DE19647510A1

DE19647510A1 - Mikromeßsystem zum optischen Messen kleiner und kleinster Strukturen

Info

Publication number: DE19647510A1
Application number: DE1996147510
Authority: DE
Inventors: Franz Dr Schmidt
Original assignee: TECHNOTEAM BILDVERARBEITUNG GM
Current assignee: TECHNOTEAM BILDVERARBEITUNG GM
Priority date: 1996-11-16
Filing date: 1996-11-16
Publication date: 1998-05-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikromeßsystem zum optischen Messen kleiner und kleinster Strukturen, bei dem mittels Mikromeßköpfe aufnehmbare Daten in einem Personalcomputer aufbereitet und über eine Bildverarbeitungseinheit sichtbar gemacht werden.

Es handelt sich dabei um ein intelligentes Mikromeßsystem zum optischen Messen kleiner und kleinster Strukturen, das zur Überwachung von Strukturgrößen an kleinen und kleinsten Teilen im Mikrometerbe reich Anwendung findet. Vorzugsweise erfolgt der Einsatz in der Gewebevermessung und bei der Vermessung von Kleinteilen.

Im Stand der Technik sind zum optischen Messen kleiner und kleinster Strukturen verschiedene Verfahren bekannt. Als bekannte Meßmittel werden vorwiegend Meßmikroskope oder Profilprojektoren eingesetzt. Diese haben den Nachteil, daß Proben der zu prüfenden Gewebe heraus getrennt und zum Meßgerät gebracht werden müssen. Außerdem werden die Ergebnisse von den subjektiven Eindrücken der Messenden beeinflußt.

Im Stand der Technik sind weiterhin Handhaltmikroskope bekannt, die aber mit Standard-Mikroskopobjektiven ausgerüstet sind und damit aufgrund des vom Fokuszustand abhängigen Abbildungsmaßstab kein Messen erlauben.

Die im Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen haben den Nachteil, daß ein hoher mechanischer und gerätetechnischer Aufwand notwendig ist. Weiterhin werden hohe Anforderungen an die Umgebungs bedingungen gestellt. Die Messungen können im allgemeinen nur außer halb des Produktionsortes als Stichproben durchgeführt werden. Für den Einsatz in der Produktion zur ständigen Kontrolle werden jedoch robuste, einfach handhabbare Meßsysteme benötigt. Die im Stand der Technik bekannten Einrichtungen sind hierzu nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikromeßsystem anzuge ben, mit dem ein optisches Messen von kleinen und kleinsten Teilen in einer robusten für rauhe Prozeßumgebung angepaßten Form ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß die Mikromeßköpfe aus einer Bildaufnahmevorrichtung und einem Mikrosko pobjektiv und einer Beleuchtung bestehen und sich in einem rohrförmigen Gehäuse befinden. Die Beleuchtung (Auflicht) kann als Dunkelfeld- oder als Hellfeld-Beleuchtung (durch das Mikroskopobjektiv hindurch) reali siert sein.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung sieht vor, daß als Mikroskopobjektiv ein Objektiv mit objektseitig telezentri schem Strahlengang verwendet wird.

Als Bildaufnahmevorrichtung wird zweckmäßigerweise eine CCD-Ka mera verwendet.

Die erfindungsgemäße Anordnung befindet sich in einem rohrförmigen Gehäuse, das als Aufsetz- oder Handhaltemikroskop einsetzbar ist. Die Verwendung eines Objektivs mit objektseitig telezentrischen Strahlen gang ermöglicht es, daß die Einrichtung kalibrierbar ist und das auszu messende Objekt absolut gemessen werden kann.

Besonders vorteilhaft ist dabei, daß mittels optisch berührungsloser Meßtechnik und digitaler Bildverarbeitung eine normgerechte, schnelle und komfortable Messung ermöglicht wird.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 den Aufbau des erfindungsgemäßen Mikromeßsystems und

Fig. 2 den Aufbau eines Mikromeßkopfes.

Das in Fig. 1 dargestellte intelligente Mikromeßsystem besteht aus einem Personalcomputer 1, der eine Bildaufnahmeeinheit (Framegrabber) 2 enthält und der mit einer bestimmten Anzahl von Mikromeßköpfen verbunden ist. Die in den Mikromeßköpfen aufgenommenen Daten werden im Personalcomputer 1 aufbereitet, so daß innerhalb kürzester Zeit die zugehörigen Meßergebnisse auf dem Monitor sichtbar gemacht oder an ein Prozeßleitsystem übergeben werden können.

Der in Fig. 2 dargestellte Mikromeßkopf ist in einem rohrförmigen Gehäuse 4 angeordnet. In dem Mikromeßkopf ist eine für die Bildauf nahme geeignete CCD-Kamera 3 mit einem objektseitig telezentrischen Mikroskopobjektiv 6 und die Beleuchtungseinrichtung 5 angeordnet. Die angewendete Art der Beleuchtung kann entsprechend dem jeweiligen Einsatzfall in Form von Hellfeld- oder Dunkelfeld Auflicht erfolgen. Bei durchleuchteten Objekten kann auch ohne die Auflichtbeleuchtung (im Durchlicht) gearbeitet werden. Durch den Einsatz von telezentrischen Mikroskopobjektiven 6 und dem im intelligenten Mikromeßsystem reali siertem Aufbau kann das Meßsystem kalibriert werden, so daß am Einsatzort sofort die Messung ausgeführt werden kann. Durch die kompakte Bauweise und das im Mikromeßkopf integrierte Mikroskopob jektiv mit Beleuchtungseinrichtung 6 kann das intelligente Mikromeßsy stem mit geringem konstruktiven Aufwand in beliebigen Fertigungslinien eingesetzt werden. Die Bauweise ermöglicht die Anwendung sowohl als Aufsetz- als auch als Handhaltemikroskop.

Die Messung erfolgt, indem der Mikromeßkopf mit der Glasplatte 7 parallel auf das Meßobjekt aufgesetzt wird. Die Beleuchtung kann mit einer Lichtregelung 8 sorgfältig auf die konkrete Prüfsituation abgestimmt werden. Die Fokussierung erfolgt manuell mit Hilfe einer Fokusregelung 9 am Mikromeßkopf. Die Fokusregelung 9 wird durch eine mit Hilfe eines Schraubtriebes axial bewegten Verstellmechanismus an einem Handrad vorgenommen. Nach erfolgter Einstellung kann der Beginn der Messung über die Betätigung eines Tasters 10 am Mikromeßkopf ausge löst werden. Die vom Mikromeßkopf erfaßten Bilddaten werden über das Anschlußkabel 11 zum Personalcomputer 1 mit Framegrabber 2 geleitet. Dort erfolgt die Auswertung der Daten mit Hilfe der Bildverarbeitungseinheit und die ermittelten Ergebnisse werden angezeigt oder weitergelei tet.

Die telezentrischen Mikroskopobjektive garantieren einen festen Abbil dungsmaßstab. Die Größe der Abbildungen bleibt somit gleich und ist unabhängig von seiner Entfernung zum Mikromeßkopf (Fokussierung). Auf Grund dieser definierten Verhältnisse entfällt das sonst bei jeder Änderung des Abbildungsmaßstabes notwendige häufige Rekalibrieren des Systems.

Bezugszeichenliste

1

Personalcomputer

2

Framegrabber (Bildverarbeitungseinheit)

3

CCD-Kamera

4

Gehäuse

5

Beleuchtungseinrichtung

6

Mikroskopobjektiv mit objektseitig telezentrischem Strahlengang

7

Glasplatte

8

Lichtregelung

9

Fokusregelung

10

Taster

11

Anschlußkabel

Claims

1. Mikromeßsystem zum berührungslosen Messen kleiner und kleinster Strukturen, bei dem mittels Mikromeßköpfe aufnehmbare Daten in einem Personalcomputer (1) aufbereitet und mit Hilfe einer Bildverar beitungseinheit (2) sichtbar gemacht werden, dadurch gekennzeich net, daß die Mikromeßköpfe aus einer Bildaufnahmevorrichtung und einem Mikroskopobjektiv bestehen und sich in einem rohrförmigen Gehäuse befinden.

2. Mikromeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mikroskopobjektiv (6) ein Objektiv mit objektseitig telezentri schem Strahlengang und mit Beleuchtung verwendet wird.

3. Mikromeßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bildaufnahmevorrichtung eine CCD-Kamera (3) verwendet wird.

4. Mikromeßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse eine Beleuchtung integriert ist.