtastvorrichtung zum Abtasten einer Kalibrierfläche in einem Abtastmuster auf Grundlage eines oder mehrerer Abtastparameter bereitzustellen, wobei der eine oder die mehreren Abtastparameter über das Abtastmuster hinweg variieren. Der Abtastwinkel für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster wird auf Grundlage eines erhaltenen Bildes von der Lichtquelle berechnet, die von der optischen Abtastvorrichtung in einem Abtastwinkel für eine Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster ausgestrahlt wird. Eine Kalibrierbeziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln und den entsprechenden Abtastparametern wird für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster ermittelt.
• Dementsprechend stellt die vorliegende Technik ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren der Fehler bereit, die mit einer optischen Abtastvorrichtung einhergehen, in der die Fehler auf der Systemebene mithilfe eines einfachen und schnellen Verfahrens gekennzeichnet werden, das die Verwendung nur einer zusätzlichen Hardware - eines ebenen Kalibrierartefakts - erfordert. Die vorliegende Technik verringert vorteilhafterweise die Messfehler einer verkleinerten und wirtschaftlichen dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung, die aus Komponenten besteht, die wiederum Nenntoleranzen aufweisen, durch Messen oder anderweitiges Kalibrieren der Abtastvorrichtung als Ganzes. Die Abtastvorrichtung kann dann vorteilhafterweise ohne die Verwendung eines Rückkopplungsmechanismus betrieben werden.
• Das Verfahren zum Kalibrieren der Abtastvorrichtung führt zum Platzieren des ebenen Kalibrierartefakt in der Nennmessebene der Abtastvorrichtung und veranlasst dann die Abtastvorrichtung zum Abtasten des ebenen Kalibrierartefakts in einem klar definierten Abtastmuster. An jedem Abtastpunkt des Abtastmusters wird der Ist-Abtastbereich ermittelt und mit dem vorgeschriebenen Abtastwinkel verglichen. Nach dem Abschluss des Vorgangs steht eine Karte der Abtastwinkelfehler zur Verwendung bei der Korrektur im Wesentlichen aller Fehler der Abtastvorrichtung zur Verfügung.
• Figurenliste
• 1 ist ein funktionelles Blockdiagramm eines dreidimensionalen optischen Abtastsystems, das eine beispielhafte Kalibrierungssteuervorrichtung einschließt;
• 2 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Kalibrierungssteuervorrichtung;
• 3 ist eine Seitenansicht einer dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung;
• 4 ist eine Draufsicht einer dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung;
• 5 ist eine Seitenansicht einer dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung, die die Hüllkurve der Lichtwege zeigt, die mit der dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung einhergehen;
• 6 ist eine Darstellung, die die Variablen und anderen Größen veranschaulicht und definiert, die in der mathematischen Analyse der Kalibrierung einer dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung verwendet werden;
• 7 ist ein Ablaufdiagramm des Kalibrieralgorithmus, der zum Kalibrieren der dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung verwendet wird;
• 8 ist ein Bild eines Fadenkreuzes, das auf die ebene Kalibriervorrichtung projiziert wird, die zum Kalibrieren der dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung verwendet wird;
• 9 ist ein Beispiel des serpentinenförmigen Abtastwegs, dem während der Kalibrierung einer dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung gefolgt wird;
• 10 ist ein Beispiel der Abtastpunkte, die zum Kalibrieren der dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung mithilfe des Abtastmusters aus 9 verwendet werden;
• 11 ist die resultierende Kalibrierfläche, nach dem der lineare Abschnitt entfernt wurde, der zum Ausschalten der Fehler der dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung verwendet wird, die mit der theta-Abtastrichtung einhergehen;
• 12 ist die resultierende Kalibrierfläche, nach dem der lineare Abschnitt entfernt wurde, der zum Ausschalten der Fehler der dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung verwendet wird, die mit der phi-Abtastrichtung einhergehen;
• 13 ist ein Graph der MEMS-X-Kanal-Treiberspannung als eine Funktion der erforderlichen theta- und phi-Abtastwinkel;
• 14 ist ein Graph der MEMS-X-Kanal-Treiberspannung als eine Funktion der erforderlichen theta- und phi-Abtastwinkel, wobei der lineare Abschnitt entfernt ist;
• 15 ist ein Graph der MEMS-Y-Kanal-Treiberspannung als eine Funktion der erforderlichen theta- und phi-Abtastwinkel;
• 16 ist ein Graph der MEMS-Y-Kanal-Treiberspannung als eine Funktion der erforderlichen theta- und phi-Abtastwinkel, wobei der lineare Abschnitt entfernt ist; und
• 17 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Beispielverfahrens zum Verwenden der Kalibrierbeziehung, die mithilfe des Kalibrierungsalgorithmus der vorliegenden Technik ermittelt wird.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• Unter Bezugnahme auf 1 ist ein beispielhaftes optisches Abtastsystem 10 mit einer beispielhaften Kalibrierungssteuervorrichtung 64 veranschaulicht. Die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 in diesem Beispiel ist mit einer optischen Abtastvorrichtung 54 verbunden, die einen Lichtquellenarm und einen Bildgebungsarm einschließt, die beide zu Fehlern der Abtastvorrichtung beitragen können, die von der vorliegenden Technik gemindert werden können. In diesem Beispiel ist die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 mit der optischen Abtastvorrichtung 54 durch einen Bilddigitalisierer 56, einen Digital-Analog(D/A)-Wandler 60, 66X und 66Y, einen Lichtquellentreiber 62, einen MEMS(Micro Electro-Mechanical System)-X-Kanaltreiber 68X und einen MEMS-Y-Kanaltreiber 68Y und eine Z-Umwandlungsstufe 70 verbunden, obwohl das beispielhafte optische Abtastsystem 10 andere Arten von und eine andere Anzahl an Vorrichtungen oder Komponenten in anderen Konfigurationen einschließen kann. Diese Technik stellt eine Vielzahl von Vorteilen bereit, darunter Verfahren, nichtflüchtige computerlesbare Medien und Kalibrierungssteuervorrichtungen, die eine effizientere Kalibrierung einer dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung ohne die Verwendung einer Rückkopplungsschleife ermöglichen.
• Nun unter Bezugnahme auf die 1 und 2 schließt die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 in diesem Beispiel einen oder mehrere Prozessoren 120, einen Speicher 122 und/oder eine Kommunikationsschnittstelle 124 ein, die miteinander verbunden sind durch einen Bus 126 oder eine andere Kommunikationsverbindung, obwohl die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 andere Arten von und/oder eine Anzahl an Elementen in anderen Konfigurationen einschließen kann. Der (Die) Prozessor(en) 120 der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 kann (können) programmierte Anweisungen ausführen, die im Speicher 122 für eine beliebige Anzahl der hier beschriebenen und veranschaulichten Funktionen gespeichert sind. Der (Die) Prozessor(en) 120 der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 kann (können) z. B. eine oder mehrere CPUs oder Universalprozessoren mit einem oder mehreren Prozessorkernen, obwohl andere Arten von Prozessor(en) ebenso verwendet werden können.
• Der Speicher 122 der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 speichert diese programmierten Anweisungen für einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Technik wie hier beschrieben und veranschaulicht, obwohl manche oder alle der programmierten Anweisungen woanders gespeichert sein können. Eine Vielzahl an verschiedenen Arten von Speichervorrichtungen, wie etwa Direktzugriffsspeicher (RAM), Festwertspeicher (ROM), Festplatte, Festkörperlaufwerke, Flash-Speicher oder andere computerlesbare Medien, die von einem magnetischen, optischen oder einem anderen Lese- und Schreibsystem, das mir dem (den) Prozessor(en) 120 verbunden ist, abgelesen und beschrieben werden, kann für den Speicher 122 verwendet werden.
• Dementsprechend kann der Speicher 122 der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 eine oder mehrere Anwendungen oder Programme speichern, die computerausführbare Anweisungen einschließen können, die, wenn sie von der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 ausgeführt werden, die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 dazu veranlassen, unten unter Bezugnahme auf die 7-17 beschriebene und veranschaulichte Handlungen auszuführen. Die Anwendung(en) kann (können) als Module oder Komponenten anderer Anwendungen umgesetzt sein. Ferner kann (können) die Anwendung(en) als Betriebssystemerweiterungen, -modul, -plugins oder dergleichen umgesetzt sein.
• Darüber hinaus kann (können) die Anwendung(en) in einer Cloud-basierten Rechenumgebung erfolgen. Die Anwendung(en) kann (können) in oder als virtuelle Maschine(n) oder virtuelle(r) Server ausgeführt werden, die in einer Cloud-basierten Rechenumgebung verwaltet werden können. Darüber hinaus kann (können) die Anwendung(en) in einer oder mehreren virtuellen Maschine(n) (VMs) laufen, die auf der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 ablaufen.
• Die Kommunikationsschnittstelle 124 der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 stellt eine Wirkverbindung zwischen der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 und dem Bilddigitalisierer 56, dem Digital-Analog(D/A)-Wandler 60, 66X und 66Y, dem Lichtquellentreiber 62, dem MEMS X-Kanaltreiber 68X und dem MEMS Y-Kanaltreiber 68Y her und kommuniziert zwischen diesen. In einem weiteren Beispiel ist die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 eine hochintegrierte Mikrosteuervorrichtung mit einer Vielzahl an integrierten Hardwarefunktionen, wie etwa Analog-Digital-Wandlern, Digital-Analog-Wandlern, seriellen Bussen, Universal-I/O-Stiften, RAM und ROM.
• Obwohl die beispielhafte Kalibrierungssteuervorrichtung 64 hier beschrieben und veranschaulicht wird, können andere Arten von und/oder eine andere Anzahl an Systemen, Vorrichtungen, Komponenten und/oder Elementen in anderen Topologien verwendet werden. Es versteht sich, dass die Systeme der hier beschriebenen Beispiele nur beispielhaft sind, da viele Variationen der spezifischen Hardware und Software, die zum Umsetzen der Beispiele verwendet werden, möglich sind, wie es sich dem Fachmann erschließt.
• Darüber hinaus können zwei oder mehr Rechensysteme oder -vorrichtungen die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 ersetzen. Dementsprechend können Grundsätze und Vorteile verteilter Verarbeitung, wie etwa Redundanz und Replikation, nach Bedarf ebenso umgesetzt werden, um die Robustheit und Leistung der Vorrichtungen und Systeme der Beispiele zu erhöhen. Die Beispiele können ebenso auf einem Computersystem(en) umgesetzt werden, das (die) sich über ein geeignetes Netz erstreckt (erstrecken), mithilfe geeigneter Schnittstellenmechanismen und Verkehrstechniken, darunter beispielsweise nur Televerkehr in geeigneter Form (z. B. Stimme und Modem), drahtlose Verkehrsnetze, Mobilfunkverkehrsnetze, Paketdatennetze (PDNs), das Internet, Intranet und Kombinationen davon.
• Die Beispiele können ebenso als ein oder mehrere nichtflüchtige computerlesbare Medien ausgeführt sein, auf denen Anweisungen für eine oder mehrere Aspekte der vorliegenden Technik gespeichert sind, wie hier anhand von Beispiel beschrieben und veranschaulicht wird. Die Anweisungen schließen in einigen Beispielen ausführbaren Code ein, der, wenn er von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird, die Prozessoren dazu veranlasst, erforderliche Schritte zum Umsetzen des Verfahrens der Beispiele der Technik, die hier beschrieben und veranschaulicht werden, auszuführen.
• Nun unter Bezugnahme auf die 1 und 3-5 sind ein Beispiel der optischen Abtastvorrichtung 54 und ihres Betriebs veranschaulicht. Der Kalibriervorgang der vorliegenden Technik ist auf nahezu jede beliebige dreidimensionale optische Abtastvorrichtung anwendbar, obwohl er im Besonderen am ehesten anwendbar ist auf dreidimensionale optische Abtastvorrichtungen, die kompakt sind und ohne den Vorzug einer Rückkopplungsschleife arbeiten. Eine beispielhafte Abtastvorrichtung-Montagevorrichtung, die mit der vorliegenden Technik verwendet werden kann, wird in der U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennr. 15/012,361 offenbart, wobei deren Offenbarung hier durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen wird. In diesem Beispiel schließt die Abtastvorrichtungsbaugrupe eine Lichtquelle 12, eine Strichplatte 16, einen Lichtquellenablenker 18, eine Projektionslinse 20, eine Rechtwinkelprismenlinse 22, ein MEMS 24, einen MEMS-Spiegel 26, ein Lichtquellenfenster 28, ein Abbildungsfenster 34, ein erstes Linsenelement 36, einen Faltspiegel 40, eine Blende 42, ein zweites Linsenelement 44, ein optisches Filter 48, einen Bildsensor 50 in einem zylindrischen Gehäuse 52 ein, obwohl die optische Abtastvorrichtung 54 andere Arten von und/oder eine andere Anzahl an anderen Vorrichtungen oder Komponenten in anderen Konfigurationen einschließen kann.
• Nun unter Bezugnahme auf die 3-5 ist die optische Abtastvorrichtung 54 veranschaulicht, deren Gehäuse 52 zylindrisch ist und einen Lichtquellenarm und einen Bildgebungsarm enthält, die beide zu Fehler der Abtastvorrichtung beitragen können, die von der vorliegenden Erfindung gemindert werden können.
• Der Lichtquellenarm der optischen Abtastvorrichtung 54 schließt die Lichtquelle 12 ein, wie etwa eine LED, die nominell an einer Lichtquellenachse 14 zentriert ist, deren Lichtquellenlicht 13 auf die Strichplatte 16 fällt. Die Strichplatte 16 ist im Wesentlichen opak mit Ausnahme einer transparenten Öffnung, die ebenso nominell an der Lichtquellenachse 14 zentriert und orthogonal zu dieser ist. Die transparente Öffnung der Strichplatte 16 kann eine kreisförmige Form haben oder stattdessen ein Muster, wie etwa ein Fadenkreuzmuster, aufweisen, die durch dieses Muster jegliches Lichtquellenlicht 13 überträgt, das darauf fällt. Das Strichplattenlicht 15 ist der Teil des Lichtquellenlichts 13, der durch die Strichplatte 16 dringt, und das Strichplattenlicht 15 wiederum fällt auf den Lichtquellenablenker 18, der ebenso eine Öffnung aufweist. Die Projektionslinse 20 ist in der Öffnung des Lichtquellenablenkers 18 positioniert. Das Strichplattenlicht 15, dessen Hüllkurve im Allgemeinen auseinanderlaufend ist, das auf die Projektionslinse 20 fällt, wird durch die Projektionslinse 20 geleitet und tritt als Projektionslinsenlicht 21 aus, dessen Hüllkurve im Allgemeinen zusammenläuft.
• Das Projektionslinsenlicht 21 tritt dann auf der kurzen Seite des Rechtwinkelprismas 22 ein, wird von der Hypotenuse des Rechtwinkelprismas 22 reflektiert und tritt dann durch die zweite kurze Seite des Rechtwinkelprismas 22 als Prismenlicht 23 aus. Das Prismenlicht 23 fällt dann auf den MEMS-Spiegel 26 des MEMS 24 und wird vom MEMS-Spiegel 24 in projiziertes Licht 27 gemäß dem Reflexionsgesetz reflektiert. Das projizierte Licht 27 dringt dann durch das Lichtquellenfenster 28 und wird auf einem Kalibrierobjekt 30 fokussiert. In diesem Beispiel ist das Kalibrierobjekt 30 ein ebenes Kalibrierobjekt, obwohl andere Arten von und/oder eine andere Anzahl an Kalibrierobjekten mit anderen Konfigurationen verwendet werden können.
• In diesem Beispiel hat die Öffnung der Strichplatte 16 die Form eines Fadenkreuzes, sodass das vom projizierten Licht 27 auf dem ebenen Kalibrierobjekt 30 erzeugte Bild ebenso eine Fadenkreuzform aufweist. Eine fadenkreuzförmige Strichplattenöffnung und ein fadenkreuzförmiges projiziertes Lichtbild 31 werden für das Gleichgewicht dieser Offenbarung angenommen, obwohl andere Öffnungs- und Bildformen möglich sind, wie etwa rund, gitterförmig etc.
• Erneut in Bezug auf die 3 bis 5 ist gezeigt, dass ein Teil des projizierten Lichts 27, der auf das ebene Kalibrierobjekt 30 fällt, als reflektiertes Bildlicht 33 reflektiert wird, von dem ein Teil durch das Abbildungsfenster 34 und das erste Linsenelement 36 dringt. Das erste Linsenelement 36 veranlasst das auseinanderlaufende reflektierte Bildlicht 33, das darauf fällt, als zusammenlaufendes Licht 37 des ersten Linsenelements auszutreten, das dann vom Faltspiegel 40 reflektiert, und von dem ein Teil durch die Blende 42 als Blendenlicht 43 dringt.
• Das Blendenlicht 43 fällt dann auf das zweite Linsenelement 44, wodurch das Blendenlicht 43 zu Bild 51 auf dem Bildsensor 50 fokussiert wird, nachdem es das optische Filter 48 passiert hat. Das Bild 51 ist ein Bild des projizierten Lichtbilds 31 und ist fadenkreuzförmig, wenn das projizierte Lichtbild 31 ebenso fadenkreuzförmig ist. Das erste Linsenelement 36 arbeitet mit der Blende 42 und dem zweiten Linsenelement 44 zusammen, um eine telezentrische Linse zu bilden, in der sich die Vergrößerung des Bildgebungssystems bei Änderungen im Abstand zwischen dem ebenen Kalibrierobjekt 30 (d. h. der Höhe des projizierten Lichtbilds 31) und dem Abbildungsfenster 34 (d. h. der Höhe der optischen Abtastvorrichtung 54) im Wesentlichen nicht ändert.
• Erneut in Bezug auf 1 wird nun die elektromechanische Verbindung zwischen der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 und der optischen Abtastvorrichtung 54 der vorliegenden Technik beschrieben. Wie in 1 gesehen, wird die mittige Kalibrierungssteuervorrichtung 64 zum Steuern der elektromechanischen Funktionsblöcke verwendet, die die optische Abtastvorrichtung 54 steuern. Insbesondere ist ein digitaler Ausgang der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 mit einem Eingang des D/A(Digital-Analog)-Wandlers 60 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang des Lichtquellentreiber 62 verbunden ist, dessen Ausgang dann mit der Lichtquelle 12 in der optischen Abtastvorrichtung 54 verbunden ist. Auf diese Weise kann die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 die Menge des Lichts, das von der Lichtquelle 12 abgegeben wird, steuern.
• Gleichermaßen ist ein weiterer digitaler Ausgang der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 mit einem Eingang des D/A-Wandlers 66X verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang des MEMS-X-Kanaltreibers 68X verbunden ist, dessen Ausgang dann mit einem ersten Eingang des MEMS 24 in der optischen Abtastvorrichtung 54 verbunden ist. Auf diese Weise kann die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 den Kippwinkel des MEMS-Spiegels 26 um die X-Achse steuern. Darüber hinaus ist ein weiterer digitaler Ausgang der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 mit einem Eingang des D/A-Wandlers 66Y verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang des MEMS-Y-Kanaltreibers 68Y verbunden ist, dessen Ausgang dann mit einem zweiten Eingang des MEMS 24 in der optischen Abtastvorrichtung 54 verbunden ist. Auf diese Weise kann die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 den Kippwinkel des MEMS-Spiegels 26 um die Y-Achse steuern.
• Noch ein weiterer digitaler Ausgang der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 ist mit der Z-Umwandlungsstufe 70 verbunden, die zum Anheben oder Senken des ebenen Kalibrierobjekts 30 (oder wechselweise zum Anheben oder Senken der optischen Abtastvorrichtung 54) verwendet wird, sodass der Abstand zwischen dem ebenen Kalibrierobjekt 30 und der optischen Abtastvorrichtung 54 unter der Kontrolle der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 variiert werden kann. Dieser Abstand muss variiert werden, um z. B. die Qualität des Fokus des projizierten Lichtbildes 31 am ebenen Kalibrierobjekt 30 oder für die später beschriebene volumetrische Kalibrierung zu optimieren.
• Unter anhaltender Bezugnahme auf 1 geht hervor, dass der Ausgang des Bildsensors 50 in der optischen Abtastvorrichtung 54 mit einem Eingang des Bilddigitalisierers 56 verbunden ist, der die Videosignalausgabe vom Bildsensor 50 abfragt und sie in eine digitale Darstellung des Bildes 51 umwandelt, das auf der Eingangsfläche des Bildsensors 50 erzeugt wird. Die digitale Darstellung des Bildes, das vom Bilddigitalisierer 56 erzeugt wurde, wird dann an einen digitalen Eingang der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 ausgegeben, sodass die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 auf die Bilder, die von der optischen Abtastvorrichtung 54 erzeugt wurden, zugreifen und diese verarbeiten kann.
• Bevor die Fehlerquellen im dreidimensionalen optischen Abtastsystem 10 erläutert werden, werden nun die Triangulationsberechnung und der entsprechende Algorithmus, der von der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 ausgeführt wird, nun unter Bezugnahme auf 6 erläutert. Auch unter Bezugnahme auf die 3-5 ist das Koordinatensystem derart definiert, dass die X-Achse entlang der Achse der optischen Abtastvorrichtung 54 liegt, die Y-Achse an der Seite der optischen Abtastvorrichtung 54 liegt und die Z-Achse von oben nach unten durch die optische Abtastvorrichtung 54 verläuft.
• Relevante Punkte, die in 6 veranschaulicht sind, schließen den Mittelpunkt des MEMS-Spiegels 26 (X_M, 0, Z_M) und die Lage ein, in der das projizierte Lichtbild 31 das ebene Kalibrierobjekt 30 schneidet (X_R, Y_R, 0). Es ist zu beachten, dass vom Zentrum des MEMS-Spiegels 26 angenommen wird, dass es durch die Y=0-Ebene verläuft und das ebene Kalibrierobjekt 30 in der Z=0-Ebene liegt. Relevante Vektoren in 6 umfassen Vektor I, der der Mittelpunkt des Lichtbündels (d. h. des Prismenlichts 23) ist, das auf den MEMS-Spiegel 26 fällt; Vektor N, der ein Vektor ist, der senkrecht zu MEMS-Spiegel 26 ist; und Vektor R, der der Mittelpunkt des Lichtbündels (d. h. des projizierten Lichts 27) ist, das vom MEMS-Spiegel 26 reflektiert. Es ist zu beachten, dass die Vektoren I, N und R in einem idealen Abtastvorrichtungssystem (d. h. Nulltoleranz) alle nominell durch Punkt (X_M, 0, Z_M) verlaufen. Außerdem ist zu beachten, dass in einem idealen System die Vektoren I, N und R außerdem in derselben Ebene - der Reflexionsebene - liegen und der Winkel zwischen den Vektoren I und N als der Winkel α definiert ist, der außerdem der Winkel zwischen den Vektoren N und R gemäß dem Reflexionsgesetz ist.
• Andere lineare Eigenschaften, die in 6 veranschaulicht sind, beinhalten die Vektorkomponenten A_I und C_I für Vektor I derart, dass I = A_IX + C_IZ (B_I wird als null angenommen); die Vektorkomponenten A_N , B_N und C_N für Vektor N derart, dass N = A_NX + B_NY + C_NZ; und die Vektorkomponenten A_R , B_R und C_R für Vektor R derart, dass R = A_RX + B_RY + C_RZ. Die Winkeleigenschaften, die in 6 veranschaulicht sind, beinhalten den Winkel ϕ_I , der der Winkel zwischen Vektor I und der X-Achse ist; Winkel ϕ_N, der der Winkel zwischen Vektor N und der X-Achse ist; Winkel ϕ_R , der der Winkel zwischen Vektor R und der X-Achse ist; Winkel θ_R , der der Winkel zwischen Vektor R und der X-Z-Ebene ist; und Winkel θ_N , der der Winkel zwischen Vektor N und der X-Z-Ebene ist.
• Das dreidimensionale optische Abtastsystem 10, einschließlich der optischen Abtastvorrichtung 54, beruht auf einem Triangulationsalgorithmus zum Umwandeln der zweidimensionalen Informationen, die in der Position des Bildes 51 auf dem Bildsensor 50 codiert sind, in eine dreidimensionale Lage des projizierten Lichtbildes 31 auf einem Prüfling 72. Dieser Triangulationsalgorithmus wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Es ist zu beachten, dass 6 eine ebene Kalibriervorrichtung 30 auf Z=0 als den Prüfling zeigt, obwohl die folgende Beschreibung allgemein ist und ebenso ein gekrümmter Prüfling 72 angenommen werden kann. Die Eingaben in den Triangulationsalgorithmus sind die Y- und Z-Lage des Bildes 51 auf dem Bildsensor 50 (nachfolgend als Y_i bzw. Z_i bezeichnet), die Vergrößerung, M, der telezentrischen Linse, der Winkel ϕ_I des Vektors I des einfallendes Lichts, die Abtastwinkel ϕ_N und θ_N , die mit dem Normalenvektor N des MEMS-Spiegels 26 einhergehen, und die Mittelpunktkoordinaten X_M und Z_M des MEMS-Spiegels 26. Das Ziel ist, die räumliche Lage (X_o , Y_o , Z_o ) des projizierten Lichtbilds 31 auf dem Prüfling 72 zu berechnen.
• Der erste Schritt im Triangulationsalgorithmus ist, die Richtungscosinus des Vektors I zu berechnen, die A_I = cosϕ_I, B_I = 0 und C_I = cosϕ_I sind. Dann werden die Richtungscosinus für Vektor N berechnet, die A_N = -cosθ_Ncosϕ_N, B_N = sinθ_N und C_N = cosθ_Nsinϕ_N sind. In dieser Offenbarung sind die Vektoren I, N und R derart definiert, dass sie alle zum Mittelpunkt des MEMS-Spiegels (X_M , 0, Z_M ) zeigen, auch wenn Vektor N vereinbarungsgemäß normalerweise von der Flächennormale weg zeigt und der Lichtfluss, der mit Vektor R einhergeht, von der Reflexion wegführt. Die Vektoren I, N und R liegen ebenso alle auf derselben Ebene, der „Reflexionsebene“. Denn geht aus der Prüfung von Winkel α hervor, dass α = arccos(I · N) = arccos(N·R), oder mit anderen Worten I·N = N · R, wobei„ “ das Vektorpunktprodukt bezeichnet. Das heißt, dass A_IA_N + C_IC_N = A_NA_R + B_NB_R + C_NC_R oder C_R = (A_IA_N + C_IC_N - A_NA_R - B_NB_R)/C_N. Nun einen Vektor P definieren (nicht in 6 dargestellt), der senkrecht zur Reflexionsebene ist, was bedeutet, dass P = I × N und P = N × R, wobei „ד das Vektorkreuzprodukt bezeichnet, und folglich I × N = N × R. Dann wird das Kreuzprodukt ausgeführt und die Z-Richtungscosinus werden einander gleichgesetzt, um nach A_R = (A_NB_R - A_IB_N)/B_N aufzulösen. Gleichermaßen wird das Kreuzprodukt ausgeführt und werden die X-Richtungscosinus einander gleichgesetzt, um nach B_R = (B_NC_I + B_NC_R)/C_N aufzulösen. Die drei gleichzeitigen Gleichungen für A_R, B_R und C_R werden dann aufgelöst, sodass sie nur eine Funktion der Komponenten von Vektor I und Vektor N sind, was Folgendes ergibt: $${\text{A}}_{\text{R}}={\text{2A}}_{\text{N}}\left({\text{A}}_{\text{I}}{\text{A}}_{\text{N}}+{\text{C}}_{\text{I}}{\text{C}}_{\text{N}}\right)-{\text{A}}_{\text{I}}$$

  

  $${\text{B}}_{\text{R}}={\text{2B}}_{\text{N}}\left({\text{A}}_{\text{I}}{\text{A}}_{\text{N}}+{\text{C}}_{\text{I}}{\text{C}}_{\text{N}}\right)$$

  

  $${\text{C}}_{\text{R}}={\text{2A}}_{\text{I}}{\text{C}}_{\text{N}}{\text{A}}_{\text{N}}+2{\text{C}}_{\text{I}}{\text{C}}_{\text{N}}{}^2-{\text{C}}_{\text{I}}$$

  
• Der nächste Schritt im Triangulationsalgorithmus ist das Berechnen der tatsächlichen Raumkoordinaten des Mittelpunkts des projizierten Lichtbildes 31 auf dem Prüfling 72 aus den Richtungscosinus A_R , B_R und C_R und aus der Lage des Bildes 51 (X_i und Z_i ) auf dem Bildsensor 50. Durch Prüfung Y_o = Y_i/M und X_o = Z_i/M. Dann Parameter T derart definieren, dass T = (X_o - X_M)/A_R, T = (Y_o - Y_M)/B_R und T = (Z_o - Z_M)/C_R. Nachdem T aus dem Ausdruck T = (Y_o - Y_M)/B_R berechnet wurde, kann Z_o als Z_o = C_RT + Z_M berechnet werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Lage der Raumkoordinaten des Mittelpunkts des projizierten Lichtbilds 31 auf dem Prüfling (X_o , Y_o und Z_o ) bekannt.
• Dieser Triangulationsalgorithmus hängt entscheidend von der genauen Platzierung des Bilds 51 auf dem Bildsensor 50 und der genauen Platzierung des projizierten Lichtbilds 31 auf dem Prüfling 72 ab, die ebenso die Platzierung des Bilds 51 auf dem Bildsensor 50 beeinflusst. Diese entscheidende Abhängigkeit von der genauen Platzierung des Bilds 51 auf dem Bildsensor 50 ist schnell aus den Beziehungen Y_o = Y_i/M und X_o = Z_i/M gefunden: falls Y_i und Z_i aufgrund elektro-opto-mechanischer Toleranzen im dreidimensionalen optischen Abtastsystem 10 falsch sind, dann sind Y_o und X_o (sowie Z_o ) alle ebenso falsch. Da es im Allgemeinen nicht wirtschaftlich ist, alle elektro-opto-mechanischen Toleranzen auf null zu setzen, muss der in der vorliegenden Technik beschriebene Kalibriervorgang Bildplatzierungsfehler, die mit Y_i und Z_i einhergehen, berücksichtigen und die Fehler in den berechneten Koordinaten (X_o , Y_o und Z_o ) im Wesentlichen ausräumen.
• Wie zuvor erwähnt, arbeitet das dreidimensionale optische Abtastsystem 10 ohne den Vorzug einer Rückkopplungsschleife, was bedeutet, dass die tatsächliche Richtung des projizierten Lichts 27 wahrscheinlich nicht die erwartete Richtung des projizierten Lichts 27 ist. Das bedeutet, dass die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 die abgebildete Fadenkreuzlage verarbeitet und eine dreidimensionale Lage des Fadenkreuzes auf einem Teil berechnet, das gemessen wird, wobei dieser Unterschied zwischen dem tatsächlichen versus den projizierten Projektionswinkel zu schwerwiegenden Fehlern in der berechneten Lage des Fadenkreuzes auf dem Teil, das gemessen wird, führt. In der Tat verursachen jegliche elektrische, optische oder mechanische Toleranzen im dreidimensionalen optischen Abtastsystem 10, die dazu führen, dass die tatsächliche Platzierung des Bildes des Fadenkreuzes auf dem Bildsensor 51 nicht die ist, die sie sein sollte, wenn die dreidimensionale optische Abtastvorrichtung fehlerfrei wäre (d. h., alle Toleranzen null wären) Fehler im Triangulationsalgorithmus, der von der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 ausgeführt wird, mit dem Ergebnis, dass die berechnete dreidimensionale Lage des Fadenkreuzes ebenso Fehler aufweisen wird.
• Beispielsweise wenn die Platzierung der Lichtquelle 12 leicht versetzt würde, dann hätten das Lichtquellenlicht 13, das Strichplattenlicht 15 und das Prismenlicht 23 alle eine Verzerrung, was dazu führte, dass das projizierte Lichtbild 31 eine hellere und eine dunklere Seite hätte, was eine leichte Verschiebung in der tatsächlichen Lage des Bildes 51 des projizierten Lichtbilds 31 auf dem Bildsensor 50 zur Folge hätte. Das Ergebnis dieser leichten Verschiebung wird sein, dass der Fadenkreuzlokalisierungsalgorithmus, der von der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 ausgeführt wird, eine andere Lage des Fadenkreuzes berechnet, als wenn die Platzierung der Lichtquelle 12 keine Verschiebung aufwies. Die andere Lage des Fadenkreuzes wird wiederum zu einem Fehler in der berechneten dreidimensionalen Lage des Fadenkreuzes auf dem Teil führen, nachdem der Triangulationsalgorithmus ausgeführt wurde.
• Eine weitere Fehlerquelle geht mit der Lage der Strichplatte 16 einher. Ist die Strichplatte 16 falsch in der Y- oder Z-Richtung positioniert, dann wird der Ausgangspunkt von Vektor I dementsprechend falsch positioniert sein und wird Vektor R anschließend nicht in der Position sein, in der Triangulationsalgorithmus, der von der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 ausgeführt wird, ihn erwartet. Wie bei anderen Fehlerquellen beschrieben, wird die tatsächliche Lage des projizierten Lichtbildes 31 auf dem Prüfling nicht da sein, wo sie sein sollte, und wird die tatsächliche Lage des Bildes 51 auf dem Bildsensor 50 nicht da sein, wo sie sein sollte, was zu einem Fehler in der berechneten dreidimensionalen Lage des Fadenkreuzes auf dem Teil führt, nachdem der Triangulationsalgorithmus ausgeführt wurde.
• In der Tat führt jegliche opto-mechanische Toleranz, die zu einem Fehler in Vektor I führt, dazu, dass Vektor R und die Positionierung des projizierten Lichtbilds 31 und das Bild 51 falsch sind, was zu einem Fehler in der berechneten dreidimensionalen Lage des Fadenkreuzes auf dem Teil führt, nachdem der Triangulationsalgorithmus ausgeführt wurde. Opto-mechanische Toleranzen, die Fehler in Vektor I verursachen können, beinhalten: Kipp- oder Neigungswinkel der Projektionslinse 20, seitliche Fehlplatzierung in Y oder Z der Projektionslinse 20; Kipp- oder Neigungswinkel des Prismas 22; und seitliche Fehlplatzierung in X, Y, oder Z des Prismas 22.
• Gleichermaßen führt jegliche elektro-opto-mechanische Toleranz, die zu einem Fehler in Vektor N führt, anschließend dazu, dass Vektor R und die Positionierung des projizierten Lichtbilds 31 und das Bild 51 falsch sind, was zu einem Fehler in der berechneten dreidimensionalen Lage des Fadenkreuzes auf dem Teil führt, nachdem der Triangulationsalgorithmus ausgeführt wurde. Elektro-opto-mechanische Toleranzen, die Fehler in Vektor N verursachen können, beinhalten: seitliche Fehlplatzierung des MEMS 24 in der X-, Y- oder Z-Richtung; Winkelfehlplatzierung des MEMS 24; seitliche Fehlplatzierung des MEMS-Spiegels 26 im MEMS 24 in der X-, Y- oder Z-Richtung; Winkelfehlplatzierung des MEMS-Spiegels 26 im MEMS 24; Nichtlinearitäten in den D/A-Wandlern 66X und 66Y; Nichtlinearitäten in den MEMS-Treibern 68X und 68Y; und Nichtlinearitäten und Übersprechen im MEMS 24. Die seitlichen Fehlplatzierungen des MEMS 24 sowie die Dicke des MEMS-Spiegels 26 führen dazu, dass der Punkt der Winkelrotation des MEMS-Spiegels 26 nicht auf dem Punkt (X_M , 0, Z_M ), dem nominellen Schnittpunkt der Vektoren I, N und R, liegt, was zu Fehlern in den Vektoren N und R führt. Die elektronischen Fehler, die mit den MEMS-Treibern 68X und 68Y und den MEMS-D/A-Wandlern 66X und 66Y einhergehen, verursachen Fehler in den MEMS-Treiberspannungen V_XMEMS und V_YMEMS , was dazu fuhrt, dass der MEMS-Spiegel (d. h., Vektor N) in die falsche Richtung zeigt. Gleichermaßen führen Schwächen in den elektromechanischen Eigenschaften des MEMS 24 ebenso dazu, dass Vektor N Fehler aufweist, selbst wenn die MEMS-Treiberspannungen V_XMEMS und V_YMEMS korrekt sind.
• Schließlich, selbst wenn die Vektoren I, N und R fehlerfrei sind, können opto-mechanische Toleranzen, die mit der telezentrischen Linse (die das erste Linsenelement 36, die Blende 42 und das zweite Linsenelement 44 einschließt) einhergehen, das Abbildungsfenster 34, der Faltspiegel 40, das optische Filter 48 und/oder der Bildsensor 50 Fehler in der Platzierung des Bildes 51 auf dem Bildsensor 50 verursachen, was zu einem Fehler in der berechneten dreidimensionalen Lage des Fadenkreuzes auf dem Teil führt, nachdem der Triangulationsalgorithmus ausgeführt wurde.
• Insbesondere wenn das Abbildungsfenster 34 einen Keil aufweist, dann kann das reflektierte Bildlicht 33 vom Abbildungsfenster 34 in eine Richtung gebrochen werden, deren Mittellinie nicht deckungsgleich mit oder parallel zu einer Raumachse 38 des Objekts ist, nachdem es durch das Abbildungsfenster 34 geleitet wurde. Gleichermaßen, wenn der Faltspiegel 40 nicht korrekt ausgerichtet ist oder erheblich von der Planarität abweicht, kann dann das Faltspiegellicht 41 vom Faltspiegel 40 in eine Richtung reflektiert werden, deren Mittellinie nicht deckungsgleich mit oder parallel zur Bildraumachse 46 ist. Weist das optische Filter 48 einen Keil auf, dann kann das gefilterte Licht 49 vom optischen Filter 48 in eine Richtung gestreut werden, deren Mittellinie nicht deckungsgleich mit oder parallel zur Raumachse 46 des Bildes ist, nachdem es durch das optische Filter 48 geleitet wurde. Jeder dieser drei Fortpflanzungsfehler kann und wird dazu führen, dass die Lage des Bildes 51 auf dem Bildsensor 50 nicht da sein wird, wo sie sein sollte, wenn diese Fehler nicht vorliegen würden, mit dem Ergebnis eines Fehlers in der berechneten dreidimensionalen Lage des Fadenkreuzes auf dem Prüfling 72, nachdem der Triangulationsalgorithmus ausgeführt wurde.
• Die telezentrische Linse, die das erste Linsenelement 36, die Blende 42 und das zweite Linsenelement 44 einschließt, ist dazu ausgelegt, doppelt telezentrisch zu sein, sodass sich die Vergrößerung bei Änderungen im Abstand zwischen dem ersten Linsenelement 36 und dem Linsenobjekt (d. h. dem projizierten Lichtbild 31) sowie bei Änderungen im Abstand zwischen dem zweiten Linsenelement 44 und dem Bildsensor 50 nicht ändert. Dementsprechend minimiert die Konzipierung der Linse als doppelt telezentrisch Fehler bei der Bildplatzierung auf dem Bildsensor 50, wenn sich entweder die vordere oder die hintere Brennweite ändert. Da keine Linsenbauweise perfekt ist, wird jedoch etwas restliche Nichttelezentrizität vorliegen, was bedeutet, dass die tatsächliche Lage des Bildes 51 auf dem Bildsensor 50 nicht dort sein wird, wo sie idealerweise sein sollte, was zu einem Fehler in der berechneten dreidimensionalen Lage des Fadenkreuzes auf dem Teil führt, nachdem der Triangulationsalgorithmus ausgeführt wurde. Gleichermaßen sollte die telezentrische Linse derart ausgelegt sein, dass ihre optische Verzerrung (z. B. tonnen- oder kissenförmige Verzerrung) gen null getrieben wird, sodass es keine Bildplatzierungsfehler aufgrund von Verzerrung gibt. Da keine Linsenbauweise perfekt ist, wird jedoch etwas restliche Verzerrung vorliegen, was bedeutet, dass die tatsächliche Lage des Bildes 51 auf dem Bildsensor 50 nicht dort sein wird, wo sie idealerweise sein sollte, was zu einem Fehler in der berechneten dreidimensionalen Lage des Fadenkreuzes auf dem Teil führt, nachdem der Triangulationsalgorithmus ausgeführt wurde.
• Darüber hinaus, falls sich aufgrund opto-mechanischer Toleranzen eine der drei Komponenten der telezentrischen Linse nicht dort befindet, wo sie sich befinden sollte, verschlechtert sich die Verzerrung und Telezentrizität der telezentrischen Linse. Diese Verschlechterung führt wiederum dazu, dass die tatsächliche Lage des Bildes 51 auf dem Bildsensor 50 nicht dort ist, wo sie idealerweise sein sollte, was zu einem Fehler in der berechneten dreidimensionalen Lage des Fadenkreuzes auf dem Teil führt, nachdem der Triangulationsalgorithmus ausgeführt wurde.
• Ein Beispielverfahren zum Kalibrieren einer optischen Abtastvorrichtung, das die oben erläuterten Fehler löst, wird nun unter Bezugnahme auf die 1-16 beschrieben. Bei Schritt 700 wird der beispielhafte Kalibriervorgang gestartet. Dann stellt die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 bei Schritt 702 Anweisungen an die optische Abtastvorrichtung 54 bereit, um die Lichtquelle, die von der optischen Abtastvorrichtung 54 ausgestrahlt wird, zu einem Punkt auf der Kalibrierfläche zu bewegen, wie etwa die ebene Kalibrierfläche 30, wie in 3 gezeigt, in einem Abtastmuster.
• Der Punkt, auf den die optische Abtastvorrichtung 54 in Schritt 702 gelenkt wird, beruht auf einem oder mehreren Abtastparametern. In diesem Beispiel ist der verwendete Abtastparameter eine Spannung, die zum Steuern der Winkelposition des MEMS-Spiegels 26 in der optischen Abtastvorrichtung 54 derart verwendet wird, dass die Spannung, die zum Erhalten einer spezifischen Winkelposition des MEMS-Spiegels 26 verwendet wird, einem einzelnen Punkt der Kalibrierfläche entspricht. Die Winkelposition des MEMS-Spiegels 26 wiederum ermittelt den Abtastwinkel der optischen Abtastvorrichtung 54. Beispielsweise befiehlt die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 dem D/A-Wandler 66X und dem D/A-Wandler 66Y, die bekannten Spannungen V_XMEMS bzw. V_YMEMS , die dazu verwendet werden, den MEMS-Spiegel 26 in eine unkalibrierte Winkelposition zu bringen, deren tatsächliche Winkelposition nicht genau bekannt ist. Diese Winkelposition ist durch die Richtungscosinus des MEMS-Normalenvektors N (d. h., A_N , B_N , und C_N ) oder gleichermaßen durch die Winkel θ_N und ϕ_N gekennzeichnet, wie in 6 gezeigt, die aus einem Fadenkreuzbild 51 berechnet werden müssen, das vom Bildsensor 50 aufgenommen und anschließend digital auf die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 zur Verarbeitung übertragen wurde.
• In Schritt 704 empfängt die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 eine digitale Darstellung eines Bildes, das von der Lichtquelle erhalten wurde, die von der optischen Abtastvorrichtung 54 zur Verarbeitung ausgestrahlt wurde. Eine digitale Darstellung des Bildes wird für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster erhalten. In diesem Beispiel erzeugt die optische Abtastvorrichtung 54 ein Fadenkreuzbild 51. 8 ist eine veranschaulichende Darstellung des Fadenkreuzbildes 51, das vom Bildsensor 50 aufgenommen wurde, in der das Fadenkreuz beispielsweise auf das ebene Kalibrierobjekt 30 projiziert wurde. Obwohl Fadenkreuzbilder beschrieben werden, können andere Arten von und eine andere Anzahl an Bildformen verwendet werden.
• Dann berechnet die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 in Schritt 706 den Abtastwinkel an dem Punkt im Abtastmuster, für den das Bild erhalten wurde. Dieses Bitmap-Bild wird von der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 verarbeitet, um den Kreuzpunkt der Arme des Fadenkreuzes zu ermitteln, der der Punkt mit den Koordinaten Y_i und Z_i ist, wie in 6 dargestellt. Die tatsächliche Ermittlung des Normalenvektors N des MEMS-Spiegels 26 wird erreicht, indem zunächst die Komponenten von Vektor R berechnet werden: A_R = Zi/M - X_M; B_R = Y_i/M - Y_N; und C_R = -Z_M. Es ist zu beachten, dass A_R, B_R und C_R dann normalisiert werden, indem jeder durch die Größe von Vektor R dividiert wird. Dann können mithilfe der vorstehenden Gleichungen 1 und 2 sowie der Gleichung A_N ² + B_N ² + C_N ² = 1 die drei Komponenten von Vektor N berechnet werden, welche wie folgt lauten: $${\text{A}}_{\text{N}}=\left({\text{A}}_{\text{R}}+{\text{A}}_{\text{I}}\right)\text{/sqrt}\left[{\left({\text{A}}_{\text{R}}+{\text{A}}_{\text{I}}\right)}^2+{\text{B}}_{\text{R}}{}^2+{\left({\text{C}}_{\text{R}}+{\text{C}}_{\text{I}}\right)}^2\right]$$

  

  $${\text{B}}_{\text{N}}={\text{B}}_{\text{R}}\text{/sqrt}\left[{\left({\text{A}}_{\text{R}}+{\text{A}}_{\text{I}}\right)}^2+{\text{B}}_{\text{R}}{}^2+{\left({\text{C}}_{\text{R}}+{\text{C}}_{\text{I}}\right)}^2\right]$$

  

  $${\text{C}}_{\text{N}}=\left({\text{C}}_{\text{R}}+{\text{C}}_{\text{I}}\right)\text{/sqrt}\left[{\left({\text{A}}_{\text{R}}+{\text{A}}_{\text{I}}\right)}^2+{\text{B}}_{\text{R}}{}^2+{\left({\text{C}}_{\text{R}}+{\text{C}}_{\text{I}}\right)}^2\right]$$

  
• Die Winkel des MEMS-Spiegels 26 (Abtastwinkel) θ_N und ϕ_N werden dann aus A_N , B_N und C_N berechnet.
• Dann speichert in Schritt708 die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 in Schritt 708 die berechneten Abtastwinkelwerte θ_N und ϕ_N sowie den einen oder die mehreren Abtastparameter, die mit den Abtastwinkelwerten einhergehen, wie etwa bekannte MEMS-Treiberspannungen, V_XMEMS und V_YMEMS , beispielsweise in einer Tabelle im Speicher 122 in der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 zur späteren Verwendung beim Kalibriervorgang. Die berechneten Abtastwerte und der zugehörige eine oder die zugehörigen mehreren Abtastparameter können an anderen Stellen an den anderen Vorrichtungen gespeichert werden, die mit der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 verbunden sind.
• Bei Schritt 710 ermittelt die Kalibrierungssteuervorrichtung 64, ob ein Abtastmuster beispielsweise über der ebenen Kalibrierfläche 30 für den Kalibriervorgang abgeschlossen ist. Ermittelt die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 in Schritt 710, dass das Abtastmuster nicht abgeschlossen ist, kehrt der Nein-Zweig zu Schritt 702 zurück, wo der Vorgang für einen neuen Punkt auf der ebenen Kalibrierfläche wiederholt wird.
• Beispielsweise werden neue Werte von V_XMEMS und V_YMEMS von der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 ermittelt und wird der MEMS-Spiegel 26 im Winkel in eine neue unkalibrierte Winkelposition gedreht, deren tatsächliche Winkelposition nicht genau bekannt ist. Der Vorgang wird dann für mehrere Punkte in einem Abtastmuster wiederholt, einschließlich einer Mehrzahl von separaten Punkten auf der ebenen Kalibrierfläche 30. Die Anzahl der Punkte im Abtastmuster kann ja nach Anwendung basieren. In diesem Beispiel ist das Abtastmuster eindimensional, obwohl zweidimensionale Abtastmuster, wie etwa nur beispielsweise ein Serpentinenmuster, ein Rastermuster, ein zufälliges Muster oder ein pseudozufälliges Muster, verwendet werden können. Die Treiberspannungen V_XMEMS und V_YMEMS , die mit jedem Abtastpunkt im Abtastmuster des Kalibriervorgangs einhergehen, sind derart, dass die Abtastpunkte recht genau beabstandet sind und den relevanten Bereich abdecken, der im Sichtfeld des ebenen Kalibrierobjekts 30 und/oder des Prüflings 72 zu kalibrieren ist.
• 9 zeigt ein Beispiel eines zweidimensionalen serpentinenförmigen Abtastmusters als eine Funktion der Drehung der Abtastwinkel des MEMS-Abtastspiegels 26. 10 zeigt ein Beispiel der Abtastpunkte im Sichtfeld im zweidimensionalen serpentinenförmigen Abtastmuster, das in 9 dargestellt ist, in der es 31 Punkte in der Y-Richtung und 25 Punkte in der orthogonalen Richtung gibt und 21 Abtastpunkte aus jeder Ecke entfernt wurden, da sie außerhalb des relevanten Bereichs liegen, obwohl eine andere Anzahl an Punkten in den zwei Richtungen ebenso möglich ist und mehr oder weniger Punkte aus den Ecken entfernt werden können. 11 zeigt die Ist-Werte von θ_N für jeden Kalibrierabtastpunkt als eine Funktion von V_XMEMS und V_YMEMS und 12 zeigt die Ist-Werte von ϕ_N für jeden Kalibrierabtastpunkt als eine Funktion von V_XMEMS und V_YMEMS . Sowohl in 11 und 12 wurden die linearen Komponenten von θ_N und ϕ_N künstlich unterdrückt, sodass die nichtlinearen Komponenten, die den Großteil der unkalibrierten Fehler enthalten, zu Veranschaulichungszwecken deutlicher hervortreten.
• Erneut in Bezug auf 7, wenn die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 in Schritt 710 ermittelt, dass das Abtastmuster abgeschlossen ist, geht der Ja-Zweig zu Schritt 712 über, wo die Kalibrierungssteuervorrichtung eine Kalibrierbeziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln θ_N und ϕ_N und den entsprechenden Abtastparametern ermittelt, in diesem Beispiel die V_XMEMS - und V_YMEMS -Werte für die Winkelposition des MEMS-Spiegels 26, für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster. In einem Beispiel wird ein Polynom nach den Daten von V_XMEMS als eine Funktion der MEMS-Spiegelwinkel θ_N und ϕ_N gerichtet und wird ebenso ein Polynom nach den Daten von V_YMEMS als eine Funktion der f MEMS-Spiegelwinkel θ_N und ϕ_N gerichtet, um die Kalibrierbeziehung bereitzustellen. Es können jedoch auch andere Verfahren des Bereitstellens einer Kalibrierbeziehung, wie etwa Speichern einer Nachschlage-Wertetabelle, die die Abtastwinkel und die entsprechenden Abtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster abgleicht, wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, verwendet werden. Ein Beispielpolynom ist nachstehend in Gleichung 7 dargestellt: $$\begin{array}{l}{\text{V}}_{\text{MEMS}}={\text{A}}_0+{\text{A}}_1{\mathrm{\theta }}_{\text{N}}+{\text{A}}_2{\mathrm{\theta }}_{\text{N}}{}^2+{\text{A}}_3{\mathrm{\theta }}_{\text{N}}{}^3+{\text{A}}_4{\mathrm{\theta }}_{\text{N}}{}^4+{\text{A}}_5{\mathrm{\theta }}_{\text{N}}{}^5+{\text{A}}_6{\mathrm{\theta }}_{\text{N}}{}^6+{\text{A}}_7{\mathrm{\theta }}_{\text{N}}{}^7+{\text{A}}_8{\mathrm{\varphi }}_{\text{N}}+{\text{A}}_9{\mathrm{\varphi }}_{\text{N}}{}^2+\\ {\text{A}}_{10}{\mathrm{\theta }}_{\text{N}}{\mathrm{\varphi }}_{\text{N}}+{\text{A}}_{11}{\mathrm{\theta }}_{\text{N}}{}^2{\mathrm{\varphi }}_{\text{N}}+{\text{A}}_{12}{\mathrm{\theta }}_{\text{N}}{\mathrm{\varphi }}_{\text{N}}{}^2+{\text{A}}_{13}{\mathrm{\theta }}_{\text{N}}{}^2{\mathrm{\varphi }}_{\text{N}}{}^2\end{array}$$

  

  obwohl andere Polynomausdrücke mit mehr oder weniger Ausdrücken verwendet werden können oder Gleichungen mit Nichtpolynomausdrücken, wie etwa Exponentialfunktionen, umgekehrte Exponentialfunktionen, trigonometrische, umgekehrt trigonometrische etc. Ausdrücke, verwendet werden können. Es ist zu beachten, dass während des Ausrichtvorgangs die Koeffizienten A₀ bis A₁₃ berechnet werden, typischerweise mit einem Regressionsalgorithmus, obwohl andere Arten von Ausrichtverfahren verwendet werden können, wie etwa solche, die dem Wesen nach iterativ sind.
• Die Kalibrierpolynome sind stark linear insofern als der A₁ -Koeffizient weit von null (oder A₈ , wenn das Polynom V_XMEMS ist) entfernt ist, während die Koeffizienten A₂ bis A₁₃ im Allgemeinen klein (wenn auch signifikant) sind. Tatsächlich weist, wie in 13 dargestellt, V_XMEMS eine starke lineare Abhängigkeit von ϕ_N aufweist, was die Abhängigkeit von θ_N und die in ϕ_N vorliegenden Nichtlinearitäten maskiert. Wird der lineare Ausdruck künstlich auf null gesetzt, wird die Auswirkung der übrigen Ausdrücke auf V_XMEMS ersichtlich, wie in 14 gezeigt. Die Fläche in 14 veranschaulicht die Nichtlinearitäten, die in der dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung 54 in der X-Richtung vorliegen. Diese Nichtlinearitäten entstehen im Allgemeinen aus den zuvor angeführten elektro-opto-mechanischen Fehlern. Gleichermaßen, wie in 15 dargestellt, weist V_YMEMS eine starke lineare Abhängigkeit von θ_N auf, was die Abhängigkeit von ϕ_N und die in θ_N vorliegenden Nichtlinearitäten maskiert. Wird der lineare Ausdruck künstlich auf null gesetzt, wird die Auswirkung der übrigen Ausdrücke auf V_YMEMS ersichtlich, wie in 16 gezeigt. Die Fläche in 16 veranschaulicht die Nichtlinearitäten, die in der dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung 54 in der Y-Richtung vorliegen. Diese Nichtlinearitäten entstehen im Allgemeinen außerdem aus den zuvor angeführten elektro-opto-mechanischen Fehlern.
• Anschließend passt die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 beim optionalen Schritt 714 einen Abstand in der Z-Richtung zwischen der optischen Abtastvorrichtung 54 und der ebenen Kalibrierfläche 30 an, wie beispielsweise in 3 dargestellt ist, durch Bereitstellen von Anweisungen für die Z-Umwandlungsstufe 70, wie in 1 dargestellt, um die optische Abtastvorrichtung 54 dazu zu veranlassen, ein dreidimensionales Abtastmuster zu erzeugen. Der oben beschriebene Kalibriervorgang ging davon aus, dass sich die ebene Kalibriervorrichtung 30 während des Kalibriervorgangs auf einer Höhe in Z, und zwar Z = 0,0, befand. Beispielsweise kann der Kalibriervorgang auf mehr als einer bekannten Höhe abgeschlossen werden, wie etwa auf Z = -0,60 mm, Z = 0,00 mm und auf Z = 0,60 mm, obwohl andere Höhen- und Z-Höhenangaben verwendet werden können.
• Der Vorteil des Durchführens dieses volumetrischen Kalibriervorgangs bzw. dieser dreidimensionalen Abtastung auf zwei oder mehreren Höhen ist, dass die Kalibrierpolynome derart gestaltet sein können, die Fehler der Abtastvorrichtung, die auf verschiedenen Z-Höhen auftreten, festzuhalten. Beispielsweise können die Verzerrung und Nichttelezentrizität der telezentrischen Linse im Wesentlichen unterschiedlich sein, wenn sich die Prüflingsfläche auf Z = 0,600 mm statt auf Z = 0,000 mm befindet. Die Kalibrierpolynome werden nun Funktionen von Z zusätzlich zu den Winkeln θ_N und ϕ_N : V_XMEMS = f(θ_N, ϕ_N, Z) und V_YMEMS = g(θ_N, ϕ_N, Z). Der Nachteil beim Durchführen des Kalibriervorgangs auf zwei oder mehr Höhen ist, dass der Kalibriervorgang nun viel länger dauert. In der Tat müssen die Schritte 702-712 im Ablaufdiagramm in 7 für jede Z-Höhe erfolgen. Unter Bezugnahme auf 1 wird die Z-Höhe während des volumetrischen Kalibriervorgangs von der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 gesteuert, in dem die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 Befehle an die Z-Umwandlungsstufe 70 ausgibt, um Änderungen an der Platzierung der optischen Abtastvorrichtung 54 in der Z-Richtung vorzunehmen. Alternativ kann die Z-Umwandlungsstufe dazu veranlasst werden, die Platzierung des ebenen Kalibrierobjekts 30 in der Z-Richtung zu ändern.
• Sobald die Kalibrierpolynome oder eine andere Kalibrierbeziehung für V_XMEMS und V_YMEMS berechnet sind, ist der Kalibriervorgang in Schritt 716 abgeschlossen und werden die Koeffizienten der zwei Polynome z. B. in Speicher 122 in der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 zur späteren Verwendung während einer Messabtastung eines Prüflings 72 gespeichert.
• 17 zeigt ein Beispielverfahren der Verwendung der Kalibrierbeziehung, die im Verfahren ermittelt wird, das in 7 veranschaulicht ist, um eine Messabtastung eines Prüflings abzuschließen, wie etwa des Prüflings 72, der in 5 dargestellt ist. Zunächst ermittelt die Kalibrierungssteuervorrichtung bei Schritt 800 eine Mehrzahl von Messabtastwinkeln zum Messen des Prüflings 72 mithilfe der optischen Abtastvorrichtung 54. Während der Messabtastung ist es notwendig, die genauen Winkel, θ_N und ϕ_N , des MEMS-Spiegels 26 für jeden Punkt der Abtastung zu kennen, sodass der Triangulationsalgorithmus für jeden Abtastpunkt genau ausgeführt und eine fehlerfreie Schätzung der Lage (X_o , Y_o , Z_o ) des projizierten Lichtbilds 31 auf dem Prüfling 72 erreicht werden kann. Es ist zu beachten, dass während einer Messabtastung (lineal oder flächig) des Prüflings 72 eine Reihe an (X_o , Y_o , Z_o ) Datenpunkten zusammengestellt wird, die die dreidimensionale Form des Prüflings 72 über die Abtastpunkte hinweg definiert. Es ist diese dreidimensionale Form, die die erwünschte Ausgabe des dreidimensionalen optischen Abtastsystems 10 ist und so fehlerfrei wie möglich sein muss. Beispielsweise ermittelt die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 während der Messabtastung Werte für die Messabtastwinkel θ_N und ϕ_N auf Grundlage der gewünschten Parameter der Abtastung (z. B. Lineal- versus flächige Abtastung, der Abtasthüllkurve und der Anzahl der Abtastpunkte).
• Dann berechnet die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 in Schritt 802 entsprechende Messabtastparameter für jeden der Messabtastwinkel, wie etwa die erforderlichen MEMS-Treiberspannungen, V_XMEMS und V_YMEMS , die notwendig sind, um die Abtastmesswinkel mithilfe der Kalibrierbeziehung herbeizuführen. In einem Beispiel wird die Kalibrierbeziehung durch die Kalibrierpolynome, wie etwa das Polynom der Gleichung 7, bereitgestellt.
• In einem anderen Beispiel ist die Kalibrierbeziehung eine Nachschlage-Wertetabelle, die die berechneten Abtastwinkel mit den entsprechenden Abtastparametern wie oben beschrieben abgleicht. In diesem Beispiel werden die Rohwerte für V_XMEMS , V_YMEMS , θ_N , ϕ_N , und optional Z, in einer Tabellenform in Speicher 122 der Kalibrierungssteuervorrichtung 64 in einer Nachschlagetabelle (LUT) gespeichert. In diesem Beispiel wendet die Kalibriersteuerrechenvorrichtung 64 beim optionalen Schritt 804 einen Interpolationsalgorithmus an, um den entsprechenden Messabtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Messabtastwinkeln in der LUT zu berechnen. In diesem Beispiel wird die Interpolation der LUT-Daten verwendet, um die genauen Werte von V_XMEMS und V_YMEMS zu finden, die benötigt werden, um die gewünschten MEMS-Winkel θ_N und ϕ_N (optional bei einem gegebenen Z) während einer Messabtastung herbeizuführen. Dies hat den Vorteil der schnelleren Ausführung und Erhaltung der Eigenschaften der hohen Raumfrequenz der Daten (die das Polynomausrichten zu glätten tendiert, da es im Wesentlichen ein Tiefpassfilter ist), obwohl die Interpolationsergebnisse ebenso lauter sein können, da das Rauschen nicht entfernt oder anderweitig vom Polynomausrichtungsvorgang gefiltert wird.
• Die Schwierigkeit bei der Verwendung des LUT-Ansatzes anstelle des Polynomansatzes ist die Interpolation, die erforderlich ist, um die genauen Werte von θ_N und ϕ_N (und optional Z) zu finden, die im Allgemeinen zwischen den Einträgen in der Nachschlagetabelle liegen. Es wird ein Interpolationsalgorithmus beschrieben, bei dem die erwünschte Spannung eine Funktion aller drei Parameter θ_N , ϕ_N und Z ist, wobei es sich versteht, dass die Zweiparameter-Interpolation, d. h., V = h(θ_N, ϕ_N) eine einfachere Teilmenge dieses Algorithmus ist. Ein Interpolationsalgorithmus verarbeitet die folgenden Schritte, obwohl andere Algorithmen ebenso möglich sind:
1. 1) Die gewünschten Werte von θN, ϕN und Z erhalten, für die die MEMS-Treiberspannung „V“ zu berechnen ist (wobei V entweder VXMEMS oder VYMEMS ist). Diese Koordinaten (θN, ϕN, Z) werden als Punkt „P“ bezeichnet.
2. 2) Suchen Sie die vier Einträge, deren Abstand, L, zum Punkt P am kleinsten ist, in der LUT.
3. 3) Die vier in Schritt 2) gefundenen Einträge sind die vier Ecken eines Tetraeders und Punkt P liegt innerhalb des Tetraeders.
4. 4) Anhand einer Kreuzproduktrechnung den vierdimensionalen Vektor finden, der senkrecht zum dreidimensionalen Tetraeder ist.
5. 5) Einen Eckpunkt des Tetraeders in den vierdimensionalen Vektor einsetzen und eine Gleichung der Art Aθ_N + Bϕ_N + CZ + DV + E = 0 erhalten. Die Koeffizienten A, B, C, D und E sind zu diesem Zeitpunkt bekannt.
6. 6) Die in Schritt 5) gefundene Gleichung nach V auflösen, das die erforderliche Treiberspannung für einen Kanal des MEMS ist.
• In Schritt 2) können ein Abstand L_ijk , der der Abstand von einem Punkt P zum i-ten Z-Eintrag in der Tabelle ist, der j-te θ_N -Eintrag und der k-te ϕ_N -Eintrag berechnet werden als $${\text{L}}_{\text{ijk}}=\text{sqrt}\left[{\left(\text{Z}-{\text{Z}}_{\text{i}}\right)}^2+{\left({\mathrm{\theta }}_{\text{N}}-{\mathrm{\theta }}_{\text{j}}\right)}^2+{\left({\mathrm{\varphi }}_{\text{N}}-{\mathrm{\varphi }}_{\text{k}}\right)}^2\right].$$

  
• Die Schritte 4) bis 6) sind unten für den X-Kanal des MEMS (d. h., V = V_XMEMS) detaillierter veranschaulicht. Beginnend bei Schritt 4) annehmen, dass die vier Eckpunkte des Tetraeders bekannt sind: $${\text{C}}_1=\left({\mathrm{\theta }}_1,{\mathrm{\varphi }}_1,{\text{ Z}}_1\right)$$

  

  $${\text{C}}_2=\left({\mathrm{\theta }}_2,{\mathrm{\varphi }}_2,{\text{ Z}}_2\right)$$

  

  $${\text{C}}_3=\left({\mathrm{\theta }}_3,{\mathrm{\varphi }}_3,{\text{ Z}}_3\right)$$

  

  $${\text{C}}_4=\left({\mathrm{\theta }}_4,{\mathrm{\varphi }}_4,{\text{ Z}}_4\right)$$

  

  Dann die drei Vektoren, V₁ , V₂ und V₃ , für den X-Spannungskanal des MEMS zusammenfügen: $$V_1={\text{C}}_4-{\text{C}}_1=\left({\mathrm{\theta }}_4-{\mathrm{\theta }}_1\right)\theta +\left({\mathrm{\varphi }}_4-{\mathrm{\varphi }}_1\right)\mathrm{\varphi }+\left({\text{Z}}_4-{\text{Z}}_1\right)\mathbf{Z}+\left({\text{V}}_{{\text{X}}_{\text{4}}}-{\text{V}}_{{\text{X}}_1}\right){\mathbf{V}}_X$$

  

  $$V_2={\text{C}}_4-{\text{C}}_2=\left({\mathrm{\theta }}_4-{\mathrm{\theta }}_2\right)\theta +\left({\mathrm{\varphi }}_4-{\mathrm{\varphi }}_2\right)\mathrm{\varphi }+\left({\text{Z}}_4-{\text{Z}}_2\right)\mathbf{Z}+\left({\text{V}}_{{\text{X}}_{\text{4}}}-{\text{V}}_{{\text{X}}_1}\right){\mathbf{V}}_X$$

  

  $$V_3={\text{C}}_4-{\text{C}}_3=\left({\mathrm{\theta }}_4-{\mathrm{\theta }}_3\right)\theta +\left({\mathrm{\varphi }}_4-{\mathrm{\varphi }}_3\right)\mathrm{\varphi }+\left({\text{Z}}_4-{\text{Z}}_3\right)\mathbf{Z}+\left({\text{V}}_{{\text{X}}_{\text{4}}}-{\text{V}}_{{\text{X}}_1}\right){\mathbf{V}}_X,$$

  

  wobei θ, ϕ, Z und Vx Einheitsvektoren sind.
• Die Konstanten θ₄ , θ₃ , θ₂ , θ₄ , ϕ₄ , ϕ₃ , ϕ₂ , ϕ₁ , Z₄ , Z₃ , Z₂ und Z₁ wurden in Schritt 2) gefunden; die Konstanten Vx₄ , Vx₃ , Vx₂ und Vx₁ sind die Koordinaten auf der Spannungsachse, die den Ecken des Tetraeders entsprechen.
• Der Vektor, der senkrecht zu diesen Vektoren ist, V_NX , ist das dreifache Produkt aus V₁ , V₂ und V₃ : V_NX = V₁ × V₂ × V₃ $${\text{V}}_{\text{NX}}=\mathbf{Det}\left|\begin{array}{llll}\Theta \hfill & \varphi \hfill & Z\hfill & \mathbf{Vx}\hfill \\ {\mathrm{\theta }}_4-{\mathrm{\theta }}_1\hfill & {\mathrm{\varphi }}_4-{\mathrm{\varphi }}_1\hfill & {\text{Z}}_4-{\text{Z}}_1\hfill & {\text{V}}_{\text{X}}{}_{{}_4}-{\text{V}}_{{\text{X}}_1}\hfill \\ {\mathrm{\theta }}_3-{\mathrm{\theta }}_1\hfill & {\mathrm{\varphi }}_3-{\mathrm{\varphi }}_1\hfill & {\text{Z}}_3-{\text{Z}}_1\hfill & {\text{V}}_{\text{X}}{}_{{}_3}-{\text{V}}_{{\text{X}}_1}\hfill \\ {\mathrm{\theta }}_2-{\mathrm{\theta }}_1\hfill & {\mathrm{\varphi }}_2-{\mathrm{\varphi }}_1\hfill & {\text{Z}}_2-{\text{Z}}_1\hfill & {\text{V}}_{\text{X}}{}_{{}_2}-{\text{V}}_{{\text{X}}_1}\hfill \end{array}\right|=\text{A}\Theta +{\rm B}\mathrm{\varphi +}\text{CZ}+{\text{DV}}_{\text{X}}$$

  
• Die Gleichung des Tetraeders ist AΘ + Bϕ + CZ + DVx + E = 0. Der Koeffizient E kann durch Einsetzen bekannter Werte für Θ, ϕ, Z und Vx (wie etwa Θ₄ , ϕ₄ , Z₄ und Vx₄ ) und Auflösen nach E gefunden werden. Man erhält dasselbe Ergebnis für E, wenn entweder C₁ , C₂ , C₃ oder C₄ in die Gleichung eingesetzt wird. Sobald die fünf Koeffizienten in der Gleichung des Tetraeders bekannt sind, ist es einfach, die gewünschten oder bekannten Werte von Θ, ϕ, Z, einzusetzen und Vx zu berechnen.
• Erneut in Bezug auf 17 werden in Schritt 806 die berechneten Messabtastparameter, wie etwa Spannungen zum Antreiben des MEMS-Spiegels 26, zum Abschließen der Messabtastung des Prüflings 72 verwendet. Beispielsweise werden die Werte für V_XMEMS und V_YMEMS dann zum Antreiben des MEMS-Spiegels 26 durch die Kalibrierungssteuervorrichtung 64 mittels D/A-Wandler 66X, X-MEMS-Kanaltreiber 68X, D/A-Wandler 66Y und Y-MEMS Kanaltreiber 68Y verwendet. Die Messabtastung, auf Grundlage des verwendeten Kalibriervorgangs, verringert Systemfehler in der Abtastung.
• Es ist wichtig, anzumerken, dass der oben beschriebene Kalibriervorgang, bei dem die MEMS-Treiberspannungen V_XMEMS und V_YMEMS die tatsächlichen MEMS-Spiegelwinkel θ_N und ϕ_N herbeiführen mussten, nicht nur festhält, wie die MEMS-Spiegelwinkel mit angewandter Treiberspannung variieren, sondern der Kalibriervorgang hält außerdem andere Systemfehler fest, die die Lage des Bildes 51 des Fadenkreuzes auf dem Bildsensor 50 beeinflussen. Diese zuvor aufgezählten Systemfehler beinhalten (unter anderem) die Platzierung der Lichtquelle 12; die Fehlpositionierung der Strichplatte 16; Kipp- oder Neigungswinkel der Projektionslinse 20, seitliche Fehlplatzierung in Y oder Z der Projektionslinse 20; Kipp- oder Neigungswinkel des Prismas 22; seitliche Fehlplatzierung in X, Y, oder Z des Prismas; seitliche Fehlplatzierung des MEMS 24 in der X-, Y- oder Z-Richtung; Winkelfehlplatzierung des MEMS 24; seitliche Fehlplatzierung des MEMS-Spiegels 26 im MEMS 24 in der X-, Y- oder Z-Richtung; Winkelfehlplatzierung des MEMS-Spiegels 26; Fehler in den D/A-Wandlern 66X und 66Y; Nichtlinearitäten und Verstärkungsfehler in den MEMS-Treibern 68X und 68Y; Nichtlinearitäten und Übersprechen im MEMS 24; und Fehler, die mit der telezentrischen Linse einhergehen, einschließlich optischer Verzerrung und restlicher Nichttelezentrizität. Da diese Fehler und Toleranzen die Lage des Bildes 51 auf dem Bildsensor beeinflussen, was wiederum ebenso durch Steuern der MEMS-Spiegelwinkel θ_N und ϕ_N gesteuert werden kann, ergibt es Sinn, diese Fehler zu berücksichtigen und zu beheben durch entsprechendes Steuern der Winkel θ_N und ϕ_N , um ihre Auswirkung zu eliminieren. Es zeigt sich, dass der Kalibriervorgang der vorliegenden Technik diese Systemfehler erfasst und sie in der Berechnung und Anwendung der Kalibrierpolynome von V_XMEMS und V_YMEMS ausgleicht.
• Wie hier beschrieben und veranschaulicht, ermöglicht diese Technik vorteilhafterweise das Kalibrieren der Fehler, die mit einer optischen Abtastvorrichtung einhergehen, in der die Fehler auf der Systemebene mithilfe eines einfachen und schnellen Verfahrens gekennzeichnet werden, das die Verwendung nur einer zusätzlichen Hardware - eines ebenen Kalibrierartefakts - erfordert. Die vorliegende Technik verringert vorteilhafterweise die Messfehler einer verkleinerten und wirtschaftlichen dreidimensionalen optischen Abtastvorrichtung, die aus Komponenten besteht, die wiederum Nenntoleranzen aufweisen, durch Messen oder anderweitiges Kalibrieren der Abtastvorrichtung als Ganzes. Die Abtastvorrichtung kann dann vorteilhafterweise ohne die Verwendung eines Rückkopplungsmechanismus betrieben werden.
• Nachdem das grundlegende Konzept der Erfindung nun beschrieben ist, wird dem Fachmann recht deutlich, dass die vorangegangene detaillierte Offenbarung lediglich als Beispiel dienen soll und nicht einschränkend ist. Dem Fachmann sind verschiedene Änderungen, Verbesserungen und Modifizierungen ersichtlich und sind für diesen beabsichtigt, obgleich sie hier nicht ausdrücklich erwähnt sind. Diese Änderungen, Verbesserungen und Modifizierungen sollen hierdurch vorgeschlagen werden und liegen im Geist und Umfang der Erfindung. Darüber hinaus soll die genannte Reihenfolge der Verarbeitungselemente oder -abfolgen oder die Verwendung von Zahlen, Buchstaben oder anderen Bezeichnungen daher nicht die beanspruchten Prozesse auf eine bestimmte Reihenfolge beschränken, sofern dies nicht in den Ansprüchen so angegeben ist. Dementsprechend wird die Erfindung nur von den folgenden Ansprüchen und ihren Äquivalenten beschränkt.

Claims (33)

1. Verfahren zum Kalibrieren einer optischen Abtastvorrichtung, welches von einer Kalibrierungssteuervorrichtung umgesetzt wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen von Anweisungen für die optische Abtastvorrichtung zum Abtasten einer Kalibrierfläche in einem Abtastmuster auf Grundlage eines oder mehrerer Abtastparameter, wobei der eine oder die mehreren Abtastparameter über das Abtastmuster hinweg variieren; Berechnen des Abtastwinkels für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster auf Grundlage eines erhaltenen Bildes einer Lichtquelle, das von der optischen Abtastvorrichtung in einem Abtastwinkel für eine Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster ausgestrahlt wird; und Ermitteln einer Kalibrierbeziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln und dem entsprechenden einen oder den entsprechenden mehreren Abtastparametern für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abtastmuster ein eindimensionales Abtastmuster ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abtastmuster ein zweidimensionales Abtastmuster ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Abtastmuster ein Serpentinenmuster, ein Rastermuster, ein zufälliges Muster oder ein pseudozufälliges Muster ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Anpassen eines Abstands zwischen der optischen Abtastvorrichtung und der Kalibrierfläche; und Wiederholen der Bereitstellungs-, Berechnungs- und Ermittlungsschritte im angepassten Abstand zwischen der optischen Abtastvorrichtung und der ebenen Kalibrierfläche, um ein dreidimensionales Abtastmuster zu erhalten.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln der Kalibrierbeziehung ferner Folgendes umfasst: Berechnen eines Polynoms, welches eine Beziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln und dem entsprechenden einen oder den entsprechenden mehreren Abtastparametern für die Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster bereitstellt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln der Kalibrierbeziehung ferner Folgendes umfasst: Speichern einer Wertetabelle, welche die berechneten Abtastwinkel und den entsprechenden einen oder die entsprechenden mehreren Abtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster abgleicht.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Abtastparameter eine Spannung umfassen, welche zum Steuern einer Winkelposition eines Spiegels in der optischen Abtastvorrichtung verwendet wird, welche zum Ermitteln des Abtastwinkels der optischen Abtastvorrichtung ausgelegt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Ermitteln einer Mehrzahl von Messabtastwinkeln zum Messen eines Prüflings mithilfe der optischen Abtastvorrichtung; und Berechnen eines entsprechenden Messabtastparameters für jeden aus der Mehrzahl von Messabtastwinkeln mithilfe der Kalibrierbeziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln und dem entsprechenden einen oder den entsprechenden mehreren Abtastparametern für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Mehrzahl von Messabtastwinkeln zum Messen des Prüflings mithilfe der optischen Abtastvorrichtung auf Grundlage eines oder mehrerer aus einer Abtastungsart, einer Abtasthüllkurve oder einer Anzahl von Abtastpunkten ermittelt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Kalibrierbeziehung eine Wertetabelle umfasst, welche die berechneten Abtastwinkel und den entsprechenden einen oder die entsprechenden mehreren Abtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster abgleicht und wobei das Berechnen des entsprechenden Messabtastparameters ferner Folgendes umfasst: Anwenden eines Interpolationsalgorithmus zum Berechnen der entsprechenden Messabtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Messabtastwinkeln mithilfe der Wertetabelle.
12. Kalibrierungssteuervorrichtung, welche einen Speicher umfasst, welcher darauf gespeicherte programmierte Anweisungen und einen oder mehrere Prozessoren umfasst, welche dazu ausgelegt sind, zum Ausführen der gespeicherten programmierten Anweisungen in der Lage zu sein, um: Anweisungen für die optische Abtastvorrichtung zum Abtasten einer Kalibrierfläche in einem Abtastmuster auf Grundlage eines oder mehrerer Abtastparameter bereitzustellen, wobei der eine oder die mehreren Abtastparameter über das Abtastmuster hinweg variieren; den Abtastwinkel für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster auf Grundlage eines erhaltenen Bildes einer Lichtquelle, das von der optischen Abtastvorrichtung in einem Abtastwinkel für eine Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster ausgestrahlt wird, zu berechnen; und eine Kalibrierbeziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln und dem entsprechenden einen oder den entsprechenden mehreren Abtastparametern für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster zu ermitteln.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Abtastmuster ein eindimensionales Abtastmuster ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Abtastmuster ein zweidimensionales Abtastmuster ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Abtastmuster ein Serpentinenmuster, ein Rastermuster, ein zufälliges Muster oder ein pseudozufälliges Muster ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dazu ausgelegt sind, in der Lage zu sein, die gespeicherten programmierten Anweisungen auszuführen, um: einen Abstand zwischen der optischen Abtastvorrichtung und der Kalibrierfläche anzupassen; und die Bereitstellungs-, Berechnungs- und Ermittlungsschritte im angepassten Abstand zwischen der optischen Abtastvorrichtung und der ebenen Kalibrierfläche zu wiederholen, um ein dreidimensionales Abtastmuster zu erhalten.
17. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dazu ausgelegt sind, in der Lage zu sein, die gespeicherten programmierten Anweisungen auszuführen, um: ein Polynom, welches eine Beziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln und dem entsprechenden einen oder den entsprechenden mehreren Abtastparametern für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster zu berechnen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dazu ausgelegt sind, in der Lage zu sein, die gespeicherten programmierten Anweisungen auszuführen, um: eine Wertetabelle zu speichern, welche die berechneten Abtastwinkel und den entsprechenden einen oder die entsprechenden mehreren Abtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster abgleicht.
19. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der eine oder die mehreren Abtastparameter eine Spannung umfassen, welche zum Steuern einer Winkelposition eines Spiegels in der optischen Abtastvorrichtung verwendet wird, welche zum Ermitteln des Abtastwinkels der optischen Abtastvorrichtung ausgelegt ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dazu ausgelegt sind, in der Lage zu sein, die gespeicherten programmierten Anweisungen auszuführen, um: eine Mehrzahl von Messabtastwinkeln zum Messen eines Prüflings mithilfe der optischen Abtastvorrichtung zu ermitteln; und einen entsprechenden Messabtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Messabtastwinkeln mithilfe der Kalibrierbeziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln und dem entsprechenden einen oder den entsprechenden mehreren Abtastparametern für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster zu berechnen.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Mehrzahl von Messabtastwinkeln zum Messen des Prüflings mithilfe der optischen Abtastvorrichtung auf Grundlage eines oder mehrerer aus einer Abtastungsart, einer Abtasthüllkurve oder einer Anzahl von Abtastpunkten ermittelt wird.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Kalibrierbeziehung eine Wertetabelle umfasst, welche die berechneten Abtastwinkel und den entsprechenden einen oder die entsprechenden mehreren Abtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster abgleicht und wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dazu ausgelegt sind, in der Lage zu sein, die gespeicherten programmierten Anweisungen auszuführen, um: einen Interpolationsalgorithmus zum Berechnen der entsprechenden Messabtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Messabtastwinkeln mithilfe der Wertetabelle anzuwenden.
23. Nichtflüchtiges computerlesbares Medium, auf welchem Anweisungen zum Kalibrieren einer optischen Abtastvorrichtung gespeichert sind, welches ausführbaren Code umfasst, welcher, wenn er von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird, den einen oder die mehreren Prozessoren dazu veranlasst: Anweisungen für die optische Abtastvorrichtung zum Abtasten einer Kalibrierfläche in einem Abtastmuster auf Grundlage eines oder mehrerer Abtastparameter bereitzustellen, wobei der eine oder die mehreren Abtastparameter über das Abtastmuster hinweg variieren; den Abtastwinkel für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster auf Grundlage eines erhaltenen Bildes einer Lichtquelle, die von der optischen Abtastvorrichtung in einem Abtastwinkel für eine Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster ausgestrahlt wird, zu berechnen; und eine Kalibrierbeziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln und der entsprechenden Abtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster zu ermitteln.
24. Medium nach Anspruch 23, wobei das Abtastmuster ein eindimensionales Abtastmuster ist.
25. Medium nach Anspruch 23, wobei das Abtastmuster ein zweidimensionales Abtastmuster ist.
26. Medium nach Anspruch 25, wobei das Abtastmuster ein Serpentinenmuster, ein Rastermuster, ein zufälliges Muster oder ein pseudozufälliges Muster ist.
27. Medium nach Anspruch 23, wobei der ausführbare Code, wenn er von dem einen oder den mehreren Prozessoren ausgeführt wird, den einen oder die mehreren Prozessoren dazu veranlasst: einen Abstand zwischen der optischen Abtastvorrichtung und der Kalibrierfläche anzupassen; und die Bereitstellungs-, Berechnungs- und Ermittlungsschritte im angepassten Abstand zwischen der optischen Abtastvorrichtung und der ebenen Kalibrierfläche zu wiederholen, um ein dreidimensionales Abtastmuster zu erhalten.
28. Medium nach Anspruch 23, wobei der ausführbare Code, wenn er von dem einen oder den mehreren Prozessoren ausgeführt wird, den einen oder die mehreren Prozessoren dazu veranlasst: ein Polynom, welches eine Beziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln und dem entsprechenden einen oder den entsprechenden mehreren Abtastparametern für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster zu berechnen.
29. Medium nach Anspruch 23, wobei der ausführbare Code, wenn er von dem einen oder den mehreren Prozessoren ausgeführt wird, den einen oder die mehreren Prozessoren dazu veranlasst: eine Wertetabelle zu speichern, welche die berechneten Abtastwinkel und den entsprechenden einen oder die entsprechenden mehreren Abtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster abgleicht.
30. Medium nach Anspruch 23, wobei der eine oder die mehreren Abtastparameter eine Spannung umfassen, welche zum Steuern einer Winkelposition eines Spiegels in der optischen Abtastvorrichtung verwendet wird, welche zum Ermitteln des Abtastwinkels der optischen Abtastvorrichtung ausgelegt ist.
31. Medium nach Anspruch 23, wobei der ausführbare Code, wenn er von dem einen oder den mehreren Prozessoren ausgeführt wird, den einen oder die mehreren Prozessoren dazu veranlasst: eine Mehrzahl von Messabtastwinkeln zum Messen eines Prüflings mithilfe der optischen Abtastvorrichtung zu ermitteln; und einen entsprechenden Messabtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Messabtastwinkeln mithilfe der Kalibrierbeziehung zwischen den berechneten Abtastwinkeln und dem entsprechenden einen oder den entsprechenden mehreren Abtastparametern für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster zu berechnen.
32. Medium nach Anspruch 31, wobei die Mehrzahl von Messabtastwinkeln zum Messen des Prüflings mithilfe der optischen Abtastvorrichtung auf Grundlage eines oder mehrerer aus einer Abtastungsart, einer Abtasthüllkurve oder einer Anzahl von Abtastpunkten ermittelt wird.
33. Medium nach Anspruch 31, wobei die Kalibrierbeziehung eine Wertetabelle umfasst, welche die berechneten Abtastwinkel und den entsprechenden einen oder die entsprechenden mehreren Abtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Punkten im Abtastmuster abgleicht und wobei der ausführbare Code, wenn er von dem einen oder den mehreren Prozessoren ausgeführt wird, den einen oder die mehreren Prozessoren ferner dazu veranlasst: einen Interpolationsalgorithmus zum Berechnen der entsprechenden Messabtastparameter für jeden aus der Mehrzahl von Messabtastwinkeln mithilfe der Wertetabelle anzuwenden.

Images