DE102019207192A1

DE102019207192A1 - Lichtsensor und Koordinatenmessgerät

Info

Publication number: DE102019207192A1
Application number: DE102019207192.9A
Authority: DE
Inventors: Nils Haverkamp
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2020-11-19
Also published as: US20200363187A1

Abstract

Es wird ein Lichtsensor (110) zur Bestimmung mindestens zweier Koordinaten eines Messobjekts (112) vorgeschlagen. Der Lichtsensor (110) umfasst:a) mindestens eine optische Quelle (126) umfassend mindestens eine duale Frequenzkammquelle (128), wobei die optische Quelle (126) eingerichtet ist mindestens ein erstes Frequenzkammsignal (130) und mindestens ein zweites Frequenzkammsignal (132) zu erzeugen;b) mindestens einen Messdetektor (140) und mindestens einen Referenzdetektor (142), welche jeweils eingerichtet sind, um mindestens ein Eingangslichtsignal zu detektieren;c) mindestens einen photonisch integrierten Schaltkreis (144), welcher eingerichtet ist, das erste Frequenzkammsignal (130) in mindestens ein erstes Messsignal (150) und mindestens ein erstes Referenzsignal (152) und das zweite Frequenzkammsignal (132) in mindestens ein zweites Messsignal (154) und mindestens ein zweites Referenzsignal (156) aufzuteilen, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis (144) eingerichtet ist das erste Messsignal (150) zu einer Koppelvorrichtung (162) des Lichtsensors (110) zu leiten, um das Messobjekt (112) mit dem ersten Messsignal (150) zu beleuchten, wobei die Koppelvorrichtung (162) eingerichtet ist das von dem Messobjekt (112) reflektierte erste Messsignal (164) in den photonisch integrierten Schaltkreis (144) einzukoppeln, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis (144) eingerichtet ist, um das reflektierte erste Messsignal (164) und das zweite Messsignal (154) zu dem Messdetektor (140) zu leiten, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis (144) eingerichtet ist, um das erste Referenzsignal (152) und das zweite Referenzsignal (156) zu dem Referenzdetektor (142) zu leiten;d) mindestens eine Signal- und Datenverarbeitungseinheit (148), welche eingerichtet ist, um die jeweils von dem Messdetektor (140) und dem Referenzdetektor (142) detektieren Eingangslichtsignale auszuwerten und mindestens ein Frequenzspektrum der jeweiligen Eingangssignale zu erzeugen, wobei aus einem Vergleich des mit dem Messdetektor (140) erfassten Frequenzspektrums und des mit dem Referenzdetektor (142) erfassten Frequenzspektrums mindestens eine Koordinate des Messobjekts (112) bestimmbar ist;

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Lichtsensor zur Bestimmung mindestens zweier Koordinaten eines Messobjekts, ein Koordinatenmessgerät und ein Verfahren zur Bestimmung zweier Koordinaten eines Messobjekts. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere das Gebiet der Koordinatenmesstechnik.
Stand der Technik
In Bearbeitungs- und Messmaschinen werden im Allgemeinen Maßverkörperungen benötigt, mit welchen die Maschinen die von ihr angefahrene Position mit einer Sollposition vergleichen kann. In Messmaschinen kommt zusätzlich im Allgemeinen die Notwendigkeit hinzu, Merkmale eines Prüflings zu erfassen und in Form und Lage zu quantifizieren.
Während Licht als Maßverkörperung theoretisch die beste aller denkbaren Alternativen darstellt, da kontaktlos, hochauflösend und mit geringster Unsicherheit rückführbar, treten hierbei eine Reihe von technischen Problemen auf, welche der Implementierung lichtbasierter Messtechnik im industriellen Umfeld entgegen stehen können. Probleme sind unter anderem der größere apparative Aufwand und die dabei dennoch geringe Einsatzsicherheit, zum Beispiel durch einen Einfluss von Schmutz oder Strahlunterbrechungen.
Aufgabe der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lichtsensor, ein Koordinatenmessgerät und ein Verfahren bereitzustellen, welche die Nachteile bekannter Vorrichtungen und Verfahren zumindest weitgehend vermeiden. Insbesondere soll ermöglicht werden auf eine Maßverkörperung zu verzichten bei gleichzeitiger Sicherstellung einer hochgenauen Vermessung bzw. Positionierung.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Lichtsensor, ein Koordinatenmessgerät und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination realisierbar sind, sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Im Folgenden werden die Begriffe „haben“, „aufweisen“, „umfassen“ oder „einschließen“ oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben dem durch diese Begriffe eingeführten Merkmal, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck „A hat B“, „A weist B auf“, „A umfasst B“ oder „A schließt B ein“ sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein“ und „ein oder mehrere“ sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe oder ähnliche Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann.
Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise“, „insbesondere“, „beispielsweise“ oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung“ oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung“ eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden soll. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nicht-optionale Merkmale, unangetastet bleiben.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lichtsensor zur Bestimmung mindestens zweier Koordinaten eines Messobjekts vorgeschlagen.
Der Lichtsensor umfasst:

a) mindestens eine optische Quelle umfassend mindestens eine duale Frequenzkammquelle, wobei die optische Quelle eingerichtet ist mindestens ein erstes Frequenzkammsignal und mindestens ein zweites Frequenzkammsignal zu erzeugen;
b) mindestens einen Messdetektor und mindestens einen Referenzdetektor, welche jeweils eingerichtet sind, um mindestens ein Eingangslichtsignal zu detektieren;
c) mindestens einen photonisch integrierten Schaltkreis, welcher eingerichtet ist, das erste Frequenzkammsignal in mindestens ein erstes Messsignal und mindestens ein erstes Referenzsignal und das zweite Frequenzkammsignal in mindestens ein zweites Messsignal und mindestens ein zweites Referenzsignal aufzuteilen, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis eingerichtet ist das erste Messsignal zu einer Koppelvorrichtung des Lichtsensors zu leiten, um das Messobjekt mit dem ersten Messsignal zu beleuchten, wobei die Koppelvorrichtung eingerichtet ist das von dem Messobjekt reflektierte erste Messsignal in den photonisch integrierten Schaltkreis einzukoppeln, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis eingerichtet ist, um das reflektierte erste Messsignal und das zweite Messsignal zu dem Messdetektor zu leiten, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis eingerichtet ist, um das erste Referenzsignal und das zweite Referenzsignal zu dem Referenzdetektor zu leiten;
d) mindestens eine Signal- und Datenverarbeitungseinheit, welche eingerichtet ist, um die jeweils von dem Messdetektor und dem Referenzdetektor detektierten Eingangslichtsignale auszuwerten und mindestens ein Frequenzspektrum der jeweiligen Eingangssignale zu erzeugen, wobei aus einem Vergleich des mit dem Messdetektor erfassten Frequenzspektrums und des mit dem Referenzdetektor erfassten Frequenzspektrums mindestens eine Koordinate des Messobjekts bestimmbar ist.

Unter einem „Messobjekt“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein beliebig geformtes zu vermessendes Objekt verstanden werden. Beispielsweise kann das Messobjekt ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus einem Prüfling, einem Werkstück und einem zu vermessenden Bauteil.
Unter einem „Lichtsensor“ kann ein beliebiger optischer Sensor und/oder eine optische Sensorik verstanden werden, welche eingerichtet ist optisch mit dem Messobjekt in Wechselwirkung zu treten und eine Antwort des Messobjekts auf das in Wechselwirkungtreten zu erfassen, beispielsweise einen von dem Messobjekt in Antwort auf ein Messsignal erzeugten reflektierten Lichtstrahl. Unter „Licht“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung elektromagnetische Strahlung in mindestens einem Spektralbereich ausgewählt aus dem sichtbaren Spektralbereich, dem ultravioletten Spektralbereich und dem Infraroten Spektralbereich verstanden werden. Der Begriff sichtbarer Spektralbereich umfasst grundsätzlich einen Bereich von 380 nm bis 780 nm. Der Begriff Infraroter (IR) Spektralbereich umfasst grundsätzlich einen Bereich von 780 nm bis 1000 µm, wobei der Bereich von 780 nm bis 1.4 µm als nahes Infrarot (NIR), und der Bereich von 15 µm bis 1000 µm als fernes Infrarot (FIR) bezeichnet wird. Der Begriff ultraviolett umfasst grundsätzlich einen Spektralbereich von 100 nm to 380 nm. Ein bevorzugter Wellenlängenbereich kann sich aus der spektralen Breite des Pulses der verwendeten optischen Quelle, beispielsweise eines modengekoppelten Lasers, ergeben. Diese ist umgekehrt proportional zur Pulsdauer. Eine Trägerwellenlänge kann beispielsweise von 1530 nm bis 1550 nm betragen, um welche sich dann pulslängen-antiproportional-breite Seitenbänder „gruppieren“. Dabei können die Seitenbänder kammförmig, insbesondere äquidistant im Frequenzraum verteilen. Unter dem Begriff „Lichtsignal“ kann grundsätzlich eine Lichtmenge verstanden werden, welche in eine bestimmte Richtung emittiert und/oder ausgesandt wird.
Unter einer „Koordinate“ des Messobjekts kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Koordinate auf einer zu vermessenden Oberfläche des Messobjekts verstanden werden. Der Lichtsensor ist eingerichtet zur Bestimmung mindestens zweier Koordinaten des Messobjekts. Die Koordinaten können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: mindestens einer transversalen Koordinate des Messobjekts, beispielsweise eine x- und/oder y-Koordinate, und einer longitudinalen Koordinate, beispielsweise mindestens eine Höhenkoordinate des Messobjekts. Zur Bestimmung der mindestens zwei Koordinaten können ein oder mehrere Koordinatensysteme verwendet werden. Beispielsweise kann ein kartesisches Koordinatensystem oder ein Kugelkoordinatensystem verwendet werden. Auch andere Koordinatensysteme sind denkbar. Der Lichtsensor kann eine optische Achse aufweisen. Die optische Achse kann eine Achse eines Koordinatensystems sein, beispielsweise die z-Achse. Unter einer Höhenkoordinate, Abstandskoordinate oder einem Abstand kann eine Koordinate entlang der z-Achse verstanden werden. Unter „Bestimmen der mindestens zwei Koordinaten“ kann ein Vermessen und/oder ein Detektieren und/oder ein Aufnehmen der mindestens zwei Koordinaten verstanden werden. Beispielsweise kann eine der Koordinaten eine longitudinale Koordinate sein, insbesondere eine Information über einen Abstand zwischen einem Ort auf der Oberfläche des Messobjekts und dem Lichtsensor. Der Ort kann ein beliebiger Ort, insbesondere ein Punkt oder eine Fläche, auf der zu vermessenden Oberfläche des Messobjekts sein, an welchem ein Erfassen einer Koordinate erfolgt. Beispielsweise kann ein Ort ein Messpunkt auf der Oberfläche des Messobjekts sein. Senkrecht zu der z-Achse können weitere Achsen, beispielsweise x-Achse und y-Achse und auch Rotationsachsen, vorgesehen sein.
Der Lichtsensor kann eingerichtet sein eine Vielzahl von Koordinaten, insbesondere eine 3D-Information des Messobjekts zu bestimmen. Der Lichtsensor ist um mindestens zwei Achsen beweglich gelagert. Unter „beweglich gelagert“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden werden, dass der Lichtsensor um mindestens zwei Achsen gegen das Messobjekt bewegbar ist. Der Lichtsensor kann beispielsweise mindestens eine Lagerungseinheit aufweisen, welche eingerichtet ist den Lichtsensor zu bewegen, und/oder der Lichtsensor kann in mindestens einen Aktuator des Koordinatenmessgeräts einbringbar sein, welcher eingerichtet ist den Lichtsensor zu bewegen. Die Lagerungseinheit kann beispielsweise eine Drehschwenkeinrichtung und/oder ein Dreh-Schwenk-Gelenk aufweisen. Der Lichtsensor kann um mindestens fünf Achsen, bevorzugt sechs Achsen beweglich gelagert sein. Der Lichtsensor kann ein dreidimensionaler Lichtsensor sein. Der Lichtsensor kann ein Linien und/oder Flächensensor sein. Die bewegliche Lagerung um mindestens zwei Achsen erlaubt neben der Bestimmung einer ersten Koordinate des Messobjekts, beispielsweise einer longitudinalen Koordinate, nach einer Verlagerung des Lichtsensors eine Bestimmung mindestens einer weiteren Koordinate des Messobjekts. So kann eine 3D-Vermessung des Messobjekts ermöglicht werden.
Unter „einer optischen Quelle“ kann eine beliebige Beleuchtungsvorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist mindestens einen Lichtstrahl zu erzeugen. Der Lichtsensor kann mindestens einen Frequenzkammgenerator umfassen. Unter einem „Frequenzkammgenerator“ kann eine Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist zu mindestens einer Frequenzmessung. Die optische Quelle, insbesondere der Frequenzkammgenerator, umfasst mindestens eine duale Frequenzkammquelle. Unter einer „Frequenzkammquelle“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Quelle, insbesondere eine Laserquelle, verstanden werden, welche eingerichtet ist den mindestens einen Frequenzkamm zu erzeugen. Der Frequenzkamm kann eine Mehrzahl von Moden aufweisen, welche einen im Wesentlichen konstanten Abstand zueinander aufweisen. Beispielsweise kann in den modengekoppelten Lasern der Frequenzabstand der Moden streng konstant sein, wobei Phasenfluktuationen möglich sind.
Die optische Quelle ist eingerichtet mindestens ein erstes Frequenzkammsignal und mindestens ein zweites Frequenzkammsignal zu erzeugen. Die Ausdrücke „erstes“ und „zweites“ geben hierbei keine Auskunft über eine Reihenfolge oder ob weitere Signale vorgesehen sind. Unter einem „Frequenzkammsignal“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Lichtsignal umfassend einen Pulszug verstanden werden. Der Pulszug kann eine Mehrzahl von Pulswiederholungen des Frequenzkamms aufweisen. Unter einer „duale Frequenzkammquelle“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Quelle verstanden werden, welche eingerichtet ist um mindestens zwei Frequenzkammsignale zu erzeugen, insbesondere gleichzeitig. Die duale Frequenzkammquelle kann zwei integrierte Continuous wave (CW) LASER-Quellen aufweisen.
Das erste Frequenzkammsignal und das zweite Frequenzkammsignal können dissipative Kerr Soliton (DKS) Frequenzkammsignale sein. Die duale Frequenzkammquelle kann mindestens zwei Mikroresonatoren aufweisen, insbesondere Siliziumnitrid (Si₃N₄) Mikroresonatoren. Die Continuous wave (CW) LASER-Quellen können eingerichtet sein die Mikroresonatoren zu pumpen. Die Mikroresonatoren können eingerichtet sein die DKS Frequenzkammsignale zu erzeugen. Die duale Frequenzkammquelle kann weiterhin mindestens einen Verstärker aufweisen, insbesondere einen Erbium dotierten Faserverstärker.
Das erste Frequenzkammsignal und das zweite Frequenzkammsignal können einen gleichen Wellenlängenbereich oder einen unterschiedlichen Wellenlängenbereich aufweisen. Beispielsweise können das erste Frequenzkammsignal und das zweite Frequenzkammsignal Frequenzen im Bereich von 150 bis 500 THz aufweisen. Beispielsweise können das erste Frequenzkammsignal und das zweite Frequenzkammsignal Laserwellenlängen um 1300 nm, oder auch um 1100 nm aufweisen. Das erste Frequenzkammsignal und das zweite Frequenzkammsignal können zumindest teilweise einen spektralen Überlapp aufweisen, so dass keine Schwebung entsteht.
Unter einem „Messdetektor“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein beliebiger Detektor verstanden werden, welcher eingerichtet ist ein einfallendes Eingangslichtsignal zu detektieren. Unter einem „Referenzdetektor“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein beliebiger Detektor verstanden werden, welcher eingerichtet ist ein einfallendes Eingangslichtsignal zu detektieren. Das „Eingangslichtsignal“ kann ein einfallender Lichtstrahl verstanden werden. Unter „detektieren“ kann ein Erfassen und/oder Aufzeichnen verstanden werden. Der Messdetektor und der Referenzdetektor können identisch ausgestaltet sein. Der Messdetektor und der Referenzdetektor können beispielsweise jeweils mindestens einen Photodetektor aufweisen. Die Bezeichnung „Messdetektor“ kennzeichnet hierbei den Detektor, welcher eingerichtet ist einen von dem Messobjekt reflektierten Lichtstrahl zu detektieren. Die Bezeichnung „Referenzdetektor“ kennzeichnet hierbei den Detektor, welcher eingerichtet ist mindestens einen Referenzstrahl zu detektieren.
Der Lichtsensor weist den mindestens einen photonisch integrierten Schaltkreis auf. Unter einem „photonisch integrierten Schaltkreis“ kann ein optisches System verstanden werden, welches eingerichtet ist zu einer Kommunikation zwischen Komponenten des Schaltkreises mittels Lichtsignalen. Die Komponenten des Schaltkreises können dazu auf einem gemeinsamen Substrat, beispielsweise einen Chip, insbesondere einem Mikrochip, angeordnet sein. Der photonisch integrierte Schaltkreis kann eine Mehrzahl von Lichtleitern aufweisen, insbesondere Faserbasierte Lichtleiter. Der Lichtsensor kann beispielsweise mindestens einen photonischen Multichip aufweisen. Der Multichip kann die optische Quelle, den Messdetektor, den Referenzdetektor, den photonisch integrierte Schaltkreis und die Signal- und Datenverarbeitungseinheit aufweisen. Der photonische Multichip kann beispielsweise wie in „Ultrafast optical ranging using microresonator soliton frequency combs", P. Trocha et al., Sience, RESEARCH REPORTS, 23. Februar 2018, Vol. 359 Issue 6378 beschrieben, ausgestaltet sein. Der photonisch integrierte Schaltkreis ermöglicht eine robuste, vergleichsweise günstige und kompakte Integration von Frequenzkammgeneratoren in Mess- und Bearbeitungsmaschinen.
Der photonisch integrierte Schaltkreis ist eingerichtet, um das erste Frequenzkammsignal in das mindestens eine erste Messsignal und das mindestens eine erste Referenzsignal und das zweite Frequenzkammsignal in das mindestens eine zweites Messsignal und mindestens ein zweites Referenzsignal aufzuteilen. Der photonisch integrierte Schaltkreis kann mindestens einen ersten Faserbasierten Signalteiler aufweisen, welcher eingerichtet ist, das erste Frequenzkammsignal in das erste Messsignal und das erste Referenzsignal aufzuteilen. Der photonisch integrierte Schaltkreis kann mindestens einen zweiten Faserbasierten Signalteiler aufweisen, welcher eingerichtet ist, um das zweite Frequenzkammsignal in das zweite Messsignal und das zweite Referenzsignal aufzuteilen. Der photonisch integrierte Schaltkreis ist eingerichtet das erste Messsignal zu der Koppelvorrichtung des Lichtsensors zu leiten, um das Messobjekt mit dem ersten Messsignal zu beleuchten. Die Koppelvorrichtung ist eingerichtet das von dem Messobjekt reflektierte erste Messsignal in den photonisch integrierten Schaltkreis einzukoppeln. Unter einer „Koppelvorrichtung“ kann eine Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist ein Lichtsignal aus dem photonisch integrierten Schaltkreis, insbesondere einen Lichtleitern des photonisch integrierten Schaltkreises, ein- und auszukoppeln. Die Koppelvorrichtung kann mindestens eine Mikrolinse aufweisen. Die Mikrolinse kann eingerichtet sein das erste Messsignal zu dem Messobjekt zu kollimieren.
Der photonisch integrierte Schaltkreis ist eingerichtet, um das reflektierte erste Messsignal zu dem Messdetektor zu leiten. Hierzu können einer oder mehrere Lichtleiter vorgesehen sein, welche eingerichtet sind, das erste Messsignal von der Koppelvorrichtung zu dem Messdetektor zu leiten. Der photonisch integrierte Schaltkreis ist eingerichtet, um das erste Referenzsignal zu dem Referenzdetektor zu leiten. Zwischen dem ersten Faserbasierten Signalteiler und dem Referenzdetektor können zu diesem Zweck einer oder mehrere Lichtleiter vorgesehen sein.
Der photonisch integrierte Schaltkreis ist eingerichtet, um das zweite Messsignal zu dem Messdetektor zu leiten. Zwischen dem zweiten Faserbasierten Signalteiler und dem Messdetektor können zu diesem Zweck einer oder mehrere Lichtleiter vorgesehen sein. Der photonisch integrierte Schaltkreis ist eingerichtet, um das zweite Referenzsignal zu dem Referenzdetektor zu leiten. Zwischen dem zweiten Faserbasierten Signalteiler und dem Referenzdetektor können zu diesem Zweck einer oder mehrere Lichtleiter vorgesehen sein.
Der Messdetektor und der Referenzdetektor können eingerichtet sein in Antwort auf die einfallenden Lichtsignale jeweils mindestens ein elektrisches Signal zu erzeugen. Der Messdetektor und der Referenzdetektor können jeweils mindestens einen Verstärker aufweisen, welcher eingerichtet ist die elektrischen Signale zu verstärken.
Der Messdetektor und der Referenzdetektor können eingerichtet sein zu einer multi-heterodynen Detektion. Der Messdetektor kann eingerichtet sein das erste Messsignal und das zweite Messsignal zu überlagern. So kann ein zu vermessendes Signal, das erste Messsignal, mit einem Signal, dem zweiten Messsignal, mit bekannten spektralen Intensitätsprofil überlagert werden. Das erste Messsignal und das zweite Messsignal können leicht verschiedene Frequenzen aufweisen, so dass bei einer Überlagerung des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals sogenannte „Beats“ erzeugt werden. Der Referenzdetektor kann eingerichtet sein das erste Referenzsignal und das zweite Referenzsignal zu überlagern. Das erste Referenzsignal und das zweite Referenzsignal können leicht verschiedene Frequenzen aufweisen, so dass bei einer Überlagerung des ersten Referenzsignals und des zweiten Referenzsignals Beats erzeugt werden. Aus einem Vergleich der mit dem Messdetektor und dem Referenzdetektor detektierten Beatspektren kann eine Koordinate des Messobjekts bestimmt werden, insbesondere ein Abstand zu diesem.
Der Lichtsensor umfasst die mindestens eine Signal- und Datenverarbeitungseinheit. Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit kann beispielsweise mindestens einen Computer oder Mikrocontroller umfassen. Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit kann einen oder mehrere flüchtige und/oder nicht flüchtige Datenspeicher aufweisen, wobei die Signal- und Datenverarbeitungseinheit beispielsweise programmtechnisch eingerichtet sein kann, um die optische Quelle und/oder den Messdetektor und/oder den Referenzdetektor anzusteuern. Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit kann weiterhin mindestens eine Schnittstelle umfassen, beispielsweise eine elektronische Schnittstelle und/oder eine Mensch-Maschine-Schnittstelle wie beispielsweise eine Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtung wie ein Display und/oder eine Tastatur und/oder ein Bedienpult.
Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit ist eingerichtet, um die jeweils von dem Messdetektor und dem Referenzdetektor detektieren Eingangslichtsignale auszuwerten und mindestens ein Frequenzspektrum der jeweiligen Eingangssignale zu erzeugen. Aus einem Vergleich des mit dem Messdetektor erfassten Frequenzspektrums und des mit dem Referenzdetektor erfassten Frequenzspektrums ist mindestens eine Koordinate des Messobjekts, insbesondere ein Abstand zwischen Lichtsensor und Messobjekt, bestimmbar. Durch Änderung der Ausrichtung des Lichtsensors entlang mindestens einer weiteren Achse können weitere Koordinaten des Messobjekts auf die beschriebene Weise bestimmt werden. Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit kann mindestens einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) aufweisen, welcher eingerichtet ist, um die von dem Messdetektor und dem Referenzdetektor generierten elektrischen Signale aufzunehmen. Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit kann mindestens ein Field-Programmable-Gate-Array (FPGA) aufweisen, welches eingerichtet ist die von dem ADC aufgenommenen Signale auszuwerten.
Der erfindungsgemäße Lichtsensor umfassend einen Frequenzkammgenerator kann eine hochgenaue Positionierung einer Messmaschine, insbesondere eines Koordinatenmessgeräts ermöglichen. Mit dem Frequenzkammgenerator kann so ein hochgenaues Abstandsmesssystem ermöglicht werden, welches die Funktionen von Glasmaßstäben bzw. Interferometer zur Messung der Verlagerung entlang von Translationsachsen mit sehr hohen Messgenauigkeiten und Messraten auch für hohe Verlagerungsgeschwindigkeiten und Verlagerungsbeschleunigungen übernehmen können. Gegenüber dem den Maßstäben kann der erfindungsgemäße Lichtsensor vorteilhaft sein und eine einfachen und gegen Umgebungseinflüsse praktisch unempfindlichen Rückführbarkeit durch Vergleich der örtlichen verwendeten Frequenzkammfrequenzen mit einer Frequenzreferenz, zum Beispiel einer Iodzelle, ermöglichen. Damit kann eine rückgeführte Unsicherheit von 10E-8 und weniger dezentral, immer und umgebungseinflussunabhängig verfügbar sein. Gegenüber interferometrischen Methoden kann der erfindungsgemäße Lichtsensor den Vorteil einer Unempfindlichkeit gegen Strahlunterbrechungen aufweisen. Die Auslegungsabhängigkeit kann sich darauf beziehen, dass die Frequenzkamm-basierten Verfahren einen begrenzten Eindeutigkeitsbereich haben, innerhalb dessen die Verlagerung eindeutig gemessen werden kann. Dieser Eindeutigkeitsbereich kann angepasst werden.
Weiter kann der erfindungsgemäße Lichtsensor eine hochgenaue Bauteilvermessung ermöglichen, insbesondere ein hochgenaues Antasten mit sehr hoher Abtastrate auch bei hoher Relativgeschwindigkeit des abgetasteten Messobjekts. Dabei kann auch bei geringen Mengen bzw. relativen Anteilen ausgesendeten Lichtes noch für genaue Messungen ausreichendes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) erreicht werden. Weiter kann der erfindungsgemäße Lichtsensor vorteilhaft gegenüber konfokalen und chromatisch konfokalen Methoden sein und insbesondere eine bessere Zugänglichkeit bzw. Messfähigkeit an willkürlich geneigten Oberflächen ermöglichen. Gegenüber interferometrischen Methoden kann der erfindungsgemäße Lichtsensor vorteilhaft sein, da dieser unabhängig von der Oberflächenqualität des Messobjekts im angetasteten Bereich messfähig ist. Auslegungsabhängig kann aufgrund des großen Messbereiches und der Unabhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit des Messobjekts eine deutliche Vereinfachung des Messmaschinebaus erreicht werden durch Wegfall der Sensor-Zustellachse sowie gegebenenfalls auch von Schwenkachsen.
In einem weiteren Aspekt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Koordinatenmessgerät zur Bestimmung mindestens zweier Koordinaten eines Messobjekts umfassend mindestens einen erfindungsgemäßen Lichtsensor vorgeschlagen. Für Einzelheiten in Bezug auf das Koordinatenmessgerät wird auf die Beschreibung des erfindungsgemäßen Lichtsensors verwiesen.
Unter einem „Koordinatenmessgerät“ kann eine Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist, die mindestens zwei Koordinaten des Messobjekts zu bestimmen. Das Koordinatenmessgerät kann ein optisches Koordinatenmessgerät sein. Das Koordinatenmessgerät kann beispielsweise ein Portalmessgerät oder ein Brückenmessgerät sein. Das Koordinatenmessgerät kann einen Messtisch mit mindestens einer Auflagefläche zur Auflage des Messobjekts aufweisen. Das Koordinatenmessgerät kann mindestens ein Portal aufweisen, welches mindestens eine erste vertikale Säule, mindestens eine zweite vertikale Säule und eine die erste vertikale Säule und die zweite vertikale Säule verbindende Traverse aufweist. Die mindestens eine vertikale Säule ausgewählt aus der ersten und zweiten vertikalen Säule kann auf dem Messtisch in einer horizontalen Richtung beweglich sein. Die horizontale Richtung kann beispielsweise eine Richtung entlang einer y-Achse sein. Das Koordinatenmessgerät kann ein Koordinatensystem, beispielsweise ein kartesisches Koordinatensystem oder ein Kugelkoordinatensystem, aufweisen. Auch andere Koordinatensysteme sind denkbar. Ein Ursprung oder Nullpunkt des Koordinatensystems kann beispielsweise durch einen Sensor des Koordinatenmessgeräts gegeben sein, beispielsweise den Lichtsensor. Eine x-Achse kann senkrecht zur y-Achse, in einer Ebene der Auflagefläche des Messtisches verlaufen. Senkrecht zu der Ebene der Auflagefläche, in eine vertikale Richtung, kann sich eine z-Achse erstrecken. Die vertikalen Säulen können sich entlang der z-Achse erstrecken. Die Traverse kann sich entlang der x-Achse erstrecken.
Das Koordinatenmessgerät mindestens einen Aktuator aufweist, welcher eingerichtet ist, um den Lichtsensor in mindestens zwei Achsen zu bewegen. Unter einem „Aktuator“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine beliebig ausgestaltete Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist den Lichtsensor in mindestens zwei Achsen zu bewegen. Der Aktuator kann mindestens einen Translationsaktuator aufweisen, welcher eingerichtet ist den Lichtsensor entlang drei Translationsachsen zu bewegen. Der Aktuator kann beispielsweise mindestens ein Drehschwenklager aufweisen, welches eingerichtet ist den Lichtsensor entlang mindestens einer Dreh- und/oder Schwenkachse zu bewegen. Das Koordinatenmessgerät kann eingerichtet sein, einen Linien und/oder Flächenscan durchzuführen.
Das Koordinatenmessgerät kann mindestens eine Auswerteeinheit aufweisen, welche eingerichtet ist mindestens ein mit dem Messdetektor erfasstes Frequenzspektrum und mindestens ein mit dem Referenzdetektor erfasstes Frequenzspektrum zu vergleichen und mindestens eine Koordinate des Messobjekts zu bestimmen. Unter einer „Auswerteeinheit“ kann eine Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist mindestens einen von dem Lichtsensor erzeugten Output auszuwerten. Die Auswerteeinheit kann mindestens eine Signal- und Datenverarbeitungseinheit aufweisen, beispielsweise einen Prozessor, insbesondere einen Mikroprozessor. Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit des Koordinatenmessgeräts kann identisch zu der Signal- und Datenverarbeitungseinheit des Lichtsensors sein und/oder kann eine weitere Signal- und Datenverarbeitungseinheit umfassen.
In einem weiteren Aspekt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung mindestens zweier Koordinaten eines Messobjekts vorgeschlagen. In dem Verfahren wird mindestens ein erfindungsgemäßer Lichtsensor verwendet Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

i) Positionieren des Lichtsensors entlang mindestens einer ersten Achse;
ii) Erzeugen mindestens eines erstes Frequenzkammsignal und mindestens eines zweites Frequenzkammsignal mit mindestens einer optischen Quelle, wobei die optische Quelle mindestens eine duale Frequenzkammquelle aufweist;
iii) Aufteilen des ersten Frequenzkammsignals in mindestens ein erstes Messsignal und mindestens ein erstes Referenzsignal mit mindestens einem photonisch integrierten Schaltkreis;
iv) Aufteilen des zweiten Frequenzkammsignals in mindestens ein zweites Messsignal und mindestens ein zweites Referenzsignal mit dem mindestens einen photonisch integrierten Schaltkreis;
v) Leiten des ersten Messsignals zu einer Koppelvorrichtung des Lichtsensors mit dem photonisch integrierten Schaltkreis und beleuchten des Messobjekts mit dem ersten Messsignal;
vi) Einkoppeln des von dem Messobjekt reflektierten ersten Messsignals in den photonisch integrierten Schaltkreis mit der Koppelvorrichtung ;
vii) Leiten des reflektierten ersten Messsignals und des zweiten Messsignals zu mindestens einem Messdetektor mit dem photonisch integrierten Schaltkreis;
viii) Leiten des ersten Referenzsignals und des zweiten Referenzsignals zu mindestens einem Referenzdetektor;
ix) Detektieren mindestens ein Eingangslichtsignals mit jeweils dem Messdetektor und dem Referenzdetektor;
x) Auswerten der jeweils von dem Messdetektor und dem Referenzdetektor detektierten Eingangslichtsignale mit mindestens einer Signal- und Datenverarbeitungseinheit, erzeugen mindestens eines Frequenzspektrum der jeweiligen Eingangssignale, vergleichen des mit dem Messdetektor erfassten Frequenzspektrums und des mit dem Referenzdetektor erfassten Frequenzspektrums und bestimmen mindestens einer Koordinate des Messobjekts;
xi) Verlagern des Lichtsensors entlang mindestens einer zweiten Achse und bestimmen mindestens einer weiteren Koordinate des Messobjekts durch wiederholen der Schritte ii) bis x).

Hierbei können die Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, wobei einer oder mehrere der Schritte zumindest teilweise auch gleichzeitig durchgeführt werden können und wobei einer oder mehrere der Schritte mehrfach wiederholt werden können. Darüber hinaus können weitere Schritte unabhängig davon, ob sie in der vorliegenden Anmeldung erwähnt werden oder nicht, zusätzlich ausgeführt werden. Das Verfahren kann automatisch durchgeführt werden.
Ferner wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Computerprogramm vorgeschlagen, das bei Ablauf auf einem Computer oder Computer-Netzwerk das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere die Verfahrensschritt i) bis x), in einer seiner Ausgestaltungen ausführt.
Weiterhin wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln vorgeschlagen, um das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird. Insbesondere können die Programmcode-Mittel auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein.
Außerdem wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Datenträger vorgeschlagen, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, die nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer-Netzwerkes das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen ausführen kann.
Auch wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode-Mitteln vorgeschlagen, um das erfindungsgemäße Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird.
Dabei wird unter einem Computer-Programmprodukt das Programm als handelbares Produkt verstanden. Es kann grundsätzlich in beliebiger Form vorliegen, so zum Beispiel auf Papier oder einem computerlesbaren Datenträger und kann insbesondere über ein Datenübertragungsnetz verteilt werden.
Schließlich wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein moduliertes Datensignal vorgeschlagen, welches von einem Computersystem oder Computernetzwerk ausführbare Instruktionen zum Ausführen eines Verfahrens nach einer der beschriebenen Ausführungsformen enthält.
Zusammenfassend sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung folgende Ausführungsformen besonders bevorzugt:

Ausführungsform 1: Lichtsensor zur Bestimmung mindestens zweier Koordinaten eines Messobjekts, umfassend:
1. a) mindestens eine optische Quelle umfassend mindestens eine duale Frequenzkammquelle, wobei die optische Quelle eingerichtet ist mindestens ein erstes Frequenzkammsignal und mindestens ein zweites Frequenzkammsignal zu erzeugen;
2. b) mindestens einen Messdetektor und mindestens einen Referenzdetektor, welche jeweils eingerichtet sind, um mindestens ein Eingangslichtsignal zu detektieren;
3. c) mindestens einen photonisch integrierten Schaltkreis, welcher eingerichtet ist, das erste Frequenzkammsignal in mindestens ein erstes Messsignal und mindestens ein erstes Referenzsignal und das zweite Frequenzkammsignal in mindestens ein zweites Messsignal und mindestens ein zweites Referenzsignal aufzuteilen, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis eingerichtet ist das erste Messsignal zu einer Koppelvorrichtung des Lichtsensors zu leiten, um das Messobjekt mit dem ersten Messsignal zu beleuchten, wobei die Koppelvorrichtung eingerichtet ist das von dem Messobjekt reflektierte erste Messsignal in den photonisch integrierten Schaltkreis einzukoppeln, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis eingerichtet ist, um das reflektierte erste Messsignal und das zweite Messsignal zu dem Messdetektor zu leiten, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis eingerichtet ist, um das erste Referenzsignal und das zweite Referenzsignal zu dem Referenzdetektor zu leiten;
4. d) mindestens eine Signal- und Datenverarbeitungseinheit, welche eingerichtet ist, um die jeweils von dem Messdetektor und dem Referenzdetektor detektieren Eingangslichtsignale auszuwerten und mindestens ein Frequenzspektrum der jeweiligen Eingangssignale zu erzeugen, wobei aus einem Vergleich des mit dem Messdetektor erfassten Frequenzspektrums und des mit dem Referenzdetektor erfassten Frequenzspektrums mindestens eine Koordinate des Messobjekts bestimmbar ist;
wobei der Lichtsensor mindestens um zwei Achsen beweglich gelagert ist.
Ausführungsform 2: Lichtsensor nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Lichtsensor mindestens einen photonischen Multichip aufweist, wobei der Multichip die optische Quelle, der Messdetektor, der Referenzdetektor, der photonisch integrierte Schaltkreis und die Signal- und Datenverarbeitungseinheit aufweist.
Ausführungsform 3: Lichtsensor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Lichtsensor um mindestens fünf Achsen, bevorzugt sechs Achsen beweglich gelagert ist.
Ausführungsform 4: Lichtsensor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Messdetektor und der Referenzdetektor jeweils mindestens einen Photodetektor aufweisen.
Ausführungsform 5: Lichtsensor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das erste Frequenzkammsignal und das zweite Frequenzkammsignal dissipative Kerr Soliton (DKS) Frequenzkammsignale sind.
Ausführungsform 6: Lichtsensor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die duale Frequenzkammquelle zwei integrierte Continuous wave (CW) LASER-Quellen aufweist.
Ausführungsform 7: Lichtsensor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die duale Frequenzkammquelle mindestens zwei Mikroresonatoren aufweist, insbesondere Siliziumnitrid (Si₃N₄) Mikroresonatoren.
Ausführungsform 8: Lichtsensor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die duale Frequenzkammquelle mindestens einen Verstärker aufweist, insbesondere einen Erbium dotierten Faserverstärker.
Ausführungsform 9: Lichtsensor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Koppelvorrichtung mindestens eine Mikrolinse aufweist.
Ausführungsform 10: Lichtsensor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis eine Mehrzahl von Lichtleitern aufweist, insbesondere Faserbasierte Lichtleiter.
Ausführungsform 11: Lichtsensor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis mindestens einen ersten Faserbasierten Signalteiler aufweist, welcher eingerichtet ist, das erste Frequenzkammsignal in das erste Messsignal und das erste Referenzsignal aufzuteilen, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis mindestens einen zweiten Faserbasierten Signalteiler aufweist, welcher eingerichtet ist, um das zweite Frequenzkammsignal in das zweite Messsignal und das zweite Referenzsignal aufzuteilen.
Ausführungsform 12: Koordinatenmessgerät zur Bestimmung mindestens zweier Koordinaten eines Messobjekts umfassend mindestens einen Lichtsensor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Koordinatenmessgerät mindestens einen Aktuator aufweist, welcher eingerichtet ist, um den Lichtsensor in mindestens zwei Achsen zu bewegen.
Ausführungsform 13: Koordinatenmessgerät nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Koordinatenmessgerät mindestens eine Auswerteeinheit aufweist, welche eingerichtet ist mindestens ein mit dem Messdetektor erfasstes Frequenzspektrum und mindestens ein mit dem Referenzdetektor erfasstes Frequenzspektrum zu vergleichen und mindestens eine Koordinate des Messobjekts zu bestimmen.
Ausführungsform 14: Koordinatenmessgerät nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktuator mindestens einen Translationsaktuator aufweist, welcher eingerichtet ist den Lichtsensor entlang drei Translationsachsen zu bewegen.
Ausführungsform 15: Koordinatenmessgerät nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktuator mindestens ein Drehschwenklager aufweist, welches eingerichtet ist den Lichtsensor entlang mindestens einer Dreh- und/oder Schwenkachse zu bewegen.
Ausführungsform 16: Koordinatenmessgerät nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Koordinatenmessgerät eingerichtet ist, einen Linien und/oder Flächenscan durchzuführen.
Ausführungsform 17: Verfahren zur Bestimmung mindestens zweier Koordinaten eines Messobjekts, wobei in dem Verfahren mindestens ein Lichtsensor nach einer der vorhergehenden, einen Lichtsensor betreffenden Ausführungsformen verwendet wird, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
1. i) Positionieren des Lichtsensors entlang mindestens einer ersten Achse;
2. ii) Erzeugen mindestens eines erstes Frequenzkammsignal und mindestens eines zweites Frequenzkammsignal mit mindestens einer optischen Quelle, wobei die optische Quelle mindestens eine duale Frequenzkammquelle aufweist;
3. iii) Aufteilen des ersten Frequenzkammsignals in mindestens ein erstes Messsignal und mindestens ein erstes Referenzsignal mit mindestens einem photonisch integrierten Schaltkreis;
4. iv) Aufteilen des zweiten Frequenzkammsignals in mindestens ein zweites Messsignal und mindestens ein zweites Referenzsignal mit dem mindestens einen photonisch integrierten Schaltkreis;
5. v) Leiten des ersten Messsignals zu einer Koppelvorrichtung des Lichtsensors mit dem photonisch integrierten Schaltkreis und beleuchten des Messobjekts mit dem ersten Messsignal;
6. vi) Einkoppeln des von dem Messobjekt reflektierten ersten Messsignals in den photonisch integrierten Schaltkreis mit der Koppelvorrichtung ;
7. vii) Leiten des reflektierten ersten Messsignals und des zweiten Messsignals zu mindestens einem Messdetektor mit dem photonisch integrierten Schaltkreis;
8. viii) Leiten des ersten Referenzsignals und des zweiten Referenzsignals zu mindestens einem Referenzdetektor;
9. ix) Detektieren mindestens ein Eingangslichtsignals mit jeweils dem Messdetektor und dem Referenzdetektor;
10. x) Auswerten der jeweils von dem Messdetektor und dem Referenzdetektor detektierten Eingangslichtsignale mit mindestens einer Signal- und Datenverarbeitungseinheit, erzeugen mindestens eines Frequenzspektrum der jeweiligen Eingangssignale, vergleichen des mit dem Messdetektor erfassten Frequenzspektrums und des mit dem Referenzdetektor erfassten Frequenzspektrums und bestimmen mindestens einer Koordinate des Messobjekts;
11. xi) Verlagern des Lichtsensors entlang mindestens einer zweiten Achse und bestimmen mindestens einer weiteren Koordinate des Messobjekts durch wiederholen der Schritte ii) bis x).
Ausführungsform 18: Verfahren nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Verfahren automatisch durchgeführt wird.
Ausführungsform 19: Computerprogramm, welches bei Ablauf auf einem Computer oder Computer-Netzwerk das Verfahren nach Ausführungsform 17, insbesondere die Verfahrensschritt i) bis x), in einer seiner Ausgestaltungen ausführt.
Ausführungsform 20: Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach Ausführungsform 17 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird, wobei die Programmcode-Mittel auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind.
Ausführungsform 21: Datenträger auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, die nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer-Netzwerkes das Verfahren nach Ausführungsform 17 ausführen kann.
Ausführungsform 22: Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode-Mitteln, um das Verfahren nach Ausführungsform 17 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird.
Ausführungsform 23: Ein moduliertes Datensignal, welches von einem Computersystem oder Computernetzwerk ausführbare Instruktionen zum Ausführen eines Verfahrens nach Ausführungsform 17 enthält.

Figurenliste
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, insbesondere in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.
Im Einzelnen zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lichtsensors und eines erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts; und
2 eine schematische Darstellung einer hochgenauen Bauteilvermessung mit dem erfindungsgemäßen Lichtsensor; und
3 eine weitere schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lichtsensors.

Ausführungsbeispiele
1 zeigt hochschematisch einen erfindungsgemäßen Lichtsensor 110 zur Bestimmung mindestens zweier Koordinaten eines Messobjekts 112. Das Messobjekt 112 kann ein beliebig geformtes zu vermessendes Objekt sein, beispielsweise ein Prüfling, ein Werkstück oder ein zu vermessendes Bauteil. Die Koordinaten können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: mindestens einer transversalen Koordinate des Messobjekts 112, beispielsweise eine x- und/oder y-Koordinate, und einer longitudinalen Koordinate, beispielsweise mindestens eine Höhenkoordinate des Messobjekts 112. Der Lichtsensor 110 kann eingerichtet sein eine Vielzahl von Koordinaten, insbesondere eine 3D-Information des Messobjekts 112 zu bestimmen. Der Lichtsensor 110 ist um mindestens zwei Achsen beweglich gelagert. Der Lichtsensor 110 kann beispielsweise mindestens eine Lagerungseinheit 114 aufweisen, welche eingerichtet ist den Lichtsensor 110 zu bewegen. Die Lagerungseinheit 114 kann beispielsweise eine Drehschwenkeinrichtung und/oder ein Dreh-Schwenk-Gelenk aufweisen. Der Lichtsensor 110 kann um mindestens fünf Achsen, bevorzugt sechs Achsen beweglich gelagert sein. Der Lichtsensor 110 kann ein dreidimensionaler Lichtsensor sein. Der Lichtsensor 110 kann ein Linien und/oder Flächensensor sein. Die bewegliche Lagerung um mindestens zwei Achsen erlaubt neben der Bestimmung einer ersten Koordinate des Messobjekts 112, beispielsweise einer longitudinalen Koordinate, nach einer Verlagerung des Lichtsensors 110 eine Bestimmung mindestens einer weiteren Koordinate des Messobjekts 112. So kann eine 3D-Vermessung des Messobjekts 112 ermöglicht werden.
1 skizziert schematisch eine hochgenaue Positionierung des Lichtsensors 110 gegenüber dem Messobjekt 112 entlang dreier möglichen Achsen, nämlich entlang der x-, y- und z-Achsen, mit einem erfindungsgemäßen Koordinatenmessgerät 116 umfassend den mindestens einen erfindungsgemäßen Lichtsensor 110. Das Koordinatenmessgerät 116 kann ein optisches Koordinatenmessgerät sein. Das Koordinatenmessgerät 116 kann beispielsweise ein Portalmessgerät oder ein Brückenmessgerät sein. Das Koordinatenmessgerät 116 kann einen Messtisch mit mindestens einer Auflagefläche zur Auflage des Messobjekts 112 aufweisen. Das Koordinatenmessgerät 116 kann mindestens ein Portal 118 aufweisen, welches mindestens eine erste vertikale Säule, mindestens eine zweite vertikale Säule und eine die erste vertikale Säule und die zweite vertikale Säule verbindende Traverse aufweist. Die mindestens eine vertikale Säule ausgewählt aus der ersten und zweiten vertikalen Säule kann auf dem Messtisch in einer horizontalen Richtung beweglich sein. Die horizontale Richtung kann beispielsweise eine Richtung entlang einer y-Achse sein. Das Koordinatenmessgerät 116 kann ein Koordinatensystem, beispielsweise ein kartesisches Koordinatensystem oder ein Kugelkoordinatensystem, aufweisen. Auch andere Koordinatensysteme sind denkbar. Ein Ursprung oder Nullpunkt des Koordinatensystems kann beispielsweise durch einen Sensor des Koordinatenmessgeräts 116 gegeben sein, beispielsweise den Lichtsensor. Eine x-Achse kann senkrecht zur y-Achse, in einer Ebene der Auflagefläche des Messtisches verlaufen. Senkrecht zu der Ebene der Auflagefläche, in eine vertikale Richtung, kann sich eine z-Achse erstrecken. Die vertikalen Säulen können sich entlang der z-Achse erstrecken. Die Traverse kann sich entlang der x-Achse erstrecken.
Das Koordinatenmessgerät 116 mindestens einen Aktuator 120 aufweist, welcher eingerichtet ist, um den Lichtsensor 110 in mindestens zwei Achsen zu bewegen. Der Aktuator 120 kann mindestens einen Translationsaktuator aufweisen, welcher eingerichtet ist den Lichtsensor entlang drei Translationsachsen zu bewegen. Der Aktuator 120 kann beispielsweise mindestens ein Drehschwenklager aufweisen, welches eingerichtet ist den Lichtsensor entlang mindestens einer Dreh- und/oder Schwenkachse zu bewegen. Das Koordinatenmessgerät 116 kann eingerichtet sein, einen Linien und/oder Flächenscan durchzuführen.
Das Koordinatenmessgerät 116 kann mindestens eine Auswerteeinheit 122 aufweisen. Die Auswerteeinheit 122 kann eingerichtet sein von dem Lichtsensor 110 erzeugt Ausgangssignale auch Output genannt auszuwerten. Die Auswerteeinheit 122 kann mindestens eine Signal- und Datenverarbeitungseinheit aufweisen, beispielsweise einen Prozessor, insbesondere einen Mikroprozessor.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer hochgenauen Bauteilvermessung mit dem erfindungsgemäßen Lichtsensor 110. 2 zeigt ein Abtasten des Messobjekts 112 an einem Ort 124 auf der Oberfläche des Messobjekts 112. Der Ort 124 kann ein beliebiger Ort, insbesondere ein Punkt oder eine Fläche, auf der zu vermessenden Oberfläche des Messobjekts 112 sein, an welchem ein Erfassen einer Koordinate erfolgt. Beispielsweise kann der Ort 124 ein Messpunkt auf der Oberfläche des Messobjekts 112 sein. Der Lichtsensor 110 kann ein hochgenaues Antasten des Messobjekts 112 mit einer sehr hohen Abtastrate ermöglichen.
Der Lichtsensor 110 kann beispielsweise wie in 3 dargestellt ausgestaltet sein. Der Lichtsensor 110 umfasst mindestens eine optische Quelle 126. Die optische Quelle 126 umfasst mindestens eine duale Frequenzkammquelle 128. Die duale Frequenzkammquelle 126 kann eingerichtet sein mindestens zwei Frequenzkämme zu erzeugen. Der Frequenzkamm kann jeweils eine Mehrzahl von Moden aufweisen, welche einen im Wesentlichen konstanten Abstand zueinander aufweisen. Beispielsweise kann in den modengekoppelten Lasern der Frequenzabstand der Moden streng konstant sein, wobei Phasenfluktuationen möglich sind. Die optische Quelle 126 ist eingerichtet mindestens ein erstes Frequenzkammsignal 130 und mindestens ein zweites Frequenzkammsignal 132 zu erzeugen. Das erste Frequenzkammsignal 130 und das zweite Frequenzkammsignal 132 können jeweils ein Lichtsignal umfassend einen Pulszug aufweisen. Der Pulszug kann eine Mehrzahl von Pulswiederholungen des Frequenzkamms aufweisen. Die duale Frequenzkammquelle 128 kann zwei integrierte Continuous wave (CW) LASER-Quellen 134 aufweisen. Das erste Frequenzkammsignal 130 und das zweite Frequenzkammsignal 132 können dissipative Kerr Soliton (DKS) Frequenzkammsignale sein. Die duale Frequenzkammquelle 128 kann mindestens zwei Mikroresonatoren 136 aufweisen, insbesondere Siliziumnitrid (Si₃N₄) Mikroresonatoren. Die Continuous wave (CW) LASER-Quellen k134 önnen eingerichtet sein die Mikroresonatoren 136 zu pumpen. Die Mikroresonatoren 136 können eingerichtet sein die DKS Frequenzkammsignale zu erzeugen. Die duale Frequenzkammquelle 128 kann weiterhin mindestens einen Verstärker 138 aufweisen, insbesondere einen Erbium dotierten Faserverstärker.
Das erste Frequenzkammsignal 130 und das zweite Frequenzkammsignal 132 können einen gleichen Wellenlängenbereich oder einen unterschiedlichen Wellenlängenbereich aufweisen. Beispielsweise können das erste Frequenzkammsignal 130 und das zweite Frequenzkammsignal 132 Frequenzen im Bereich von 150 bis 500 THz aufweisen. Beispielsweise können das erste Frequenzkammsignal und das zweite Frequenzkammsignal Laserwellenlängen um 1300 nm, oder auch um 1100 nm aufweisen. Das erste Frequenzkammsignal und das zweite Frequenzkammsignal können zumindest teilweise einen spektralen Überlapp aufweisen, so dass keine Schwebung entsteht.
Der Lichtsensor 110 umfasst weiter mindestens einen Messdetektor 140 und mindestens einen Referenzdetektor 142, welche jeweils eingerichtet sind, um mindestens ein Eingangslichtsignal zu detektieren. Der Messdetektor 140 und der Referenzdetektor 142 können beispielsweise jeweils mindestens einen Photodetektor aufweisen.
Der Lichtsensor 110 weist den mindestens einen photonisch integrierten Schaltkreis 144 auf. Der photonisch integrierte Schaltkreis 144 kann eingerichtet sein zu einer Kommunikation zwischen Komponenten des Schaltkreises 144 mittels Lichtsignalen. Die Komponenten des Schaltkreises 144 können dazu auf einem gemeinsamen Substrat 146, beispielsweise einen Chip, insbesondere einem Mikrochip, angeordnet sein. Der photonisch integrierte Schaltkreis 144 kann eine Mehrzahl von Lichtleitern aufweisen, insbesondere Faserbasierte Lichtleiter. Der Lichtsensor 110 12kann beispielsweise mindestens einen photonischen Multichip aufweisen. Der Multichip kann die optische Quelle 126, den Messdetektor 140, den Referenzdetektor 142, den photonisch integrierte Schaltkreis 144 und eine Signal- und Datenverarbeitungseinheit 148 aufweisen. Der photonische Multichip kann beispielsweise wie in „Ultrafast optical ranging using microresonator soliton frequency combs", P. Trocha et al., Sience, RESEARCH REPORTS, 23. Februar 2018, Vol. 359 Issue 6378 beschrieben, ausgestaltet sein. Der photonisch integrierte Schaltkreis 144 ermöglicht eine robuste, vergleichsweise günstige und kompakte Integration von Frequenzkammgeneratoren in Mess- und Bearbeitungsmaschinen.
Der photonisch integrierte Schaltkreis 144 ist eingerichtet, um das erste Frequenzkammsignal 130 in mindestens ein erstes Messsignal 150 und mindestens ein erstes Referenzsignal 152 und das zweite Frequenzkammsignal 132 in mindestens ein zweites Messsignal 154 und mindestens ein zweites Referenzsignal 156 aufzuteilen. Der photonisch integrierte Schaltkreis 144 kann mindestens einen ersten Faserbasierten Signalteiler 158 aufweisen, welcher eingerichtet ist, das erste Frequenzkammsignal 130 in das erste Messsignal 150 und das erste Referenzsignal 152 aufzuteilen. Der photonisch integrierte Schaltkreis 144 kann mindestens einen zweiten Faserbasierten Signalteiler 160 aufweisen, welcher eingerichtet ist, um das zweite Frequenzkammsignal 132 in das zweite Messsignal 154 und das zweite Referenzsignal 156 aufzuteilen. Der photonisch integrierte Schaltkreis 144 ist eingerichtet das erste Messsignal 150 zu einer Koppelvorrichtung 162 des Lichtsensors 110 zu leiten, um das Messobjekt 112 mit dem ersten Messsignal 150 zu beleuchten. Die Koppelvorrichtung 162 ist eingerichtet das von dem Messobjekt 112 reflektierte erste Messsignal 164 in den photonisch integrierten Schaltkreis 144 einzukoppeln. Die Koppelvorrichtung 162 kann mindestens eine Mikrolinse aufweisen. Die Mikrolinse kann eingerichtet sein das erste Messsignal 150 zu dem Messobjekt 112 zu kollimieren.
Der photonisch integrierte Schaltkreis 144 ist eingerichtet, um das reflektierte erste Messsignal 164 zu dem Messdetektor 140 zu leiten. Hierzu können einer oder mehrere Lichtleiter vorgesehen sein, welche eingerichtet sind, das erste Messsignal 150 von der Koppelvorrichtung 162 zu dem Messdetektor 140 zu leiten. Der photonisch integrierte Schaltkreis 144 ist eingerichtet, um das erste Referenzsignal 152 zu dem Referenzdetektor 142 zu leiten. Zwischen dem ersten Faserbasierten Signalteiler 158 und dem Referenzdetektor 142 können zu diesem Zweck einer oder mehrere Lichtleiter 168 vorgesehen sein.
Der photonisch integrierte Schaltkreis 144 ist eingerichtet, um das zweite Messsignal 154 zu dem Messdetektor 140 zu leiten. Zwischen dem zweiten Faserbasierten Signalteiler 160 und dem Messdetektor 140 können zu diesem Zweck einer oder mehrere Lichtleiter 170 vorgesehen sein. Der photonisch integrierte Schaltkreis 144 ist eingerichtet, um das zweite Referenzsignal 156 zu dem Referenzdetektor 142 zu leiten. Zwischen dem zweiten Faserbasierten Signalteiler 160 und dem Referenzdetektor 142 können zu diesem Zweck einer oder mehrere Lichtleiter 172 vorgesehen sein.
Der Messdetektor 140 und der Referenzdetektor 142 können eingerichtet sein in Antwort auf die einfallenden Lichtsignale jeweils mindestens ein elektrisches Signal zu erzeugen. Der Messdetektor 140 und der Referenzdetektor 142 können jeweils mindestens einen Verstärker aufweisen, welcher eingerichtet ist die elektrischen Signale zu verstärken.
Der Messdetektor 140 und der Referenzdetektor 142 können eingerichtet sein zu einer multi-heterodynen Detektion. Der Messdetektor 140 kann eingerichtet sein das erste Messsignal 150 und das zweite Messsignal 154 zu überlagern. So kann ein zu vermessendes Signal, das erste Messsignal 150, mit einem Signal, dem zweiten Messsignal 154, mit bekannten spektralen Intensitätsprofil überlagert werden. Das erste Messsignal 150 und das zweite Messsignal 154 können leicht verschiedene Frequenzen aufweisen, so dass bei einer Überlagerung des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals sogenannte „Beats“ erzeugt werden. Der Referenzdetektor 142 kann eingerichtet sein das erste Referenzsignal 152 und das zweite Referenzsignal 156 zu überlagern. Das erste Referenzsignal 152 und das zweite Referenzsignal 156 können leicht verschiedene Frequenzen aufweisen, so dass bei einer Überlagerung des ersten Referenzsignals und des zweiten Referenzsignals Beats erzeugt werden. Aus einem Vergleich der mit dem Messdetektor 140 und dem Referenzdetektor 142 detektierten Beatspektren kann eine Koordinate des Messobjekts 112 bestimmt werden, insbesondere ein Abstand zu diesem.
Der Lichtsensor 110 umfasst die mindestens eine Signal- und Datenverarbeitungseinheit 148. Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit 148 kann beispielsweise mindestens einen Computer oder Mikrocontroller umfassen. Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit 148 kann einen oder mehrere flüchtige und/oder nicht flüchtige Datenspeicher aufweisen, wobei die Signal- und Datenverarbeitungseinheit 148 beispielsweise programmtechnisch eingerichtet sein kann, um die optische Quelle 126 und/oder den Messdetektor 140 und/oder den Referenzdetektor 142 anzusteuern. Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit 148 kann weiterhin mindestens eine Schnittstelle umfassen, beispielsweise eine elektronische Schnittstelle und/oder eine Mensch-Maschine-Schnittstelle wie beispielsweise eine Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtung wie ein Display und/oder eine Tastatur und/oder ein Bedienpult.
Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit 148 ist eingerichtet, um die jeweils von dem Messdetektor 140 und dem Referenzdetektor 142 detektieren Eingangslichtsignale auszuwerten und mindestens ein Frequenzspektrum der jeweiligen Eingangssignale zu erzeugen. Aus einem Vergleich des mit dem Messdetektor 140 erfassten Frequenzspektrums und des mit dem Referenzdetektor 142 erfassten Frequenzspektrums ist mindestens eine Koordinate des Messobjekts 112, insbesondere ein Abstand zwischen Lichtsensor 110 und Messobjekt 112, bestimmbar. Durch Änderung der Ausrichtung des Lichtsensors 110 entlang mindestens einer weiteren Achse können weitere Koordinaten des Messobjekts 112 auf die beschriebene Weise bestimmt werden. Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit 148 kann mindestens einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) aufweisen, welcher eingerichtet ist, um die von dem Messdetektor 140 und dem Referenzdetektor 142 generierten elektrischen Signale aufzunehmen. Die Signal- und Datenverarbeitungseinheit 148 kann mindestens ein Field-Programmable-Gate-Array (FPGA) aufweisen, welches eingerichtet ist die von dem ADC aufgenommenen Signale auszuwerten.
Bezugszeichenliste

110: Lichtsensor
112: Messobjekt
114: Lagerungseinheit
116: Koordinatenmessgerät
118: Portal
120: Aktuator
122: Auswerteeinheit
124: Ort
126: optische Quelle
128: duale Frequenzkammquelle
130: 1. Frequenzkammsignal
132: 2. Frequenzkammsignal
134: CW LASER Quelle
136: Mikroresonatoren
138: Verstärker
140: Messdetektor
142: Referenzdetektor
144: photonisch integrierter Schaltkreis
146: Substrat, photonischer Multichip
148: Signal- und Datenverarbeitungseinheit
150: 1. Messsignal
152: 1. Referenzsignal
154: 2. Messsignal
156: 2. Referenzsignal
158: 1. Faserbasierter Signalteiler
160: 2. Faserbasierter Signalteiler
162: Koppelvorrichtung
164: reflektiertes erstes Messsignal
166: Lichtleiter
168: Lichtleiter
170: Lichtleiter
172: Lichtleiter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Ultrafast optical ranging using microresonator soliton frequency combs“, P. Trocha et al., Sience, RESEARCH REPORTS, 23. Februar 2018, Vol. 359 Issue 6378 [0020, 0053]

Claims

Lichtsensor (110) zur Bestimmung mindestens zweier Koordinaten eines Messobjekts (112), umfassend: a) mindestens eine optische Quelle (126) umfassend mindestens eine duale Frequenzkammquelle (128), wobei die optische Quelle (126) eingerichtet ist mindestens ein erstes Frequenzkammsignal (130) und mindestens ein zweites Frequenzkammsignal (132) zu erzeugen; b) mindestens einen Messdetektor (140) und mindestens einen Referenzdetektor (142), welche jeweils eingerichtet sind, um mindestens ein Eingangslichtsignal zu detektieren; c) mindestens einen photonisch integrierten Schaltkreis (144), welcher eingerichtet ist, das erste Frequenzkammsignal (130) in mindestens ein erstes Messsignal (150) und mindestens ein erstes Referenzsignal (152) und das zweite Frequenzkammsignal (132) in mindestens ein zweites Messsignal (154) und mindestens ein zweites Referenzsignal (156) aufzuteilen, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis (144) eingerichtet ist das erste Messsignal (150) zu einer Koppelvorrichtung (162) des Lichtsensors (110) zu leiten, um das Messobjekt (112) mit dem ersten Messsignal (150) zu beleuchten, wobei die Koppelvorrichtung (162) eingerichtet ist das von dem Messobjekt (112) reflektierte erste Messsignal (164) in den photonisch integrierten Schaltkreis (144) einzukoppeln, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis (144) eingerichtet ist, um das reflektierte erste Messsignal (164) und das zweite Messsignal (154) zu dem Messdetektor (140) zu leiten, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis (144) eingerichtet ist, um das erste Referenzsignal (152) und das zweite Referenzsignal (156) zu dem Referenzdetektor (142) zu leiten; d) mindestens eine Signal- und Datenverarbeitungseinheit (148), welche eingerichtet ist, um die jeweils von dem Messdetektor (140) und dem Referenzdetektor (142) detektieren Eingangslichtsignale auszuwerten und mindestens ein Frequenzspektrum der jeweiligen Eingangssignale zu erzeugen, wobei aus einem Vergleich des mit dem Messdetektor (140) erfassten Frequenzspektrums und des mit dem Referenzdetektor (142) erfassten Frequenzspektrums mindestens eine Koordinate des Messobjekts (112) bestimmbar ist; wobei der Lichtsensor (110) mindestens um zwei Achsen beweglich gelagert ist.
Lichtsensor (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Lichtsensor (110) mindestens einen photonischen Multichip (146) aufweist, wobei der Multichip (146) die optische Quelle (126), den Messdetektor (140), den Referenzdetektor (142), den photonisch integrierten Schaltkreis (144) und die Signal- und Datenverarbeitungseinheit (148) aufweist.
Lichtsensor (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtsensor (110) um mindestens fünf Achsen, bevorzugt sechs Achsen beweglich gelagert ist.
Lichtsensor (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Frequenzkammsignal (130) und das zweite Frequenzkammsignal (132) dissipative Kerr Soliton (DKS) Frequenzkammsignale sind.
Lichtsensor (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis (144) eine Mehrzahl von Lichtleitern (166, 168, 170, 172) aufweist, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis (144) mindestens einen ersten Faserbasierten Signalteiler (158) aufweist, welcher eingerichtet ist, das erste Frequenzkammsignal (130) in das erste Messsignal (150) und das erste Referenzsignal (152) aufzuteilen, wobei der photonisch integrierte Schaltkreis (144) mindestens einen zweiten Faserbasierten Signalteiler (160) aufweist, welcher eingerichtet ist, um das zweite Frequenzkammsignal (132) in das zweite Messsignal (154) und das zweite Referenzsignal (156) aufzuteilen.
Koordinatenmessgerät (116) zur Bestimmung mindestens zweier Koordinaten eines Messobjekts (112) umfassend mindestens einen Lichtsensor (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Koordinatenmessgerät (116) mindestens einen Aktuator (120) aufweist, welcher eingerichtet ist, um den Lichtsensor (110) in mindestens zwei Achsen zu bewegen.
Koordinatenmessgerät (116) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Koordinatenmessgerät (116) mindestens eine Auswerteeinheit (122) aufweist, welche eingerichtet ist mindestens ein mit dem Messdetektor (140) erfasstes Frequenzspektrum und mindestens ein mit dem Referenzdetektor (142) erfasstes Frequenzspektrum zu vergleichen und mindestens eine Koordinate des Messobjekts (112) zu bestimmen.
Verfahren zur Bestimmung mindestens zweier Koordinaten eines Messobjekts (112), wobei in dem Verfahren mindestens ein Lichtsensor (110) nach einem der vorhergehenden, einen Lichtsensor (110) betreffenden Ansprüche verwendet wird, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: i) Positionieren des Lichtsensors (110) entlang mindestens einer ersten Achse; ii) Erzeugen mindestens eines erstes Frequenzkammsignal (130) und mindestens eines zweites Frequenzkammsignal (132) mit mindestens einer optischen Quelle (126), wobei die optische Quelle (126) mindestens eine duale Frequenzkammquelle (128) aufweist; iii) Aufteilen des ersten Frequenzkammsignals (130) in mindestens ein erstes Messsignal (150) und mindestens ein erstes Referenzsignal (152) mit mindestens einem photonisch integrierten Schaltkreis (144); iv) Aufteilen des zweiten Frequenzkammsignals (132) in mindestens ein zweites Messsignal (154) und mindestens ein zweites Referenzsignal (156) mit dem mindestens einen photonisch integrierten Schaltkreis (144); v) Leiten des ersten Messsignals (150) zu einer Koppelvorrichtung (162) des Lichtsensors (110) mit dem photonisch integrierten Schaltkreis (144) und beleuchten des Messobjekts (112) mit dem ersten Messsignal (150); vi) Einkoppeln des von dem Messobjekt (112) reflektierten ersten Messsignals (164) in den photonisch integrierten Schaltkreis (144) mit der Koppelvorrichtung (162); vii) Leiten des reflektierten ersten Messsignals (164) und des zweiten Messsignals (154) zu mindestens einem Messdetektor (140) mit dem photonisch integrierten Schaltkreis (144); viii) Leiten des ersten Referenzsignals (152) und des zweiten Referenzsignals (156) zu mindestens einem Referenzdetektor (142); ix) Detektieren mindestens eines Eingangslichtsignals mit jeweils dem Messdetektor (140) und dem Referenzdetektor (142); x) Auswerten der jeweils von dem Messdetektor (110) und dem Referenzdetektor (142) detektierten Eingangslichtsignale mit mindestens einer Signal- und Datenverarbeitungseinheit (148), erzeugen mindestens eines Frequenzspektrums der jeweiligen Eingangssignale, vergleichen des mit dem Messdetektor (140) erfassten Frequenzspektrums und des mit dem Referenzdetektor (142) erfassten Frequenzspektrums und bestimmen mindestens einer Koordinate des Messobjekts (112), xi) Verlagern des Lichtsensors (110) entlang mindestens einer zweiten Achse und bestimmen mindestens einer weiteren Koordinate des Messobjekts (112) = durch Wiederholen der Schritte ii) bis x).
Computerprogramm, welches bei Ablauf auf einem Computer oder Computer-Netzwerk das Verfahren nach dem vorhergehenden, ein Verfahren betreffenden Anspruch, insbesondere die Verfahrensschritt i) bis x), in einer seiner Ausgestaltungen ausführt.
Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode-Mitteln, um das Verfahren nach Anspruch 8 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird.