DE102020002258A1 - Formmessapparat und -verfahren - Google Patents

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Abstract

Ein Kopf, welcher an einem Formmessapparat vorgesehen ist, beinhaltet einen durchsichtigen Stiftkopf, welcher sich integral mit einer Lichtquelle und einem Fotoempfänger verlagert und zwischen der Lichtquelle und dem Fotoempfänger angeordnet ist. Der Stiftkopf beinhaltet einen einfallenden Abschnitt, welcher bewirkt, dass das Licht von der Lichtquelle auf ein Inneres des Stiftkopfs einfällt, einen Reflexionsabschnitt, welcher vollständig das einfallende Licht reflektiert, und einen Lichtemissionsabschnitt, welcher das Licht emittiert, welches vollständig in Richtung zu dem Fotoempfänger reflektiert wird. Abklingendes Licht wird an der Messoberfläche durch das Licht erzeugt, welches vollständig durch die Totalreflexionsoberfläche reflektiert wird. Der Stiftkopf bringt die Messoberfläche und eine Oberfläche eines messbaren Gegenstands dazu, zueinander gerichtet zu sein, trennt die Messoberfläche von der Oberfläche des messbaren Gegenstands und ist derart angeordnet, dass das abklingende Licht die Oberfläche des messbaren Gegenstands erreicht.

Description

  • BEZUGNAHME AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Japanischen Anmeldung Nr. 2019-076219 , eingereicht am 12. April 2019, deren Offenbarung ausdrücklich durch Bezugnahme hierin in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf einen Formmessapparat und ein -verfahren.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Konventionellerweise ist ein Formmessapparat bekannt, in welchem ein Kontaktzapfen bzw. -stift (Stiftkopf) eine Oberfläche eines durchsichtigen bzw. -scheinenden gemessenen Objekts bzw. Gegenstands kontaktiert, um eine Form bzw. Gestalt der Oberfläche des gemessenen Gegenstands basierend auf einem Verlagerungsausmaß des Kontaktstifts in einer Richtung normal auf die Oberfläche des gemessenen Gegenstands zu messen. Ein Formmessapparat dieser Art kann die Oberfläche des gemessenen Objekts bzw. Gegenstands mit dem Kontaktstift aufgrund des Kontakts des Kontaktstifts mit der Oberfläche des gemessenen Gegenstands beschädigen. Derart ist ein Formmessapparat bekannt, in welchem eine Form einer Oberfläche eines gemessenen Gegenstands durch ein Verwenden von Licht gemessen wird, ohne dass ein Kontaktstift die Oberfläche des gemessenen Gegenstands kontaktiert. Ein Formmessapparat dieser Art beinhaltet einen Kopf und einen Detektor. Der Kopf beinhaltet eine Lichtquelle, welche Licht in Richtung zu der Oberfläche des gemessenen Gegenstands emittiert, und einen Fotoempfänger, welcher sich integral bzw. gemeinsam mit der Lichtquelle verschiebt bzw. verlagert und Licht durch die Oberfläche des gemessenen Gegenstands empfängt. Der Detektor detektiert die Form der Oberfläche des gemessenen Gegenstands basierend auf dem Licht, welches durch den Fotoempfänger empfangen bzw. erhalten wird.
  • 9 illustriert einen konventionellen Formmessapparat 100. In diesem Beispiel ist ein gemessener Gegenstand W ein durchsichtiges bzw. -scheinendes Material, wie beispielsweise Glas, und wird auf einem Messständer bzw. -stand D angeordnet, wie dies in 9 gezeigt ist, und wenn eine Lichtquelle 300 in dem Formmessapparat 100 Licht in Richtung zu einer Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W emittiert bzw. aussendet, werden Licht, welches durch die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W reflektiert wird (illustriert in einem strichlierten Pfeil), und Licht, welches den gemessenen Gegenstand W durchdringt (illustriert in einem durchgehenden Pfeil), erzeugt bzw. generiert. Das Licht, welches den gemessenen Gegenstand W durchdringt (illustriert in dem durchgehenden Pfeil), wird durch den Messstand bzw. -träger D reflektiert und bewegt sich wiederum durch den gemessenen Gegenstand W in Richtung zu einem Fotoempfänger 400. Der Fotoempfänger 400 endet damit, Lichtstrahlen zu empfangen, welche unterschiedliche Intensitäten aufweisen: das Licht, welches durch den Messstand D reflektiert wird (illustriert in einem durchgehenden Pfeil), und das Licht, welches durch die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W reflektiert wird (illustriert in einem strichlierten Pfeil). Ein Detektor (nicht in den Zeichnungen gezeigt) detektiert dann eine Form bzw. Gestalt der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W basierend auf einer Mehrzahl von Lichtstrahlen, welche jeweils unterschiedliche Lichtintensitäten aufweisen. Daher kann der Detektor nicht genau die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W aus dem Licht messen, welches durch den Messstand D reflektiert wird, welches in dem durchgehenden Pfeil illustriert ist.
  • Um diesen oben erwähnten Gegenstand zu adressieren, beinhaltet ein eine Oberflächenform messender Apparat (Formmessapparat), welcher in der Japanischen Patentoffenlegung Veröffentlichung Nr. 2017-32297 beschrieben ist, eine Laserlichtquelle (Lichtquelle), welche Laserlicht in Richtung zu einer Oberfläche eines durchsichtigen gemessenen Gegenstands emittiert, und ein Laserverlagerungs-Messgerät (Fotoempfänger und Detektor), welches das Laserlicht empfängt bzw. erhält, welches durch die Oberfläche des gemessenen Gegenstands reflektiert wird, und eine Verschiebung bzw. Verlagerung misst. Auch weist ein Messstand bzw. -träger, welcher gemeinsam mit dem Oberflächenform-Messapparat verwendet wird, eine Vertiefung bzw. Ausnehmung zumindest unter einer Position entsprechend einer Messposition des gemessenen Gegenstands auf, wo das Laserlicht emittiert wird, wobei die Vertiefung mehr als andere Regionen vertieft ist, welche nicht die Messposition enthalten. Die Vertiefung verhindert, dass das Licht, welches den gemessenen Gegenstand durchdringt, welcher durch ein durchsichtiges Material aufgebaut wird, durch den Messstand reflektiert wird, und verhindert, dass das Licht, welches den gemessenen Gegenstand durchdringt, in Richtung zu dem Laserverlagerungs-Messgerät reflektiert wird. Daher kann der Oberflächenform-Messapparat die Form der Oberfläche des gemessenen Gegenstands unter Verwendung des Lichts detektieren, welches von der Oberfläche des gemessenen Gegenstands reflektiert wird.
  • Jedoch muss der Oberflächenform-Messapparat, welcher in der Japanischen Patentoffenlegung Veröffentlichung Nr. 2017-32297 beschrieben ist, auf der gegenüberliegenden Seite einen Messstand beinhalten, welcher eine Vertiefung aufweist, wobei der durchsichtige gemessene Gegenstand zwischen den beiden zwischengeschaltet ist. Zusätzlich durchdringt das meiste des Laserlichts, welches von der Laserlichtquelle emittiert wird, den gemessenen Gegenstand, welcher durch das durchlässige Material konfiguriert bzw. aufgebaut ist, und daher kann das Laserverlagerungs-Messgerät nicht ausreichend reflektiertes Licht erhalten, welches durch die Oberfläche des durchsichtigen bzw. -scheinenden gemessenen Gegenstands reflektiert wird, und es kann eine ausreichende Verlagerungsmessung nicht durchgeführt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen eine Form messenden bzw. Formmessapparat und ein -verfahren zur Verfügung, welche eine Form bzw. Gestalt eines gemessenen Gegenstands bzw. Objekts mit einem hohen Grad an Genauigkeit unter Verwendung von Licht und ohne ein Kontaktieren der Oberfläche des gemessenen Gegenstands messen können.
  • Dieser Gegenstand wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem Aspekt wird ein Formmessapparat zur Verfügung gestellt, umfassend: (a) einen Kopf, umfassend: eine Lichtquelle, welche Licht in Richtung zu einer Oberfläche eines messbaren Gegenstands bzw. Objekts emittiert; einen Fotoempfänger, welcher integral bzw. gemeinsam mit der Lichtquelle verlagerbar ist und Licht über die Oberfläche des messbaren Gegenstands empfängt; und einen Stiftkopf, welcher zwischen der Lichtquelle und dem Fotoempfänger positioniert ist und welcher integral mit der Lichtquelle und dem Fotoempfänger verlagerbar ist, wobei der Stiftkopf umfasst: (aa) einen einfallenden Abschnitt, welcher bewirkt, dass Licht von der Lichtquelle auf ein Inneres des Stiftkopfs einfällt bzw. auftrifft; (bb) einen Reflexionsabschnitt, welcher vollständig das einfallende bzw. auftreffende Licht von dem einfallenden Abschnitt reflektiert, wobei der Reflexionsabschnitt eine Totalreflexionsoberfläche, welche im Wesentlichen vollständig das Licht von der Lichtquelle reflektiert, und eine Messoberfläche auf der gegenüberliegenden Seite von der Totalreflexionsoberfläche beinhaltet, welche im Wesentlichen zu der Oberfläche des messbaren Gegenstands gerichtet angeordnet ist; (cc) und einen Lichtemissionsabschnitt, welcher das Licht, welches durch den Reflexionsabschnitt vollständig bzw. total reflektiert wird, in Richtung zu dem Fotoempfänger emittiert, wobei der Stiftkopf derart angeordnet ist, dass: (i) die Messoberfläche von der Oberfläche des messbaren Gegenstands getrennt ist, und (ii) abklingendes bzw. flüchtiges Licht, welches auf bzw. an der Messoberfläche in einer Richtung in Richtung zu der gegenüberliegenden Seite von der Totalreflexionsoberfläche erzeugt wird, die Oberfläche des messbaren Gegenstands erreicht; und (b) einen Detektor, welcher eine Form bzw. Gestalt wenigstens eines Teils der Oberfläche des messbaren Gegenstands basierend auf Änderungen im Licht detektiert, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird und durch das abklingende Licht bewirkt wird, welches die Oberfläche des messbaren Gegenstands erreicht.
  • Ein Formmessapparat einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Kopf und einen Detektor. Der Kopf beinhaltet eine Lichtquelle, welche Licht in Richtung zu einer Oberfläche eines gemessenen Gegenstands bzw. Objekts emittiert bzw. aussendet, und einen Fotoempfänger, welcher sich integral bzw. gemeinsam mit der Lichtquelle verschiebt bzw. verlagert und Licht durch die Oberfläche des gemessenen Gegenstands erhält bzw. empfängt. Der Detektor detektiert eine Form bzw. Gestalt der Oberfläche des gemessenen Gegenstands basierend auf dem Licht, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird. Der Kopf beinhaltet einen durchsichtigen bzw. -scheinenden Stiftkopf, welcher sich integral bzw. gemeinsam mit der Lichtquelle und dem Fotoempfänger verschiebt bzw. verlagert, und zwischen der Lichtquelle und dem Fotoempfänger angeordnet ist. Der Stiftkopf beinhaltet einen einfallenden bzw. auftreffenden Abschnitt, welcher bewirkt, dass das Licht von der Lichtquelle auf ein Inneres des Stiftkopfs einfällt bzw. auftrifft, einen Reflexionsabschnitt, welcher vollständig bzw. total das einfallende Licht von dem einfallenden Abschnitt reflektiert, und einen Lichtemissionsabschnitt, welcher das Licht, welches vollständig durch den Reflexionsabschnitt reflektiert ist bzw. wird, in Richtung zu dem Fotoempfänger emittiert. Der Reflexionsabschnitt beinhaltet einen Totalreflexionsabschnitt, welcher vollständig bzw. total Licht von der Lichtquelle reflektiert, und eine messende bzw. Messoberfläche auf der gegenüberliegenden Seite von der Totalreflexionsoberfläche, welche angeordnet ist, um zu der Oberfläche des gemessenen Gegenstands gerichtet zu sein. Der Stiftkopf ist angeordnet, um die Messoberfläche von der Oberfläche des gemessenen Gegenstands zu trennen, und auch derart, dass abklingendes bzw. flüchtiges Licht, welches an der Messoberfläche in einer Richtung in Richtung zu der gegenüberliegenden Seite von der Totalreflexionsoberfläche erzeugt bzw. generiert wird, die Oberfläche des gemessenen Gegenstands erreicht. Der Detektor detektiert die Form bzw. Gestalt des gemessenen Gegenstands bzw. Objekts basierend auf Änderungen in dem Licht, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird und durch das abklingende Licht bewirkt wird, welches die Oberfläche des gemessenen Gegenstands erreicht.
  • Gemäß dem Obigen beinhaltet der Kopf den (insbesondere durchsichtigen) Stiftkopf, welcher zwischen der Lichtquelle und dem Fotoempfänger angeordnet ist. Ausgehend von dem einfallenden Abschnitt, dem Reflexionsabschnitt und dem Lichtemissionsabschnitt, welche zu dem Stiftkopf gehören, kann eine Messung der Form der Oberfläche des gemessenen Gegenstands unter Verwendung von abklingendem bzw. austretendem Licht durchgeführt werden, welches an der Messoberfläche des Reflexionsabschnitts erzeugt bzw. generiert wird. Spezifisch ist in diesem Beispiel, wenn Licht total in einem Medium reflektiert wird, welches einen hohen Brechungsindex aufweist, wie beispielsweise Glas, das abklingende Licht ein spezifischer Typ von Licht, welches in Richtung zu einem Medium leckt bzw. austritt, welches einen niedrigen Brechungsindex aufweist, wie beispielsweise Luft. Das Licht, welches von dem Lichtemissionsabschnitt des Stiftkopfs emittiert wird, ändert sich gemäß dem Abstand, über welchen das abklingende bzw. flüchtige Licht die Oberfläche des gemessenen Gegenstands erreicht. Mit anderen Worten kann der Fotoempfänger die Form der Oberfläche des gemessenen Gegenstands aus einem Zustand des Lichts messen, welches durch das abklingende Licht geändert wird. Daher kann, ohne ein Kontaktieren der Oberfläche des gemessenen Gegenstands, der Formmessapparat die Form des gemessenen Gegenstands mit einem hohen Grad an Genauigkeit unter Verwendung des abklingenden bzw. flüchtigen Lichts messen, welches an der Messoberfläche des Stiftkopfs erzeugt wird.
  • In einer besonderen Ausführungsform umfasst der Formmessapparat weiters einen Scanner, welcher durch ein Verlagern bzw. Verschieben des Kopfs relativ zu dem messbaren Gegenstand in einer bestimmten Abtast- bzw. Scanrichtung scannt bzw. abtastet.
  • Insbesondere umfasst der Formmessapparat weiters eine Trennungs-Einstelleinrichtung, welche eine Trennung zwischen der Messoberfläche des Stiftkopfs und der Oberfläche des messbaren Gegenstands durch ein Verlagern des Kopfs relativ zu dem messbaren Gegenstand einstellt.
  • Weiters ist insbesondere der messbare Gegenstand durchsichtig bzw. durchscheinend.
  • Insbesondere umfasst der Formmessapparat weiters eine Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. einen Controller, welche(r) eine relative Verlagerung des messbaren Gegenstands und des Kopfs regelt bzw. steuert.
  • Weiters umfasst insbesondere die Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. der Controller: eine Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung, welche die Trennungs-Einstelleinrichtung regelt bzw. steuert; und einen Feedback- bzw. Rückkopplungsabschnitt, welcher die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird, zurück zu der Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung rückkoppelt.
  • Weiters stellt insbesondere die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung eine Trennung bzw. einen Abstand zwischen der Messoberfläche und der Oberfläche des messbaren Gegenstands ein durch: (i) ein Regeln bzw. Steuern der Trennungs-Einstelleinrichtung derart, dass die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird, auf einem bestimmten Wert beibehalten wird, durch ein Verlagern des Kopfs in einer Richtung weg von der Oberfläche des messbaren Gegenstands, wenn die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird, niedriger als der bestimmte Wert ist, und/oder (ii) ein Verlagern des Kopfs in einer Richtung, welche sich der Oberfläche des messbaren Gegenstands annähert, wenn die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird, größer als der bestimmte Wert ist.
  • Weiters umfasst insbesondere die Regel- bzw. Steuereinrichtung eine Scan-Regel- bzw. -Steuereinrichtung, welche den Scanner regelt bzw. steuert, und/oder der Detektor detektiert die Form der Oberfläche des messbaren Gegenstands basierend auf der Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird.
  • Weiters detektiert insbesondere der Detektor die Form der Oberfläche des messbaren Gegenstands basierend auf einem Verlagerungsausmaß der Trennungs-Einstelleinrichtung relativ zu der Oberfläche des messbaren Gegenstands.
  • Zu dieser Zeit ist es bevorzugt, dass der die Form messende Apparat bzw. Formmessapparat eine Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. einen Controller, welche(r) eine relative Verlagerung des gemessenen Gegenstands und des Kopfs regelt bzw. steuert, und einen Scanner beinhaltet, welcher durch ein Verlagern des Kopfs relativ zu dem gemessenen Gegenstand in einer vorbestimmten Scan- bzw. Abtastrichtung scannt bzw. abtastet; die Regel- bzw. Steuereinrichtung eine Scan-Regel- bzw. -Steuereinrichtung beinhaltet, welche den Scanner regelt bzw. steuert; und der Detektor die Form der Oberfläche des gemessenen Gegenstands basierend auf der Intensität des Lichts detektiert, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird.
  • Gemäß dieser Konfiguration kann mit dem Scanner, welcher durch ein Verlagern bzw. Verschieben des Kopfs, welcher mit dem Stiftkopf versehen ist, relativ zu dem gemessenen Gegenstand in der vorbestimmten Abtastrichtung scannt bzw. abtastet, der Formmessapparat die Form des gemessenen Gegenstands basierend auf der Intensität des Lichts durch ein einfaches Scannen bzw. Abtasten in der vorbestimmten Scanrichtung messen, ohne einen Kontakt mit der Oberfläche des gemessenen Gegenstands herzustellen.
  • Zu dieser Zeit bzw. in diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass der Formmessapparat mit dem gemessenen Gegenstand, welcher durchsichtig ist, der Regel- bzw. Steuereinrichtung, welche eine relative Verschiebung bzw. Verlagerung des gemessenen Gegenstands und des Kopfs regelt bzw. steuert, und einer Trennungs-Einstelleinrichtung versehen ist, welche eine Trennung bzw. einen Abstand zwischen der messenden bzw. Messoberfläche des Stiftkopfs und der Oberfläche des gemessenen Gegenstands durch ein Verlagern des Kopfs einstellt; die Regel- bzw. Steuereinrichtung eine Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung, welche die Trennungs-Einstelleinrichtung regelt bzw. steuert, und einen Feedback- bzw. Rückkopplungsabschnitt beinhaltet, welcher die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird, zu der Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung rückführt; die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung eine Trennung zwischen der Messoberfläche und der Oberfläche des gemessenen Gegenstands durch ein Regeln bzw. Steuern der Trennungs-Einstelleinrichtung derart einstellt, dass die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird, auf einem vorbestimmten Wert beibehalten wird, indem der Kopf in einer Richtung weg von der Oberfläche des gemessenen Gegenstands verlagert wird, wenn die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird, niedriger als der vorbestimmte Wert ist, und der Kopf in einer Richtung verlagert wird, welche sich der Oberfläche des gemessenen Gegenstands annähert, wenn die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird, größer als der vorbestimmte Wert ist; und der Detektor die Form der Oberfläche des gemessenen Gegenstands basierend auf einem Verschiebungs- bzw. Verlagerungsausmaß der Trennungs-Einstelleinrichtung relativ zu der Oberfläche des gemessenen Gegenstands detektiert bzw. feststellt.
  • In diesem Beispiel pflanzt sich, wenn das Medium, welches einen hohen Brechungsindex aufweist, wie beispielsweise Glas, näher zu dem abklingenden bzw. flüchtigen Licht gebracht wird, welches in dem Medium erzeugt bzw. generiert wird, welches einen geringen Brechungsindex aufweist, wie beispielsweise Luft, ein Anteil von Licht, welches durch den einfallenden Abschnitt des Stiftkopfs einfällt, fort und tritt zu dem Medium, welches den hohen Brechungsindex aufweist, durch das abklingende bzw. austretende Licht hinaus, welches die Oberfläche des Mediums erreicht, welches den hohen Brechungsindex aufweist. Das Merkmal von Licht, welches von einem ersten durchscheinenden Material (insbesondere dem Stiftkopf) zu einem zweiten durchscheinenden Material (insbesondere dem gemessenen Gegenstand) durch das abklingende Licht auf diese Weise durchtritt, wird ein Tunneleffekt genannt. Durch den Tunneleffekt wird, wenn Licht von dem ersten Material zu dem zweiten Material hindurchtritt, die Intensität des Lichts, welches durch die Totalreflexionsoberfläche des Stiftkopfs total reflektiert wird und den Fotoempfänger erreicht, verringert bzw. abgesenkt.
  • Gemäß der obigen Konfiguration, welche dieses Merkmal nutzt, ist der gemessene Gegenstand durchsichtig bzw. -scheinend und der Formmessapparat beinhaltet eine Trennungs-Einstelleinrichtung, welche durch eine Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung und einen Feedbackabschnitt geregelt bzw. gesteuert wird. Die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung kann das Licht, welches durch den Fotoempfänger erhalten bzw. empfangen wird, konstant halten bzw. beibehalten, indem der Kopf in einer Richtung weg von der Oberfläche des gemessenen Gegenstands verschoben bzw. verlagert wird, wenn die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird, niedriger als der vorbestimmte Wert ist, und indem der Kopf in einer Richtung verlagert wird, welche sich der Oberfläche des gemessenen Gegenstands annähert, wenn die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird, größer als der vorbestimmte Wert ist. Der Detektor detektiert die Form bzw. Gestalt der Oberfläche des gemessenen Gegenstands basierend auf dem Verschiebungs- bzw. Verlagerungsausmaß der Trennungs-Einstelleinrichtung relativ zu der Oberfläche des gemessenen Gegenstands. Daher kann der Formmessapparat die Form der Oberfläche des gemessenen Gegenstands mit einem hohen Grad an Genauigkeit unter Verwendung von Licht messen, ohne einen Kontakt mit der Oberfläche des gemessenen Gegenstands herzustellen, während ein konstanter Trennungsabstand zwischen der Messoberfläche des Stiftkopfs und der Oberfläche des gemessenen Gegenstands beibehalten wird. Zusätzlich führt, selbst wenn es Vorsprünge bzw. Erhebungen oder Vertiefungen auf der Oberfläche des gemessenen Gegenstands gibt, der Formmessapparat eine Messung mit der Trennungs-Einstelleinrichtung durch, welche durch den Rückkopplungsabschnitt und die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung geregelt bzw. gesteuert wird, während der Trennungsabstand zwischen der Messoberfläche des Stiftkopfs und der Oberfläche des gemessenen Gegenstands konstant gehalten bzw. beibehalten wird. Daher kann sich der Formmessapparat an gemessene Gegenstände anpassen, welche verschiedene Formen aufweisen, und stabil die Form des gemessenen Gegenstands messen.
  • Zu dieser Zeit ist die Lichtquelle vorzugsweise eine Laserlichtquelle, welche Laserlicht emittiert.
  • Mit bzw. bei einer derartigen Konfiguration ist die Lichtquelle die Laserlichtquelle, welche Laserlicht emittiert, und daher kann der Fotoempfänger das Licht, welches durch die Oberfläche des gemessenen Gegenstands reflektiert wird, effizienter verglichen damit empfangen, als wenn eine andere Lichtquelle verwendet wird.
  • Gemäß einem anderen Aspekt wird ein Formmessverfahren zur Verfügung gestellt, umfassend: ein Emittieren von Licht mittels einer Lichtquelle in Richtung zu einer Oberfläche eines messbaren Gegenstands; ein Empfangen von Licht mittels eines Fotoempfängers, welcher integral bzw. gemeinsam mit der Lichtquelle verlagerbar ist, über die Oberfläche des messbaren Gegenstands; und ein Anordnen eines Stiftkopfs zwischen der Lichtquelle und dem Fotoempfänger; wobei das Verfahren weiters umfasst: ein Veranlassen bzw. Bewirken, dass Licht von der Lichtquelle auf ein Inneres des Stiftkopfs einfällt; ein Bewirken, dass das einfallende bzw. auftreffende Licht vollständig durch einen Reflexionsabschnitt des Stiftkopfs reflektiert wird, wobei der Reflexionsabschnitt eine Totalreflexionsoberfläche, welche im Wesentlichen vollständig das Licht reflektiert, und eine Messoberfläche auf der gegenüberliegenden Seite von der Totalreflexionsoberfläche beinhaltet, welche im Wesentlichen zu der Oberfläche des messbaren Gegenstands gerichtet angeordnet wird; und ein Emittieren des Lichts, welches vollständig innerhalb des Stiftkopfs reflektiert wird, in Richtung zu dem Fotoempfänger, wobei der Stiftkopf derart angeordnet wird, dass: (i) die Messoberfläche von der Oberfläche des messbaren Gegenstands getrennt wird, und (ii) abklingendes bzw. flüchtiges Licht, welches an der Messoberfläche in einer Richtung in Richtung zu der gegenüberliegenden Seite von der Totalreflexionsoberfläche erzeugt wird, die Oberfläche des messbaren Gegenstands erreicht; und ein Detektieren einer Form wenigstens eines Teils der Oberfläche des messbaren Gegenstands basierend auf Änderungen im Licht, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird und durch das abklingende Licht bewirkt wird, welches die Oberfläche des messbaren Gegenstands erreicht.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung wird weiters in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die festgestellte Vielzahl von Zeichnungen anhand von nicht-beschränkenden Beispielen von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen ähnliche Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen darstellen bzw. bezeichnen. Es sollte verstanden werden, dass, selbst obwohl Ausführungsformen getrennt beschrieben werden, einzelne Merkmale davon zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.
    • 1 illustriert einen Formmessapparat gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 ist ein Blockdiagramm des Formmessapparats;
    • 3A und 3B illustrieren ein Verfahren zum Messen einer Form einer Oberfläche eines gemessenen Gegenstands in dem Formmessapparat;
    • 4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Messen der Form der Oberfläche des gemessenen Gegenstands in dem Formmessapparat illustriert;
    • 5 illustriert einen Formmessapparat gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 6 ist ein Blockdiagramm des Formmessapparats;
    • 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Stiftkopfs und des gemessenen Gegenstands gemäß dem Formmessapparat;
    • 8 illustriert einen Formmessapparat gemäß einer Modifikation; und
    • 9 illustriert einen konventionellen Formmessapparat.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die hierin gezeigten Merkmale bzw. Einzelheiten sind lediglich beispielhaft und für Zwecke einer illustrativen Diskussion der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden für ein Bereitstellen präsentiert, wovon angenommen wird, dass es die nützlichste und am leichtesten verständliche Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der vorliegenden Erfindung ist. In diesem Hinblick wird kein Versuch gemacht, strukturelle Details der vorliegenden Erfindung in größerem Detail zu zeigen, als dies für das fundamentale Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig ist, wobei die Beschreibung, genommen mit den Zeichnungen, Fachleuten ersichtlich macht, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in der Praxis verkörpert werden können.
  • Erste Ausführungsform
  • Nachfolgend wird eine erste besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. 1 illustriert einen Formmessapparat 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie dies in 1 gezeigt ist, beinhaltet der Formmessapparat 1 einen Kopf 2, welcher eine Form bzw. Gestalt einer Oberfläche H eines gemessenen Gegenstands bzw. Objekts (messbaren Gegenstands bzw. Objekts) W misst, und ist insbesondere ein eine Oberflächenform messender Apparat bzw. Oberflächenform-Messapparat, welcher eine Form einer planaren Oberfläche H eines im Wesentlichen plattenförmigen gemessenen Gegenstands W misst. Der gemessene Gegenstand W ist beispielsweise Glas, welches durchlässig bzw. -scheinend ist. Der gemessene Gegenstand W kann beispielsweise eine Fensterscheibe eines Fahrzeugs sein, welche fixiert ist, um sich nicht während einer Messung zu verschieben. Der Formmessapparat 1 misst die Form der Oberfläche H des Glases (gemessenen Gegenstands W) unter Verwendung von Licht.
  • Der Kopf 2 beinhaltet wenigstens eine Lichtquelle 3, welche Licht in Richtung zu der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W emittiert bzw. aussendet, und wenigstens einen Fotoempfänger 4, welcher sich insbesondere integral oder gemeinsam mit der Lichtquelle 3 verschiebt bzw. verlagert und Licht durch die oder über die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W empfängt bzw. erhält.
  • Die Lichtquelle 3 ist insbesondere eine Laserlichtquelle, welche Laserlicht emittiert. Durch ein Verwenden bzw. Einsetzen der Laserlichtquelle als der Lichtquelle 3 kann der Fotoempfänger 4 das Licht, welches durch die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W reflektiert wird, effizienter verglichen damit empfangen, als wenn eine andere Lichtquelle verwendet wird. Die Lichtquelle 3 ist nicht auf die Laserlichtquelle beschränkt bzw. begrenzt, und eine beliebige Lichtquelle, wie beispielsweise eine Leuchtdiode (LED) kann stattdessen eingesetzt werden.
  • Ein Fotodioden-Array (PDA) ist bzw. wird insbesondere als der Fotoempfänger 4 verwendet. Der Fotoempfänger 4 ist nicht auf das PDA beschränkt, und eine beliebige bzw. willkürliche Detektionsvorrichtung, wie beispielsweise ein positionsempfindlicher Detektor (PSD) oder eine ladungsgekoppelte Schaltung bzw. Vorrichtung (CCD) kann eingesetzt bzw. verwendet werden, solange die Detektionsvorrichtung das Licht empfangen kann, welches durch die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W reflektiert wird.
  • Der Kopf 2 beinhaltet weiters einen Stiftkopf 5, welcher sich integral oder gemeinsam mit der Lichtquelle 3 und/oder dem Fotoempfänger 4 verschiebt bzw. verlagert und zwischen der Lichtquelle 3 und dem Fotoempfänger 4 angeordnet ist.
  • Der Stiftkopf 5 ist aus einem transparenten Material, welches erlaubt, dass Licht durch das Material ohne ein merkbares Streuen von Licht hindurchtritt, oder aus einem durchsichtigen bzw. -scheinenden Material hergestellt, welches erlaubt, dass Licht im Wesentlichen hindurchtritt, jedoch nicht notwendigerweise Snell's Gesetz folgt. Der Stiftkopf 5 kann eine oder mehrere Komponente(n) mit demselben oder unterschiedlichen Brechungsindex (-indizes) umfassen. Demgemäß können Photonen, welche in den Stiftkopf 5 eintreten, aus diesem austreten oder sich in diesem befinden, möglicherweise an einer von zwei Zwischen- bzw. Grenzflächen oder im Inneren gestreut werden, wo es eine Änderung im Brechungsindex geben kann. Der Stiftkopf 5 ist beispielsweise mit bzw. aus Glas ausgebildet.
  • Der Stiftkopf 5 beinhaltet einen einfallenden bzw. auftreffenden Abschnitt 51, welcher bewirkt, dass Licht von der Lichtquelle 3 auf ein Inneres des Stiftkopfs 5 einfällt bzw. auftrifft, einen Reflexionsabschnitt 52, welcher im Wesentlichen total bzw. vollständig das einfallende Licht von dem einfallenden Abschnitt 51 reflektiert, und einen Lichtemissionsabschnitt 53, welcher das Licht, welches vollständig durch den Reflexionsabschnitt 52 reflektiert wurde, in Richtung zu dem Fotoempfänger 4 emittiert.
  • Der einfallende Abschnitt 51, der Reflexionsabschnitt 52 und der Lichtemissionsabschnitt 53 weisen im Wesentlichen eine im Wesentlichen ebene Form bzw. Gestalt auf. Jedoch können diese Abschnitte in jeder Form, wie beispielsweise einer gekrümmten Oberfläche oder einer wellenartigen Form ausgebildet sein bzw. werden, solange der einfallende Abschnitt bewirken kann, dass Licht von der Lichtquelle auf das Innere des Stiftkopfs einfällt, der Reflexionsabschnitt im Wesentlichen vollständig das Licht von dem einfallenden Abschnitt reflektieren kann und der Lichtemissionsabschnitt das Licht, welches durch den Reflexionsabschnitt reflektiert wird, in Richtung zu dem Fotoempfänger emittieren kann.
  • Auch ist in allen Zeichnungen, beinhaltend 1, ein optischer Weg bzw. Pfad von Licht, welches von der Lichtquelle 3 emittiert wird, welches durch den einfallenden Abschnitt 51 des Stiftkopfs 5 einfällt, welches durch den Reflexionsabschnitt 52 reflektiert wird, welches durch den Lichtemissionsabschnitt 53 emittiert wird und welches sich in Richtung zu dem Fotoempfänger 4 bewegt, in einem durchgehenden Pfeil illustriert.
  • Der Reflexionsabschnitt 52 beinhaltet eine Totalreflexionsoberfläche 521, welche im Wesentlichen vollständig bzw. total Licht von der Lichtquelle 3 reflektiert, und eine messende Oberfläche (Messoberfläche) 522, welche sich auf der gegenüberliegenden Seite von der Totalreflexionsoberfläche 521 befindet und angeordnet ist, um zu der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W gerichtet zu sein.
  • Ein Medium zwischen der messenden Oberfläche 522 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W ist Luft, wobei dies ein Medium ist, welches einen Brechungsindex niedriger als der Stiftkopf 5 und der gemessene Gegenstand W aufweist.
  • In diesem Beispiel wird das Licht, welches in das Innere des Stiftkopfs 5 durch den einfallenden Abschnitt 51 einfällt, durch die Totalreflexionsoberfläche 521 des Reflexionsabschnitts 52 reflektiert, und dies erzeugt flüchtiges bzw. abklingendes bzw. austretendes Licht E an der Messoberfläche 522 in der Luft auf der gegenüberliegenden Seite von der Totalreflexionsoberfläche 521. Der Stiftkopf 5 bringt die messende Oberfläche 522 und die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W, um zueinander gerichtet zu sein, trennt die messende Oberfläche 522 von der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W, und ist derart angeordnet, dass das abklingende Licht E die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W erreicht.
  • Zusätzlich beinhaltet der Formmessapparat 1 insbesondere einen Scanner 6, welcher durch ein Verlagern bzw. Verschieben des Kopfs 2 relativ zu dem gemessenen Gegenstand W in einer bestimmten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) abtastenden bzw. Scanrichtung scannt bzw. abtastet, und/oder eine Trennungs-Einstelleinrichtung 7, welche eine Trennung bzw. einen Abstand zwischen der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W durch ein Verlagern relativ zu dem Kopf 2 in einer Z Richtung einstellt, welche im Wesentlichen normal auf die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W ist.
  • In diesem Beispiel bezieht sich die bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Scanrichtung, relativ zu dem gemessenen Gegenstand, auf eine vorbestimmte lineare Richtung (eindimensionale Richtung) oder eine Richtung parallel zu einer vorbestimmten Ebene (zweidimensionale Richtung), wobei Beispiele davon eine Richtung entlang einer Oberfläche (Seitenoberfläche) eines gemessenen Gegenstands, welcher in einer säulenartigen Form, wie beispielsweise einem Glasstab ausgebildet ist, eine Richtung entlang einer Oberfläche (inneren Oberfläche) eines gemessenen Gegenstands, welcher in eine zylindrische Form bzw. Gestalt, wie beispielsweise ein Glasrohr oder ein Loch ausgebildet ist, und eine Richtung entlang einer Oberfläche eines gemessenen Gegenstands beinhalten, welcher in eine sphärische Form, wie beispielsweise eine Linse oder eine Kugel ausgebildet ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform scannt der Scanner 6 durch ein Verlagern des Kopfs 2 in einer Richtung orthogonal auf die Z Richtung, wobei dies eine Richtung ist, welche im Wesentlichen normal auf die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W ist, und einer Richtung einer XY Ebene, welche eine Richtung ist, welche im Wesentlichen parallel zu der messenden Oberfläche 522 ist. Der Scanner 6 und/oder die Trennungs-Einstelleinrichtung 7 ist bzw. sind oder umfasst bzw. umfassen Motore, welche den Kopf 2 relativ zu der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W verlagern. Der Scanner 6 verlagert insbesondere den Kopf 2 in der Richtung der XY Ebene, und die Trennungs-Einstelleinrichtung 7 verlagert insbesondere den Kopf 2 in der Z Richtung durch ein Einstellen eines Trennungsabstands zwischen der messenden Oberfläche 522 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W. Daher kann der Formmessapparat 1 den Kopf 2 entlang der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W verschieben bzw. verlagern, wie dies in einem strichlierten Pfeil in 1 illustriert ist. Der Formmessapparat 1 kann eine Messung innerhalb eines Beweglichkeitsbereichs des Scanners 6 und der Trennungs-Einstelleinrichtung 7 durchführen.
  • In allen Zeichnungen ist eine X Richtung die Richtung orthogonal auf eine Richtung im Wesentlichen normal auf die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W, die Richtung im Wesentlichen parallel zu der messenden Oberfläche 522 und die Richtung, in welcher sich der Scanner 6 in der vorliegenden Ausführungsform bewegt (Links-Rechts-Richtung auf der Ebene des Zeichenblatts). Die Z Richtung ist eine Richtung im Wesentlichen normal auf die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W und ist eine Verlagerungsachsen-Richtung der Trennungs-Einstelleinrichtung 7 (Oberseiten-Boden-Richtung auf der Ebene des Zeichnungsblatts). Eine Y Richtung ist eine Richtung orthogonal auf die X Richtung und die Z Richtung (Tiefenrichtung auf der Ebene des Zeichnungsblatts) . Die folgende Beschreibung kann sich einfach auf die X Richtung, Y Richtung und Z Richtung beziehen.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, welches den Formmessapparat 1 illustriert. Der Formmessapparat 1 beinhaltet, wie dies in 2 gezeigt ist, weiters eine Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. einen Controller 8, welche(r) eine relative Verlagerung des gemessenen Gegenstands W und des Kopfs 2 regelt bzw. steuert, und/oder einen Detektor 9, welcher wenigstens teilweise die Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W basierend auf dem Licht detektiert, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung 8 und/oder der Detektor 9 ist bzw. sind oder umfasst bzw. umfassen beispielsweise einen Mikrocomputer. Die Regel- bzw. Steuereinrichtung und/oder der Detektor ist bzw. sind nicht auf den Mikrocomputer beschränkt und kann bzw. können stattdessen ein Personal Computer sein, welcher beispielsweise extern angeschlossen ist, und kann bzw. können durch eine beliebige Komponente konfiguriert bzw. aufgebaut sein, solange die relative Verlagerung zwischen dem gemessenen Gegenstand und dem Kopf geregelt bzw. gesteuert werden kann und die Form bzw. Gestalt des gemessenen Gegenstands basierend auf dem Licht detektiert werden kann, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird.
  • Die Regel- bzw. Steuereinrichtung 8 beinhaltet insbesondere eine Scan-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 81, welche den Scanner 6 regelt bzw. steuert, eine Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82, welche die Trennungs-Einstelleinrichtung 7 regelt bzw. steuert, und/oder einen Feedback- bzw. Rückkopplungsabschnitt 83, welcher die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, zu der Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 rückführt.
  • Die Scan-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 81 regelt bzw. steuert insbesondere den Scanner 6 und führt in der vorliegenden Ausführungsform Scans durch ein Verlagern des Kopfs 2 in der X Richtung durch, welche als eine bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) abtastende bzw. Scanrichtung relativ zu dem gemessenen Gegenstand W dient.
  • Die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 stellt insbesondere eine Trennung zwischen der messenden Oberfläche 522 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W durch ein Regeln bzw. Steuern der Trennungs-Einstelleinrichtung 7 derart ein, dass die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, auf bzw. bei einem bestimmten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Wert beibehalten wird, indem der Kopf 2 in einer Richtung weg von der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W verlagert wird, wenn die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, niedriger als der bestimmte Wert ist, und indem der Kopf 2 in einer Richtung verlagert wird, welche sich der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W annähert, wenn die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger empfangen wird, größer als der bestimmte Wert ist.
  • Der Detektor 9 detektiert die Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W basierend auf einem Verlagerungsausmaß der Trennungs-Einstelleinrichtung 7 relativ zu der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W.
  • Spezifisch pflanzt sich, wenn der gemessene Gegenstand W (das Medium, welches einen hohen Brechungsindex aufweist, wie beispielsweise Glas) näher zu dem abklingenden bzw. austretenden Licht E gebracht wird, welches in der Luft erzeugt bzw. generiert wird (dem Medium, welches einen niedrigen oder niedrigeren Brechungsindex aufweist), ein Anteil des Lichts, welches von dem einfallenden Abschnitt 51 des Stiftkopfs 5 einfällt, fort und tritt zu dem gemessenen Gegenstand W durch das abklingende bzw. austretende Licht E aus, welches an der messenden Oberfläche 522 erzeugt wird. Dieses Merkmal wird ein Tunneleffekt genannt. Wenn das Licht von dem Stiftkopf 5 (insbesondere einem ersten durchscheinenden Material) zu dem gemessenen Gegenstand W (insbesondere einem zweiten durchscheinenden Material) durch das abklingende Licht E austritt bzw. übertritt, wird das Licht total bzw. vollständig durch die Totalreflexionsoberfläche 521 reflektiert und es wird die Intensität des Lichts, welches durch den Lichtemissionsabschnitt 53 emittiert und durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, verringert. Zu dieser Zeit steigt, je enger bzw. schmäler der Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W ist, umso mehr das Licht an, welches den gemessenen Gegenstand W durchdringt, und es wird die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, verringert bzw. abgesenkt.
  • Die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 berechnet oder bestimmt insbesondere den Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W basierend auf der Stärke der Lichtintensität, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, und/oder stellt den Trennungsabstand ein oder regelt bzw. steuert diesen, indem der Kopf 2 verschoben bzw. verlagert wird, um den Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W im Wesentlichen konstant zu halten.
  • Die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 regelt bzw. steuert insbesondere die Verlagerung des Kopfs 2, um die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, konstant zu halten, und daher detektiert der Detektor 9 die Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W basierend auf dem Verlagerungsausmaß der Trennungs-Einstelleinrichtung 7.
  • 3A und 3B illustrieren ein Verfahren zum Messen der Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W in dem Formmessapparat 1. Spezifisch zeigt 3A, wenn die messende Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W bei einem im Wesentlichen konstanten Trennungsabstand gehalten sind bzw. werden und der Fotoempfänger 4 Licht mit der vorbestimmten Intensität empfängt. 3B zeigt, wenn sich Licht ausbreitet bzw. fortpflanzt und zu dem gemessenen Gegenstand W aufgrund des Tunneleffekts des abklingenden Lichts E austritt und der Fotoempfänger 4 Licht empfängt, welches eine geringere Intensität als die vorbestimmte Intensität aufweist. 4 ist ein Flussdiagramm, welches das Verfahren eines Messens der Form bzw. Gestalt der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W in dem Formmessapparat 1 illustriert. Nachfolgend wird das Verfahren zum Messen der Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W in dem Formmessapparat 1 unter Bezugnahme auf 3A, 3B und 4 beschrieben.
  • Zuerst emittiert, wie dies in 3A gezeigt ist, der Formmessapparat 1 Licht in Richtung zu dem einfallenden Abschnitt 51 des Stiftkopfs 5. Das Licht, welches in das Innere des Stiftkopfs 5 durch den einfallenden Abschnitt 51 einfällt, wird total bzw. vollständig durch die Totalreflexionsoberfläche 521 des Reflexionsabschnitts 52 reflektiert und wird in Richtung zu dem Fotoempfänger 4 durch den Lichtemissionsabschnitt 53 emittiert bzw. ausgesandt. Zu dieser Zeit wird das abklingende bzw. austretende Licht E in der Luft von der messenden Oberfläche 522 erzeugt bzw. generiert.
  • Als nächstes führt, wie dies in 4 gezeigt ist, der Fotoempfänger 4 einen Fotoempfangsschritt durch, welcher das Licht empfängt bzw. erhält, welches von dem Lichtemissionsabschnitt 53 emittiert wird (Schritt ST01). Wenn der Fotoempfangsschritt durchgeführt wird, führt der Rückkopplungsabschnitt 83 einen Feedback- bzw. Rückkopplungsschritt durch, welcher die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, oder ein hierfür repräsentatives Signal zurück zu der Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 rückführt (Schritt ST02).
  • Basierend auf der Rückkopplung, welche in dem Rückkopplungsschritt erhalten wird, bestimmt die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82, ob die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, geringer als ein vorbestimmter Wert ist (Schritt ST03). In diesem Beispiel ist, wie dies in 3A gezeigt ist, der bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Wert die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, wenn sich eine geringe Menge an Licht (illustriert in einem strichlierten Pfeil) unter dem Licht, welches vollständig durch die Totalreflexionsoberfläche 521 reflektiert wird, fortpflanzt bzw. ausbreitet und durch das abklingende Licht E zu dem gemessenen Gegenstand W aufgrund des Tunneleffekts hindurchtritt.
  • Ein Fall, wo die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, geringer als der bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Wert ist, ist, wie dies in 3B gezeigt ist, einer, wo die messende Oberfläche 522 nahe zu der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W ist und der Trennungsabstand eng wird, wodurch das Licht (illustriert in dem durchgehenden Pfeil), welches sich ausbreitet und durch das abklingende Licht E und in das Innere des gemessenen Gegenstands W eintritt, verglichen mit 3A erhöht wird und die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, verringert ist bzw. wird.
  • Wie dies in 4 gezeigt ist, ist, wenn bestimmt wird, dass die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, geringer als der bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Wert ist (JA in Schritt ST03), die messende Oberfläche 522 nahe zu der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W und es ist der Trennungsabstand gering bzw. eng. Daher verlagert die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 den Kopf 2 in der +Z Richtung, welches eine Richtung weg von der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W ist, bis das Licht, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, die bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Intensität erreicht (Schritt ST04). Durch ein Einstellen des Trennungsabstands zwischen der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W wird die Menge an Licht, welche sich fortpflanzt und zu dem gemessenen Gegenstand W austritt, aufgrund des Tunneleffekts verringert und es kann, wie dies in 3A gezeigt ist, der Fotoempfänger 4 Licht empfangen, welches die bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Intensität aufweist.
  • Wie dies in 4 gezeigt ist, bestimmt, wenn bestimmt wird, dass die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, nicht geringer als der bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Wert ist (NEIN in Schritt ST03), die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 als nächstes, ob die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, größer als der vorbestimmte Wert ist (Schritt ST05).
  • In diesem spezifischen Beispiel ist ein Fall, wo die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, größer als der bestimmte Wert ist, einer, wo das abklingende Licht E nicht die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W erreicht, oder einer, wo die Menge an Licht, welche sich ausbreitet und durch das abklingende Licht E zu dem gemessenen Gegenstand W hindurchtritt, extrem klein ist und das Licht, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, größer als Licht ist, welches die Intensität des bestimmten Werts aufweist.
  • Wenn die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 bestimmt, dass die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, größer als der bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Wert ist (JA in Schritt ST05), ist die messende Oberfläche 522 entfernt von der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W, wobei dies bewirkt, dass der Trennungsabstand größer ist, und daher verlagert die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 den Kopf 2 in der -Z Richtung, welches eine Richtung ist, in welcher sich die messende Oberfläche 522 der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W annähert (Schritt ST06).
  • Durch ein Einstellen des Trennungsabstands zwischen der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W wird die Menge an Licht, welches sich ausbreitet und zu dem gemessenen Gegenstand W austritt bzw. hindurchtritt, insbesondere aufgrund des Tunneleffekts erhöht und es kann, wie dies in 3A gezeigt ist, der Fotoempfänger 4 Licht empfangen, welches die bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Intensität aufweist.
  • Wie dies in 4 gezeigt ist, ist, wenn die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 bestimmt, dass die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, nicht größer als der bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Wert ist (NEIN in Schritt ST05), die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, der bestimmte Wert und es besteht keine Notwendigkeit, den Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W einzustellen.
  • Daher verlagert die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 nicht den Kopf 2 und behält die Position in der Z Richtung bei, welche die vertikale Richtung ist (Schritt ST07).
  • Der Detektor 9 detektiert wenigstens teilweise die Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W basierend auf dem Verlagerungsausmaß der Trennungs-Einstelleinrichtung 7 in der Z Richtung zwischen den Schritten ST03 und ST07.
  • Der Formmessapparat 1 führt insbesondere die Schritte ST01 bis ST07 zu einem bestimmten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Zeitpunkt durch, wenn der Kopf 2 durch den Scanner 6 verlagert wird, und misst die Form der Oberfläche H des durchscheinenden gemessenen Gegenstands W basierend auf einem Status von Trennungsabstands-Einstellungen, welche durch die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 zwischen der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W hergestellt bzw. durchgeführt werden.
  • Auf diese Weise kann bzw. können ein oder mehrere der folgenden Effekte und Vorteile gemäß der ersten besonderen Ausführungsform erzielt bzw. erhalten werden.
    • (1) Der Kopf 2 beinhaltet insbesondere den durchscheinenden Stiftkopf 5, welcher zwischen der Lichtquelle 3 und dem Fotoempfänger 4 angeordnet ist, und von dem einfallenden Abschnitt 51, dem Reflexionsabschnitt 52 und dem Lichtemissionsabschnitt 53, welche an dem Stiftkopf 5 vorgesehen sind, kann die Form bzw. Gestalt der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W unter Verwendung des abklingenden bzw. austretenden Lichts E gemessen werden, welches an der messenden Oberfläche 522 des Reflexionsabschnitts 52 erzeugt bzw. generiert wird. Der Fotoempfänger 4 kann wenigstens ein Teil der Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W aus einem Zustand des Lichts messen, welches sich aufgrund des abklingenden Lichts E ändert. Daher kann der Formmessapparat 1 die Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W mit einem hohen Grad an Genauigkeit unter Verwendung des abklingenden Lichts E messen, welches an der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 erzeugt wird, ohne einen Kontakt mit der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W herzustellen.
    • (2) Der Formmessapparat 1 beinhaltet insbesondere die Trennungs-Einstelleinrichtung 7, welche durch die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 und den Rückkopplungsabschnitt 83 geregelt bzw. gesteuert wird. Die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 kann das Licht, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, im Wesentlichen konstant halten, indem der Kopf 2 in der +Z Richtung verlagert wird, welche eine Richtung weg von der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W ist, wenn die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, geringer als der bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Wert ist, und indem insbesondere der Kopf 2 der -Z Richtung verlagert wird, welche eine Richtung ist, welche sich der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W annähert, wenn die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, größer als der vorbestimmte Wert ist. Der Detektor 9 detektiert wenigstens teilweise die Form der Oberfläche des gemessenen Gegenstands basierend auf dem Verschiebungs- bzw. Verlagerungsausmaß der Trennungs-Einstelleinrichtung 7 relativ zu der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W. Daher kann der Formmessapparat 1, während ein konstanter Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W beibehalten wird, die Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W mit einem hohen Grad an Genauigkeit unter Verwendung von Licht messen, ohne einen Kontakt mit der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W herzustellen.
    • (3) Selbst wenn es Erhebungen oder Vertiefungen auf der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W gibt, verwendet der Formmessapparat 1 insbesondere die Trennungs-Einstelleinrichtung 7 (welche insbesondere durch den Rückkopplungsabschnitt 83 geregelt bzw. gesteuert wird) und/oder die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82, um eine Messung durchzuführen, während der im Wesentlichen konstante Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W beibehalten wird. Daher kann der Formmessapparat 1 gemessene Gegenstände bzw. Objekte handhaben, welche verschiedene Formen bzw. Gestalten aufweisen, und stabil die Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W messen. (4) Die Lichtquelle 3 ist insbesondere eine Laserlichtquelle, welche Laserlicht emittiert, und daher kann der Fotoempfänger 4 das Licht, welches durch die Oberfläche des gemessenen Gegenstands W reflektiert wird, effizienter bzw. wirksamer verglichen damit empfangen, als wenn eine andere Lichtquelle verwendet wird.
  • Zweite Ausführungsform
  • Nachfolgend wird eine zweite besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5 bis 7 beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden denjenigen Abschnitten, welche vorher beschrieben wurden, idente Bezugszeichen zugeordnet und es wird eine Beschreibung davon weggelassen. 5 illustriert einen Formmessapparat 1A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 6 ist ein Blockdiagramm des Formmessapparats 1A. Auch ist 7 eine vergrößerte Ansicht des Stiftkopfs 5 und des gemessenen Gegenstands bzw. Objekts W gemäß dem Formmessapparat 1A. Spezifisch illustriert (A) in 7, wenn der Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W eng bzw. schmal ist; illustriert (B) in 7, wenn der Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W der bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Wert ist; und illustriert (C) in 7, wenn der Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W groß ist.
  • In der ersten besonderen Ausführungsform beinhaltet der Formmessapparat 1 insbesondere die Trennungs-Einstelleinrichtung 7, die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82 und/oder den Rückkopplungsabschnitt 83. Auch detektiert der Detektor 9 insbesondere die Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W basierend auf dem Verlagerungsausmaß der Trennungs-Einstelleinrichtung 7. Wie dies in 5 und 6 gezeigt ist, ist die zweite Ausführungsform verschieden von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass der Formmessapparat 1A insbesondere nicht mit einer(m) oder mehreren der Folgenden versehen ist: einer Trennungs-Einstelleinrichtung, einer Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung und einem Rückkopplungs- bzw. Feedbackabschnitt; und ein Detektor 9A detektiert die Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W insbesondere basierend auf der Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, welche sich aufgrund einer Verlagerung des Kopfs 2 durch den Scanner 6 ändert. Zu dieser Zeit führt der Scanner 6 Scans durch ein Verlagern des Kopfs 2 in der X Richtung (welche als die bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Scanrichtung dient) unter Verwendung der Scan-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 81 durch.
  • Wie dies in 5 gezeigt ist, ändert sich das Licht, welches durch den Stiftkopf 5 hindurchtritt, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, in der Intensität basierend auf einem Abstand, über welchen das abklingende Licht E die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W erreicht. Mit anderen Worten ist, je enger bzw. schmäler der Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W ist, umso größer die Abnahme in der Intensität des Lichts, welches sich fortpflanzt bzw. ausbreitet und zu dem gemessenen Gegenstand W von dem Stiftkopf 5 durch das abklingende Licht E hindurchtritt bzw. austritt und welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird. Je breiter bzw. weiter der Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W ist, umso weniger Licht breitet sich durch das abklingende Licht E zu dem gemessenen Gegenstand W von dem Stiftkopf 5 aus bzw. pflanzt sich fort und umso mehr wird die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, verglichen damit erhöht, wenn sich das Licht ausbreitet bzw. fortpflanzt und zu dem gemessenen Gegenstand W austritt bzw. hindurchtritt.
  • Wenn sich eine Änderung in der Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W in einem Bereich befindet, wo das abklingende Licht E die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W erreicht, wie dies in 7 gezeigt ist, ändert sich durch ein Verlagern des Kopfs 2 entlang der X Richtung (der bestimmten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Scan- bzw. Abtastrichtung) unter Verwendung des Scanners 6 die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird. Spezifischer tritt, je enger der Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W ist, umso mehr Licht durch das abklingende Licht E zu dem gemessenen Gegenstand W hindurch, wie dies mit einem durchgehenden Pfeil in (A) von 7 illustriert ist, und umso mehr wird die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, verringert bzw. abgesenkt.
  • Je größer der Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W ist, umso weniger Licht tritt durch das abklingende Licht E zu dem gemessenen Gegenstand W überhaupt hindurch, wie dies mit einem strichlierten Pfeil in (B) oder (C) von 7 illustriert ist, und umso mehr ist bzw. wird die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, verglichen mit (A) von 7 erhöht bzw. gesteigert.
  • Der Detektor 9A detektiert insbesondere die Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W aus der Änderung einer Lichtintensität, welche durch den Fotodetektor 4 empfangen wird, welche innerhalb des Bereichs erzeugt bzw. generiert wird, wo das abklingende Licht E die Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W erreicht. Daher kann der Formmessapparat 1A wenigstens teilweise die Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W aus der Änderung einer Lichtintensität messen, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird, ohne den Trennungsabstand zwischen der messenden Oberfläche 522 des Stiftkopfs 5 und der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W unter Verwendung der Trennungs-Einstelleinrichtung einzustellen.
  • In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform kann bzw. können, neben den Effekten und Vorteilen ähnlich zu (1) und/oder (4) gemäß der ersten Ausführungsform einer oder mehrere der folgenden Effekte und Vorteile auch erzielt werden.
  • (5) Der Formmessapparat 1A kann die Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W basierend auf der Lichtintensität messen, ohne einen Kontakt mit der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W herzustellen, indem einfach der Kopf 2 in der X Richtung (Abtastrichtung) unter Verwendung des Scanners 6 scannt, welcher Scans durch ein Verlagern relativ zu dem Kopf 2, welcher den Stiftkopf 5 aufweist, in der X Richtung (der bestimmten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Abtastrichtung) relativ zu dem bzw. im Hinblick auf den gemessenen Gegenstand W durchführt.
  • (6) Wenn die Änderung in der Form der Oberfläche des gemessenen Gegenstands W innerhalb eines Bereichs ist bzw. liegt, wo das abklingende bzw. austretende Licht E die Oberfläche H erreicht, ist die Trennungs-Einstelleinrichtung 7 in der ersten Ausführungsform nicht notwendig, und es können derart Kosten reduziert werden.
  • Modifikation der Ausführungsform
  • Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt bzw. begrenzt und beinhaltet Modifikationen bzw. Abänderungen und Verbesserungen innerhalb eines Bereichs bzw. Rahmens, welcher zu einem Erzielen der Vorteile der vorliegenden Erfindung fähig ist.
  • Beispielsweise sind in den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen die Formmessapparate 1 und 1A der eine Oberflächenform messende Apparat bzw. Oberflächenform-Messapparat. Jedoch kann der Formmessapparat eine Koordinatenmessvorrichtung, eine Rauigkeits-Messvorrichtung oder eine Rundheits-Messvorrichtung anstelle des Oberflächenform-Messapparats sein.
  • Es gibt keine besondere Beschränkung darauf, welche Art eines gemessenen Objekts bzw. Gegenstands durch den Formmessapparat gemessen wird, und welche Art eines Messverfahrens verwendet wird. Daher ist bzw. wird der Kopf 2 gemäß den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen durch den Scanner 6 in der Richtung der XY Ebene verschoben bzw. verlagert und wird durch die Trennungs-Einstelleinrichtung 7 in der Z Richtung verlagert. Jedoch kann beispielsweise ein Kopf an einem vordersten Ende eines Manipulators vorgesehen sein und an einem Formmessapparat vorgesehen sein, welcher wenigstens drei Freiheitsgrade aufweist.
  • In den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen ist der gemessene Gegenstand W insbesondere im Wesentlichen durchscheinend. Jedoch muss ein gemessener Gegenstand nicht durchscheinend sein und es kann ein beliebiges Material anstelle von Glas verwendet werden. Der Formmessapparat gemäß der vorliegenden Erfindung kann verwendet bzw. eingesetzt werden, wenn beispielsweise nicht gewünscht wird, dass Licht in den gemessenen Gegenstand eintritt.
  • Auch ist bzw. wird in den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen die Form der Oberfläche H eines einzelnen gemessenen Gegenstands W durch ein Verlagern des Kopfs 2 und ein Scannen unter Verwendung des Scanners 6 gemessen. Jedoch muss für den Formmessapparat nicht erforderlich sein, den Scanner aufzuweisen, und er kann stattdessen die Verlagerung in der XY Richtung ohne ein Scannen mit dem Kopf beschränken bzw. begrenzen und Oberflächen einer Mehrzahl von gemessenen Gegenständen messen, welche eine idente Form bzw. Gestalt aufweisen, indem lediglich der Trennungsabstand in der Z Richtung zwischen dem Stiftkopf und dem gemessenen Gegenstand unter Verwendung der Trennungs-Einstelleinrichtung eingestellt wird.
  • Spezifisch kann ein bestimmter (vorbestimmter oder vorbestimmbarer) Punkt oder eine Mehrzahl von Punkten gemessen werden, indem eine Mehrzahl von gemessenen Gegenständen ausgetauscht wird, welche eine idente Form aufweisen, und es kann der Formmessapparat messen, ob eine Form in der Z Richtung einheitlich bzw. gleichmäßig für jeden der Mehrzahl von gemessenen Gegenständen ist, welche die idente Form aufweisen. Die Mehrzahl von gemessenen Gegenständen, welche die idente Form aufweisen, muss spezifisch jeweils eine idente Form in der Z Richtung aufweisen. Wenn es einen Fehler in der Form gibt, ist bzw. wird der Trennungsabstand zwischen dem Stiftkopf und dem gemessenen Gegenstand eingestellt. Daher kann der Formmessapparat, ob die Mehrzahl von gemessenen Gegenständen die idente Form aufweist, basierend auf dem Verlagerungsausmaß des Kopfs in der Z Richtung unter Verwendung der Trennungs-Einstelleinrichtung messen.
  • In den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen messen die Formmessapparate 1 und 1A die Form der Oberfläche des gemessenen Gegenstands W unter Verwendung des Tunneleffekts des abklingenden bzw. austretenden Lichts E. Jedoch kann die Form eines gemessenen Gegenstands unter Verwendung eines beliebigen Verfahrens ohne den Tunneleffekt gemessen werden, solange die Form des gemessenen Gegenstands unter Verwendung von abklingendem Licht gemessen werden kann.
  • Kurz gesagt, ist der Stiftkopf des Formmessapparats angeordnet, um die messende Oberfläche von der Oberfläche des gemessenen Gegenstands zu trennen, und auch derart, dass das abklingende Licht, welches an der messenden Oberfläche in einer Richtung in Richtung zu der gegenüberliegenden Seite von der Totalreflexionsoberfläche erzeugt bzw. generiert wird, die Oberfläche des gemessenen Gegenstands erreicht. Der Detektor muss nur fähig sein, die Form des gemessenen Gegenstands basierend auf den Änderungen in dem Licht, welches durch den Fotoempfänger empfangen und durch das abklingende Licht bewirkt wird, zu detektieren oder zu bestimmen, welches die Oberfläche des gemessenen Gegenstands erreicht.
  • In der ersten Ausführungsform ist der bestimmte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Wert, wie dies in 3A gezeigt ist, die Intensität des Lichts, welche durch den Fotoempfänger 4 empfangen bzw. erhalten wird, wenn die geringe Menge an Licht (illustriert in dem strichlierten Pfeil) unter dem Licht, welches vollständig durch die Totalreflexionsoberfläche 521 reflektiert wird, sich durch das abklingende bzw. flüchtige Licht E zu dem gemessenen Gegenstand W aufgrund des Tunneleffekts fortpflanzt und dadurch hindurchtritt. Jedoch kann ein Zustand, in welchem Licht sich nicht zu dem gemessenen Gegenstand bewegt, als ein bestimmter (vorbestimmter oder vorbestimmbarer) Wert definiert sein bzw. werden, und, wie der bestimmte Wert definiert ist bzw. wird, ist ein Designgegenstand.
  • 8 illustriert einen Formmessapparat 1B gemäß einer Modifikation bzw. Abwandlung. In den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen ist bzw. wird die Form der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W ohne einen Messstand bzw. eine Messhalterung gemessen. Wie dies in 8 gezeigt ist, ist der Formmessapparat 1B gemäß der Modifikation verschieden von den jeweiligen oben erwähnten Ausführungsformen dahingehend, dass der Formmessapparat 1B wenigstens einen Messstand D2 beinhaltet, welcher zu einer Verlagerung in der X und Y Richtung (Richtungen parallel zu der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W) fähig ist und als der Scanner dient.
  • In den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen verlagert der Scanner 6 insbesondere den Kopf 2 relativ zu dem gemessenen Gegenstand W unter Verwendung der Scan-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 81. Jedoch kann der Scanner die Kopfseite wie in den obigen Ausführungsformen verschieben oder er kann relativ den gemessenen Gegenstand relativ zu dem Kopf verschieben oder er kann sowohl die Kopfseite als auch den Gegenstand relativ zueinander verschieben. Mit anderen Worten kann der Scanner relativ in einer beliebigen Weise verschoben werden, solange der Scanner durch ein Verlagern bzw. Verschieben relativ zu dem gemessenen Gegenstand und dem Kopf in der vorbestimmten Scan- bzw. Abtastrichtung scannen kann.
  • Auch regelt bzw. steuert die Trennungs-Einstelleinrichtung 7 gemäß der ersten Ausführungsform insbesondere die Verlagerung des Kopfs 2 unter Verwendung der Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung 82, um eine Trennung durch ein Verlagern des Kopfs 2 von der Oberfläche H des gemessenen Gegenstands W in der Z Richtung in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Wert der Intensität des Lichts einzustellen, welches durch den Fotoempfänger 4 empfangen wird. Jedoch kann die Trennungs-Einstelleinrichtung als der Messstand dienen und es kann die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung eine Trennung einstellen, indem der Kopf von der Oberfläche des gemessenen Gegenstands in der Z Richtung durch ein Regeln bzw. Steuern des Messstands verlagert wird.
  • Daher ist die Verlagerung des Kopfs in den XYZ Richtungen beschränkt, kann die Scan-Regel- bzw. -Steuereinrichtung scannen, indem eine Verlagerung in der X und Y Richtung durch ein Regeln bzw. Steuern des Messstands D2, welcher als der Scanner dient, und eine Verlagerung relativ zu dem gemessenen Gegenstand unter Bezugnahme auf den Kopf in der bestimmten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Scan- bzw. Abtastrichtung bewirkt wird, und es kann die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung eine Trennung zwischen der messenden Oberfläche des Stiftkopfs und der Oberfläche des gemessenen Gegenstands durch ein relatives Verlagern des Kopfs relativ zu dem gemessenen Gegenstand in der Z Richtung durch ein Regeln bzw. Steuern des Messstands D2 einstellen, welcher als die Trennungs-Einstelleinrichtung dient.
  • Zusätzlich können die Trennungseinstellung und eine relative Verlagerung zwischen dem gemessenen Gegenstand und dem Kopf auch manuell durchgeführt werden, und es ist nicht erforderlich, dass der Formmessapparat den Scanner und die Trennungs-Einstelleinrichtung aufweist.
  • Zusammenfassend muss der Formmessapparat nur fähig sein, die Form der Oberfläche des gemessenen Gegenstands basierend auf den Änderungen in dem Licht zu detektieren, welches durch den Fotoempfänger empfangen und durch das abklingende Licht bewirkt wird, welches die Oberfläche des gemessenen Gegenstands erreicht.
  • Wie dies oben erwähnt ist, kann die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise mit einem Formmessapparat verwendet werden.
  • Demgemäß ist bzw. wird ein Kopf an einem Formmessapparat zur Verfügung gestellt, welcher einen (insbesondere durchscheinenden) Stiftkopf beinhaltet, welcher sich integral bzw. gemeinsam mit einer Lichtquelle und einem Fotoempfänger verschiebt bzw. verlagert und zwischen der Lichtquelle und dem Fotoempfänger angeordnet ist. Der Stiftkopf beinhaltet einen einfallenden Abschnitt, welcher bewirkt, dass das Licht von der Lichtquelle auf ein Inneres des Stiftkopfs einfällt, einen Reflexionsabschnitt, welcher total bzw. vollständig das einfallende Licht reflektiert, und einen Lichtemissionsabschnitt, welcher das Licht emittiert, welches vollständig in Richtung zu dem Fotoempfänger reflektiert wird. Flüchtiges bzw. abklingendes bzw. austretendes Licht ist bzw. wird an der Messoberfläche durch das Licht erzeugt bzw. generiert, welches total bzw. vollständig durch die Totalreflexionsoberfläche reflektiert wird. Der Stiftkopf bringt die Messoberfläche und eine Oberfläche eines messbaren Objekts bzw. Gegenstands, um zueinander gerichtet zu sein, trennt die Messoberfläche von der Oberfläche des messbaren Gegenstands und ist derart angeordnet, dass das abklingende Licht die Oberfläche des messbaren Gegenstands erreicht.
  • Es wird festgehalten, dass die vorangehenden Beispiele lediglich für den Zweck einer Erläuterung zur Verfügung gestellt wurden und keineswegs als die vorliegende Erfindung beschränkend bzw. begrenzend auszulegen sind. Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es verständlich, dass die Worte, welche hierin verwendet wurden, Worte einer Beschreibung und Illustration, eher als Worte einer Beschränkung bzw. Begrenzung sind. Änderungen können innerhalb des Geltungsbereichs der beigeschlossenen Ansprüche, wie sie gegenwärtig formuliert und wie sie geändert sind bzw. werden, durchgeführt werden, ohne von dem Rahmen und Geist bzw. Wesen der vorliegenden Erfindung in ihren Aspekten abzuweichen. Obwohl die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf besondere Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, ist für die vorliegende Erfindung nicht beabsichtigt, dass sie auf die hierin geoffenbarten Einzelheiten bzw. Merkmale beschränkt bzw. begrenzt ist; eher erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf alle funktionell äquivalenten Strukturen, Methoden bzw. Verfahren und Verwendungen, wie sie innerhalb des Rahmens bzw. Geltungsbereichs der beigeschlossenen Ansprüche liegen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Änderungen und Modifikationen können möglich sein, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie sie in den beigeschlossenen Ansprüchen definiert ist.
  • 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 Patentliteratur
    • JP 2019076219 [0001]

Claims (11)

  1. Formmessapparat (1; 1A; 1B), umfassend: einen Kopf (2), umfassend: eine Lichtquelle (3), welche Licht in Richtung zu einer Oberfläche (H) eines messbaren Gegenstands (W) emittiert; einen Fotoempfänger (4), welcher integral mit der Lichtquelle (3) verlagerbar ist und Licht über die Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) empfängt; und einen Stiftkopf (5), welcher zwischen der Lichtquelle (3) und dem Fotoempfänger (4) positioniert ist und welcher integral mit der Lichtquelle (3) und dem Fotoempfänger (4) verlagerbar ist, wobei der Stiftkopf (5) umfasst: einen einfallenden Abschnitt (51), welcher bewirkt, dass Licht von der Lichtquelle (3) auf ein Inneres des Stiftkopfs (5) einfällt; einen Reflexionsabschnitt (52), welcher vollständig das einfallende Licht von dem einfallenden Abschnitt (51) reflektiert, wobei der Reflexionsabschnitt (52) eine Totalreflexionsoberfläche (521), welche im Wesentlichen vollständig das Licht von der Lichtquelle (3) reflektiert, und eine Messoberfläche (522) auf der gegenüberliegenden Seite von der Totalreflexionsoberfläche (521) beinhaltet, welche im Wesentlichen zu der Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) gerichtet bzw. angeordnet ist; und einen Lichtemissionsabschnitt (32), welcher das Licht, welches durch den Reflexionsabschnitt (52) vollständig reflektiert wird, in Richtung zu dem Fotoempfänger (4) emittiert, wobei der Stiftkopf (5) derart angeordnet ist, dass: die Messoberfläche (522) von der Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) getrennt ist, und abklingendes bzw. flüchtiges Licht (E), welches auf der Messoberfläche (522) in einer Richtung in Richtung zu der gegenüberliegenden Seite von der Totalreflexionsoberfläche (521) erzeugt wird, die Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) erreicht; und einen Detektor (9), welcher eine Form wenigstens eines Teils der Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) basierend auf Änderungen im Licht detektiert, welches durch den Fotoempfänger (4) empfangen wird und durch das abklingende Licht (E) bewirkt wird, welches die Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) erreicht.
  2. Formmessapparat nach Anspruch 1, weiters umfassend einen Scanner (6; D2), welcher durch ein Verlagern des Kopfs (2) relativ zu dem messbaren Gegenstand (W) in einer bestimmten Scanrichtung scannt.
  3. Formmessapparat nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiters umfassend eine Trennungs-Einstelleinrichtung (7), welche eine Trennung zwischen der Messoberfläche (522) des Stiftkopfs (5) und der Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) durch ein Verlagern des Kopfs (2) relativ zu dem messbaren Gegenstand (W) einstellt.
  4. Formmessapparat nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der messbare Gegenstand (W) durchsichtig ist.
  5. Formmessapparat nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiters umfassend eine Regel- bzw. Steuereinrichtung (8), welche eine relative Verlagerung des messbaren Gegenstands (W) und des Kopfs (2) regelt bzw. steuert.
  6. Formmessapparat nach Anspruch 5, wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (8) umfasst: eine Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (82), welche die Trennungs-Einstelleinrichtung (7) regelt bzw. steuert; und einen Rückkopplungsabschnitt, welcher die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger (4) empfangen wird, zurück zu der Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (82) rückkoppelt.
  7. Formmessapparat nach Anspruch 6, wobei die Trennungseinstellungs-Regel- bzw. -Steuereinrichtung (82) eine Trennung zwischen der Messoberfläche (522) und der Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) einstellt durch: ein Regeln bzw. Steuern der Trennungs-Einstelleinrichtung (7) derart, dass die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger (4) empfangen wird, auf einem bestimmten Wert beibehalten wird, durch ein Verlagern des Kopfs (2) in einer Richtung weg von der Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W), wenn die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger (4) empfangen wird, niedriger als der bestimmte Wert ist, und/oder ein Verlagern des Kopfs (2) in einer Richtung, welche sich der Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) annähert, wenn die Intensität des Lichts, welches durch den Fotoempfänger (4) empfangen wird, größer als der bestimmte Wert ist.
  8. Formmessapparat nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 bis 7, wobei die Regel- bzw. Steuereinrichtung (8) eine Scan-Regel- bzw. -Steuereinrichtung umfasst, welche den Scanner regelt bzw. steuert, und/oder der Detektor (9) die Form der Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) basierend auf der Intensität des Lichts detektiert, welches durch den Fotoempfänger (4) empfangen wird.
  9. Formmessapparat nach einem der vorangehenden Ansprüche in Kombination mit Anspruch 3, wobei der Detektor (9) die Form der Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) basierend auf einem Verlagerungsausmaß der Trennungs-Einstelleinrichtung (7) relativ zu der Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) detektiert.
  10. Formmessapparat nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (3) eine Laserlichtquelle umfasst, welche Laserlicht emittiert.
  11. Formmessverfahren, umfassend: ein Emittieren von Licht mittels einer Lichtquelle (3) in Richtung zu einer Oberfläche (H) eines messbaren Gegenstands (W); ein Empfangen von Licht mittels eines Fotoempfängers (4), welcher integral mit der Lichtquelle (3) verlagerbar ist, über die Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W); und ein Anordnen eines Stiftkopfs (5) zwischen der Lichtquelle (3) und dem Fotoempfänger (4); wobei das Verfahren weiters umfasst: ein Bewirken, dass Licht von der Lichtquelle (3) auf ein Inneres des Stiftkopfs (5) einfällt; ein Bewirken, dass das einfallende Licht vollständig durch einen Reflexionsabschnitt (52) des Stiftkopfs (5) reflektiert wird, wobei der Reflexionsabschnitt (52) eine Totalreflexionsoberfläche (521), welche im Wesentlichen vollständig das Licht reflektiert, und eine Messoberfläche (522) auf der gegenüberliegenden Seite von der Totalreflexionsoberfläche (521) beinhaltet, welche im Wesentlichen zu der Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) gerichtet angeordnet wird; und ein Emittieren des Lichts, welches vollständig innerhalb des Stiftkopfs (5) reflektiert wird, in Richtung zu dem Fotoempfänger (4), wobei der Stiftkopf (5) derart angeordnet wird, dass: (i) die Messoberfläche (522) von der Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) getrennt wird, und (ii) abklingendes bzw. flüchtiges Licht (E), welches an der Messoberfläche (522) in einer Richtung in Richtung zu der gegenüberliegenden Seite von der Totalreflexionsoberfläche (521) erzeugt wird, die Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) erreicht; und ein Detektieren einer Form wenigstens eines Teils der Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) basierend auf Änderungen im Licht, welches durch den Fotoempfänger (4) empfangen wird und durch das abklingende Licht (E) bewirkt wird, welches die Oberfläche (H) des messbaren Gegenstands (W) erreicht.
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