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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur interferometrischen Schwingungsmessung an einer Mehrzahl von Messpunkten.
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Zur Schwingungsmessung an einer Mehrzahl von Messpunkten auf einem Messobjekt sind Vorrichtungen bekannt, bei welchen ein mittels einer Laserstrahlquelle erzeugter Laserstrahl in einen Messlaserstrahl und einen Referenzlaserstrahl aufgespaltet wird. Der Messlaserstrahl wird mittels einer Ablenkeinheit sukzessive auf die Messpunkte gerichtet. Der an dem Objekt zumindest teilweise reflektierte und/oder gestreute Messlaserstrahl wird mit dem Referenzlaserstrahl auf einer Detektorfläche eines Detektors zur Ausbildung einer optischen Interferenz überlagert. Aus den Messsignalen des Detektors kann auf Schwingungsdaten rückgeschlossen werden, insbesondere eine Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts am Messpunkt. Typischerweise ist die Ablenkeinheit so ausgeführt, dass der Messlaserstrahl in 2 Richtungen abgelenkt werden kann.
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Es sind hierbei Vorrichtungen bekannt, bei welchen die Wellenlänge des Messlaserstrahls im infraroten Wellenlängenbereich liegt. Dies weist den Nachteil auf, dass der Auftreffpunkt des Messlaserstrahls auf dem Messobjekt im Allgemeinen für den Benutzer nicht sichtbar ist. Es sind daher Vorrichtungen bekannt, bei welchen zusätzlich ein Pilotlaserstrahl vor der Ablenkeinheit in den Strahlengang des Messlaserstrahls eingekoppelt wird. Die Wellenlänge des Pilotlaserstrahls liegt im sichtbaren Wellenlängenbereich, sodass der Benutzer anhand des Auftreffpunkts des Pilotlaserstrahls auf dem Messobjekt auf den Auftreffpunkt des Messlaserstrahls rückschließen kann.
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Problematisch ist, dass auch nach Feinjustierung der optischen Elemente zum Einkoppeln des Pilotlaserstrahls in den Strahlengang des Messlaserstrahls Ungenauigkeiten auftreten. Typischerweise besteht eine zumindest geringe Winkelabweichung zwischen Messlaserstrahl und Pilotlaserstrahl. Der für den Benutzer sichtbare Auftreffpunkt des Pilotlaserstrahls auf dem Messobjekt weicht somit typischerweise zumindest geringfügig (im Bereich einiger µm) von dem Auftreffpunkt des Messlaserstrahls ab.
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Diese Ungenauigkeit ist insbesondere relevant, wenn
- • Der Messlaserstrahl auf filigrane Strukturen ausgerichtet werden muss oder
- • aus den Schwingungsdaten einer Mehrzahl von Messstrahlen, insbesondere bei Verwendung einer Vorrichtung mit mehreren Messköpfen, wobei jeder Messkopf zum Aussenden mindestens eines Messstrahls ausgebildet ist und zumindest eine Ablenkeinheit aufweist, auf sogenannte inplane-Schwingungen rückgeschlossen wird, das heißt Schwingungskomponenten ungefähr senkrecht zur Auftreffrichtung der Messlaserstrahlen auf dem Objekt berechnet werden. Insbesondere bei solchen Auswertungen führen bereits geringe Ortsungenauigkeiten zu erheblichen Fehlern in der Auswertung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Ungenauigkeiten aufgrund eines Ortsunterschiedes des Auftreffpunktes von Pilotlaserstrahl und Messlaserstrahl auf dem Messobjekt zu verringern.
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Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, insbesondere einer bevorzugten Ausführungsform hiervon. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt zur Durchführung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet, insbesondere einer bevorzugten Ausführungsform hiervon.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur interferometrischen Schwingungsmessung an einer Mehrzahl von Messpunkten mittels eines Messlaserstrahls weist folgende Verfahrensschritte auf:
- In einem Verfahrensschritt A erfolgt ein Erzeugen des Messlaserstrahls mit einer Wellenlänge im infraroten Wellenlängenbereich und eines Pilotlaserstrahls mit einer Wellenlänge im sichtbaren Wellenlängenbereich. In einem Verfahrensschritt B erfolgt ein Ablenken des Messlaserstrahls und des Pilotlaserstrahls mittels einer gemeinsamen optischen Ablenkeinheit und ein Steuern der Ablenkeinheit, sodass der Pilotlaserstrahl auf den Messpunkt trifft. In einem Verfahrensschritt C erfolgt ein Durchführen einer Schwingungsmessung mittels des Messlaserstrahls.
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Die Erfindung ist in der Erkenntnis der Anmelderin begründet, dass durch Justieren von optischen Komponenten eine Ortsabweichung zwischen dem Auftreffpunkt des Pilotlaserstrahls und des Messlaserstrahls einerseits nicht vollständig vermieden werden kann. Andererseits ist es aufwendig, die Möglichkeit für den Benutzer zu schaffen, selbst eine Nachjustierung optischer Komponenten vorzunehmen. Erfindungsgemäß wird daher eine Winkelabweichung zwischen Pilotlaserstrahl und Messlaserstrahl bestimmt und vor Durchführen der Schwingungsmessung kompensiert:
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit eine Winkelabweichung zwischen Pilotlaserstrahl und Messlaserstrahl bestimmt und in einem Korrekturschritt B1 zwischen Verfahrensschritt B und C wird die Ablenkeinheit angesteuert, um die Winkelabweichung zwischen Pilotlaserstrahl und Messlaserstrahl zu kompensieren.
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Hierdurch ist es somit nicht notwendig, zum Erzielen einer hohen Genauigkeit eine Feinjustierung der optischen Komponenten vor Durchführung der Messung vorzunehmen. Stattdessen wird eine etwaige verbleibende Winkelabweichung zunächst bestimmt und vor Durchführen der Messung kompensiert.
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Ist die Winkelabweichung zwischen Pilotlaserstrahl und Messlaserstrahl bekannt, so kann nach Ausrichten des Pilotlaserstrahls auf den Messpunkt und vor Durchführen der Messung mittels der Ablenkeinheit die Winkelabweichung kompensiert werden. Nach dieser Kompensation trifft somit der Messlaserstrahl auf den Messpunkt auf und der Auftreffpunkt des Pilotlaserstrahls weicht nun - abhängig von der vorliegenden Winkelabweichung - von dem Messpunkt ab. Die anschließend durchgeführte Schwingungsmessung erfolgt somit an dem Messpunkt, auf welchen eingangs der Pilotlaserstrahl gerichtet wurde.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine erhebliche Erhöhung der Genauigkeit hinsichtlich des Auftreffpunktes des Messlaserstrahls auf einen zuvor mittels des Pilotlaserstrahls ausgewählten Messpunkt, ohne dass der Benutzer optische Komponenten, wie beispielsweise teildurchlässige Spiegel zum Einkoppeln des Pilotlaserstrahls in dem Strahlengang des Messlaserstrahls, nachjustieren muss.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur interferometrischen Schwingungsmessung an einer Mehrzahl von Messpunkten mittels eines Messlaserstrahls weist eine oder mehrere Strahlungsquellen zum Erzeugen eines Messlaserstrahls im infraroten Wellenlängenbereich und eines Pilotlaserstrahls im sichtbaren Wellenlängenbereich auf. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Ablenkeinheit auf, welche im Strahlengang von Messlaserstrahl und Pilotlaserstrahl angeordnet ist, sowie eine Steuereinheit, welche mit der Ablenkeinheit verbunden ist, um den Messlaserstrahl und den Pilotlaserstrahl auf einer Mehrzahl von Messpunkten auf einem Messobjekt zu richten.
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Die Vorrichtung weist weiterhin eine Interferometereinheit ein, um den zumindest teilweise von dem Messobjekt reflektierten und/oder gestreuten Messstrahl mit einem Referenzstrahl unter Ausbildung einer optischen Interferenz auf zumindest einer Detektorfläche zumindest eines Interferenz-Detektors der Vorrichtung zu überlagern. Der Interferenz-Detektor ist mit der Steuereinheit zur Auswertung von Schwingungsdaten verbunden.
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Wesentlich ist, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, den Pilotlaserstrahl abhängig von Steuerbefehlen mittels der Ablenkeinheit auf einen Messpunkt zu richten, in einem Korrekturschritt die Ablenkeinheit anzusteuern, um eine Winkelabweichung zwischen Pilotlaserstrahl und Messlaserstrahl zu kompensieren und nach Ausführung des Korrekturschritts eine Schwingungsmessung an dem Messpunkt mittels des Messlasers durchzuführen.
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Hierdurch ergeben sich die zuvor bei Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Vorteile.
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Vorteilhafterweise wird zur Bestimmung der Winkelabweichung ein Detektor verwendet, mittels dessen sowohl ein Auftreffpunkt des Pilotlaserstrahls, als auch ein Auftreffpunkt des Messlaserstrahls detektierbar ist. Hierdurch kann in unaufwendiger Weise die Winkelabweichung bestimmt werden.
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Ebenso weist die Vorrichtung bevorzugt einen Detektor auf, welcher ausgebildet ist, sowohl einen Auftreffpunkt des Pilotlaserstrahls als auch einen Auftreffpunkt des Messlaserstrahls zu detektieren, um einen unaufwendigen Aufbau zu erzielen.
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Bei Verwendung eines solchen Detektors wird vorteilhafterweise zur Bestimmung der Winkelabweichung der Detektor am Ort des Messobjekts oder zumindest im Bereich des Messobjekts, bevorzugt zwischen Ablenkeinheit und Messobjekt unmittelbar am Messobjekt angeordnet. Auf diese Weise wird die Winkelabweichung zumindest näherungsweise gemäß der später bei der Messung vorliegenden räumlichen Begebenheiten bestimmt.
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Vorteilhafterweise wird zur Bestimmung der Winkelabweichung ein Auftreffpunkt des Pilotlaserstrahls oder des Messlaserstrahls als Referenzpunkt gewählt und mittels der Ablenkeinheit wird der Auftreffpunkt des anderen Laserstrahls zu dem Referenzpunkt nachgeführt. Hierdurch wird in unaufwendiger Weise die Winkelabweichung bestimmt, indem beim Nachführen die notwendige Änderung durch die Ablenkeinheit erfasst wird. Diese bei Nachführen erfolgte Änderung durch die Ablenkeinheit entspricht der notwendigen Kompensation in Verfahrensschritt B1.
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Es kann hierbei in einer vorteilhaften Ausführungsform zunächst der Pilotlaserstrahl auf einen Referenzpunkt gerichtet werden. Anschließend wird mittels der Ablenkeinheit der Messlaserstrahl auf diesen Referenzpunkt gerichtet und die hierfür notwendige Änderung, insbesondere Winkeländerung durch die Ablenkeinheit, als Winkelabweichung bestimmt. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, zunächst den Messlaserstrahl auf einen Referenzpunkt zu richten und anschließend mittels Ablenkeinheit den Pilotlaserstrahl auf den Referenzpunkt nachzuführen. Auch hierdurch ergibt sich die Winkelabweichung, wobei zur Kompensation in Verfahrensschritt B1 entsprechend eine gegenläufige Änderung, das heißt Kompensation um die entgegengesetzte Abweichung, erfolgt.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, zur Bestimmung der Winkelabweichung am Ort des Referenzpunktes einen Detektor anzuordnen, mittels dessen zumindest der Messlaserstrahl detektierbar ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein solcher Detektor am Ort des Referenzpunktes angeordnet und der Pilotlaserstrahl auf den Detektor gerichtet. Anschließend wird der Messlaserstrahl auf den Detektor nachgeführt und hierdurch wie zuvor beschrieben die Winkelabweichung bestimmt. Das Ausrichten des Pilotlaserstrahls auf den Referenzpunkt wird bevorzugt mittels eines oder mehrerer der folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:
- - der Pilotlaser wird durch manuelle Steuerung der Ablenkeinheit auf den Referenzpunkt gerichtet;
- - der Bereich um den Referenzpunkt wir mittels einer Kamera aufgenommen und der Pilotlaser anhand der Kamerabilder zu dem Referenzpunkt geführt, dies kann manuell oder bevorzugt automatisiert erfolgen;
- - der Pilotlaser wird in einem Raster über den Bereich um den Referenzpunkt geführt und das Detektorsignal gemessen, die Position mit maximalem Detektorsignal entspricht dann der Ablenkung des Pilotlasers auf den Referenzpunkt oder dem Rasterpunkt, welcher dem Referenzpunkt am nächsten liegt.
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Das Nachführen des Messlaserstrahls kann hierbei automatisiert erfolgen. Insbesondere ist es vorteilhaft, mittels der Ablenkeinheit den Messtrahl in einem Raster über die Detektorfläche zu bewegen und abhängig von den durch die Ablenkeinheit eingestellten Winkeln bzw. Winkelabweichungen die Intensität am Photodetektor aufzuzeichnen. Aus den Steuerparametern für die Ablenkeinheit bei Richten des Pilotlaserstrahls auf den Detektor einerseits und den Steuerparametern, bei welchen bei der vorgenannten Rasterbewegung des Messstrahls die maximale Intensität aufgenommen wurde (und somit davon ausgegangen werden kann, dass der Messstrahl zumindest teilweise auf den Detektor auftrifft), kann auf die Winkelabweichung rückgeschlossen werden.
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Insbesondere bei Verwenden einer Ablenkeinheit, deren Ablenkverhalten über ein Winkelpaar beschrieben werden kann, beispielsweise eine Ablenkeinheit mit zwei Spiegeln, wird bevorzugt das initiale Ablenkwinkelpaar bei Richten des Pilotlaserstrahls auf den Detektor und das Ablenkwinkelpaar, bei dem die maximale Intensität aufgezeichnet wurde, zur Berechnung der Winkelabweichung zwischen Pilot- und Messlaserstahl verwendet.
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Vorteilhafterweise ist der Dektektor so ausgeführt, dass er sowohl für die Wellenlänge des Pilotlasers, als auch für die Wellenlänge des Messlasers empfindlich ist. Dies ermöglicht die initale Ausrichtung des Pilotlasers auf den Dektektor automatisiert zu verbessern, indem der Pilotlaserstrahl bei ausgeschaltetem Messlaserstrahl in einem feinen Raster über die Detektrofläche bewegt wird und abhängig von den Ablenkwinkeln die Intensität aufgezeichnet wird. Die ideale Ausrichtung des Pilotlasers auf den Detektor ist bei maximaler Intensität erreicht. Beim Abrastern des Messlaserstrahls muss dann der Pilotlaser ausgeschaltet sein.
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Da die mechanische Überlagerung bereits eine gute Übereinstimmung der Richtungen des Pilotlaserstrahls und des Messlaserstrahls gewährleistet, ist ein Abrastern nur in einem kleinen Winkelbereich der zu erwartenden restlichen Abweichung erforderlich.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist daher bevorzugt einen Detektor für zumindest den Messlaserstrahl auf. Ein solcher Detektor ist in einer bevorzugten Ausführungsform als Photozelle ausgebildet, welche zumindest im Wellenlängenbereich des Messlaserstrahls sensibel ist, bevorzugt sowohl im Wellenlängenbereich des Messlaserstrahls als auch im Wellenlängenbereich des Pilotlaserstrahls sensibel ist. Zur Erhöhung der Genauigkeit weist in einer bevorzugten Ausführungsform der Detektor eine Blende, insbesondere eine Lochblende, auf, welche somit den Ort des Referenzpunktes definiert.
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Abhängig von der Größe der Lochblende und des Durchmessers des fokussierten Laserstrahls ist es vorteilhaft möglich, anstelle der Winkelabweichung mit der höchsten Intensität, alle Winkelabweichungen zu verwenden, welche einen bestimmten Intensitätswert überschreiten, aus den Intensitäten und den zugehörigen Abweichungen lässt sich durch Mittelungsverfahren, insbesondere durch eine Schwerpunktsberechnung die Winkelabweichung bestimmen, die optimal der Mitte des Laserstrahls zugeordnet werden kann. Insbesondere ist dies vorteilhaft, wenn die Größe der Lochblende und der Durchmesser des fokussierten Laserstrahls nicht übereinstimmen.
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Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, den Detektor als Pin-Photodiode oder als ortsauflösenden Detektor auszubilden, bevorzugt als PSD-Detektor (PSD= position sensitive device), als Quadranten-Photodiode oder als CCD- oder CMOS-Kamera oder als Photodioden-Array. Bevorzugt ist der ortsauflösende Detektor zur Detektion sowohl des Pilotlaserstrahls, als auch des Messlaserstrahls ausgebildet. Mittels solch eines Detektors kann die zuvor beschrieben Nachführung in einfacher Weise erfolgen.
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Vorteilhafterweise wird die Winkelabweichung abhängig von einem Ortsunterschied eines Auftreffpunkts des Messlaserstrahls und eines Auftreffpunkts des Pilotlaserstrahls auf einer Referenzfläche bestimmt. In dieser vorteilhaften Ausführungsform ist somit ein Nachführen des Mess- oder Pilotlaserstrahls zu einem zuvor von dem anderen Laserstrahl definierten Referenzpunkts nicht zwingend notwendig.
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Vorteilhafterweise wird zur Bestimmung der Winkelabweichung eine IR-Wandlerfläche verwendet, welche die Strahlung des Messlaserstrahls am Auftreffpunkt in den sichtbaren Wellenlängenbereich überführt.
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Die Verwendung einer solchen Wandlerfläche ist vorteilhaft, da ein zuvor beschriebenes Nachführen in einfacher Weise möglich ist, da sowohl der Auftreffpunkt des Messlaserstrahls, als auch des Pilotlaserstrahls, sichtbar sind.
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Ebenso ist die Verwendung einer solchen IR-Wandlerfläche vorteilhaft, um wie zuvor beschrieben einen Ortsunterschied zwischen Auftreffpunkt des Pilotlaserstrahls und des Messlaserstrahls zur Bestimmung der Winkelabweichung zu verwenden, da der Ortsunterschied in einfacher Weise durch Auswerten der nun im sichtbaren Bereich detektierbaren Auftreffpunkte von Messlaserstrahl und Pilotlaserstrahl erfolgen kann.
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Vorteilhafterweise wird der Auftreffpunkt des Messlaserstrahls und/oder des Pilotlaserstrahls mittels eines oder mehrerer ortsaufgelöster Kamerabilder bestimmt. Es liegt hierbei im Rahmen der Erfindung, dass der Benutzer anhand der auf einer Anzeigeeinheit wie einem Bildschirm angezeigten Kamerabilder manuell Steuerbefehle an die Ablenkeinheit vorgibt, um die Winkelabweichung zu bestimmen, beispielsweise um wie zuvor ein Nachführen zu einem Referenzpunkt durchzuführen oder um Auftreffpunkte zur Bestimmung eines Ortsunterschiedes zu markieren.
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Insbesondere ist es jedoch vorteilhaft, dass die Winkelabweichung automatisiert mittels Auswertung des oder der Kamerabilder bestimmt wird, sodass keine manuelle Handlung des Benutzers notwendig ist. Analog zum oben beschriebenen Verfahren mit der Lochblende, kann hier eine hohe Genauigkeit durch Auswertung mehrerer benachbarter Kamerapixel, insbesondere durch Schwerpunktberechnung aller Pixel, die einen Schwellwert überschreiten erzielt werden. Insbesondere ist es vorteilhaft die Kameraempfindlichkeit und Shutterzeiten soweit zu reduzieren, dass keine Übersteuerung der durch den Laser beleuchteten Pixel auftritt.
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Alternativ wird neben den Kamerabildern mit Laserstrahlen auch mindestens ein Kamerabild ohne Laserstrahlen aufgenommen, um die Position der Laserstrahlen durch Auswertung der Differenzbilder mit und ohne Laserstrahlen zu bestimmen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist daher bevorzugt zumindest eine Kamera auf und weiterhin wie zuvor beschrieben eine Referenzfläche mit IR-Wandlerfunktion, um die Strahlung des Messlasers an dessen Auftreffpunkt auf der Referenzfläche in den sichtbaren Wellenlängenbereich zu überführen. Hierdurch kann, wie zuvor beschrieben, in einfacher Weise eine insbesondere automatisierte Bestimmung der Winkelabweichung erfolgen. Weiterhin sind Kameras mit Detektionsbereichen im sichtbaren Wellenlängenbereich kostengünstig, haben eine hohe Auflösung und sind darüber hinaus bei vielen Vorrichtungen zur interferometrischen Schwingungsmessung bereits vorgesehen.
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Die Steuereinheit ist bevorzugt ausgebildet, abhängig von den Kamerabildern der Kamera den Auftreffpunkt des Messlaserstrahls und/oder des Pilotlaserstrahls zu einem Referenzpunkt nachzuführen. Hierdurch wird das zuvor beschriebene Nachführverfahren zur Bestimmung der Winkelabweichung automatisiert durchgeführt.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Vorrichtung eine Referenzfläche wie zuvor beschrieben mit IR-Wandlerfunktion aufweist und diese in Verbindung mit einer Kamera, insbesondere einer Videokamera der Vorrichtung zu wie folgt zu verwenden: Durch Bildverarbeitungsalgorithmen kann der fokussierte Laserstrahl im Videobild Sub-Pixel genau detektiert werden. Hierzu wird das Kamerabild durch Verwendung kurzer Shutterzeiten und / oder kleiner Kamerablenden geeignet abgedunkelt, so dass eine Übersteuerung durch den intensiven Laserstrahl vermieden wird. Vorteilhafterweise werden beide Laserstrahlen ausgeschaltet um ein Hintergrundbild aufzunehmen und danach sowohl Messlaser als auch Pilotlaser einzeln eingeschaltet, um jeweils ein Bild mit dem Laserstrahl aufzunehmen. Durch Differenzbildberechnung erhält man isoliert die Bilder der Laserstrahlen aus denen die Positionen durch Schwerpunktberechnung mit hoher Genauigkeit ermittelt werden können. Nun kann der Messlaserstrahl bei abgeschaltetem Pilotlaserstrahl mittels Ablenkeinheit wiederholt leicht bewegt werden und nach jeder Bewegung durch Wiederholung der Bildaufzeichung und Schwerpunktberechnung die Position neu ermittelt werden. Aus der Differenz der Schwerpunkte vor und nach der Bewegung kann der Verschiebungsvektor im Kamerabild ermittelt werden. Durch Vergleich des gemessenen Verschiebungsvektors mit dem zur Nachführung benötigten Verschiebungsvektor kann die Bewegung der Ablenkeinheit so gesteuert werden, dass der Messlaser auf die zuvor ermittelte Position des Pilotlasers gerichtet ist. Dieser Prozess kann iterativ wiederholt werden, bis die Abweichung eine zuvor festgelegte Grenze unterschreitet. Mit anderen Worten wird somit bevorzugt eine Regelschleife zur Nachführung des Messlasers gebildet. Die Regelschleife kann entweder so ausgestaltet werden, dass alle Informationen zur Positionsregelung automatisch während der Nachführung ermittelt werden, oder es können zusätzliche Informationen wie z. B. Lage der Kamera relativ zur Ablenkeinheit, Kamerazoom, etc. verwendet werden, um die Nachführung schneller durchzuführen.
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Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine genaue Ortsbestimmung des Auftreffpunktes des Messlaserstrahls und des Pilotlaserstrahls vorteilhaft, um eine hohe Genauigkeit bei Bestimmung der Winkelabweichung zu erzielen. Vorteilhafterweise wird bei Bestimmung der Winkelabweichung bei Auswertung des Auftreffpunkts des Messlaserstrahls der Pilotlaserstrahl abgeschaltet oder blockiert und/oder bei Auswertung des Auftreffpunktes des Pilotlaserstrahles der Messlaserstrahl abgeschaltet oder blockiert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass zum einen keine Verwechslung zwischen dem Auftreffpunkt von Pilotlaserstrahl und Messlaserstrahl erfolgt. Darüber hinaus ist auch dann die Bestimmung einer Winkelabweichung wünschenswert, wenn sich die Auftreffpunkte von Messlaserstrahl und Pilotlaserstrahl überlappen. Insbesondere in solchen Fällen ist die Bestimmung der beiden Auftreffpunkte anspruchsvoll, sofern beide Laserstrahlen angeschaltet sind und somit ein zusammenhängender Bereich der sich überlappenden Auftreffpunkte vorliegt. Hier ist es insbesondere vorteilhaft, wie zuvor beschrieben, bei Bestimmung des Auftreffpunktes eines Laserstrahls den anderen Laserstrahl abzuschalten.
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Die bestimmte Winkelabweichung wird bevorzugt in der Steuereinheit abgespeichert, sodass sie bei einer Vielzahl von nachfolgenden Messungen jeweils in dem Verfahrensschritt B1 zur Kompensation der Winkelabweichung verwendet werden kann.
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Zur Erhöhung der Genauigkeit ist es vorteilhaft, dass eine mehrfache Bestimmung der Winkelabweichung erfolgt und eine gemittelte Winkelabweichung zur Durchführung des Korrekturschrittes B1 verwendet wird.
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Der Messlaserstrahl weist eine Wellenlänge im infraroten Bereich größer 700 nm auf, insbesondere bevorzugt im Bereich 1200 nm bis 1700 nm, besonders bevorzugt zwischen 1530 nm und 1570 nm. Der Pilotlaserstrahl weist eine Wellenlänge im sichtbaren Bereich auf, insbesondere bevorzugt im Bereich 400 nm bis 700 nm, besonders bevorzugt im Bereich 500 nm bis 650 nm.
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Die Strahlungsquellen für den Messlaserstrahl und/oder den Pilotlaserstrahl sind bevorzugt als Halbleiterlaser oder Faserlaser ausgebildet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind insbesondere für Messungen geeignet, bei welchen mittels mehrerer Messlaserstrahlen, bevorzugt mittels mindestens zweier Messlaserstrahlen, insbesondere mittels dreier Messlaserstrahlen, deren Strahlengänge bevorzugt nicht parallel zueinander verlaufen und die weiter bevorzugt auf einen gemeinsamen Messpunkt auf dem zu vermessenden Objekt auftreffen, eine interferometrische Schwingungsmessung erfolgt.
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Bevorzugt wird die Interferometereinheit in an sich bekannter Weise heterodyn ausgebildet, insbesondere durch Vorsehen eines Frequenzschiebers im Strahlengang des Mess- oder Referenzstrahls, bevorzugt eines akustooptischen Frequenzschiebers (AOFS = acousto optic frequency shifter), insbesondere einer Bragg-Zelle.
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Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer IR-Wandlerfläche;
- 2 eine Draufsicht auf eine IR-Wandlerfläche zur Verdeutlichung eines Nachführverfahrens ;
- 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Detektor mit Lochblende;
- 4 eine Draufsicht auf die Lochblende zur Verdeutlichung des Nachführverfahrens und
- 5 in Teilbildern a) und b) schematische Darstellungen bei Ausführungen eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Verwendung von zwei Messköpfen.
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Die Figuren zeigen schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellungen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Elemente.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur interferometrischen Schwingungsmessung an einer Mehrzahl von Messpunkten mittels eines Messlaserstrahls.
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Die Vorrichtung weist zwei Strahlungsquellen zum Erzeugen eines Messlaserstrahls 1 und eines Pilotlaserstrahls 2 auf: Mittels einer IR-Strahlungsquelle 3, welche als Faserlaser ausgebildet ist, wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1550 nm und somit einer Wellenlänge im infraroten Wellenlängenbereich erzeugt. Eine Interferometereinheit 5 weist einen ersten teildurchlässigen Spiegel 5a auf, mittels dessen der Laserstrahl in den Messlaserstrahl 1 und einen Referenzlaserstrahl 1a aufgeteilt wird. Der von dem Messobjekt zumindest teilweise reflektierte und/oder gestreute Messlaserstrahl 1 wird über einen teildurchlässigen Spiegel 5b der Interferometereinheit 5 auf eine Detektorfläche eines Detektors 6 geführt. Der Referenzlaserstrahl 1a wird über einen Spiegel 5c und einen teildurchlässigen Spiegel 5d der Interferometereinheit 5 auf der Detektorfläche des Detektors 6 mit dem vom Objekt reflektierten und/oder gestreuten Messlaserstrahl 1 zur Ausbildung einer optischen Interferenz überlagert.
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Die Vorrichtung weist weiterhin eine Pilot-Strahlungsquelle 4 auf, welche vorliegend als Diodenlaser ausgebildet ist und einen Laserstrahl mit Wellenlänge 520 nm und somit einer Wellenlänge im sichtbaren Wellenlängenbereich erzeugt. Der Pilotlaserstrahl 2 wird über einen Einkoppel-Spiegel 7 in den Strahlengang des Messlaserstrahls 1 eingekoppelt. Der Spiegel 7 kann ebenfalls als teildurchlässiger Spiegel ausgebildet werden, ist aber im konkreten Fall besonders bevorzugt als dichroitischer Spiegel ausgebildet ist, der das sichtbare Licht des Pilotlasers reflektiert und das infrarote Licht des Messlasers transmittiert.
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Messlaserstrahl 1 und Pilotlaserstrahl 2 werden über eine gemeinsame Ablenkeinheit 8 abgelenkt, um auf Messpunkte des zu vermessenden Objekts gerichtet zu werden.
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Die Vorrichtung weist weiterhin eine vorliegend als Computer ausgebildete Steuereinheit 9 auf, welche mit der Ablenkeinheit 8, der Pilot-Strahlungsquelle 4, dem Interferenz-Detektor 6 und der IR-Strahlungsquelle 3 verbunden ist. Mittels der Steuereinheit kann somit nicht nur die Ablenkeinheit 8 gesteuert werden. Ebenso können die Strahlungsquellen gesteuert werden, insbesondere ein- und ausgeschaltet werden. Weiterhin dient die Steuereinheit 9 als Auswerteeinheit, um aus den Messdaten des Interferenz-Detektors 6 Schwingungsdaten auszuwerten.
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Die Interferometereinheit 5 ist in an sich bekannter Weise als heterodyne Interferometereinheit ausgebildet, durch Vorsehen eines Frequenzschiebers, bevorzugt eines akustooptischen Frequenzschiebers (AOFS = acousto optic frequency shifter), vorliegend einer Bragg-Zelle, im Strahlengang des Referenzstrahls.
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Die Vorrichtung weist weiterhin eine Kamera 10 auf, um ortsaufgelöste Kamerabilder der Messumgebung zu erstellen. Die Kamera 10 ist ebenfalls mit der Steuereinheit 9 verbunden, sodass mittels der Steuereinheit 9 die Bilder der Kamera 10 ausgewertet werden können.
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Der Einkoppel-Spiegel 7 weist Stellschrauben auf, die schematisch als Justierelemente 7a und 7b dargestellt sind. Mittels der Justierelemente 7a und 7b erfolgt herstellerseitig eine Feinjustierung, um nach Einkoppeln des Pilotlaserstrahls 2 in den Strahlengang des Messlaserstrahls 1 die beiden Laserstrahlen koaxial und parallel zu führen. Dies ist unter realen Bedingungen jedoch nicht exakt möglich, es verbleibt stets eine - wenn auch geringfügige - Winkelabweichung zwischen Pilotlaserstrahl 2 und Messlaserstrahl 1. Diese Winkelabweichung 11 ist in den Figuren aus Gründen der besseren Darstellbarkeit stark übertrieben gezeigt.
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Die Winkelabweichung 11 bewirkt, dass Pilotlaserstrahl 2 und Messlaserstrahl 1 auf voneinander abweichenden Ortspunkten auf dem Messobjekt auftreffen.
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Die Ablenkeinheit 8 ist in an sich bekannter Weise ausgebildet und weist in zwei Achsen drehbare Spiegel auf. Dies kann durch einen in zwei Achsen drehbaren Spiegel realisiert werden. Vorliegend weist die Ablenkeinheit zwei um jeweils eine Achse drehbare Spiegel auf. Diese Ablenkeinheit ist als Galvanometer-Scannereinheit ausgeführt. Die Ablenkung erfolgt vorliegend mittels zweier Spiegel, deren Stellung jeweils durch einen Winkel angegeben werden kann. Eine bestimmte Ablenkstellung der Galvanometer-Scannereinheit kann somit durch ein Ablenkwinkelpaar beschrieben werden.
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Wesentlich ist, dass die Steuereinheit 9 ausgebildet ist, den Pilotlaserstrahl 2 abhängig von Steuerbefehlen mittels der Ablenkeinheit 8 auf einen Messpunkt eines zu vermessenden Objekts zu richten, in einem Korrekturschritt die Ablenkeinheit 8 anzusteuern, um eine Winkelabweichung zwischen Pilotlaserstrahl und Messlaserstrahl 1 zu kompensieren und nach Ausführen des Korrekturschritts eine Schwingungsmessung an dem Messpunkt mittels des Messlaserstrahls durchzuführen. Dies wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens und 2 näher erläutert:
- Die Vorrichtung gemäß 1 weist weiterhin einen Detektor auf, mittels dessen sowohl ein Auftreffpunkt des Pilotlaserstrahls 2 als auch ein Auftreffpunkt des Messlaserstrahls 1 detektierbar ist. Dieser Detektor ist vorliegend als IR-Wandlerfläche 12 ausgebildet. Die an sich bekannte IR-Wandlerfläche weist die Eigenschaft auf, dass der Pilotlaserstrahl 2 ohne Änderung der Wellenlänge reflektiert oder gestreut wird wird, der Messlaserstrahl 1 hingegen eine Wellenlängenänderung erfährt und vorliegend mit einer Wellenlänge von etwa 550 nm und somit einer Wellenlänge im sichtbaren Wellenlängenbereich zurückgeworfen wird. Mittels der Kamera 10 kann somit sowohl der Auftreffpunkt des Pilotlaserstrahls 2 als auch der Auftreffpunkt des Messlaserstrahls 1 auf der IR-Wandlerfläche 12 erfasst werden.
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In 2 ist schematisch eine Draufsicht auf die IR-Wandlerkarte 12 dargestellt mit dem gestrichelt dargestellten Auftreffpunkt des Pilotlaserstrahls 2 und dem mit einer durchgezogenen Kreislinie dargestellten Auftreffpunkt des Messlaserstrahls 1. Wie zuvor erläutert, weichen die Auftreffpunkte aufgrund der Winkelabweichung 11 voneinander ab, sodass sich eine Ortsdifferenz der Auftreffpunkte auf der IR-Wandlerfläche ergibt.
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Zur Bestimmung der Winkelabweichung in dem vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst mittels der Steuereinheit 9 lediglich die Pilot-Strahlungsquelle 4 angeschaltet, die IR-Strahlungsquelle 3 hingegen nicht. Anschließend wird ein ortsaufgelöstes Bild mittels der Kamera 10 aufgenommen. Durch an sich bekannte Auswerteverfahren kann die als Kreislinie in 2 dargestellte Fläche bestimmt werden, welche den Auftreffpunkt des Pilotlasers 2 wiedergibt. Als Auftreffort wird der Mittelpunkt dieser Fläche angenommen.
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Anschließend wird die Pilot-Strahlungsquelle 4 abgeschaltet und die IR-Strahlungsquelle 3 angeschaltet. Aufgrund der zuvor beschriebenen Eigenschaft der IR-Wandlerfläche kann nun mittels der Kamera 10 auch die durch den Messlaserstrahl 1 beleuchtete Fläche ermittelt werden und dem Messlaserstrahl 1 das Zentrum dieser Fläche als Auftreffpunkt zugeordnet werden.
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Die Kamera 10 der Vorrichtung gemäß des ersten Ausführungsbeispiels ist eine kalibrierte Kamera, bei welcher eine Ortsdifferenz unmittelbar einer Winkelabweichung zugeordnet werden kann. Diese Kalibration der Kamera kann erfolgen, indem der Laser mittels der Ablenkeinheit auf zumindest 3 Punkte einer Fläche ausgerichtet wird, wobei die 3 Punkte mindestens eine bekannte Winkellage bzgl. der Kamera besitzen und jeweils ein Kamerapixel dem Ablenkwinkelpaar zugeordnet wird. Die 3 Punkte müssen eine Ebene aufspannen, d. h. nicht kollinear sein. Die Zuordnung zwischen Ablenkwinkelpaar und Kamerapixel kann manuell oder durch automatisches Auffinden des Laserstrahls im Kamerabild erfolgen. Vorzugweise wird die Kalibration direkt auf der IR-Wandlerfläche durchgeführt, dann sind Fehler durch Abstandsänderung ausgeschlossen. Bevorzugt befindet sich die Kamera sehr nahe an den Drehpunkten der Ablenkeinheit, oder das für sie vorgesehene Licht wird sogar über einen teildurchlässigen oder dichroitischen Spiegel aus dem Strahlengang des Mess- bzw. Pilotlaserstrahls ausgekoppelt, um einen die Genauigkeit der Winkelmessungen vermindernden Parallaxeneffekt zu minimieren oder ganz zu vermeiden.
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Die Ortsdifferenz 13 zwischen dem Auftreffpunkt des Pilotlaserstrahls 2 und des Messlaserstrahls 1 kann aufgrund dieser Kalibration somit mittels der Steuereinheit 9 direkt in eine Winkelabweichung umgerechnet werden und ebenso in Steuerbefehle umgewandelt werden, welche an die Ablenkeinheit 8 gesendet werden, um den Messlaserstrahl 1 auf den als gestrichelte Kreislinie dargestellten Auftreffpunkt des Pilotlaserstrahls 2 zu führen.
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Der Benutzer wird somit durch die Steuereinheit (beispielsweise mittels Textanweisung auf einem Bildschirm) aufgefordert, die IR-Wandlerfläche in etwa an dem Ort anzuordnen, an welchem bei der späteren Messung sich das Messobjekt befindet. Anschließend wird der Benutzer durch manuelle Steuerbefehle an der Steuereinheit den Pilotlaserstrahl (während der Messlaserstrahl abgeschaltet ist) auf einen Punkt auf der Wandlerkarte richten und dies über Benutzereingabe bestätigen. Die Steuereinheit führt nun eine automatische Bestimmung der Winkelabweichung durch:
- Hierzu wird zunächst - wie zuvor beschrieben - bei ausgeschaltetem Messlaserstrahl mittels der Kamera 10 der Auftreffpunkt des Pilotlaserstrahls 2 erfasst. Anschließend wird (ohne Änderung der Spiegelstellungen der Ablenkeinheit 8) der Pilotlaserstrahl 2 abgeschaltet und der Messlaserstrahl angeschaltet. Mittels der Kamera 10 wird nun - wie ebenfalls vorangehend beschrieben - der Auftreffpunkt des Messlaserstrahls 1 ermittelt. Durch Vergleich der beiden Kamerabilder kann die Ortsdifferenz und hieraus die Winkelabweichung 11 berechnet werden. Die Winkelabweichung wird gespeichert.
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Bevorzugt wird die Ermittlung der Winkelabweichung - wie zuvor beschrieben - mehrmals an mehreren leicht unterschiedlichen Punkten auf der IR Wandlerkarte durchgeführt um durch Mittelung der ermittelten Winkelabweichungen einen genaueren Wert für die Ortsdifferenz (13) zu ermitteln.
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Dem Benutzer wird nun über dem Bildschirm mitgeteilt, dass die Messung beginnen kann.
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Der Benutzer kann nun beispielsweise die IR-Wandlerfläche 12 entfernen, an dieser Stelle ein Messobjekt anordnen und gegebenenfalls über weitere Steuerbefehle den nun angeschalteten Pilotlaserstrahl 2 auf einen gewünschten Messpunkt mittels der Ablenkeinheit 8 richten. Nach Bestätigung durch den Benutzer führt die Vorrichtung eine Schwingungsmessung durch. Hier wird jedoch zunächst die Winkelabweichung zwischen Pilotlaserstrahl 2 und Messlaserstrahl 1 kompensiert:
- In einem Verfahrensschritt B1 wird vor Durchführen der Schwingungsmessung die Ablenkeinheit 8 mittels der Steuereinheit 9 derart gesteuert, dass die Ortsdifferenz 13 kompensiert wird und somit der Messlaserstrahl 1 nun nach Durchführen von Korrekturschritt B1 auf den als gestrichelte Kreislinie in 2 dargestellten Ort auftrifft und somit auf denjenigen Ort, den der Benutzer zuvor mittels des Pilotlaserstrahls 2 als Messpunkt auswählte.
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Anschließend wird in einem Verfahrensschritt C die Schwingungsmessung in an sich bekannter Weise durchgeführt.
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Wie eingangs erwähnt, ist eine solche Vorrichtung insbesondere geeignet, eine Messung an einer Vielzahl von Messpunkten auf dem Messobjekt durchzuführen und insbesondere anhand der Vielzahl von Schwingungsmessungen auch inplane- oder 3D-Schwingungen zu berechnen.
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In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt.
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Die Vorrichtung ist weitgehend identisch zu der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und der Darstellung in 1 ausgebildet. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird nachfolgend daher lediglich auf die wesentlichen Unterschiede eingegangen:
- Die IR-Strahlungsquelle 3 erzeugt einen linear polarisierten Laserstrahl. Entsprechend ist der Strahlteiler 5b' als PBS (polarizing beam splitter) ausgebildet. Der PBS 5b' wirkt mit einer Lambda/4-Platte 5f zusammen, die vorliegend im Strahlengang des Messstrahls 1 angeordnet ist. Hierdurch wird bei dem zurücklaufenden Messstrahl die Polarisation derart verändert, dass dieser am PBS 5b' nach unten zu dem teildurchlässigen Spiegel 5d abgelenkt wird.
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Weiterhin ist der Interferenz-Detektor der Vorrichtung gemäß 3 als Interferenz-Detektor in der an sich bekannten balanced detector-configuration ausgebildet: Der Detektor weist zwei Interferenz-Teildetektoren 6a und 6b auf, welche mit der Steuereinheit 9 verbunden sind, um die Messdaten nach dem Prinzip der balancierten Detektoren auszuwerten. Über den teildurchlässigen Spiegel 5d gelangen auf jeden der Interferenz-Teildetektoren 6a und 6b jeweils Anteile des rücklaufenden Messstrahls sowie des Referenzstrahls.
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Auch die Interferometereinheit 5' weist einen heterodynen Aufbau mit einem als Bragg-Zelle ausgebildeten AOFS 5e auf.
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Die Ausbildung des Interferometers mit PBS, Lambda/4-Platte und den balancierten Detektoren kann in einem alternativen Ausführungsbeispiel auch in der Vorrichtung gemäß 1 realisiert werden.
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Die Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist, wie in 3 dargestellt, einen Laserstrahl-Detektor 14 auf. Der Laserstrahl-Detektor 14 umfasst eine Photodiode 14a und eine Lochblende 14b. Zur Durchführung der Bestimmung der Winkelabweichungen wird der Benutzer nun aufgefordert, den Laserstrahl-Detektor in etwa an dem Ort anzuordnen, an welchem sich bei der späteren Messung das Messobjekt befinden wird und den (für den Benutzer sichtbaren) Pilotlaserstrahl 2 mittels der Ablenkeinheit 8 auf die Öffnung der Lochblende 14b zu richten.
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Die Photodiode 14a ist vorliegend als PIN-Diode ausgebildet. Mittels der Photodiode 14a kann somit sowohl der Messlaserstrahl 1 als auch der Pilotlaserstrahl 2 detektiert werden.
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Sobald mittels der Steuereinheit 9, welche mit der Photodiode 14a verbunden ist, ein Auftreffen des Pilotlaserstrahls 2 detektiert wird, wird der Pilotlaserstrahl 2 abgeschaltet und der (für den Benutzer nicht sichtbare) Messlaserstrahl 1 angeschaltet. Aufgrund der Winkelabweichung 11 wird in der Regel der Messlaserstrahl 1 in dieser Situation jedoch nicht auf die Öffnung 14c der Lochblende 14b und somit auch nicht auf die Photodiode 14a auftreffen. Dies ist in 4 dargestellt: Der als Kreis dargestellte Auftreffpunkt des Messlaserstrahls 1 weist eine Ortsdifferenz 13 zu der Öffnung 14c der Lochblende 14b auf. Bei Verwendung einer PIN-Diode kann die Lochblende 14b entfallen, die Öffnung 14c der Lochblende entspricht der aktiven Fläche der PIN-Diode.
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Die Steuereinheit führt nun automatisch mittels der Ablenkeinheit 8 den Messlaserstrahl 1 nach, bis dieser auf die Öffnung der Lochblende 14b und somit die Photodiode 14a auftrifft. Hierzu wird der Messlaserstrahl in einem kleinen Winkelbereich abgerastert, die Intensität der Photodiode aufgezeichnet und die Ablenkeinheit auf das Winkelpaar eingestellt, bei dem die Intensität der Photodiode maximal ist. Aufgrund der Winkelabweichung 11 wird dann der Strahlengang des Pilotlaserstrahls 2, sofern man ihn wieder einschaltet, nicht auf der Öffnung der Lochblende 14b enden. Dieser Zustand nach Nachführen des Messlaserstrahls 1 ist in 3 gezeigt.
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Aus den notwendigen Änderungen der Winkelstellungen der Ablenkeinheit 8 zum zuvor beschriebenen Nachführen des Messlaserstrahls 1 ergibt sich die Winkelabweichung 11, welche für die weiteren Messungen abgespeichert wird.
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Dem Benutzer wird nun signalisiert, dass die Bestimmung der Winkelabweichung abgeschlossen ist.
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Der Benutzer kann nun den Detektor mit Lochblende 14b und Photodiode 14a entfernen und stattdessen ein Messobjekt anordnen und mittels der Steuereinheit mittels der Ablenkeinheit 8 und Verwendung des Pilotlaserstrahls 2 einen oder eine Mehrzahl von Messpunkten auf dem Objekt vorgeben.
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Die Messung erfolgt nun wie zuvor beschrieben: Zum Durchführen einer Messung an einem durch den Benutzer durch Anfahren mittels des Pilotlaserstrahls 2 vorgegebenen Messpunkts wird vor Durchführen der Messung in einem Verfahrensschritt B1 eine Kompensation durchgeführt, indem die zuvor bestimmte Winkelabweichung kompensiert wird, sodass nach Durchführen des Korrekturschritts B1 zwar nicht der Pilotlaserstrahl 2, jedoch der Messlaserstrahl 1 auf den vorgegebenen Messpunkt auftrifft. Anschließend wird die Schwingungsmessung in an sich bekannter Weise durchgeführt.
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In 5 ist schematisch eine Anwendung mehrerer Vorrichtungen gemäß 1 zum Durchführen von dreidimensionalen Schwingungsmessungen gezeigt:
- Es werden zwei Messköpfe 15a und 15b verwendet, welche angeordnet sind, um einen gemeinsamen Messpunkt auf einem Messobjekt 16 (vorliegend ein Automobil) zu vermessen. Zunächst wird wie zuvor beschrieben für jeden Messkopf mittels der IR-Wandlerfläche 12 die jeweilige Winkelabweichung bestimmt und gespeichert.
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Anschließend werden mittels der Pilotlaserstrahlen 2' des ersten Messkopfes und 2'' des zweiten Messkopfes ein gemeinsamer Messpunkt auf dem Messobjekt 16 ausgewählt, auf welchem beide Pilotlaserstrahlen 2' und 2'' auftreffen.
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Wie in 5 dargestellt, würden aufgrund der Winkelabweichungen der Messköpfe 15a und 15b die Messlaserstrahlen 1' und 1'' der Messköpfe jedoch nicht an einem gemeinsamen Punkt auf dem Messobjekt 16 auftreffen. Dies ist in 5a schematisch dargestellt.
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Für jeden der Messköpfe 15a und 15b erfolgt durch Durchführen der Messung daher wie zuvor beschrieben ein Korrekturschritt B1, in welchem jeweils mittels der Ablenkeinheit der Messköpfe die zuvor bestimmte Winkelabweichung korrigiert wird. Der Zustand nach Durchführen der Korrekturschritte ist in 5b dargestellt:
- Aufgrund der Korrekturschritte treffen nun die Messlaserstrahlen 1' und 1'' auf den zuvor mittels der Pilotlaserstrahlen markierten Messpunkt auf dem Messobjekt 16 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messlaserstrahl
- 1a
- Referenzlaserstrahl
- 2
- Pilotlaserstrahl
- 3
- IR-Strahlungsquelle
- 4
- Pilot-Strahlungsquelle
- 5, 5'
- Interferometereinheit
- 5a, 5b, 5d
- teildurchlässige Spiegel
- 5b'
- PBS (polarizing beam splitter)
- 5c
- Spiegel
- 5e
- AOFS (acousto optic frequency shifter)
- 5f
- Lambda/4 Platte
- 6, 6a, 6b
- Interferenz-Detektor
- 7
- Einkoppel-Spiegel
- 7a, 7b
- Justierelemente
- 8
- Ablenkeinheit
- 9
- Steuereinheit
- 10
- Kamera
- 11
- Winkelabweichung
- 12
- IR-Wandlerfläche
- 13
- Ortsdifferenz
- 14
- Laserstrahl-Detektor
- 14a
- Photodiode
- 14b
- Lochblende
- 14c
- Öffnung der Lochblende
- 15a, 15b
- Messköpfe
- 16
- Messobjekt
