DE19940217C5

DE19940217C5 - Verfahren zur berührungslosen Messung der Veränderung der räumlichen Gestalt einer Meßprobe, insbesondere zur Messung der Längenänderung der einer äußeren Kraft unterliegenden Meßprobe und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19940217C5
Application number: DE19940217A
Authority: DE
Inventors: Bruno Dr. Knobel
Original assignee: Zwick GmbH and Co
Current assignee: Zwick GmbH and Co
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2019-08-26
Also published as: DE19940217A1; DE19940217C2; US6563129B1

Abstract

Verfahren zur berührungslosen Messung der Veränderung der räumlichen Gestalt einer Meßprobe (1), insbesondere zur Messung der Längenänderung der einer äußeren Kraft unterliegenden Meßprobe (1), bei dem die Oberfläche (2) der Meßprobe (1) zumindest teilweise mit gleichmäßiger Intensität mit Laserlicht beleuchtet und das dabei aufgrund der lokalen Beschaffenheit der Oberfläche (2) entstehende Specklebild (10) über eine Optik (8) auf einen lichtempfindlichen Sensor (7) abgebildet wird, dessen Ausgangssignale einer Auswerteeinheit (9) zugeführt werden, wobei durch die Auswerteeinheit (9) aus der Gesamtheit der Speckle des Specklebildes (10) mindestens ein Cluster von Speckle als Referenz (11) ausgewählt und die Verschiebung dieser Referenz (11) auf dem Sensor (7) als Maß für die Veränderung der Meßprobe (1) ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet daß, durch die Auswerteeinheit (9) die Lage der Referenz (11) in Bezug zu den Grenzen des Sensors (7) gesetzt wird, und daß bei einer bevorstehenden Überschreitung des durch die Grenzen des Sensors (7) gegebenen...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Messung der Veränderung der räumlichen Gestalt einer Meßprobe, insbesondere zur Messung der Längenänderung der einer äußeren Kraft unterliegenden Meßprobe, bei dem die Oberfläche der Meßprobe zumindest teilweise mit gleichmäßiger Intensität mit Laserlicht beleuchtet und das dabei aufgrund der lokalen Beschaffenheit der Oberfläche entstehende Specklebild über eine Optik auf einen lichtempfindlichen Sensor abgebildet wird, dessen Ausgangssignale einer Auswerteeinheit zugeführt werden, wobei durch die Auswerteeinheit aus der Gesamtheit der Speckle des Specklebildes mindestens ein Cluster von Speckle als Referenz ausgewählt und die Verschiebung dieser Referenz auf dem Sensor als Maß für die Veränderung der Meßprobe ausgewertet wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 8, wie jeweils aus US 5 568 259 A bekannt.
In der Materialforschung und in der Materialprüfung ist es wichtig zu wissen, wie eine Meßprobe mit ihrer Gestalt auf Veränderung der äußeren Bedingungen reagiert, wie also deren Längen-, Breiten- und Dickenabmessungen beispielweise infolge einer Temperaturänderung variieren oder sich aufgrund einer einwirkenden externen Kraft verändern. Eine besonders wichtige Quelle von Erkenntnissen über die Materialeigenschaften einer Meßprobe sind Zugprüfversuche, bei denen die Meßprobe eingespannt und deren Längenänderung infolge einer einwirkenden Zugkraft gemessen wird. Aufgrund der Bedeutung der Zugprüfversuche sind diese genormt und für die Vergleichbarkeit der bei Zugprüfversuchen gewonnenen Daten ist es wichtig, die Zugprüfversuche normgerecht durchzuführen.
Wenn auf der Meßprobe Marken angebracht oder befestigt werden müssen, deren Verschiebung beobachtet werden kann, ist es stets erforderlich, die Meßprobe bei der Versuchsvorbereitung zu manipulieren. Im weiteren ist es wünschenswert, Veränderungen der Meßprobe berührungslos verfolgen zu können. Beide Forderungen werden mit der Erfassung von Specklebildern erfüllt. Specklebilder entstehen, wenn eine optisch rauhe Oberfläche mit kohärentem Licht beleuchtet wird, wobei für praktische Anwendungsfälle die Oberfläche der meisten Materialien relativ zur Wellenlänge des zur Untersuchung verwendeten Lichtes als rauh aufgefaßt werden kann. Die Specklebilder bilden sich durch konstruktive und destruktive Interferenz von phasenverschobenen, kohärenten Wellenpaketen, die von verschiedenen mikroskopischen Bereichen der beleuchteten Probenoberfläche reflektiert werden. Specklebilder sind dabei ähnlich einem Fingerabdruck charakteristisch für ein bestimmtes Oberflächenelement, so daß bei einer Verschiebung dieses Oberflächenelementes sich auch die Specklebilder verschieben, die somit als berührungslos zu erzeugende Marken genutzt werden können.
Bisher bekannte Verfahren zur Längenänderung mittels Speckle-Interferometrie nutzen zwar die wünschenswerte Berührungslosigkeit bei der Generierung und Verfolgung von Marken auf der Meßprobe aus, haben jedoch den Nachteil eines unzureichenden Meßbereiches und einer geringen zeitlichen Auflösung, da die numerische Auswertung der vielen zu einem Specklebild beitragenden einzelnen Speckle aufwendig ist und große Rechenzeit erfordert, in der die Verschiebung z.B. mittels Kreuzkorrelationsfunktion zwischen dem vor der Deformation der Meßprobe aufgenommenen Specklebild und dem während der Deformation gemessenen Specklebild berechnet wird. Die EP 0 629 835 A2 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren, bei denen mittels zweier Laser unterschiedlicher Frequenz zwei mit gegenseitigem Abstand angeordnete Spots auf der Meßprobe beleuchtet und die in diesen Spots erzeugten Specklebilder jeweils in einem Sensor erfaßt werden. Durch einen Computer wird zeitlich aufeinanderfolgend zwischen den beiden Specklebildern eine Korrelationsfunktion berechnet, um den Betrag der Verschiebung der Specklebilder an den Spots zu bestimmen. Die so meßbaren Längenänderungen sind wegen der Ausnutzung der gesamten Sensorfläche eng begrenzt, weshalb sowohl für die beiden Laser als auch für die beiden Sensoren Nachführeinheiten vorgesehen sind, damit die Laser den sich verschiebenden Oberflächenbereichen und die Sensoren den sich damit wandernden Specklebildern folgen können.
In der US 5 568 259 A ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Meßprobe mit Laserlicht bestrahlt wird, das reflektiert und auf einen Zeilensensor mit zweitausend Kanälen abgebildet wird. Zur Messung der Längenänderung werden auf dem Sensor zwei Kanalintervalle definiert, in denen die Beobachtungspunktdaten abgebildet werden, die zu zwei auf der Meßprobe angeordneten Beobachtungspunkten gehören. Bei der US 5 568 259 A sind die beiden Kanalintervalle mit den dazugehörigen Beobachtungspunkten vorgegeben, so daß nach Abschluß der Vorbereitungsmaßnahmen während der Durchführung der Messung, bei dem Verfahren gemäß der US 5 568 259 A die Beobachtungspunktdaten mit dem Referenzspeckle einem Kanalintervall entnommen und abgespeichert und fortlaufend mit den zu einem späteren Zeitpunkt gemessenen Daten aus dem selben Kanalintervall zur Bestimmung der Kreuzkorrelationsfunktion verglichen werden, um daraus den Bewegungsbetrag zu bestimmen. Da das Referenzspeckle aus dem Kanalintervall herauswandert, verschlechtert sich die Kreuzkorrelationsfunktion, so daß bei einem fest vorgegebenen, vor Beginn der Messung bestimmten Bewegungsbetrag die Messung in dem ursprünglichen, ersten Kanalintervall abgebrochen und in einem gegenüber dem ersten Kanalintervall verschobenen zweiten Kanalintervall erneut aufgenommen wird, wobei das Referenzspeckle aus dem ersten Kanalintervall verworfen und ein neues Referenzspeckle zu diesem Zeitpunkt während der Messung in dem zweiten Kanalintervall bestimmt wird. Dieser Vorgang wird iterativ durchgeführt und so oft wiederholt, wie dies durch die Längenänderung der Meßprobe erforderlich ist, deren Gesamtbetrag dadurch bestimmt wird, daß man abzählt, wie of die Verschiebung des Kanalintervalls erforderlich war und wie weit in dem letzten gewählten Kanalintervall die Verschiebung der Beobachtungspunktdaten erfolgt ist. Diese Art der Bestimmung des Endbetrages der Bewegung ist aufwändig und ungenau, wobei sich auch eine prinzipielle Grenze der maximal beobachtbaren Bewegung ergibt, die durch die Größe des Sensors bestimmt ist. Zur Vergrößerung des Meßbereiches wird daher empfohlen, zwei oder mehrere Sensoren nacheinander anzuordnen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die zeitliche Auflösung und die räumliche Erfassung über große Bereiche hinweg verbessert wird. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitzustellen.
Der das Verfahren betreffende Teil der Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß durch die Auswerteeinheit die Lage der Referenz in Bezug zu den Grenzen des Sensors gesetzt wird, und daß bei einer bevorstehenden Überschreitung des durch die Grenzen des Sensors gegebenen Meßbereiches durch eine Nachführeinheit die Lage der Referenz innerhalb des Meßbereiches gehalten wird. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, daß durch die Nachführeinheit die Optik verdreht und der Drehwinkel der Auswerteeinheit übermittelt wird. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, daß durch die Nachführeinheit der Sensor linear verstellt und der Verfahrweg der Auswerteeinheit übermittelt wird.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in einer drastischen Reduktion der für die Auswertung erforderlichen Daten, da anfänglich vor der Deformation der Meßprobe aus der gesamten im Specklebild enthaltenen, von dem Sensor erfaßten Information eine charakteristische, deutlich unterscheidbare Referenz als Marke ausgewählt wird und nachfolgend nur die Bewegung dieser Referenz verfolgt werden muß. Zusätzlich bietet sich der Vorteil, daß die Referenz stets nur auf einem geringen Bruchteil der gesamten Sensorfläche lokalisiert ist und damit die auf der komplementären Sensorfläche detektierten Signale unbeachtet bleiben können, also die zur Verfügung stehende Rechnerkapazität nicht belasten.
Günstig ist es weiterhin, wenn die Meßprobe parallel zur Wirkrichtung der äußeren Kraft mit einer Strichbeleuchtung beleuchtet wird, also mit einer Beleuchtung, welche in der einen Richtung eine deutlich größere Ausdehnung als in der anderen Richtung der Oberfläche hat. Die Strichbeleuchtung bewirkt dabei, daß der die Referenz generierende Oberflächenbereich der Meßprobe sich in seiner Wanderrichtung in konstanten Beleuchtungsverhältnissen bewegt und außerhalb der Wanderrichtung liegende Oberflächenbereiche der Meßprobe nicht durch Streulicht das Meßergebnis beeinflussen können.
Zweckmäßigerweise ist der Sensor als ein sich eindimensional erstreckender Zeilensensor gestaltet, der parallel zur Wirkrichtung der äußeren Kraft ausgerichtet wird. Die Verwendung eines Zeilensensors im Gegensatz zu einem punktförmigen Sensor vermeidet, daß der Sensor prinzipiell stets mit der Bewegung des Referenzspeckles mitgeführt werden muß, was zu deutlichen Einschränkungen der Meßgenauigkeit führt. Gegenüber der Verwendung eines Matrixsensors bietet sich der Vorteil einer reduzierten anfallenden Datenmenge, da nur in Bewegungsrichtung des Referenzspeckles liegende Information über das Specklebild ausgewertet werden muß.
Diese Auswertung ist dann besonders einfach, wenn das durch das von der Oberfläche der Meßprobe reflektierte Licht gebildete zweidimensionale Specklebild durch die Optik in eine eindimensionale Darstellung des Specklebildes abgebildet wird, so daß die Fläche eines Specklebildes zu Streifen in Querrichtung verändert wird und sich ein für die Oberfläche der Meßprobe typisches Hell-Dunkel-Muster ergibt, das als – einem Barcode vergleichbares – Grauwertbild ausgewertet werden kann.
Da nicht der gesamte lichtempfindliche Bereich eines Sensors ausgenutzt werden muß, um die Bewegung einer Referenz zu verfolgen, ist es möglich, daß zwei oder mehrere voneinander mit Abstand angeordnete Referenzen ausgewählt und deren Verschiebung auf dem Sensor ausgewertet wird. Dies kann den wichtigen und in der Praxis nicht zu unterschätzenden Vorteil bieten, daß die Messung der Längenänderung einer auf Zug belasteten Meßprobe auch bei Verwendung nur eines Sensors normgerecht erfolgt, indem die relative Bewegung zweier sich mit der Meßprobe mitbewegender Marken ausgewertet wird, was mit sehr hoher Genauigkeit erfolgen kann.
Damit die Nachführeinheit möglichst sanft und gleichmäßig arbeiten kann, ist als Verfahrensschritt vorgesehen, daß die Auswerteeinheit die Trajektorie der Referenz zur Prognostizierung von dessen Lage in Echtzeit auswertet und die Prognose an die Nachführeinheit übermittelt, zur Positionierung der Referenz relativ zum Sensor innerhalb von dessen Meßbereich.
Zur normgerechten Messung der Längenänderung einer Meßprobe besteht die Möglichkeit, daß über zwei getrennte Optiken zwei Referenzspeckle, die aus zwei mit Abstand auf der Meßprobe angeordneten Oberflächenbereichen stammen, auf zwei getrennten Sensoren abgebildet und durch die Auswerteeinheit ausgewählt und ausgewertet werden. Durch die Verwendung zweier Sensoren bietet sich neben der normgerechten Messung zugleich der Vorteil, daß der Meßbereich sich vergrößert, bis zur weiteren Ausdehnung des Meßbereiches die Nachführeinrichtung aktiviert werden muß.
Der der Vorrichtung zugrunde liegende Teil der Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung, bestehend aus einem die Oberfläche der Meßprobe beleuchtenden Laser und einer das durch die Beleuchtung entstehende Specklebild auf einen lichtempfindlichen Sensor abbildenden Optik und einer Auswerteeinheit, wobei die Auswerteeinheit zur Auswahl eines Clusters von Speckle aus dem auf den Sensor abgebildeten Specklebild als mindestens eine Referenz und zur Auswertung von deren Verschiebung ausgebildet ist, und wobei der Laser die Optik und der Sensor in einem Meßkopf integriert sind und diesem Meßkopf eine Nachführeinheit zur Positionierung des Sensors an der zu erwartenden Lage der Referenz zugeordnet ist, wobei die Nachführeinheit über eine Datenleitung mit der Auswerteeinheit verbunden ist. Die Veränderung der Lage der Referenz auf dem Sensor kann so zusammen mit der Veränderung der Lage des Sensors selber für die Quantifizierung der Deformation der Meßprobe genutzt werden.
Bei einer Ausführungsform dieser Vorrichtung weist die Optik eine Zylinderlinse auf, während nach einer Alternative die Optik eine Fourier-Blende aufweist. Sowohl die Zylinderlinse als auch die Fourier-Blende dienen dazu, das zweidimensionale Specklebild in die eindimensionale Darstellung des Specklebildes als Grauwertbild zu transformieren, das dann in einfacher Weise durch den als Zeilensensor ausgebildeten Sensor empfangen und nachfolgend ausgewertet werden kann.
Für eine normgerechte Messung und für die Vergrößerung des Meßbereiches ist die Vorrichtung so gestaltet, daß zwei Meßköpfe für die Messung der Lageveränderung von zwei Referenzen, die aus zwei mit Abstand auf der Meßprobe angeordneten Oberflächenbereichen stammen, vorgesehen sind. Der Sensor ist durch einen CCD-Sensor oder alternativ durch sonstige elektrooptische Sensoren (z.B. Active Pixel Sensor (APS) gebildet.
Das auf den Sensor abgebildete Specklebild wird derart auf den Sensor geleitet, daß eine optimale spatiale Auflösung möglich wird. Dazu werden nebst geeigneter Vergrößerung die Pixelgrößen auf das Specklebild abgestimmt.
Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Deformation einer Meßprobe unter Verwendung von Speckle,
2 eine Draufsicht auf die Meßprobe mit zwei durch eine Strichbeleuchtung beleuchteten Teilen der Oberfläche, und
3 eine schematische Darstellung der Abbildung des Specklebildes auf den Sensor und die durch die Auswerteeinheit erfolgte Auswahl einer Referenz.
Die in der 1 schematisch dargestellte Vorrichtung dient zur berührungslosen Messung der Deformation einer Meßprobe 1, wobei die dargestellte Ausführungsform speziell zur Durchführung von Zugprüfversuchen ausgelegt ist, bei denen infolge einer externen auf die Meßprobe 1 einwirkenden Zugkraft, symbolisiert durch die Pfeile P, die Meßprobe 1 eine Längenänderung widerfährt, die mit hoher Zeit- und Ortsauflösung gemessen werden soll. Dazu wird die Veränderung der durch zwei Marken 6 auf der Meßprobe 1 vorgegebenen Anfangsmeßlänge L0 verfolgt, wobei jede Marke 6 durch ein berührungslos an der Oberfläche 2 der Meßprobe 1 erzeugtes Specklebild 10 gegeben ist. Zur Erzeugung dieses Specklebildes 10 verfügt die Vorrichtung über einen Laser 3, der auf der Oberfläche 2 der Meßprobe 1 einen im wesentlichen eindimensionalen Bereich einer Strichbeleuchtung 4 mit Laserlicht gleichmäßiger Intensität aussetzt. Diese Strichbeleuchtung 4 wird durch ein Linsensystem 5 erzeugt. Da die Meßprobe 1 eine optisch rauhe Oberfläche 2 besitzt, werden durch das kohärente und kollimierte Licht des Lasers 3 Specklebilder 10 erzeugt, die jeweils für einen als Marke 6 fungierenden Punkt aus dem Intervall der Strichbeleuchtung 4 charakteristisch sind. Das Specklebild 10 der aufgebrachten Strichbeleuchtung 4 wird durch eine Optik 8 auf einen lichtempfindlichen Sensor 7 abgebildet. Eine Auswerteeinheit 9 wählt aus der Gesamtheit der Speckle des Specklebildes 10 eine deutlich unterscheidbare Referenz 11 aus und verfolgt diese (3), wenn die Referenz 11 bei einer Längenänderung der Meßprobe 1 sich innerhalb des in der Strichbeleuchtung 4 gelegenen Intervalls bewegt, so daß aus einer Veränderung des Ortes der Referenz 11 auf dem Sensor 7 unmittelbar auf die veränderte Lage des das Specklebild 10 erzeugenden Punktes der Marke 6 der Oberfläche 2 der Meßprobe 1 geschlossen werden kann.
Verfolgt man, wie dies in 1 dargestellt ist, simultan die Veränderung der Lage zweier Punkte der Oberfläche 2 der Meßprobe 1, so erhält man in Übereinstimmung mit der geltenden Norm die von der Anfangsmeßlänge L0 abweichende momentane Meßlänge.
In die Optik 8 wird wahlweise eine Zylinderlinse 12 oder eine Fourier-Blende eingebaut, die beide die Eigenschaften haben, das durch das von der Oberfläche 2 der Meßprobe 1 reflektierte Licht gebildete zweidimensionale Specklebild 10 in eine ein-dimensionale Darstellung des Specklebildes 10 zu transformieren, das somit das in 3 schematisch dargestellte Grauwertbild 13 ergibt, das von der Auswerteeinheit 9 in einfacher Weise und mit geringem Zeitaufwand zum einen ausgewertet werden kann, um die Referenz 11, die aus einem Cluster von Speckle aus der Gesamtheit der Speckle ausgewählt wird, zu bestimmen, und um zum anderen die Lageveränderung dieser Referenz 11 auszuwerten.
Die Veränderung der Lage der Referenz 11 erfolgt in Wirkrichtung der Zugkraft, so daß der Sensor 7 lediglich als Zeilensensor ausgebildet und typischerweise durch einen CCD-Sensor oder einen APS-Sensor realisiert ist.
Der Meßbereich für die Messung der Längenänderung der Meßprobe 1 ist lediglich durch das verwendete Optiksystem, also die Länge des Sensors 7 und das dazu passende Objektiv begrenzt, wobei bei der in 1 gezeigten Verwendung zweier Sensoren 7 zur Bestimmung der Anfangsmeßlänge L0 die Längenänderung der Meßprobe 1 die zweifache Länge des Sensors 7 erreichen kann, was für die meisten Anwendungsfälle ausreichend ist und die Gewähr bietet, daß die Messung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann.
Für den Fall, daß der Meßbereich nicht ausreichend ist, besteht die Möglichkeit, daß durch die Auswerteeinheit 9 die Lage der Referenz 11 in Bezug zu den Grenzen des Sensors 7 gesetzt wird, und daß bei einer bevorstehenden Überschreitung des durch die Grenzen des Sensors 7 gegebenen Meßbereiches durch eine Nachführeinheit 14 die Lage der Referenz 11 innerhalb des Meßbereiches gehalten wird. Dabei sind alternativ die Möglichkeiten gegeben, durch die Nachführeinheit den Meßkopf 16 zu verdrehen und den Drehwinkel über eine Datenleitung 15 der Auswerteeinheit zu übermitteln oder den Meßkopf 16 linear zu verstellen und den Verfahrweg an die Auswerteeinheit 9 zu übertragen.
Da die Wanderung der Referenz 11 stetig erfolgt, kann die Auswerteeinheit 9 die Trajektorie der Referenz 11 zur Prognostizierung von deren Lage auswerten und die Prognose an die Nachführeinheit 14 übermitteln, so daß die Nachführeinheit 14 stets die Referenz 11 relativ zum Sensor 7 innerhalb von deren Meßbereich positioniert.
In 1 ist schließlich noch gezeigt, daß der Laser 3, die Optik 8 und der Sensor 7 jeweils in einem Meßkopf 16, von denen insgesamt zwei vorhanden sind, integriert sind.

Claims

Verfahren zur berührungslosen Messung der Veränderung der räumlichen Gestalt einer Meßprobe (1), insbesondere zur Messung der Längenänderung der einer äußeren Kraft unterliegenden Meßprobe (1), bei dem die Oberfläche (2) der Meßprobe (1) zumindest teilweise mit gleichmäßiger Intensität mit Laserlicht beleuchtet und das dabei aufgrund der lokalen Beschaffenheit der Oberfläche (2) entstehende Specklebild (10) über eine Optik (8) auf einen lichtempfindlichen Sensor (7) abgebildet wird, dessen Ausgangssignale einer Auswerteeinheit (9) zugeführt werden, wobei durch die Auswerteeinheit (9) aus der Gesamtheit der Speckle des Specklebildes (10) mindestens ein Cluster von Speckle als Referenz (11) ausgewählt und die Verschiebung dieser Referenz (11) auf dem Sensor (7) als Maß für die Veränderung der Meßprobe (1) ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet daß, durch die Auswerteeinheit (9) die Lage der Referenz (11) in Bezug zu den Grenzen des Sensors (7) gesetzt wird, und daß bei einer bevorstehenden Überschreitung des durch die Grenzen des Sensors (7) gegebenen Meßbereiches durch eine Nachführeinheit (14) die Lage der Referenz (11) innerhalb des Meßbereiches gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßprobe (1) parallel zur Wirkrichtung der äußeren Kraft mit einer Strichbeleuchtung (4) beleuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (7) als ein sich eindimensional erstreckender Zeilensensor gestaltet ist, der parallel zur Wirkrichtung der äußeren Kraft ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das durch das von der Oberfläche (2) der Meßprobe (1) reflektierte Licht gebildete zweidimensionale Specklebild (10) durch die Optik (8) in eine eindimensionale Darstellung des Specklebildes (10) abgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere voneinander mit Abstand angeordnete Referenzen (11) ausgewählt und deren Verschiebung auf dem Sensor (7) ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (9) die Trajektorie der Referenz (11) zur Prognostizierung von deren Lage auswertet und die Prognose an die Nachführeinheit (14) übermittelt zur Positionierung der Referenz (11) relativ zum Sensor (7) innerhalb von dessen Meßbereich.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über zwei getrennte Optiken (8) zwei Referenzen (11), die aus zwei mit Abstand auf der Meßprobe (1) angeordneten Oberflächenbereichen stammen, auf zwei getrennten Sensoren (7) abgebildet und durch die Auswerteeinheit (9) ausgewählt und ausgewertet werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem die Oberfläche (2) der Meßprobe (1) beleuchtenden Laser (3), einer das durch die Beleuchtung entstehende Specklebild (10) auf einen lichtempfindlichen Sensor (7) abbildenden Optik (8) und einer Auswerteeinheit (9), wobei die Auswerteeinheit (9) zur Auswahl eines Clusters von Speckle aus dem auf den Sensor (7) abgebildeten Specklebild (10) als mindestens eine Referenz (11) und zur Auswertung von deren Verschiebung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (3), die Optik (8) und der Sensor (7) in einem Meßkopf (16) inegriert sind , und daß dem Meßkopf (16) eine Nachführeinheit (14) zur Positionierung des Sensors (7) an der zu erwartenden Lage der Referenz (11) zugeordnet ist, und daß die Nachführeinheit (14) über eine Datenleitung (15) mit der Auswerteeinheit (9) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik (8) eine Zylinderlinse (12) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik (8) eine Fourier-Blende aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (7) als Zeilensensor ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachführeinheit zur Drehung des Meßkopfes (16) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachführeinheit zur linearen Verstellung des Meßkopfes (16) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Meßköpfe (16) für die Messung der Lageveränderung von zwei Referenzen (11), die aus zwei mit Abstand auf der Meßprobe (1) angeordneten Oberflächenbereichen stammen, vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (7) durch einen CCD-Sensor gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (7) durch einen APS-Sensor gebildet ist.