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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Struktur einer
Oberfläche,
bei dem aufeinander folgend mehrere flächige Streifenmuster mit flächigen Strukturen
punktweise von einem Streifenmustererzeuger erzeugt werden, bei
dem die Strukturen zweier Muster voneinander verschiedene Breiten
haben, bei dem das Streifenmuster an der Oberfläche gespiegelt wird, bei dem
das gespiegelte Muster von einer Optik auf einen Bildaufnehmer abgebildet
wird, bei dem das von dem Bildaufnehmer aufgenommene Bild von einer
Steuerung ausgewertet wird, und bei dem für jeden Bildpunkt des vom Bildaufnehmer
aufgenommenen Bildes eines Streifenmusters jeweils die zugehörige reflektierte
Position bestimmt wird. Außerdem
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bestimmen der Struktur
einer Oberfläche,
mit einem Streifenmustererzeuger, der mittels einer Steuerung zum
punktweisen Erzeugen von flächigen
Streifenmustern verschiedener Streifenbreite ansteuerbar ist, mit
einer Optik zum Abbilden des in einer Oberfläche gespiegelten Musters auf
einen Bildaufnehmer, wobei mittels der Steuerung ein von dem Bildaufnehmer
aufgenommenes Bild auswertbar ist, wobei der Streifenmustererzeuger
mehrere flächig
angeordnete Punkterzeugerelemente zum punktweisen Erzeugen der Punkte
des Musters an jeweils definierten Positionen aufweist, und wobei
mittels der Steuerung für
jeden Bildpunkt des vom Bildaufnehmer aufgenommenen Bildes eines
Streifenmusters jeweils die zugehörige reflektierte Position bestimmbar
ist.
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Eine
solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind beispielsweise
dem Artikel „Automatische
Inspektion spiegelnder Freiformflächen anhand von Rasterreflexionen" J. Beyerer, D. Pérard,
tm – Technisches
Messen 64 (1997) 10, S. 394–400,
zu entnehmen. Eine ähnliche
Vorrichtung und ein ähnliches
Verfahren sind auch der
DE
199 44 354 A1 zu entnehmen.
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Eine
weitere Vorrichtung und ein weiteres Verfahren zur Oberflächenuntersuchung
sind beispielsweise der WO 97/40367 zu entnehmen. Das bekannte Verfahren
und die bekannte Vorrichtung dienen dazu, mittels spiegelnder Betrachtung
eines Musters Oberflächendefekte
der spiegelnden Oberfläche
zu bestimmen. Nachteilig hierbei ist, daß sich mittels Auswerten des
Fortschreitens einer Veränderung
des aufgenommenen Bildes bei einer Vorwärtsbewegung des betrachteten
Objektes zwar die tatsächliche
Position eines detektierten Defektes bestimmen läßt. Es sind hierbei allerdings
nur schwierig Aussagen über
die tatsächliche
Topographie der betrachteten Oberfläche zu treffen. Auch bei ähnlichen Verfahren,
die sich üblicherweise
der Triangulation bedienen, ist es aufwendig und mit Fehlern behaftet, die
tatsächliche
Topographie der Oberfläche
zu Bestimmen. Insbesondere ist üblicherweise
bei einer Vermessung der Oberfläche
mit hoher Auflösung
nur ein verhältnismäßig kleiner
Bereich dieser Vermessung zugänglich.
Soll hingegen ein großer
Oberflächenbereich
vermessen werden, ist dies entweder nur mit geringer Auflösung möglich, oder
es müssen viele
aufeinander folgende Messungen mit hoher Auflösung durchgeführt werden.
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Das
der Erfindung zugrundeliegende Problem ist es, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche anzugeben,
mit denen sich einfach und zuverlässig und insbesondere ohne
großen
Aufwand zur Kalibrierung und Justage die Struktur einer Oberfläche in einem großen Bereich
mit hoher Auflösung
bestimmen läßt.
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Das
Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem
Verfahren der eingangs genannten Art die Streifenmuster eine sinusförmige Grauwert-,
Helligkeits- und/oder
Intensitätsverteilung
haben, und daß die
Optik auf die Oberfläche
schart eingestellt wird. Außerdem
wird das Problem erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß bei
einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mittels des Streifenmustererzeugers
Streifenmuster mit sinusförmiger Verteilung
des Grauwertes, der Helligkeit und/oder der Intensität erzeugbar
sind, und daß die
Optik auf die Oberfläche
schart eingestellt ist.
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Durch
das Erzeugen mehrerer flächiger Muster
mit Strukturen unterschiedlicher Abmessungen kann auf verhältnismäßig schnelle
und einfache Art und Weise die vollständige Topographie der Oberfläche mit
hoher Auflösung
in einem großen Raumbereich
bestimmt werden. Zu diesem Zweck wird zunächst mit einer groben Struktur
die grobe Position und anschließend
mit immer feineren Strukturen die tatsächliche Position und die tatsächliche Höhe der Erhebung
beziehungsweise Tiefe der Einsenkung bestimmt. Weil dabei die aufeinander
folgenden mehreren flächigen
Muster von dem gleichen Streifenmustererzeuger punktweise erzeugt
werden, wobei die einzelnen Punkte jeweils definierte Positionen
aufweisen, ist ein verhältnismäßig geringer
Kalibrier- und Justageaufwand erforderlich. Auf diese Weise ist
immer gewährleistet,
daß die
Lage jedes Punktes auch bei aufeinander folgenden flächigen Mustern
unverändert
bleibt. Die Auswertung der Position der aufgenommenen Bildpunkte
liefert dabei in einem großen
Bereich Ergebnisse mit hoher Auflösung. Weil die Streifenmuster
eine sinusförmige Grauwert-,
Helligkeits- und/oder
Intensitätsverteilung haben,
läßt sich
die Auflösung
weiter erhöhen,
da in diesem Fall auch zwischen den Maxima beziehungsweise Minima
eine exakte Zuordnung der Position und der Höhe möglich ist. Die Auflösung wird
durch das Scharfstellen der Optik auf die Oberfläche weiter positiv beeinflußt, da eine
unerwünschte
Tiefpaßfilterung
wie bei der Scharfstellung der Optik auf das zu spiegelnde Streifenmuster
dadurch vermieden wird.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das punktweise Erzeugen
der Muster mittels des Bilderzeugers digital. Als Streifenmustererzeuger
eignet sich ein Flachbildschirm, ein TFT-Monitor oder ein Plasmabildschirm.
Dieses digital punktweise Ansteuern der Streifenmustererzeuger,
die einzelne Bilderzeugungszellen aufweisen, stellt so sicher, daß jeder Punkt
immer an der gleichen Position liegt. Bei einer Weiterbildung steuert
die Steuerung den Streifenmustererzeuger zum Erzeugen des flächigen Musters
an. Dabei wird mittels der Steuerung eine Korrektur eines Grauwertes,
der Helligkeit und/oder der Intensität des Bilderzeugers zum Erzeugen
des sinusförmigen
Streifenmusters durchgeführt.
Insbesondere bei digitaler Ansteuerung läßt sich sonst den jeweiligen
Punkten nicht der erforderliche Wert für die Darstellung einer sinusförmigen Struktur
zuweisen. Dies würde
gegebenenfalls zu systematischen Fehlern bei der Auswertung führen.
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Eine
weitere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die optische
Achse des Bildaufnehmers und die Oberflächennormale des Streifenmustererzeugers
einen kleinen Winkel einschließen.
Besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, wenn die optische
Achse und die Oberflächennormale
parallel zueinander sind. Auf diese Weise läßt sich eine besonders hohe
Auflösung
erzielen. Insbesondere kann auch durch Variation des Abstandes von
Streifenmustererzeuger beziehungsweise Bildaufnehmer zur zu untersuchenden
Oberfläche die
Auflösung
beziehungsweise die Größe des untersuchten
Bildes variiert werden.
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Eine
andere Ausführungsform
der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das gespiegelte Muster von
dem Bildaufnehmer bildpunktweise mit Bildpunktaufnehmern definierter
Position aufgenommen wird. Hierbei ist auch für den Bildaufnehmer selbst keine
zusätzliche
Kalibrierung oder Justierung erforderlich, da jeder Bildpunktaufnehmer
immer an der gleichen Stelle sitzt.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Steuerung aus mehreren
Bildern die Topographie der Oberfläche bestimmt. Diese Steuerung
kann beispielsweise ein konventioneller Computer sein. Es ist möglich, daß die Steuerung
ein Phasenschiebeverfahren durchführt, bei dem mehrere Bilder
eines Streifenmusters mit gegeneinander verschobener Phase miteinander
verglichen werden.
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Zur
Untersuchung nicht oder nur schlecht spiegelnder Oberflächen kann
der Streifenmustererzeuger das Muster mittels Infrarotstrahlung
oder Wärme
erzeugen. Bei diesen verhältnismäßig langwelligen
Strahlungsarten erscheinen auch die meisten sonst nicht spiegelnden
Oberflächen
spiegelnd. Insbesondere die Verwendung der derzeit in der Entwicklung
befindlichen Teraherzstrahlung ist dabei von Vorteil. Zur Erzeugung
von Infrarotstrahlungen kann beispielsweise ein Plasmabildschirm
verwendet werden. Bei diesem Plasmabildschirm sind einzelne Mikroplasmaentladungen
an definierten Orten ansteuerbar, welche als definierte Wärmequellen
benutzt werden können.
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Im
folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels mit den Erfindungsmerkmalen,
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2 eine
schematische Teildarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels mit den Erfindungsmerkmalen,
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3 ein
drittes Ausführungsbeispiel
in einer schematischen Darstellung ähnlich 2,
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4 ein
Ausführungsbeispiel
mit zwei Kameras in einer schematischen Teildarstellung, und
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
zum Bestimmen der Struktur einer stark gekrümmten Oberfläche.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bestimmen der
Struktur einer Oberfläche
mit den Erfindungsmerkmalen. Gezeigt ist ein zu untersuchender Gegenstand 10 mit
einer Oberfläche 11.
Der Oberfläche 11 zugewandt
ist Streifenmustererzeuger 12 angeordnet, der zentral eine Öffnung 13 aufweist.
In der Öffnung 13 ist
ein Bildaufnehmer 14 angeordnet, der eine Optik aufweist
und ebenfalls der Oberfläche 11 zugewandt
ist. Der Bilderzeuger 12 und der Bildaufnehmer 14 sind mittels
Steuerleitungen 15, 16 mit einer Steuerung 17 verbunden.
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Die
optische Achse des Bildaufnehmers 14 sowie die Flächennormale
der der Oberfläche 11 zugewandten
Seite des Streifenmustererzeugers 12 sind parallel zur
Flächennormalen
der Oberfläche 11 ausgerichtet.
Mit dieser Geometrie ergibt sich eine besonders gute Auflösung und
eine leichterte Kalibrierung.
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Der
Streifenmustererzeuger 12 weist der Oberfläche 11 zugewandt
eine Vielzahl einzeln ansteuerbarer Punkte auf. Beispielsweise kann
der Streifenmustererzeuger 12 selbstleuchtend sein wie ein
Monitor. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird
ein TFT-Monitor 12 verwendet. Es kann zur Erzeugung von
Bildern mittels Infrarotstrahlung oder Wärmestrahlung auch ein Plasmabildschirm
verwendet werden. Weiter ist es auch möglich, einen Projektor zu benutzen
oder sogenannte Passivdisplays. Außerdem ist auch die Verwendung
sogenannten e-Papers möglich,
wie es neuerdings in der Erprobung ist. Der Bildaufnehmer 14 weist
ebenfalls eine Matrix von Bildpunktaufnehmern auf. Beispielsweise
kann dies ein CCD-Chip oder ein CMOS-Chip oder für Thermographie eine Thermographiekamera
sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
wird als Bildaufnehmer eine CCIR-Kamera 14 verwendet. Es
können statt
einer CCIR-Kamera aber auch andere Kameraformate und beliebige Sensortypen
verwendet werden. Ferner ist auch der Einsatz bolometrischer Sensoren
möglich.
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Nachfolgend
wird der Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Zunächst wird
mittels der Steuerung 17, die im vorliegenden Fall ein
Computer 17 ist, ein Ansteuersignal über die Steuerleitung 15 an
den TFT-Monitor 12 übertragen.
Der TFT-Monitor 12 erzeugt daraufhin ein sinusförmiges Streifenmuster.
Dieses sinusförmige
Streifenmuster kann beispielsweise mittels verschiedener Graustufen
erzeugt werden. Damit hier mittels der verfügbaren Graustufen ein möglichst echter
Sinus dargestellt werden kann, erfolgt eine Korrektur der von dem
TFT-Monitor 12 darzustellenden Grauwerte dahingehend, daß ein möglichst
echter Sinus entsteht. Hierfür
wird in einem vorhergehenden Kalibriervorgang für eine Kamera/Monitorfunktion
der darstellbare Grauwertbereich Wert für Wert erzeugt und aufgenommen.
Die hieraus ermittelte Responsefunktion wird invertiert und als
Linearisierungsfunktion für
die Auswertung benutzt. Das von dem TFT-Monitor 12 erzeugte
sinusförmige
Streifenmuster wird an der Oberfläche 11 gespiegelt
und das gespiegelte Streifenmuster von der CCIR-Kamera 14 aufgenommen.
Zu diesem Zweck ist die Optik der CCIR-Kamera 14 auf die
Oberfläche 11 scharf
gestellt. Dies sorgt für
die unverfälschte
Aufnahme von Daten der Oberfläche 11 mit
hoher Auflösung.
Dieses Scharfstellen auf die Oberfläche sorgt dafür, daß keine
ungewünschte
Verwaschung bei der digitalen Bildaufnahme stattfindet. Da bei diesem
Verfahren feine Streifen eines Streifenmusters nicht mehr mit der
CCIR-Kamera 14 aufnehmbar sind, werden verhältnismäßig breite
Streifen für
das Streifenmuster verwendet. Damit hier aus der Ermittlung des
bildpunktweise aufgenommenen Grauwertes Fehler bei der Bestimmung
der Oberflächenkrümmung und
damit über
eine Integration der jeweiligen Phasen der absoluten Erhebung beziehungsweise
Einsenkung möglichst
vermieden werden, ist es deshalb erforderlich, einen möglichst
echten Sinus zu verwenden. Zu diesem Zweck dient die vorstehend
beschriebene von dem Computer 17 durchgeführte Linearisierung.
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Zur
Bestimmung der Topographie der Oberfläche 11 wird zunächst ein
verhältnismäßig breites Streifenmuster
auf dem TFT-Monitor 12 dargestellt. Dieses breite sinusförmige Streifenmuster
kann beispielsweise nur einen hellen und einen dunklen Streifen
enthalten, die einer Periode des Sinus entsprechen. Dadurch ist
bereits eine verhältnismäßig grobe Zuordnung
der absoluten Phasen des erzeugten Sinus und damit der den jeweiligen
Punkten zugehörigen
Orten auf der Oberfläche
des TFT-Monitors 12 möglich.
Als nächstes
kann ein Sinus mit einer kleineren Periode verwendet werden, bei
dem beispielsweise zwei dunkle und zwei helle Streifen auf dem TFT-Monitor 12 dargestellt
werden. Nachfolgend werden mehrere immer feinere Streifenmuster
von dem TFT-Monitor 12 erzeugt und an der Oberfläche 11 gespiegelt,
um sodann von der CCIR-Kamera 14 aufgenommen zu werden.
Dadurch läßt sich
mittels einer von dem Computer 17 durchgeführten Auswertung eine
immer präzisere
Bestimmung des jeweiligen Neigungswinkels an den verschiedenen Orten
der Oberfläche 11 bestimmen.
Aus diesen Neigungswinkeln, sind wiederum die tatsächlichen
Höhen-
beziehungsweise Tiefenabweichungen bestimmbar. Hierzu werden mittels
einer zweidimensionalen Integration aus den aus dem Neigungswinkel
ermittelten lokalen Höhenänderungen
die tatsächlichen
Höhenwerte bestimmt.
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Diese
nacheinander folgenden Aufnahmen mit verschiedener Periode der sinusförmigen Streifenmuster
lassen sich mittels des gezeigten Aufbaus verhältnismäßig schnell durchführen. So
sind für
die Aufnahme und Auswertung eines einzelnen Streifenmusters nur
einige hundert Millisekunden erforderlich. Da hier eine aktiv digital
ansteuerbare Matrix des TFT-Monitors 12 verwendet wird,
so daß für jedes einzelne
Bild die Positionen der einzelnen Punkte exakt bekannt sind und
andererseits auch die Orte der einzelnen Bildpunktaufnehmer zwischen
aufeinander folgenden Bildern nicht verändert werden, so daß auch deren
Positionen jeweils exakt bekannt sind, ist keine zusätzliche
Eichung beziehungsweise Kalibrierung erforderlich. Im Einzelnen
kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eine Meßstation
eingerichtet werden, indem TFT-Monitor 12 und CCIR-Kamera 14 zueinander
justiert und auf eine Position ausgerichtet werden, auf der die
zu prüfenden
Objekte 10 anzuordnen sind. Das Objekt muß nur verhältnismäßig grob
positioniert werden. Wesentlich dabei ist, daß der Fokus der CCIR-Kamera 14 auf
der Oberfläche 11 angeordnet
ist. Durch die Auswertung der Oberflächenstruktur aus mehreren Bildern
sinusförmiger Streifenmuster
mit unterschiedlicher Periode läßt sich
so gleichzeitig eine große
Fläche
betrachten und trotzdem eine hohe Auflösung über die gesamte Fläche erzielen.
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Die
bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verwendete
Geometrie mit der CCIR-Kamera 14 in einer Öffnung des
TFT-Monitors 12 ergibt eine besonders hohe Meßempfindlichkeit.
Für jeden
Bildpunkt der CCIR-Kamera 14 wird die zugehörige, reflektierte
Position φ in
einer Positionsmatrix bestimmt. Die erreichbare Auflösung Δφ legt dabei
die kleinsten unterscheidbaren Ausgangsorte ΔxP des reflektierten
Lichtes und damit detektierbaren Winkeländerungen Δα fest: tan(Δα) = xP/I
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Der
kleinste auflösbare
Winkel des gemessenen Objektbereiches zur Kamera beträgt Δα/2. Wenn
folglich zwei einander benachbarte Kamerapixel gerade Bereiche mit
gleichem Winkel abdecken, dann kann von einem Pixel zum nächsten Pixel
eine Winkeländerung
von Δα/2 nachgewiesen
werden. Diese Winkeländerung
kann bei bekannter Pixelgröße xCam der Kamerapixel auf dem Objekt in eine
Höhenänderung Δz umgerechnet
werden: Δz/xCam = tan(Δα/2) ≈ tan(Δα)/2
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Mit
der ersten Gleichung ergibt sich so: Δz ≈ ΔxP·xCam/2·I
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ΔxP ist proportional zu Δφ über die Periodenlänge Px der
benutzen Streifen: ΔxP = Px·Δφ/2π. Dabei ist
typischerweise eine Unterscheidung einer 10tel Periode möglich: Δφ = 2π/10 und somit: ΔxP ≈ Px/10.
Gibt man zur Veranschaulichung die Periode Px in Pixel P an und
geht von 1024 Gesamtpixeln aus, so wird mit der Kantenlänge S des
TFT-Monitors Px = P·S/1024: ΔxP ≈ P·S/10·1024 ≈ P·S/10000
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Aus
der Geometrie des Aufbaus ergibt sich, daß auf dem Objekt ein Bereich
S/2 Licht reflektiert. Eine Standard-Megapixel-Kamera tastet diesen
Bereich mit 1000 Pixeln ab. Somit ergibt sich: XCam ≈ S/2000
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Faßt man die
letzten drei Gleichungen zusammen, so ergibt sich: Δz ≈ P·S·S/10000·2000·2·I = P·S2·25·10–9/I
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Für eine pessimistische
Abschätzung
ergibt sich für
eine Positionsmatrix mit S = 1 m, mit der bei der verwendeten Geometrie
ein Objekt mit 0,5 m Größe untersucht
werden kann, einem Meßabstand von
I = 1 m und einer Streifenperiode von P = 100 Pixel: Δzpess ≈ 100·25·10–9m
= 2,5 μm
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Für einen
Messabstand von I = 4m und eine Streifenperiode von 10 Pixeln ergibt
sich hier der kleinste detektierbare Höhenunterschied rein rechnerisch
zu: Δzopt ≈ 10·25·10–9m/4
= 62,5 nm
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Bei
der Abschätzung
wurde vernachlässig, daß auch die
Optik einen begrenzenden Einfluß auf die
Auflösung
haben kann. Wenn hier also Auflösungen
im nm-Bereich erzielt werden sollen, sind zwangsläufig an
die Optik besondere Anforderungen zu stellen.
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel mit
den Erfindungsmerkmalen in einer schematischen Teildarstellung.
Gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern. Nicht in der
Fig. gezeigt sind die Steuerleitungen 15, 16 und
die Steuerung 17. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die CCIR-Kamera 14 nicht in einer Öffnung sondern am Rand eines
TFT-Monitors 18 angeordnet. Mit dieser Geometrie läßt sich
nur eine etwas schlechtere Auflösung
erzielen, als bei der Geometrie von 1. Dafür läßt sich
hierfür
beispielsweise ein Standard-TFT-Monitor 18 verwenden, wie
er kostengünstig
und in hoher Qualität,
kommerziell verfügbar
ist. Für
das gezeigte Ausführungsbeispiel
ergibt sich eine vorteilhafte Geometrie, wenn die CCIR-Kamera 14 um
einen Winkel α gegen
die Flächennormale
der Oberfläche 11,
die im gezeigten Ausführungsbeispiel
senkrecht verläuft, derart
verkippt ist, daß die
optische Achse der CCIR-Kamera 14 ungefähr mittig unter dem TFT-Monitor 18 auf
die Oberfläche 11 trifft.
Gleichzeitig ist dann die Flächennormale
des TFT-Monitors 18 um den Winkel α gegen die Flächennormale
der Oberfläche 11 verkippt,
die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
vertikal angeordnet ist. Auf diese Weise trifft die gespiegelte
optische Achse der CCIR-Kamera 14 rechtwinklig auf den
TFT-Monitor 18, wodurch sich ein gleichmäßiger Kontrast
und geringere geometrische Verzerrungen ergeben.
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3 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel mit
den Erfindungsmerkmalen in einer schematischen Teildarstellung.
Gleiche Elemente tragen wiederum die gleichen Bezugsziffern. Nicht
eingezeichnet sind wiederum Steuerleitungen 15, 16 sowie
eine Steuerung 17. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind zwei TFT-Monitore 18 verwendet. Dabei ist die CCIR-Kamera 14 zwischen
den beiden TFT-Monitoren 18 angeordnet. Auf diese Weise
läßt sich
eine nahezu gleichgute Geometrie erzielen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
wobei trotzdem Standard-TFT-Monitore verwendet werden können. Außerdem läßt sich
so auf einfache Weise durch Hinzufügen eines weiteren TFT-Monitors 18 die
Größe des erzeugten
Bildes verdoppeln. Auf diese Weise lassen sich auch größere Objekte
problemlos vermessen.
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4 zeigt.
ein viertes Ausführungsbeispiel mit
den Erfindungsmerkmalen in einer schematischen Teildarstellung,
bei der wiederum die Steuerleitungen 15, 16 und
die Steuerung 17 nicht dargestellt sind. Gleiche Elemente
tragen die gleichen Bezugsziffern. Gezeigt ist eine Abbildung ähnlich 2, wobei
zwei CCIR-Kameras 14 jeweils dem TFT-Monitor 18 benachbart
angeordnet sind. Dadurch läßt sich
eine größere Fläche untersuchen.
Es kann auch an jeder Ecke des TFT-Monitors beziehungsweise an jedem
Rand des TFT-Monitors eine CCIR-Kamera 14 angeordnet sein,
was wiederum zu einer Vergrößerung des
untersuchbaren Bereiches führt.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel mit
den Erfindungsmerkmalen. Gleiche Elemente tragen wiederum die gleichen
Bezugsziffern. Auch hier sind Steuerleitungen 15, 16 sowie
eine Steuerung 17 nicht eingezeichnet. Bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
sind zwei TFT-Monitore 18 über Eck angeordnet, wobei im
Bereich der einander zugewandten Seiten der TFT-Monitore 18 eine
CCIR-Kamera 14 angeordnet ist. Mittels dieser über Eck
Anordnung der TFT-Monitore 18 läßt sich auch eine verhältnismäßig stark
gekrümmte
Oberfläche 19 eines Objektes 20 untersuchen.
Der Winkel zwischen den beiden TFT-Monitoren 18 muß nicht,
wie im dargestellten Fall 90° betragen.
Vielmehr sind auch kleinere oder größere Winkel möglich.
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Mittels
der Anordnung mehrerer CCIR-Kameras 14 sowie mehrerer TFT-Monitore 18 kann
eine Art kompletter Meßraum
oder eine Meßwand
ausgestaltet werden. Dadurch lassen sich auch sehr große und unregelmäßig geformte
Objekte, wie beispielsweise komplette Kraftfahrzeuge vermessen.
Anstelle digitaler CCIR-Kameras 14 und digital ansteuerbarer Bilderzeuger 12, 18 können auch
analoge Bilderzeuger und Bildaufnehmer verwendet werden. In diesem Fall
sollte eine sogenannte Pixelclock verwendet werden, um die einzelnen
Punkte des Bilderzeugers und des Bildaufnehmers jeweils zuverlässig zugeordnet
aufnehmen zu können.
Es ist auch möglich,
einen Projektor zu verwenden, der ein Muster auf eine Wand projiziert.
Dadurch läßt sich
ein verhältnismäßig großes Bild
erzeugen. Wichtig hierbei ist dann, daß die Wand möglichst
präzise
gearbeitet ist und daß die
Justierung des Projektors zu der Wand derart erfolgt, daß jeder
Punkt eine definierte Lage auf der Wand erhält.
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Für alle gezeigten
Ausführungsbeispiele
sollten umso breitere Streifen verwendet werden, je rauher die zu
untersuchende Oberfläche
ist. Wenn die erforderlichen Streifen zu breit werden, kann der
Fokus der Kamera leicht Richtung Monitor verstellt werden. Auf diese
Weise lassen sich bei einem geringfügigen Verlust lateraler Auflösung immer
noch auswertbare Ergebnisse erzielen.
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- 10
- Objekt
- 11
- Oberfläche
- 12
- Streifenmusterererzeuger
- 13
- Öffnung
- 14
- Bildaufnehmer
- 15
- Steuerleitung
- 16
- Steuerleitung
- 17
- Steuerung
- 18
- Streigenmustererzeuger
- 19
- Oberfläche
- 20
- Objekt