DE102021131131B4

DE102021131131B4 - Behälter-Box, Messgerät und Messverfahren

Info

Publication number: DE102021131131B4
Application number: DE102021131131.4A
Authority: DE
Inventors: Tanja Müller; Aksel Göhnermeier; Ferdinand Bader; Andreas Hofmaier
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2021-11-26
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2023-08-10
Anticipated expiration: 2041-11-27
Also published as: DE102021131131A1

Abstract

Behälter-Box (10), die dazu eingerichtet ist, einen Innenraum (14) der Box (10) von der Umgebung (12) abzudichten, wobei in dem Innenraum (14) eine Werkstückhalterung (34) angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, ein Werkstück (32) zu fixieren, wobei die Box (10) eine den Innenraum (14) von der Umgebung (12) trennende erste Seitenwand (16) hat, die zumindest einen transparenten Wandabschnitt (42) aus einem transparenten Material aufweist,dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Wandabschnitt (42) zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen (i), (ii) bezüglich einer Wandstärkenvariation ΔD des Wandabschnitts (42) und einer Oberflächenwinkel-Variation Δα erfüllt:ΔD<Δz(n−1);Δx>D⋅sin(Δα)(1−cos(Δα))n2−sin2(Δα)wobei Δz eine minimal induzierte Messabweichung in einer ersten Richtung orthogonal zu dem transparenten Wandabschnitt (42) ist, für die gilt: Δz ≤ 10 µm, wobei n ein optischer Brechungsindex des transparenten Materials ist, wobei D die Wandstärke des transparenten Wandabschnitts (42) ist, und wobei Δx eine in einer zweiten Richtung, orthogonal zu der ersten Richtung maximal erwünschte Messabweichung ist, für die gilt: Δx ≤ 10 µm.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Behälter-Box gemäß Anspruch 1, welche insbesondere zur Anwendung in der dimensionellen Messtechnik geeignet ist. Die erfindungsgemäße Behälter-Box ist vorzugsweise gemeinsam mit einem Koordinatenmessgerät verwendbar, um ein in der Behälter-Box angeordnetes Werkstück zu vermessen.
Bei dem erfindungsgemäßen Messgerät handelt es sich vorzugsweise um ein Koordinatenmessgerät, zu dem neben einem optischen Messsensor auch die erfindungsgemäße Behälter-Box gehört.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein entsprechendes Messverfahren gemäß Anspruch 14, bei dem die erfindungsgemäße Behälter-Box und das Messgerät zum Einsatz kommen.
Koordinatenmessgeräte sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Sie dienen dazu, beispielsweise im Rahmen einer Qualitätssicherung, Werkstücke zu überprüfen oder die Geometrie eines Werkstücks vollständig im Rahmen eines sog. „reverse engineering“ zu ermitteln. Darüber hinaus sind vielfältige weitere Anwendungsmöglichkeiten denkbar.
In Koordinatenmessgeräten können verschiedene Arten von Sensoren zur Anwendung kommen, um das Werkstück zu vermessen und dabei Koordinaten auf dessen Oberfläche zu bestimmen.
Beispielsweise sind hierzu taktil messende Sensoren bekannt. Hierbei wird die Oberfläche des zu vermessenden Werkstücks mit einem Taststift abgetastet, dessen Koordinaten im Messraum ständig bekannt sind. Ein derartiger Taststift kann auch entlang der Oberfläche eines Werkstücks bewegt werden, so dass in einem solchen Messvorgang im Rahmen eines sog. „Scanning-Verfahrens“ eine Vielzahl von Messpunkten in festgelegten zeitlichen Abständen erfasst werden kann.
Darüber hinaus ist es bekannt, optische Sensoren einzusetzen, die ein berührungsloses Erfassen der Koordinaten eines Werkstücks ermöglichen. Beispiele derartiger optischer Sensoren sind die unter den Produktbezeichnungen „ViScan“ und „DotScan“ von der Anmelderin vertriebene optische Sensoren.
Des Weiteren gibt es eine Vielzahl von Koordinatenmessgeräten, welche sowohl taktile als auch optische Sensoren einsetzen. Ein Beispiel für ein derartiges Koordinatenmessgerät, welches auch als Multi-Sensor-Koordinatenmessgerät bezeichnet wird, ist das unter der Produktbezeichnung „O-INSPECT“ von der Anmelderin vertriebene Koordinatenmessgerät.
Derartige Koordinatenmessgeräte mit den zuvor beispielhaft genannten Sensoren sind in der Praxis sehr flexibel für eine Vielzahl verschiedenster Anwendungen einsetzbar. Grenzen der Einsetzbarkeit können jedoch durch speziell handzuhabende Werkstücke bedingt sein. In der Halbleiterproduktion gibt es beispielsweise messtechnische Anwendungen, bei denen hochsensible Werkstücke unter speziellen Umgebungsbedingungen vermessen werden müssen. Beispielsweise müssen die zu vermessenden Bauteile während der Produktion unter speziell vorgegebenen Umgebungsbedingungen hergestellt und/oder weiterverarbeitet werden. Je nach Art des zu vermessenden Bauteils kann es beispielsweise notwendig sein, dass dieses unter einem vorgegebenen Umgebungsdruck, definierten Feuchtigkeitsverhältnissen oder gar grundsätzlich lediglich unter Reinraumbedingungen bearbeitet werden darf. Letzteres gilt beispielsweise bei der Herstellung und Bearbeitung von Silizium-Wafern und Fotomasken in der Halbleiterfertigung.
Wenn derartige Bauteile oder Baugruppen (im Folgenden allgemein als „Werkstücke“ bezeichnet) dimensionell vermessen werden müssen, führt dies zu besonderen messtechnischen Herausforderungen.
Auf den ersten Blick schiene es naheliegend, „einfach“ das gesamte Koordinatenmessgerät in einem solchen Fall in den Reinraum zu stellen, in dem die zu vermessenden Werkstücke bearbeitet werden. Aufgrund der meist räumlich limitierten Bedingungen ist es in aller Regel schon allein aus Platzgründen kaum möglich, ein Koordinatenmessgerät in einem solchen Reinraum aufzustellen. Teilweise scheitert es auch bereits daran, dass die zulässige Bodenlast des Reinraums ein Aufstellen eines herkömmlichen Koordinatenmessgerätes gar nicht möglich macht.
Selbst wenn dies bei größeren Reinräumen möglich ist, sind herkömmliche Koordinatenmessgeräte für derartige Anwendungen dennoch kaum geeignet, da sie beispielsweise durch Ausgasung oder Abrieb bewegter Bauteile eine unerwünschte Partikel-Kontamination des Reinraums verursachen können.
Insofern würde dies die Entwicklung eines Koordinatenmessgerätes erfordern, welches speziell auf die zuvor erwähnten Bedingungen angepasst ist, d.h. eine Koordinatenmessgerät, welches vergleichsweise wenig Raum einnimmt und dessen Teile kaum zu einer Partikel-Kontamination der Messumgebung beitragen. Die Entwicklungs- und Herstellkosten eines solchen Koordinatenmessgerätes wären vergleichsweise hoch. Zudem müssten derartige Koordinatenmessgeräte immer wieder neu an die geforderten Bedingungen in der Messumgebung angepasst werden.
Eine weitere zunächst nahliegende Möglichkeit zur Lösung derartiger Messanforderungen bestünde darin, die zu vermessenden Werkstücke im nicht gereinigten Zustand zu vermessen und die Werkstücke erst danach in die spezielle Bearbeitungsumgebung, beispielsweise in einen Rein- oder Reinstraum einzubringen. Auch dieses Vorgehen ist in der Praxis jedoch kaum realisierbar. Durch die Reinigung der Werkstücke kann sich nämlich deren Geometrie ändern, so dass der letztendliche Bearbeitungszustand des Werkstücks nicht dem vorherigen Zustand entspricht, in dem das Werkstück vermessen wurde.
Zudem gibt es eine Vielzahl von Werkstücken, die aus Einzelteilen zusammengesetzt werden, wobei deren Montage produktionsbedingt zwingend in einem Reinraum oder unter speziellen anderen Umgebungsbedingungen erfolgen muss, so dass auch die Vermessung derartiger Werkstücke nur innerhalb dieser Montageumgebung erfolgen darf.
Die US 5,284,802 A offenbart einen Behälter, der einen Halbleiterwafer aufnimmt und in dem die Oberfläche des Wafers chemisch behandelt wird. Der Behälter umfasst ein aufnehmendes plattenförmiges Element und eine Abdeckung aus einem transparenten oder halbtransparenten Kunststoff.
Weitere beispielhafte Behälter zur Aufnahme von Messobjekten sind in der US 5,517,575 A und der US 4,723,845 A offenbart.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Messgerät, ein Messverfahren und entsprechendes Zubehör bereitzustellen, welche die Vermessung von Werkstücken, die unter speziellen Umgebungsbedingungen vermessen werden müssen, auf möglichst einfache und kostengünstige Art möglich macht.
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch eine Behälter-Box gelöst, die dazu eingerichtet ist, einen Innenraum der Box von der Umgebung abzudichten, wobei in dem Innenraum eine Werkstückhalterung angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, ein Werkstück zu fixieren, wobei die Box eine den Innenraum von der Umgebung trennende erste Seitenwand hat, die zumindest einen transparenten Wandabschnitt aus einem transparenten Material aufweist, welcher zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen (i), (ii) bezüglich einer Wandstärkenvariation ΔD des Wandabschnitts und einer Oberflächenwinkel-Variation Δα erfüllt: $Δ D < \frac{Δ z}{(n - 1)};$
$Δ x > \frac{D \cdot sin (Δ α) (1 - cos (Δ α))}{\sqrt{n^{2} - s i n^{2} (Δ α)}}$
wobei Δz eine minimal induzierte Messabweichung in einer ersten Richtung orthogonal zu dem transparenten Wandabschnitt ist, für die gilt: Δz ≤ 10 µm, wobei n ein optischer Brechungsindex des transparenten Materials ist, wobei D die Wandstärke des transparenten Wandabschnitts ist, und wobei Δx eine in einer zweiten Richtung, orthogonal zu der ersten Richtung maximal erwünschte Messabweichung ist, für die gilt: Δx ≤ 10 µm.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Messgerät mit einer solchen Behälter-Box und einem optischen Messsensor zum Messen eines in der Werkstückhalterung der Box fixierten Werkstücks, wobei der Messsensor in der Umgebung der Box angeordnet ist und der Messsensor dazu eingerichtet ist, das Werkstück durch den transparenten Wandabschnitt hindurch zu messen.
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem dritten Aspekt ein Messverfahren, welches folgende Schritte aufweist:

- Bereitstellen einer Behälter-Box, die einen Innenraum der Box, in dem eine Werkstückhalterung angeordnet ist, von der Umgebung der Box abdichtet, wobei die Box eine den Innenraum von der Umgebung trennende erste Seitenwand hat, die zumindest einen transparenten Wandabschnitt aus einem transparenten Material aufweist, welcher zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen (i), (ii) bezüglich einer Wandstärkenvariation ΔD des Wandabschnitts (42) und einer Oberflächenwinkel-Variation Δα erfüllt: $Δ D < \frac{Δ z}{(n - 1)};$
$Δ x > \frac{D \cdot sin (Δ α) (1 - cos (Δ α))}{\sqrt{n^{2} - s i n^{2} (Δ α)}}$
wobei Δz eine minimal induzierte Messabweichung in einer ersten Richtung orthogonal zu dem transparenten Wandabschnitt (42) ist, für die gilt: Δz ≤ 10 µm, wobei n ein optischer Brechungsindex des transparenten Materials ist, wobei D die Wandstärke des transparenten Wandabschnitts (42) ist, und wobei Δx eine in einer zweiten Richtung, orthogonal zu der ersten Richtung maximal erwünschte Messabweichung ist, für die gilt: Δx ≤ 10 µm;
- - Fixieren eines Werkstücks an der Werkstückhalterung;
- - Bereitstellen eines Messgeräts mit einem optischen Messsensor, der außerhalb der Box angeordnet ist;
- - Messen des Werkstücks mit dem Messsensor durch den transparenten Wandabschnitt hindurch.

Die vorliegende Erfindung basiert somit auf der Idee, nicht das gesamte Koordinatenmessgerät in einem Raum anzuordnen, in dem speziell auf das zu vermessende Werkstück angepasste atmosphärische Bedingungen herrschen (beispielsweise ein Reinraum), sondern stattdessen nur das Werkstück selbst in einen solchen Raum einzubringen, und dieses von außerhalb dieses Raumes mit einem Koordinatenmessgerät mit optischem Sensor zu vermessen. Der besagte Raum, in dem die atmosphärischen Bedingungen speziell auf die Anforderungen des zu vermessenden Werkstücks anpassbar sind, entspricht erfindungsgemäß dem Innenraum der Behälter-Box.
Bei dieser Behälter-Box kann es sich beispielsweise um eine schachtelartige Box handeln, die vergleichsweise klein dimensioniert ist. Je nach Art, Form und Größe des Werkstücks kann die Behälter-Box auch nur unwesentlich größer dimensioniert sein als das Werkstück selbst.
Insgesamt wird dadurch nicht nur immens Platz gespart. Für die Vermessung lässt sich auch ein herkömmliches Koordinatenmessgerät verwenden, ohne dass dies auf die speziellen atmosphärischen Bedingungen, unter denen das zu vermessende Werkstück zu lagern/bearbeiten ist, angepasst werden muss. Hierdurch ergeben sich immense Kostenersparnisse, ohne dass es zu Einbußen bezüglich der Messgenauigkeit kommt.
Um, trotz der Einbringung des zu vermessenden Werkstücks in die Behälter-Box, eine Messung mit dem optischen Sensor des Koordinatenmessgerätes realisieren zu können, ist es vorgesehen, dass zumindest eine Seitenwand der Box (vorliegend „erste Seitenwand“ genannt) einen transparenten Wandabschnitt aus transparentem Material aufweist. Durch diesen transparenten Wandabschnitt hindurch lässt sich dann nämlich das zu vermessende Werkstück mit dem optischen Sensor erfassen und innerhalb der Behälter-Box vermessen.
Um eine für messtechnische Anwendungen ausreichende Genauigkeit gewährleisten zu können, muss dieser transparente Wandabschnitt erfindungsgemäß zumindest eine der beiden bereits oben genannten Bedingungen (i), (ii) erfüllen: $Δ D < \frac{Δ z}{(n - 1)};$
$Δ x > \frac{D \cdot sin (Δ α) (1 - cos (Δ α))}{\sqrt{n^{2} - s i n^{2} (Δ α)}}$
Diese beiden Bedingungen resultieren aus analytischen Überlegungen der Erfinder.
Die erste Bedingung (i) betrifft die Wandstärkenvariation ΔD des Wandabschnitts, welche nachvollziehbarerweise nicht als zu groß sein darf. Die Wandstärke D, das heißt, die senkrecht zur Oberfläche des Wandabschnitts gemessene Dimension des Wandabschnitts, sollte über die gesamte Fläche des transparenten Wandabschnitts möglichst konstant sein. Insbesondere sollte die Wandstärkevariation ΔD gemäß Bedingung (i) kleiner als das Verhältnis der minimal induzierten Messabweichung Δz in der ersten Richtung (Richtung orthogonal zu der Oberfläche des transparenten Wandabschnitts) zu n-1 sein, wobei n der optische Brechungsindex des transparenten Materials ist. Die minimal induzierte Messabweichung Δz in der ersten Richtung sollte für messtechnische Anwendungen maximal 10 µm betragen. Vorzugsweise gilt Δz ≤ 5 µm, besonders bevorzugt gilt Δz ≤ 2 µm.
Die zweite Bedingung (ii), die der transparente Wandabschnitt erfindungsgemäß erfüllen sollte, betrifft die Oberflächenwinkel-Variation Δα. Dieses Kriterium zielt insbesondere auf die Glätte der Oberfläche des transparenten Wandabschnitts ab. Es ist einfach nachvollziehbar, dass die Oberfläche des transparenten Wandabschnitts für eine ausreichend hohe Messgenauigkeit möglichst glatt sein sollte. Die Oberflächenwinkel-Variation Δα bezeichnet die Variation/Veränderung des Tangential- oder Normalwinkels der Oberfläche für verschiedene Punkte entlang dieser Oberfläche des transparenten Wandabschnitts.
Die Oberflächenwinkel-Variation Δα sollte der oben genannten Bedingung (ii) genügen, welche abhängig ist von der Dicke/Wandstärke D des transparenten Wandabschnitts, dem optischen Brechungsindex des transparenten Materials und einer in einer zweiten Richtung, welche orthogonal zu der ersten Richtung ist, maximal erwünschten Messabweichung Δx. Für Δx gilt erfindungsgemäß Δx ≤ 10 µm, vorzugsweise gilt Δx ≤ 5 µm, besonders bevorzugt gilt Δx ≤ 2 µm.
Für eine maximal erzielbare Messgenauigkeit ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass beide oben genannten Bedingungen (i) und (ii) kumuliert erfüllt sind. Je nach Messanwendung kann es jedoch auch genügen, dass nur eine dieser beiden Bedingungen (i) oder (ii) erfüllt ist.
Die erfindungsgemäße Behälter-Box dichtet den Innenraum der Box von der Umgebung ab. Vorzugsweise ist die Behälter-Box dazu eingerichtet, den Innenraum der Box hermetisch von der Umgebung der Box abzutrennen. Auf diese Weise können im Inneren der Box die für das vermessende Werkstück geforderten atmosphärischen Bedingungen (zum Beispiel Temperatur, Druck, Gaszusammensetzung, Feuchtigkeit, maximal zulässige Partikel-Kontamination, etc.) hergestellt und zumindest mittelfristig erhalten werden.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Behälter-Box eine Ausgleichsmembran oder ein Ausgleichsventil umfassen. Dadurch können die Atmosphäre (z.B. ein Überdruck im Innenraum der Behälter-Box) und/oder Temperaturunterschiede ausgeglichen werden, ohne dass es zu einem Gasaustausch über die Dichtung der Behälter-Box kommt. Zudem kann dadurch auch ein eventuell unerwünschter, zu starker Über- oder Unterdruck im Inneren der Behälter-Box vermieden werden, welcher Deformation des transparenten Wandabschnitts und somit weitere Messabweichungen verursachen könnte.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Behälter-Box dazu geeignet, Rein- oder Reinstraumbedingungen in dem Innenraum herzustellen. Unter „Reinraumbedingungen“ werden vorliegend Bedingungen gemäß EN ISO 14644, ISO-Klasse 9 und besser verstanden. Unter „Reinstraumbedingungen“ werden vorliegend Bedingungen gemäß ISO-Klasse 4 und besser der EN ISO 14644 verstanden.
Das Herstellen von Rein- oder Reinstraumbedingungen im Innenraum der Behälter-Box ermöglicht somit auch eine Aufnahme von hochsensiblen Werkstücken innerhalb der Box und Vermessung dieser durch das optische Koordinatenmessgerät von außerhalb der Box. Anstelle eines gesamten Reinraums, in dem das Koordinatenmessgerät aufgestellt ist, wird somit also eine Reinraum-Miniumgebung (Reinraumbox) innerhalb der erfindungsgemäßen Behälter-Box erzeugt, in der das zu vermessende Werkstück mit Hilfe der in der Box vorgesehenen Werkstückhalterung fixiert ist.
Die Einbringung des zu vermessenden Werkstücks in die Box kann in einem großen, „normalen“ Reinraum erfolgen, in dem das Werkstück gefertigt bzw. montiert wird. Anschließend kann die Behälter-Box samt dem darin hermetisch eingeschlossenen Werkstück aus dem Reinraum ausgeschleust und außerhalb des Reinraums dimensionell gemessen werden. Das Koordinatenmessgerät selbst kann somit in einer Umgebung aufgestellt sein, die nicht den engen Reinraum-Vorgaben entsprechen muss.
Mit anderen Worten ist es gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der Schritt des Fixierens des Werkstücks in einem Rein- oder Reinstraum erfolgt und die Box anschließend, vor dem Schritt des Messens des Werkstücks aus dem Rein- oder Reinstraum heraustransportiert wird, so dass der Schritt des Messens des Werkstücks außerhalb des Rein- oder Reinstraums erfolgt. Nicht zu verwechseln ist der zuletzt genannte Rein- oder Reinstraum mit den Rein- oder Reinstraumbedingungen, die in diesem Fall im Inneren der Behälter-Box herrschen.
Alternativ dazu kann die Behälter-Box jedoch auch als „aktive“ Behälter-Box ausgestaltet sein, die dazu eingerichtet ist, die im Innenraum der Behälter-Box gewünschten Bedingungen (z.B. Temperatur, Luftdruck, Partikelkonzentration etc.) durch entsprechende Aktoren aktiv herzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der transparente Wandabschnitt von der Werkstückhalterung beabstandet. Dies soll insbesondere dafür sorgen, dass das in der Werkstückhalterung fixierte Werkstück nicht unmittelbar an der Unterseite des transparenten Wandabschnitts anliegt, sondern davon beabstandet ist. Andernfalls könnte dies zu Beschädigungen des Werkstücks und/oder Messungenauigkeiten führen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung hat die Box eine den Innenraum von der Umgebung trennende zweite Seitenwand, die in Bezug auf die Werkstückhalterung der ersten Seitenwand gegenüberliegt. Diese zweite Seitenwand ist bevorzugt parallel zu der ersten Seitenwand ausgerichtet und kann ebenfalls einen Wandabschnitt aus transparentem Material aufweisen.
In der zuletzt genannten Ausgestaltung kann also sowohl zumindest ein Teil des Deckels der Box als auch ein Teil des Bodens der Box aus transparentem Material gefertigt sein. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das in der Box befindliche Werkstück mit Hilfe eines Koordinatenmessgeräts mit Durchlichtbeleuchtung bzw. Backlight gemessen wird, bei dem die Lichtquelle zur Beleuchtung des Werkstücks aus Richtung des optischen Messsensors hinter dem Objekt angeordnet ist.
Es versteht sich, dass der auf der zweiten Seite der Box (dem Boden der Box) angeordnete Wandabschnitt nicht zwangsläufig aus dem gleichen transparenten Material gefertigt sein muss, aus dem auch der transparente Wandabschnitt der ersten Seitenwand ist. Für die Durchlichtbeleuchtung genügen auch geringere Qualitätsanforderungen an die Glätte und die Wandstärke. Der für die Durchlichtbeleuchtung erforderliche transparente Wandabschnitt an der zweiten Seitenwand muss daher die oben geforderten Bedingungen (i) und (ii) nicht zwangsläufig erfüllen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass die Box die Werkstückhalterung von sechs Seiten umschließt und die erste Seitenwand eine erste der sechs Seiten abdeckt und die zweite Seitenwand eine zweite der sechs Seiten abdeckt. Beispielsweise kann die Behälter-Box schachtelförmig sein. Sie muss jedoch nicht zwangsläufig quaderförmig sein, sondern kann auch eine sonstige prismatische oder zylindrische Form haben.
Zudem ist es denkbar, dass die Form der Behälter-Box als Freiform direkt an die Form des zu vermessenden Werkstücks angepasst ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Box mindestens ein Referenzobjekt auf, das von der Umgebung aus durch den transparenten Wandabschnitt der ersten Seitenwand sichtbar ist und die eine vordefinierte/bekannte Relativposition zu der Werkstückhalterung hat. Der Messsensor des Messgerätes kann in diesem Fall zu eingerichtet sein, Koordinaten des Werkstücks in Bezug zu dem mindestens einen Referenzobjekt zu messen.
Diese Ausgestaltung vereinfacht die Durchführung der Messung. Beispielsweise kann das zumindest eine Referenzobjekt vermessen werden, bevor das zu vermessende Werkstück in der Werkstückhalterung fixiert wird. Hierzu kann die Behälter-Box beispielsweise geöffnet und die erste Seitenwand mit dem transparenten Wandabschnitt abgenommen werden. Auf diese Weise kann das in der Behälter-Box angeordnete, mindestens eine Referenzobjekt im nicht gereinigten Zustand der Behälter-Box beispielsweise auch taktil vermessen werden. Anschließend kann die Behälter-Box gereinigt werden und die gewünschten atmosphärischen Bedingungen im Innenraum der Box hergestellt und das Werkstück in der Werkstückhalterung platziert werden. Die anschließend durchgeführte, „eigentliche“ Messung des Werkstücks erfolgt dann mit Hilfe des optischen Messsensors, wie erwähnt, durch den transparenten Wandabschnitt der Box hindurch, wobei die Koordinaten des mindestens einen Referenzobjekts dann bereits bekannt sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Box ein Kalibriernormal auf, das in dem Innenraum oder an einer Außenseite der Box angeordnet ist, und von der Umgebung aus durch den transparenten Wandabschnitt sichtbar ist. Der Messsensor des Messgeräts ist in diesem Fall vorzugsweise dazu eingerichtet, eine Messung anhand des Kalibriernormals zu kalibrieren.
Hierdurch lassen sich wiederum die Messgenauigkeit und die Messgeschwindigkeit erhöhen. Der Grund, weshalb das Kalibriernormal durch den transparenten Wandabschnitt hindurch sichtbar sein sollte, besteht darin, dass der optische Messsensor das Kalibriernormal auf die gleiche Weise durch den transparenten Wandabschnitt hindurch erfassen sollte wie das zu vermessende Werkstück selbst. Andernfalls wäre die Kalibrierung ungenauer oder zumindest schwieriger zu gewährleisten.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Box einen Temperatursensor auf, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des Innenraums und/oder eine Temperatur eines im Werkstückhalter fixierten Werkstücks zu messen. Vorzugsweise ist der Temperatursensor an das zu vermessende Werkstück angebunden, um dessen Temperatur direkt messen zu können.
Ein solcher Temperatursensor ist erfindungsgemäß insbesondere deshalb von Vorteil, da das zu vermessende Werkstück in der Behälter-Box während des Messens nicht mehr physisch zugänglich ist. Die Messung der Temperatur ermöglicht es somit einerseits, die Temperaturbedingungen innerhalb der Behälter-Box auf das gewünschte Niveau zu regeln. Andererseits ermöglicht die Messung der Temperatur des Werkstücks Ausgleichsrechnungen, so dass temperaturbedingte Formänderungen des Werkstücks die Auswertung der dimensionellen Messdaten miteinbezogen werden können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgeräts ist es ferner bevorzugt, dass gilt: $\frac{D}{n} + d < S_{a}$
wobei D die Wandstäke des transparenten Wandabschnitts, n ein optischer Brechungsindex des transparenten Materials, d ein Abstand eines von dem transparenten Wandabschnitt weitest entfernten Punktes des Messobjektes von einer auf den Innenraum zuweisenden Unterseite des transparenten Wandabschnitts, und wobei S_a ein Arbeitsabstand des optischen Messsensors ist.
Durch Einhaltung dieser Bedingung wird sichergestellt, dass der optische Messsensor jeden Punkt an dem zu vermessenden Werkstück scharfstellen kann und somit das Werkstück gesamthaft mit ausreichender Genauigkeit gemessen werden kann.
Die rechte Seite der obigen Bedingung (iii) kann grundsätzlich um einen weiteren Term „Safety-Marge“ erweitert werden, der auf der rechten Seite der Ungleichung vom Arbeitsabstand S_a subtrahiert wird. Dieser „Safety-Marge“ kann den notwendigen Verfahrbereich für Autofokus des optischen Messsensors oder eine zu erwartende Bauteiltoleranz/-abweichung des transparenten Wandabschnitts in der ersten Richtung (z) und/oder eine Reduktion um ggf. zulässige Defokussierung innerhalb des Schärfentiefebereiches des optischen Messsensors beinhalten. Der „Safety-Marge“ kann auch als konstantes Glied ausgedrückt sein. Ein solches konstantes Glied beträgt vorzugsweise 2-5 mm.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ferner versteht es sich, dass die in den abhängigen Ansprüchen 2-8 definierten Merkmale der Behälter-Box nicht nur in der erfindungsgemäßen Behälter-Box, sondern auch in dem erfindungsgemäßen Messgerät und dem erfindungsgemäßen Messverfahren entsprechend Anwendung finden können. Auch die in den abhängigen Ansprüchen 10-13 zu dem erfindungsgemäßen Messgerät definierten Merkmale sind in gleicher oder äquivalenter Art und Weise auch in dem erfindungsgemäßen Messverfahren verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Messverfahren gemäß einer Ausgestaltung ferner folgenden Schritt aufweisen: Beleuchten des Werkstücks mit einer Beleuchtungsvorrichtung, die auf einer in Bezug auf die Box gegenüberliegenden Seite des Messsensors angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Schritt des Messens in dem erfindungsgemäßen Messverfahren beinhalten, dass Koordinaten des Werkstücks in Bezug auf mindestens ein Referenzobjekt gemessen werden, das von der Umgebung aus durch den transparenten Wandabschnitt sichtbar ist und dass eine vordefinierte bzw. bekannte Relativposition zu der Werkstückhalterung hat.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messverfahrens umfasst das Verfahren ferner den Schritt: Kalibrieren der Messung anhand eines Kalibriernormals, das in dem Innenraum oder an einer Außenseite der Box angeordnet ist und von der Umgebung aus durch den transparenten Wandabschnitt sichtbar ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Behälter-Box gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Behälter-Box gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
3 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemä-ßen Messgeräts; und
4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Messverfahrens.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Behälter-Box in einer schematischen Schnittansicht. Die Behälter-Box ist darin gesamthaft mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet.
Die Behälter-Box ist in dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen schachtelförmig ausgestaltet. Die Box 10 weist einen hermetisch von der Umgebung 12 abgetrennten Innenraum 14 auf. Der Innenraum 14 der Box 10 wird von sechs Wänden umschlossen, von denen in der in 1 dargestellten Schnittansicht jedoch nur vier Seitenwände 16, 18, 20, 22 ersichtlich sind. Die die Oberseite der Box 10 bildende erste Seitenwand 16 liegt der zweiten Seitenwand 18, welche den Boden der Box 10 bildet, gegenüber. In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die beiden Seitenwände 16, 18 parallel zueinander. Zwischen diesen beiden Seitenwänden 16, 18 erstrecken sich die dritte und die vierte Seitenwand 20, 22, welche hier ebenfalls parallel zueinander verlaufen.
Die beiden zuletzt genannten Seitenwände 20, 22 sind in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mit der die Unterseite der Box 10 bildenden zweiten Seitenwand 18 integral verbunden und bilden gemeinsam mit dieser ein Unterteil 24 der Box 10. Als Gegenstück zu diesem Unterteil 24 fungiert ein Oberteil 26, zudem neben der ersten Seitenwand 16 zwei weitere, quer dazu verlaufenden Außenwände 28, 30 gehören. Die Außenwände 28, 30 verlaufen parallel zu den Seitenwänden 20, 22 des Unterteils 24.
Die Verbindungsstellen zwischen dem Unterteil 24 und dem Oberteil 26 sind vorzugsweise mit entsprechenden Dichtmitteln versehen, um den Innenraum 14 gegenüber der Umgebung 12 abzudichten. Dies ermöglicht es, ein Werkstück 32 im Innenraum 14 der Box 10 anzuordnen und im Innenraum 14 atmosphärische Bedingungen zu erzeugen, die sich von den atmosphärischen Bedingungen der Umgebung 12 unterscheiden und speziell auf die Gegebenheiten des Werkstücks 32 angepasst sind.
Sofern es sich bei dem Werkstück 32 beispielsweise um ein Halbleiterbauteil handelt, lassen sich in dem Innenraum 14 der Box 10 beispielsweise Reinraumbedingungen herstellen, so dass eine Kontamination mit unerwünschten Partikeln des Halbleiterbauteils 32 während der Aufbewahrung in der Box 10 wirksam vermieden wird.
Es versteht sich jedoch, dass das Herstellen von Reinraumbedingungen im Innenraum 14 der Box 10 lediglich ein Beispiel für die genannten, speziell angepassten atmosphärischen Bedingungen im Inneren der Box 10 ist. Je nach Anwendung und Art des Werkstücks 32 können durchaus auch andere atmosphärische Bedingungen (beispielsweise spezielle Drücke, Gaszusammensetzungen, Feuchtigkeitsbedingungen etc.) im Innenraum 14 der Box 10 erzeugt werden.
Das Werkstück 32 ist im Innenraum 14 der Behälter-Box 10 in einer Werkstückhalterung 34 fixiert. Das Werkstück 32 ist dabei vorzugsweise derart angeordnet, dass es von der ersten Seitenwand 16 bzw. dem transparenten Wandabschnitt 42 beabstandet ist. Die Werkstückhalterung 34 weist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Halter-bauteile 36, 38 auf, mit denen das Werkstück 32 über Drähte 40 verbunden ist. Durch eine derartige Fixierung des Werkstücks 32 ist dieses nicht nur mechanisch sicher fixiert, sondern gleichzeitig auch von mehreren Seiten einfach optisch zugänglich, da die Werkstückhalterung 34 kaum etwas von der Oberfläche des Werkstücks 32 verdeckt. Es versteht sich jedoch, dass durchaus auch andere Arten von Werkstückhalterungen 34 in der Behälter-Box 10 verwendet werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Um das im Innenraum 14 der Behälter-Box 10 angeordnete Werkstück 32 dimensionell messen zu können, weist die erste Seitenwand 16, welche die Oberseite der Behälter-Box 10 bildet, einen transparenten Wandabschnitt 42 auf. Dieser transparente Wandabschnitt 42 ist aus einem transparenten Material, wie z.B. Glas, hergestellt, so dass das Werkstück 32 von außen durch den transparenten Wandabschnitt 42 hindurch sichtbar ist.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich dieser transparente Wandabschnitt 42 über die gesamte erste Seitenwand 16 und auch über die beiden Außenwände 28, 30. Anders ausgedrückt, ist das gesamte Oberteil 26 in diesem Fall aus einem transparenten Material, z.B. aus Glas, ausgestaltet. Dies muss jedoch nicht zwangsläufig der Fall sein, da es erfindungsgemäß grundsätzlich auch ausreichend wäre, wenn der transparente Wandabschnitt 42 nur einen Teil der ersten Seitenwand 16 bilden würde, durch den das Werkstück 32 hindurch gemessen wird.
Zur Gewährleistung der messtechnischen Verwendbarkeit der Behälter-Box 10, ist es vorgesehen, dass der transparente Wandabschnitt 42 zumindest eine der beiden eingangs genannten Bedingungen (i) und (ii) erfüllt. Diese Bedingungen (i) und (ii) betreffen insbesondere eine möglichst gleichmäßige Ausbildung der Wandstärke D des transparenten Wandabschnitts 42 sowie eine geforderte Glätte der Oberfläche des transparenten Wandabschnitts 42. Die erste Bedingung (i) schreibt insbesondere eine maximal zulässige Variation der Wandstärke ΔD vor, was mit anderen Worten bedeutet, dass die Wandstärke D des transparenten Wandabschnitts 42 über dessen gesamte Fläche möglichst gleichmäßig sein sollte. Ferner schreibt die zweite Bedingung (ii) eine maximal zulässige Oberflächenwinkel-Variation Δα vor. Damit ist insbesondere gemeint, dass eine Richtung des in 1 schematisch gezeigten normalen Vektors n, welcher in jedem Punkt des transparenten Wandabschnitts 42 orthogonal zu dessen Oberseite ausgerichtet ist, zwischen den verschiedenen Punkten auf der Oberseite des transparenten Wandabschnitts seine Richtung kaum variieren sollte. Bei einer ideal glatten, ebenen Oberfläche wäre der Wert Δα somit also 0.
Um mindestens eine der beiden Bedingungen (i) und (ii) erfüllen zu können, ist somit eine sehr exakt gefertigte erste Seitenwand 16 bzw. ein sehr exakt gefertigter transparenter Wandabschnitt 42 notwendig.
Die Behälter-Box 10 weist gemäß dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ferner zwei Kalibriernormale 44 auf. Diese Kalibriernormale 44 können beispielsweise als Kalibrierringe ausgestaltet sein. Sie sollten derart angeordnet sein, dass diese ebenfalls von außen durch den transparenten Wandabschnitt 42 hindurch sichtbar sind. Die Kalibriernormale 44 müssen jedoch nicht zwangsläufig im Innenraum 14 der Behälter-Box 10 angeordnet sein. Letzteres ist insbesondere bei dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel der Behälter-Box 10' nicht der Fall.
Die Behälter-Box 10 weist optional noch einen Temperatursensor 46 auf, der dazu eingerichtet ist, die Temperatur im Innenraum 14 der Box 10 zu messen. Dieser Temperatursensor 46 kann auch direkt an das zu messende Werkstück 32 angebunden sein, um unmittelbar die Temperatur des Werkstücks 32 zu messen. Wie später noch im Detail erläutert wird, ist der Temperatursensor 46 vorzugsweise durch eine der Seitenwände 16, 18, 20, 22 hindurch nach außen herausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass der Temperatursensor 46 sich relativ einfach an eine entsprechende Schnittstelle eines außerhalb der Behälter-Box 10 angeordneten Messgeräts ankoppeln lässt.
Die Behälter-Box 10' gemäß dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel hat im Wesentlichen den gleichen oder zumindest einen ähnlichen strukturellen Aufbau wie die Behälter-Box 10 gemäß dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Neben der etwas anderen Anordnung der Kalibriernormale 44 und einer etwas anderen Form des Oberteils 26' mit etwas anders positionierten Seitenwänden 28', 30' ist die zweite Seitenwand 18' der Behälter-Box 10' etwas anders ausgestaltet. Die zweite Seitenwand 18', welche den Boden der Behälter-Box 10' bildet, weist gemäß dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel einen zweiten transparenten Wandabschnitt 48 auf. Dieser zweite transparente Wandabschnitt 48 kann ebenfalls aus Glas oder einem anderen transparenten Material ausgestaltet sein. Die Anforderungen an die Formgenauigkeit dieses zweiten transparenten Wandabschnitts 48 sind jedoch nicht so hoch wie die oben bezüglich des ersten transparenten Wandabschnitts 42 erwähnten Anforderungen (Bedingungen (i) und (ii)). Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, ist dieser zweite transparente Wandabschnitt 48 im Wesentlichen erforderlich, wenn das zu vermessende Werkstück 32 während der Messung von unten beleuchtet werden soll.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messgeräts 100, in dem die erfindungsgemäße Behälter-Box 10, 10' zum Einsatz kommen kann.
Das Messgerät 100 ist vorzugsweise als optisches Koordinatenmessgerät oder als Multi-Sensor-Koordinatenmessgerät ausgestaltet. Es weist einen optischen Messsensor 50 auf. Als optischer Messsensor 50 können verschiedene Arten von Messsensoren dienen, die gängigerweise in Koordinatenmessgeräten Anwendung finden. Beispielsweise kann der optische Messsensor 50 einen Bildverarbeitungssensor, einen chromatisch-konfokalen Abstandssensor, eine Stereokamera, einen optischen Sensor, der auf dem Prinzip der Laserlinientriangulation oder dem Prinzip der Streifenprojektion funktioniert, umfassen.
Vorzugsweise ist der optische Messsensor 50 mit Hilfe einer entsprechenden Kinematik des Koordinatenmessgeräts 100 entlang mehrerer Achsen translatorisch verschiebbar und/oder rotatorisch drehbar. Diese Beweglichkeit ist in 3 schematisch mit dem Koordinatensystem 52 angedeutet. Die Kinematik des Koordinatenmessgeräts 100 ist auf keine spezielle Bauweise (Portal-, Brücken-, Ausleger- oder Ständerbauweise) beschränkt. Selbstverständlich kann der optische Messsensor 50 auch ortsfest und statt dessen ein Messtisch oder eine sonstige Werkstückhalterung beweglich ausgestaltet sein. Ebenso ist es möglich, dass sowohl der optische Messsensor 50 als auch die Werkstückhalterung beweglich ausgestaltet sind.
Zur generellen Referenzierung wird vorliegend die Hochachse als z-Achse bezeichnet. Diese z-Achse stimmt mit der zuvor genannten „ersten Richtung“ überein, welche orthogonal zu der Oberseite der ersten Seitenwand 16 der Behälter-Box 10 ausgerichtet ist. Die beiden quer zu der z-Achse ausgerichteten Achsen werden als x- und y-Achse bezeichnet. Die x-Achse entspricht der zuvor erwähnten „zweiten Richtung“, welche parallel zu der ersten Seitenwand 16 der Behälter-Box 10 verläuft.
Zu dem Koordinatenmessgerät 100 gehört gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ferner ein Messtisch 54, auf dem die Behälter-Box 10' platziert ist, eine Beleuchtungseinrichtung 56 und eine Auswerte- und Steuereinheit 58. Die Auswerte- und Steuereinheit 58 dient der messtechnischen Auswertung der von dem optischen Messsensor 50 gelieferten Messsignale. Diese Auswerte- und Steuereinheit weist vorzugsweise einen Computer mit einer entsprechenden Recheneinheit und einer darauf gespeicherten messtechnischen Anwendungssoftware auf.
Das mit dem erfindungsgemäßen Koordinatenmessgerät 100 verfolgte Messprinzip ist schematisch in Form eines Ablaufdiagramms in 4 zusammengefasst.
In Schritt S101 wird zunächst die Behälter-Box 10, 10' bereitgestellt. Anschließend wird in Schritt S102 das zu vermessende Werkstück 32 in der Behälter-Box 10, 10' fixiert. Hierzu wird zunächst das Oberteil 26 von dem Unterteil 24 getrennt, so dass der Innenraum 14 frei zugänglich ist. Anschließend wird das Werkstück 32 in der Werkstückhalterung 34 montiert. Diese beiden Schritte S101 und S102 können beispielsweise in einem Reinraum erfolgen, in dem das Werkstück 32 hergestellt und/oder vorab bearbeitet wurde.
Anschließend wird das Oberteil 26, 26' wieder auf dem Unterteil 24, 24' montiert und der Innenraum 14 hermetisch von der Umgebung 12 abgedichtet. Die Behälter-Box 10, 10' kann dann aus dem Reinraum hinaustransportiert werden und außerhalb des Reinraums auf dem in Schritt S103 bereitgestellten Koordinatenmessgerät 100 platziert werden.
Während die Behälter-Box 10, 10' auf dem Messtisch 54 des Koordinatenmessgeräts 100 angeordnet ist, wird das Werkstück 32 dann mit Hilfe des optischen Messsensors 50 durch den transparenten Wandabschnitt 42 hindurch vermessen (Schritt S104). Die Messsignale werden innerhalb der Auswerte- und Steuereinheit 58 ausgewertet, um letztendlich die Koordinaten mehrerer Punkte auf der Oberfläche des Werkstücks 32 zu bestimmen. Während der Messung kann das Werkstück 32 mit Hilfe der Beleuchtungseinrichtung 56 beleuchtet werden.
Zur Kalibrierung der Messung kann der Messsensor 50 dazu eingerichtet sein, vorab die Kalibriernormale 44 anzufahren und optisch zu vermessen. Zudem kann es vorgesehen sein, dass das Werkstück 32 relativ zu Referenzobjekten gemessen wird, deren Position im Raum bekannt ist. Als Referenzobjekte können beispielsweise die Halter-Bauteile 36, 38 oder Teile davon dienen. Die Position dieser Referenzobjekte 36, 38 kann beispielsweise im Voraus einmalig oder jedes Mal vor einer Messung mit Hilfe des optischen Messsensors 50 bestimmt werden. Grundsätzlich kann für diese Messung jedoch auch ein anderer Messsensor des Koordinatenmessgerätes 100 verwendet werden, beispielsweise ein taktiler Messsensor, welcher den Innenraum 14, insbesondere die Referenzobjekte 36, 38 vorab taktil vermisst, bevor der Innenraum 14 gereinigt und verschlossen wird.
Weitere Merkmale, die optional vorgesehen sein können, sind folgende: Vorzugsweise ist der Innenraum 14 der Behälter-Box 10 so ausgestaltet, dass er einfach reinigbar ist. Hierzu sollten Spalten und die Anzahl im Innenraum 14 montierter Elemente minimiert werden. Die im Innenraum 14 montierten Elemente, wie beispielsweise die Werkstückhalterung 34, sollte einfach entnehmbar sein. Ferner ist es bevorzugt, dass keine Klebungen oder bewegte Teile im Innenraum 14 vorgesehen sind.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der Temperatursensor 46, sofern vorhanden, idealerweise derart angeordnet ist, dass dessen Kontaktierung automatisch erfolgt, wenn die Behälter-Box 10, 10' auf dem Messtisch 54 des Koordinatenmessgeräts 100 angeordnet wird. Dies kann beispielsweise durch eine in die zweite Seitenwand 18 integrierte Schnittstelle des Temperatursensor 46 erfolgen, die eine im Messtisch 54 angeordnete Schnittstelle kontaktiert, wenn die Behälter-Box 10, 10' auf den Messtisch 54 aufgesetzt wird.
Ferner können weitere Referenzobjekte oder Referenzmerkmale am oder in der Behälter-Box vorgesehen sein, um die Referenzierung und Messung mit Hilfe des optischen Messsensors 50 zu erleichtern.
Grundsätzlich ist es von Vorteil, wenn die erste Seitenwand 16 und der dazu gehörige transparente Wandabschnitt 42 aus einem integralen Stück gebildet sind. Es ist jedoch auch denkbar, dass die erste Seitenwand 16 und/oder der transparente Wandabschnitt 42 aus mehreren einzelnen Segmenten aufgebaut sind, die derart genau miteinander verbunden sind, dass die oben genannten Bedingungen (i) und (ii) bezüglich Wandstärken-Variationen und Oberflächenwinkel-Variationen dennoch eingehalten werden.
Es versteht sich, dass diverse weitere Abwandlungen an der Behälter-Box 10, 10' und/oder dem Koordinatenmessgerät 100 vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

Behälter-Box (10), die dazu eingerichtet ist, einen Innenraum (14) der Box (10) von der Umgebung (12) abzudichten, wobei in dem Innenraum (14) eine Werkstückhalterung (34) angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, ein Werkstück (32) zu fixieren, wobei die Box (10) eine den Innenraum (14) von der Umgebung (12) trennende erste Seitenwand (16) hat, die zumindest einen transparenten Wandabschnitt (42) aus einem transparenten Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Wandabschnitt (42) zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen (i), (ii) bezüglich einer Wandstärkenvariation ΔD des Wandabschnitts (42) und einer Oberflächenwinkel-Variation Δα erfüllt: $Δ D < \frac{Δ z}{(n - 1)};$
$Δ x > \frac{D \cdot sin (Δ α) (1 - cos (Δ α))}{\sqrt{n^{2} - s i n^{2} (Δ α)}}$
wobei Δz eine minimal induzierte Messabweichung in einer ersten Richtung orthogonal zu dem transparenten Wandabschnitt (42) ist, für die gilt: Δz ≤ 10 µm, wobei n ein optischer Brechungsindex des transparenten Materials ist, wobei D die Wandstärke des transparenten Wandabschnitts (42) ist, und wobei Δx eine in einer zweiten Richtung, orthogonal zu der ersten Richtung maximal erwünschte Messabweichung ist, für die gilt: Δx ≤ 10 µm.
Behälter-Box nach Anspruch 1, wobei die Behälter-Box (10) dazu geeignet ist, Rein- oder Reinstraumbedingungen in dem Innenraum (14) herzustellen.
Behälter-Box nach Anspruch 1, oder 2, wobei der transparente Wandabschnitt (42) von der Werkstückhalterung (34) beabstandet ist.
Behälter-Box nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Box (10) eine den Innenraum (14) von der Umgebung (12) trennende zweite Seitenwand (18) hat, die in Bezug auf die Werkstückhalterung (34) der ersten Seitenwand (16) gegenüberliegt.
Behälter-Box nach Anspruch 4, wobei die Box (10) die Werkstückhalterung (34) von sechs Seiten umschließt und die erste Seitenwand (16) eine erste der sechs Seiten abdeckt und die zweite Seitenwand (18) eine zweite der sechs Seiten abdeckt.
Behälter-Box nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Box (10) mindestens ein Referenzobjekt (36, 38) aufweist, das von der Umgebung (12) aus durch den transparenten Wandabschnitt (42) sichtbar ist und das eine vordefinierte/bekannte Relativposition zu der Werkstückhalterung (34) hat.
Behälter-Box nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Box (10) ein Kalibriernormal (44) aufweist, das in dem Innenraum (14) oder an einer Außenseite der Box (10) angeordnet ist und von der Umgebung (12) aus durch den transparenten Wandabschnitt (42) sichtbar ist.
Behälter-Box nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Box (10) einen Temperatursensor (46) aufweist, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des Innenraums (14) und/oder eine Temperatur eines im Werkstückhalter (34) fixierten Werkstücks (32) zu messen.
Messgerät (100), mit einer Behälter-Box gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und einem optischen Messsensor (50) zum Messen eines in der Werkstückhalterung (34) der Box (10) fixierten Werkstücks (32), wobei der Messsensor (50) in der Umgebung der Box angeordnet ist und der Messsensor (50) dazu eingerichtet ist, das Werkstück (32) durch den transparenten Wandabschnitt (42) hindurch zu messen.
Messgerät nach Anspruch 9, das ferner eine Beleuchtungsvorrichtung (56) hat, die auf einer in Bezug auf die Box (10) gegenüberliegenden Seite des Messsensors (50) angeordnet ist.
Messgerät nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Behälter-Box (10) eine Behälter-Box gemäß Anspruch 6 ist und der Messsensor (50) dazu eingerichtet ist, Koordinaten des Werkstücks (32) in Bezug zu dem mindestens einen Referenzobjekt (36, 38) zu messen.
Messgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Behälter-Box (10) eine Behälter-Box gemäß Anspruch 7 ist und der Messsensor (50) dazu eingerichtet ist, eine Messung anhand des Kalibriernormals (44) zu kalibrieren.
Messgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei ferner gilt: $\frac{D}{n} + d < S_{a}$
wobei D die Wandstärke des transparenten Wandabschnitts (42), n ein optischer Brechungsindex des transparenten Materials, d ein Abstand eines von dem transparenten Wandabschnitt (42) weitest entfernten Punktes des Werkstücks (32) von einer auf den Innenraum (14) zuweisenden Unterseite des transparenten Wandabschnitts (42), und wobei S_a ein Arbeitsabstand des optischen Messsensors (50) ist.
Messverfahren, welches folgende Schritte aufweist: - Bereitstellen einer Behälter-Box (10), die einen Innenraum (14) der Box (10), in dem eine Werkstückhalterung (34) angeordnet ist, von der Umgebung (12) der Box (10) abdichtet, wobei die Box (10) eine den Innenraum (14) von der Umgebung (12) trennende erste Seitenwand (16) hat, die zumindest einen transparenten Wandabschnitt (42) aus einem transparenten Material aufweist, welcher zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen (i), (ii) bezüglich einer Wandstärkenvariation ΔD des Wandabschnitts (42) und einer Oberflächenwinkel-Variation Δα erfüllt: $Δ D < \frac{Δ z}{(n - 1)};$
$Δ x > \frac{D \cdot sin (Δ α) (1 - cos (Δ α))}{\sqrt{n^{2} - s i n^{2} (Δ α)}}$
wobei Δz eine minimal induzierte Messabweichung in einer ersten Richtung orthogonal zu dem transparenten Wandabschnitt (42) ist, für die gilt: Δz ≤ 10 µm, wobei n ein optischer Brechungsindex des transparenten Materials ist, wobei D die Wandstärke des transparenten Wandabschnitts (42) ist, und wobei Δx eine in einer zweiten Richtung, orthogonal zu der ersten Richtung maximal erwünschte Messabweichung ist, für die gilt: Δx ≤ 10 µm; - Fixieren eines Werkstücks (32) an der Werkstückhalterung (34); - Bereitstellen eines Messgeräts (100) mit einem optischen Messsensor (50), der außerhalb der Box (10) angeordnet ist; - Messen des Werkstücks (32) mit dem Messsensor (50) durch den transparenten Wandabschnitt (42) hindurch.
Messverfahren nach Anspruch 14, das ferner den Schritt Erzeugen von Rein- oder Reinstraumbedingungen in dem Innenraum (14) der Box (10) aufweist.
Messverfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Fixierens des Werkstücks (32) in einem Rein- oder Reinstraum erfolgt und die Box (10) anschließend, vor dem Schritt des Messens des Werkstücks (32) aus dem Rein- oder Reinstraum heraus transportiert wird, so dass der Schritt des Messens des Werkstücks (32) außerhalb des Rein- oder Reinstraums erfolgt.