DE19732376C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abstandsmessung nach dem Triangulationsprinzip - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Abstandsmessung nach dem TriangulationsprinzipInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Abstandsmessung nach dem Triangulationsprinzip.
Es sind derartige Verfahren und hierfür geeignete Vorrich
tungen bekannt, wobei zur Bestimmung des Abstands eines Meß
punkts von einem auf einer Meßgeraden liegenden Bezugspunkt
zunächst das Licht einer Lichtquelle entlang der Meßgeraden
in Richtung auf das Meßobjekt gerichtet wird. Der Licht
strahl erzeugt auf dem Meßobjekt einen Meßlichtfleck, der
über eine Abbildungsoptik auf einen positionsempfindlichen
Detektor (Position Sensitive Detector, PSD) abgebildet wird.
Der Ort der Abbildung auf dem Detektor wird festgestellt und
hieraus der zu messende Abstand bestimmt.
Um eine möglichst genaue Abstandsbestimmung zu ermöglichen,
sollte der Meßlichtfleck kleiner sein als die mittlere Korn
größe des Materials des Meßobjekts. Dies führt bei techni
schen Oberflächen zur Forderung nach Meßlichtfleckdurchmes
sern von 10 µm oder kleiner. Es ist bekannt, hierfür den auf
das Meßobjekt gerichteten Lichtstrahl auf einen Punkt der
Meßgeraden zu fokussieren.
In der Regel wird zur Triangulation Laserlicht eingesetzt.
Ein fokussiertes Laserstrahlbündel kann angenähert als Gauß
scher Strahl betrachtet werden, bei dem zwischen dem Durch
messer des Fokusflecks, d. h. der Strahltaille, und dem Öff
nungswinkel ein eindeutiger Zusammenhang besteht. Eine Ver
ringerung des Fokusfleckdurchmessers bedingt demnach eine
Vergrößerung des Öffnungswinkels. Ein größerer Öffnungswin
kel bedeutet aber, daß der Meßlichtfleck auf dem Meßobjekt
sich rasch vergrößert und damit die Meßgenauigkeit drastisch
nachläßt, wenn sich das Meßobjekt aus dem Ort des Fokus
flecks heraus bewegt. Bei großem Öffnungswinkel des einge
setzten Lichtbündels ist daher der nutzbare Meßbereich ge
ringer als bei kleinem Öffnungswinkel. Andererseits muß ein
möglichst geringer Fokusfleckdurchmesser angestrebt werden,
um überhaupt eine akzeptable Meßgenauigkeit zu erreichen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung
stellen, bei dem der Meßbereich dem Abstandsmessung ohne
Nachteil - für die Meßgenauigkeit gegenüber dem Stand der
Technik vergrößert ist.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese
Aufgabe dadurch gelöst, daß
- a) mindestens zwei Lichtquellen je eigene Lichtanteile mit von den übrigen Lichtanteilen unterscheidbarer Eigenschaft koaxial zur Meßgeraden auf das Meßobjekt richten,
- b) jeder Lichtanteil auf einen anderen Punkt der Meßgeraden fokussiert wird, so daß jeder Lichtanteil einen einen unterschiedlichen Fleckdurchmesser aufweisenden Meßlichtfleck auf dem Meßobjekt erzeugt,
- c) sämtliche Meßlichtflecken auf einen einzigen positionsempfindlichen Detektor abgebildet werden, der je nach Eigenschaft der Lichtanteile Detektorsignalanteile mit wiederum unterscheidbaren Eigenschaften erzeugt,
- d) die einzelnen Detektorsignalanteile gesondert erfaßt werden,
- e) festgestellt wird, welcher Lichtanteil zum geringsten Meßlichtfleckdurchmesser gehört, und
- f) der zu messende Abstand aus dem Detektorsignalanteil er mittelt wird, der von dem den geringsten Meßlichtfleckdurch messer erzeugenden Lichtanteil bewirkt ist.
Durch den Einsatz mehrerer Lichtquellen werden entlang der
Meßgeraden mehrere jeweils zu einer der Lichtquellen gehö
rende Einzelmeßbereiche erzeugt. Werden die Lagen der ein
zelnen Fokuspunkte so gewählt, daß die Einzelmeßbereiche
lückenlos aneinander anschließen, ergibt sich hieraus ein
durchgehender Meßbereich, der entsprechend der Anzahl der
Lichtquellen ein vielfaches länger ist als der Einzelmeßbe
reich einer einzigen Lichtquelle.
Die einzelnen Meßlichtflecken überlappen wegen der koaxialen
Strahlführung einander konzentrisch auf dem Meßobjekt. Da
jedoch zur endgültigen Abstandsbestimmung der kleinste Meß
lichtfleck allein heranzuziehen ist, muß es zunächst ermög
licht werden, die durch die einzelnen Lichtanteile erzeugten
Detektorsignalanteile separat auszuwerten. Dies kann
dadurch erreicht werden, daß jeder Lichtanteil mit einer
eigenen Frequenz in seiner Intensität moduliert wird und die
Erfassung der einzelnen Detektorsignalanteile über eine
elektronische frequenzselektive Filterung erfolgt.
Elektronische frequenzselektive Filterungen sind bekannt. Im
vorliegenden Fall kann die Intensitätsmodulation der
Lichtquelle und das Auslesen des Detektors zueinander syn
chronisiert werden, d. h. daß der Detektor von einer bestimmten Aus
werteeinheit immer dann ausgelesen wird, wenn die Lichtin
tensität der zugeordneten Lichtquelle gerade eine bestimmte
Phasenlage, beispielsweise das Intensitätsmaximum, aufweist.
Derart können die durch die einzelnen Lichtanteile erzeugten
Detektorsignalanteile, aus denen sich das über eine gewisse
Zeit betrachtete Detektorsignal zusammensetzt, separat aus
gewertet werden.
Das Verfahren kann auch so ausgeführt wer
den, daß sämtliche Lichtanteile mit derselben Frequenz und
unterschiedlichen Phasenlagen in ihrer Intensität moduliert
werden und die Erfassung der einzelnen Detektorsignalanteile
über eine elektronische phasenselektive Filterung erfolgt.
Die phasenselektive Filterung wird ebenfalls durch die Syn
chronisation der Lichtanteile mit dem Auslesen des Detektors
erreicht. Hier wird die Trennung der Detektorsignalanteile
allein durch die unterschiedlichen Phasenlagen der jeweiligen
Intensitätsmodulation erreicht.
Es ist vorteilhaft, das Verfahren so auszu
führen, daß die frequenz- oder phasenselektive Filterung eine
Look-In-Filterung ist.
Die vorgenannte Aufgabe wird des weiteren durch ein Verfahren
der eingangs genannten Art gelöst, bei dem zur Messung
des entlang einer Meßgeraden gegebenen Abstands zwischen ei
nem Bezugspunkt und einem Meßobjekt
- a) mindestens zwei Lichtquellen je eigene Lichtanteile fit unterschiedlicher Lichtfrequenz koaxial zur Meßgeraden auf das Meßobjekt richten,
- b) jeder Lichtanteil auf einen anderen Punkt der Meßgeraden fokussiert wird, so daß jeder Lichtanteil einen einen unterschiedlichen Fleckdurchmesser aufweisenden Meßlichtfleck auf dem Meßobjekt erzeugt,
- c) im Strahlengang nach dem Meßobjekt das Licht mittels op tischer Filterung in die einzelnen Lichtanteile getrennt wird,
- d) der Meßlichtfleck jedes Lichtanteils auf je einen gesonderten, ein Detektorsignal erzeugenden, positionsempfindlichen Detektor abgebildet wird,
- e) festgestellt wird, welcher Lichtanteil zum geringsten Meßlichtfleckdurchmesser gehört, und
- f) der zu messende Abstand aus dem Detektorsignal ermitteit wird, das von dem den geringsten Meßlichtfleckdurchmesser erzeugenden Lichtanteil bewirkt ist.
Dieses Verfahren unterscheidet sich von dem zuvor beschrie
benen Verfahren dadurch, daß die einzelnen
Lichtanteile jeweils auf eigene Detektoren geführt und folg
lich vor Auftreffen auf dem Detektor voneinander separiert
werden. Hierdurch erübrigt sich eine elektronische Filterung
der einzelnen Detektorsignalanteile.
Die vorgenannte Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung der
eingangs genannten Art, umfassend
- a) mindestens zwei, je eigene Lichtanteile mit unterschiedlicher Lichtfrequenz erzeugende Lichtquellen,
- b) Mittel zur koaxialen Ausrichtung aller Lichtanteile längs einer Meßgeraden und zur Fokussierung der einzelnen Lichtanteile auf je unterschiedliche Punkte der Meßgeraden,
- c) im Strahlengang nach dem Meßobjekt Mittel zur Trennung der einzelnen Lichtanteile, und für jeden Lichtanteil eine eigene Abbildungsoptik zur Abbildung jedes durch einen der Lichtanteile auf einem Meßobjekt erzeugten Meßlichtflecks auf jeweils einen positionsempfindlichen, ein Detektorsignal erzeugenden Detektor,
- d) Mittel zur Auswertung der einzelnen Detektorsignale,
- e) eine Logikeinheit zur Ermittlung des den Meßlichtfleck mit dem geringsten Fleckdurchmesser erzeugenden Lichtanteils und
- f) Mittel zur Ermittlung des zu messenden Abstandes aus dem Detektorsignal, das von dem den geringsten Meßlichtfleckdurchmesser erzeugenden Lichtanteil bewirkt ist.
Bei der Logikeinheit kann es sich beispielsweise um eine
einfache datenverarbeitende Einheit handeln, in der in einer
Tabelle festgelegt ist, welche Lichtquelle für welchen Ein
zelmeßbereich zuständig ist. Da die Meßgenauigkeit aller
Lichtquellen in der Regel ausreicht, zu bestimmen, in welchem
Einzelmeßbereich sich das Meßobjekt befindet, kann die
Logikeinheit entscheiden, welcher Lichtanteil zur endgültigen
und genauesten Bestimmung des zu messenden Abstands aus
gewertet wird.
Es ist vorteilhaft, die erfindungsgemäße Vorrichtung so aus
zubilden, daß die Mittel zur Trennung der einzelnen Lichtan
teile optische Filter sind.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird des weiteren gelöst durch
eine Vorrichtung, umfassend
- a) mindestens zwei, je eigene Lichtanteile mit von den übrigen Lichtanteilen unterscheidbarer Eigenschaft erzeugende Lichtquellen,
- b) Mittel zur koaxialen Ausrichtung aller Lichtanteile längs einer Meßgeraden und zur Fokussierung der einzelnen Lichtanteile auf je unterschiedliche Punkte der Meßgeraden,
- c) eine Abbildungsoptik zur Abbildung sämtlicher durch jeweils einen der Lichtanteile auf einem Meßobjekt erzeugter Meßlichtflecke auf einen positionsempfindlichen Detektor, der je nach Eigenschaft der Lichtanteile Detektorsignalanteile mit wiederum unterscheidbarer Eigenschaften erzeugt,
- d) Mittel zur gesonderten Erfassung der einzelnen Detektorsignalanteile,
- e) eine Logikeinheit zur Ermittlung des den Meßlichtfleck mit geringsten Fleckdurchmesser erzeugenden Lichtanteils und
- f) Mittel zur Ermittlung des zu messenden Abstandes aus dem Detektorsignal, das von dem den geringsten Meßlichtfleckdurchmesser erzeugenden Lichtanteil bewirkt ist.
Es ist vorteilhaft, auch die nur einen Detektor umfassende
Vorrichtung so auszubilden, daß jeder Licht
anteil eine eigene Lichtfrequenz aufweist. Diese Maßnahme
wirkt sich insbesondere dann vorteilhaft aus, wenn die
Vorrichtung so ausgebildet wird, daß für
sämtliche Lichtanteile eine einzige Fokussieroptik mit chro
matischer Aberration vorgesehen ist.
In diesem Fall erübrigen sich weitere Fokussieroptiken, da
die chromatische Aberration der einzigen Fokussieroptik für
die unterschiedlichen Fokuslagen der einzelnen Lichtanteile
sorgt. Hierfür müssen lediglich die von den Lichtquellen
ausgehenden Lichtanteile koaxial auf die Fokussieroptik mit
chromatischer Aberration geführt werden.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können aber auch so aus
gebildet sein, daß im Strahlengang jedes Lichtanteils unmit
telbar hinter der Lichtquelle eine eigene Fokussieroptik an
geordnet ist.
Vorteilhaft können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen auch
so ausgebildet sein, daß die Mittel zur koaxialen Ausrichtung
aller Lichtanteile mindestens einen Strahlteiler umfassen.
Bei der Verwendung von Strahlteilern ist es insbesondere
vorteilhaft, die Vorrichtung so auszubilden,
daß jeder Strahlteiler einen dichroitischen Filter umfaßt.
Hierdurch kann erreicht werden, daß bei Einsatz unter
schiedlicher Lichtfrequenzen die Strahlungsverluste an den
einzelnen Strahlteilern drastisch erniedrigt werden können.
Mit den dichroitischen Filtern können die Strahlteiler so
gestaltet werden, daß sie bis zu einer bestimmten Grenz
lichtfrequenz nahezu vollständig transmissiv sind, während
sie für höhere Lichtfrequenzen nahezu vollständig reflektie
ren. In diesem Fall müssen hintereinander angeordnete
Strahlteiler in der Reihenfolge vom ersten, dem Meßobjekt
nächsten Strahlteiler zum letzten sinkende Grenzfrequenzen
aufweisen, so daß jeder Strahlteiler nur für eine bestimmte
Lichtquelle reflektierend und für alle anderen transmissiv
ist. Jedoch können die Strahlteiler auch so gestaltet wer
den, daß sie unterhalb der Grenzfrequenz reflektierend sind.
In diesem Falle müssen die hintereinander angeordneten
Strahlteiler in der vorgenannten Reihenfolge steigende
Grenzfrequenzen aufweisen.
Schließlich kann die Vorrichtung auch so
ausgebildet sein, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten
Fokuspunkten derart gewählt ist, daß zwischen den Fokuspunk
ten ein lückenloser Meßbereich gewährleistet ist.
Im folgenden werden anhand von Figuren eine bevorzugte Aus
führungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens und eine be
vorzugte Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
beschrieben.
In schematischer Darstellung zeigen
Fig. 1 eine Triangulationsvorrichtung und ein Meßobjekt,
Fig. 2 eine lichterzeugende Einheit und
Fig. 3 einen positionsempfindlichen Detektor mit Abbil
dungen von Meßlichtpunkten.
Die Triangulationsvorrichtung 1 (Fig. 1) umfaßt eine licht
erzeugende Einheit 2, mit der das erzeugte Licht durch einen
Lichtaustritt 3 hindurch auf ein Meßobjekt 4 gerichtet ist.
In der lichterzeugenden Einheit 2 befinden sich als Licht
quellen vier Laserdioden 5 bis 8 (Fig. 2), deren Licht über
Fokussieroptiken 9 bis 12 und Strahlteiler 13 koaxial auf
das Meßobjekt 4 gerichtet ist. Der Lichtanteil jeder La
serdiode 5 bis 8 erzeugt auf der Oberfläche des Meßobjekts 4
einen in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellten Meßlichtfleck.
Da die Strahlung koaxial auf das Meßobjekt 4 gerichtet ist,
überdecken diese Meßlichtpunkte einander konzentrisch.
Die Meßlichtpunkte werden mittels einer Abbildungsoptik 14
(Fig. 1) auf einen positionsempfindlichen Detektor 15 (Posi
tion Sensitive Detector, PSD) abgebildet. Die in Fig. 1 dar
gestellte Neigung des Detektors 15 gegen den Abbildungs
strahlengang genügt der Scheimpflugbedingung, damit im ge
samten Meßbereich der Abstandsmessung eine scharfe Abbildung
der Meßlichtflecken erzielt werden kann.
Zur hochgenauen Ermittlung des entlang einer Meßgeraden 16
ermittelnden Abstands zwischen einem Bezugspunkt, z. B.
Lichtaustritt 3 und dem die Meßlichtflecken aufweisenden
Ort der Oberfläche des Meßobjekts 4 sollte der Durchmesser
des zur Bestimmung des Abstands maßgeblichen Meßlichtflecks
kleiner sein als die mittlere Korngröße des Materials des
Meßobjekts 4. Zur Minimierung der Meßlichtfleckdurchmesser
ist die aus der lichterzeugenden Einheit 2 austretende
Strahlung mittels der Fokussieroptiken 9-12 fokussiert. Die
in jeweiligen Fokuslagen 17-20 der einzelnen Lichtanteile sind
Strahlungsrichtung hintereinander angeordnet. Der Abstand
zwischen zwei benachbarten Fokuslagen 1 und 2 bzw. 2 und 3
bzw. 3 und 4 ist so gewählt, daß den Laserdioden 5, 6, 7 und 8
zugeordnete, eine gewünschte Meßgenauigkeit ermöglichende
Einzelmeßbereiche 21, 22, 23 bzw. 24 aneinander anschließen
und sich daraus ein Gesamtmeßbereich ergibt, der etwa die
vierfache Länge eines Einzelmeßbereichs 21, 22, 23 oder 24
aufweist.
Wie schon weiter oben dargestellt, werden die von den ein
zelnen Lichtanteilen konzentrisch auf dem Meßobjekt 4 er
zeugten Meßlichtflecken auf den Detektor 15 abgebildet. So
mit überlappen sich auch die Abbildungen der einzelnen Meß
lichtflecken konzentrisch auf dem Detektor. In Fig. 3 ist
mit der Kreisfläche 25 die Fleckgröße des kleinsten Meß
lichtfleckes zu einem bestimmten Meßzeitpunkt wiedergegeben.
Um diese Kreisfläche herum ist ein den Durchmesser der opti
schen Abbildung des größten Meßlichtflecks darstellender
Kranz 26 gezeigt.
Jede Abbildung eines der Meßlichtflecken erzeugt einen eige
nen Detektorsignalanteil, der separat auswertbar sein muß.
Hierzu werden die Lichtanteile jeder Laserdiode 5, 6, 7, 8 in
der Intensität mit einer eigenen bestimmten Frequenz modu
liert. Der Detektor 15 wird für jeden Lichtanteil von einer
separaten, hier nicht dargestellten Auswerteeinheit ausgele
sen, wobei die einer bestimmten Laserdiode zugeordnete Aus
werteeinheit den Detektor mit einer der Intensitätsmodula
tion entsprechenden Frequenz ausliest und zwar möglichst im
Bereich der Intensitätsmaxima.
Die Synchronisation des Auswertevorgangs mit der entspre
chenden Intensitätsmodulation erfolgt über ein Lock-In-Ver
fahren. Es können jedoch auch andere elektronische frequenz
selektive Filtermethoden zur Auswertung des Detektors 15
eingesetzt werden.
Somit ist gewährleistet, daß der Lichtanteil jeder Laserdi
ode 5, 6, 7 und 8 separat zur Abstandsbestimmung ausgewertet
werden kann. Bei der Messung des zu ermittelnden Abstandes
liefert jeder Lichtanteil einen je nach Durchmesser des zu
gehörigen Meßlichtfleckes mehr oder weniger genauen Wert,
der jedenfalls ausreicht, festzustellen, in welchem Einzel
meßbereich 21, 22, 23 oder 24 sich das Meßobjekt 4 zu einem
bestimmten Zeitpunkt befindet. Im Beispiel gem. Fig. 3 be
findet sich das Meßobjekt 4 im Einzelmeßbereich 23. Durch
eine Auswertelogik, deren gegenständliche Verwirklichung
hier nicht dargestellt ist, wird dann der für diesen Einzel
meßbereich 23 zuständige, von der Laserdiode 7 stammende
Lichtanteil zur endgültigen Bestimmung des zu messenden Ab
standes herangezogen. Damit ist gewährleistet, daß stets der
Meßlichtfleck mit dem kleinsten Durchmesser ausgewertet
wird.
1
Triangulationsvorrichtung
2
lichterzeugende Einheit
3
Lichtaustritt
4
Meßobjekt
5
Laserdiode
6
Laserdiode
7
Laserdiode
8
Laserdiode
9
Fokussieroptik
10
Fokussieroptik
11
Fokussieroptik
12
Fokussieroptik
13
Strahlteiler
14
Abbildungsoptik
15
Detektor
16
Meßgerade
17
Fokuslage
18
Fokuslage
19
Fokuslage
20
Fokuslage
21
Einzelmeßbereich
22
Einzelmeßbereich
23
Einzelmeßbereich
24
Einzelmeßbereich
25
Kreisfläche des kleinsten Meßlichtflecks
26
Kranz mit Durchmesser des größten Meßlichtflecks
Claims (14)
1. Verfahren zur Abstandsmessung nach dem Triangula
tionsprinzip, bei dem zur Messung des entlang einer Meßgera
den (16) gegebenen Abstands zwischen einem Bezugspunkt und
einem Meßobjekt (4)
- a) mindestens zwei Lichtquellen (5-8) je eigene Lichtanteile mit von den übrigen Lichtanteilen unterscheidbarer Eigenschaft koaxial zur Meßgeraden (16) auf das Meßobjekt (4) richten,
- b) jeder Lichtanteil auf einen anderen Punkt der Meßgeraden (16) fokussiert wird, so daß jeder Lichtanteil einen einen unterschiedlichen Fleckdurchmesser aufweisenden Meßlichtfleck auf dem Meßobjekt (4) erzeugt,
- c) sämtliche Meßlichtflecken auf einen einzigen positionsempfindlichen Detektor (15) abgebildet werden, der je nach Eigenschaft der Lichtanteile Detektorsignalanteile mit wiederum unterscheidbaren Eigenschaften erzeugt,
- d) die einzelnen Detektorsignalanteile gesondert erfaßt werden,
- e) festgestellt wird, welcher Lichtanteil zum geringsten Meßlichtfleckdurchmesser gehört, und
- f) der zu messende Abstand aus dem Detektorsignalantei ermittelt wird, der von dem den geringsten Meßlichtfleckdurchmesser erzeugenden Lichtanteil bewirkt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Lichtanteil mit einer eigenen Frequenz in seiner
Intensität moduliert wird und die Erfassung der einzelnen
Detektorsignalanteile über eine elektronische
frequenzselektive Filterung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sämtliche Lichtanteile mit derselben Frequenz und
unterschiedlichen Phasenlagen in ihrer Intensität moduliert
werden und die Erfassung der einzelnen Detektorsignalanteile
über eine elektronische phasenselektive Filterung erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die frequenz- oder phasenselektive
Filterung eine Look-In-Filterung ist.
5. Verfahren zur Abstandsmessung nach dem Triangula
tionsprinzip, bei dem zur Messung des entlang einer Meßgera
den (16) gegebenen Abstands zwischen einem Bezugspunkt und
einem Meßobjekt (4)
- a) mindestens zwei Lichtquellen (5-8) je eigene Lichtanteile mit unterschiedlicher Lichtfrequenz koaxial zur Meßgeraden (16) auf das Meßobjekt (4) richten,
- b) jeder Lichtanteil auf einen anderen Punkt der Meßgeraden (16) fokussiert wird, so daß jeder Lichtanteil einen einen unterschiedlichen Fleckdurchmesser aufweisenden Meßlichtfleck auf dem Meßobjekt (4) erzeugt,
- c) im Strahlengang nach dem Meßobjekt (4) das Licht mittels optischer Filterung in die einzelnen Lichtanteile getrennt wird,
- d) der Meßlichtfleck jedes Lichtanteils auf je einen gesonderten, ein Detektorsignal erzeugenden, positionsempfindlichen Detektor (15) abgebildet wird,
- e) festgestellt wird, welcher Lichtanteil zum geringsten Meßlichtfleckdurchmesser gehört, und
- f) der zu messende Abstand aus dem Detektorsignal ermittelt wird, das von dem den geringsten Meßlichtfleckdurchmesser erzeugenden Lichtanteil bewirkt ist.
6. Vorrichtung zur Abstandsmessung nach dem Triangu
lationsprinzip, umfassend
- a) mindestens zwei, je eigene Lichtanteile mit unterschiedlicher Lichtfrequenz erzeugende Lichtquellen (5-8),
- b) Mittel (9-13) zur koaxialen Ausrichtung aller Lichtanteile längs einer Meßgeraden (16) und zur Fokussierung der einzelnen Lichtanteile auf je unterschiedliche Punkte der Meßgeraden,
- c) im Strahlengang nach dem Meßobjekt Mittel zur Trennung der einzelnen Lichtanteile und für jeden Lichtanteil eine eigene Abbildungsoptik zur Abbildung jedes durch einen der Lichtanteile auf einem Meßobjekt (4) erzeugten Meßlichtflecks auf jeweils einen positionsempfindlichen, ein Detektorsignal erzeugenden Detektor (15),
- d) Mittel zur Auswertung der einzelnen Detektorsignale,
- e) eine Logikeinheit zur Ermittlung des den Meßlichtfleck mit dem geringsten Fleckdurchmesser erzeugenden Lichtanteils, und
- f) Mittel zur Ermittlung des zu messenden Abstandes aus dem Detektorsignal, das von dem den geringsten Meßlichtfleckdurchmesser erzeugenden Lichtanteil bewirkt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel zur Trennung der einzelnen Lichtanteile optische
Filter sind.
8. Vorrichtung zur Abstandsmessung nach dem Triangu
lationsprinzip, umfassend
- a) mindestens zwei, je eigene Lichtanteile mit von den übrigen Lichtanteilen unterscheidbarer Eigenschaft erzeugende Lichtquellen (5-8),
- b) Mittel (9-13) zur koaxialen Ausrichtung aller Lichtanteile längs einer Meßgeraden und zur Fokussierung der einzelnen Lichtanteile auf je unterschiedliche Punkte der Meßgeraden,
- c) eine Abbildungsoptik (14) zur Abbildung sämtlicher durch jeweils einen der Lichtanteile auf einem Meßobjekt (4) erzeugter Meßlichtflecke auf einen positionsempfindlichen Detektor (15), der je nach Eigenschaft der Lichtanteile Detektorsignalanteile mit wiederum unterscheidbaren Eigenschaften erzeugt,
- d) Mittel zur gesonderten Erfassung der einzelnen Detektorsignalanteile,
- e) eine Logikeinheit zur Ermittlung des den Meßlichtfleck mit dem geringsten Fleckdurchmesser erzeugenden Lichtanteils, und
- f) Mittel zur Ermittlung des zu messenden Abstandes aus dem Detektorsignal, das von dem den geringsten Meßlichtfleckdurchmesser erzeugenden Lichtanteil bewirkt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Lichtanteil eine eigene Lichtfrequenz aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß für sämtliche Lichtanteile eine einzige
Fokussieroptik mit chromatischer Aberration vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß im Strahlengang jedes Lichtanteils
unmittelbar hinter der Lichtquelle eine eigene Fokussieroptik
(9-12) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel zur koaxialen Ausrichtung
aller Lichtanteile mindestens einen Strahlteiler (13)
umfassen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Strahlteiler (13) einen dichroitischen Filter
umfaßt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten
Fokuspunkten (17-20) derart gewählt ist, daß zwischen den
Fokuspunkten (17-20) ein lückenloser Meßbereich gewährleistet
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997132376 DE19732376C1 (de) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | Verfahren und Vorrichtung zur Abstandsmessung nach dem Triangulationsprinzip |
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DE1997132376 DE19732376C1 (de) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | Verfahren und Vorrichtung zur Abstandsmessung nach dem Triangulationsprinzip |
Publications (1)
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DE (1) | DE19732376C1 (de) |
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