DE3413605C2 - - Google Patents

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DE3413605C2
DE3413605C2 DE19843413605 DE3413605A DE3413605C2 DE 3413605 C2 DE3413605 C2 DE 3413605C2 DE 19843413605 DE19843413605 DE 19843413605 DE 3413605 A DE3413605 A DE 3413605A DE 3413605 C2 DE3413605 C2 DE 3413605C2
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    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur optischen Messung der räumlichen Form und Lage dreidimensionaler Körper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie z. B. aus der DE-A1-30 21 448 bekannt ist.
In der Anordnung wird eine scharfbegrenzte, kontrastreich strukturierte Beleuchtung verwendet, vorzugsweise erzeugt durch Abbildung periodischer Streifen, eines Schlitzes bzw. Steges oder einer Halbebene; die Oberfläche wird unter einer von der Beleuchtungsrichtung verschiedenen, z. B. zu ihr senkrechten Richtung durch ein bildaufnehmendes System beobachtet (Lichtschnittverfahren). Die berührungslose Messung der Form und Lage von Körpern ist eine wichtige Aufgabe bei der Handhabung von Werkstücken mit Industrie­ robotern; das Profil von Oberflächen wird häufig bei der Qualitätsprüfung erfaßt.
In der deutschen Auslegeschrift 24 33 872 B2 wird zur Sichtbarmachung des Oberflächenzustandes eines drei­ dimensionalen Körpers eine Beleuchtung mit einem Raster aus parallelen, äquidistanten Streifen verwendet und eine Fernsehkamera zur Auswertung und Darstellung des Bildes eingesetzt. Das Deutsche Patent 27 11 660 C3 betrifft ein optisches Verfahren zur Schweißbahnverfolgung mit einem Lichtschnittverfahren. In beiden Vorschlägen werden keine Maßnahmen gegen örtliche Schwankungen des Reflexionsfaktors getroffen, so daß bei ihrer Anwendung in der Praxis bei stark schwankenden Reflexionsfaktoren ernsthafte Schwie­ rigkeiten auftreten können.
Damit ist die erreichbare Höhenauflösung stark begrenzt, denn man kann bei der Bestimmung der Position von Hell- Dunkel-Übergängen prinzipiell den Einfluß des schwankenden Reflexionsfaktors der Oberfläche nicht vom Einfluß der strukturierten Beleuchtung unterscheiden. Um den Einfluß des Reflexionsfaktors eliminieren zu können, benötigt man eine zweite unabhängige Messung.
In der Offenlegungsschrift DE-OS 31 22 712 A1 werden zwei unabhängige Messungen dadurch vorgenommen, daß gleichzeitig zwei um 180° gegeneinander verschobene Sinusgitter unter­ schiedlicher Farbe auf den Prüfling projiziert werden. Auf der Beobachtungsseite werden die beiden Farbkanäle getrennt und auf zwei Diodenzeilen geführt. Die beiden Zeilen werden mechanisch so justiert, daß ihre Bilder auf dem Prüfling möglichst exakt zur Deckung kommen. Die mit diesem Verfahren erreichbare Höhenauflösung ist zunächst durch die Ge­ nauigkeit bei der Justage der Diodenzeilen begrenzt. Wei­ terhin können infolge der Geometrie von Beleuchtungs- und Beobachtungseinrichtung nur Sinusgitter mit relativ nied­ riger Ortsfrequenz eingesetzt werden. Deshalb ist nur eine relativ geringe laterale Auflösung erreichbar. Letztlich muß bei der Signalauswertung die gewünschte Höheninformation aus der Phasenlage der beiden verschiedenfarbigen Gitter ge­ genüber einer analytisch vorgebbaren Referenz gewonnen werden. Dabei ist eine örtliche Differentiation der Signale vorzunehmen, bei der die Störung im Signal verstärkt und die erreichbare Höhenauflösung entsprechend gemindert wird.
Auch in der Druckschrift DE-OS 30 21 448 A1 wird eine Verbesserung des bekannten Lichtschnittverfahrens mit Hilfe einer zweiten unabhängigen Messung angestrebt, und zwar dadurch, daß man zeitlich nacheinander je eine Messung mit Rasterinformation und ohne Rasterinformation ausführt. Als technische Realisierungen werden vorgeschlagen:
  • - wechselweise Fokussierung und Defokussierung des Rasters,
  • - wechselweise Projektion von Gitter und unstrukturiertem Licht durch zwei unabhängige Tachistoskope.
Eine detaillierte Beschreibung der zugehörigen Meß­ anordnungen wird in der genannten Druckschrift nicht ge­ geben.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Höhenauflösung des be­ nutzten Lichtdurchschnittverfahrens zu erhöhen auch bei Oberflächen mit örtlich schwankendem Reflexionsfaktor und weiterhin die Meßgeschwindigkeit zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch die Anordnung nach Anspruch 1 gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Un­ teransprüchen angegeben.
Mit der erfindungsgemäßen Meßanordnung wird die deutliche Steigerung der Leistungen des Lichtschnittverfahrens eben­ falls durch einen zeitlichen Wechsel zwischen Messung (mit Gitter) und Referenzmessung (mit unstrukturierter Be­ leuchtung) erreicht. Die Nachteile der bekanntgewordenen Verfahren werden dadurch vermieden, daß Messung und Re­ ferenzmessung unter gleichen Verhältnissen ausgeführt werden. Im einzelnen wird durch geeignete Maßnahmen er­ reicht,
  • - daß für Messung und Referenzmessung nur eine Licht­ quelle nötig ist und deshalb in beiden Fällen mit einer Beleuchtung derselben Intensität und spektralen Zu­ sammensetzung gearbeitet wird (keine Auftrennung in zwei Farbkanäle),
  • - daß die Geometrie der Beleuchtungsstrahlengänge für Messung und Referenzmessung gleich ist und der Prüfling deshalb in beiden Fällen aus derselben Richtung be­ leuchtet wird,
  • - daß für Messung und Referenzmessung derselbe Beobach­ tungsstrahlengang gilt,
  • - daß für Messung und Referenzmessung derselbe Sensor eingesetzt wird (nur eine Diodenzeile, kein Abgleich),
  • - daß eine scharfe Abbildung eines kontrastreichen, hochfrequenten Gitters auf den Prüfling möglich ist (durch Einhaltung der Scheinpflugbedingung).
Damit werden die entscheidenen Voraussetzungen dafür ge­ schaffen, daß eine präzise Vermessung der Oberfläche möglich ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 1-4 beschrieben.
Auf einem Glasträger 1 sind spiegelnde Gitterlinien 2 aufgedampft, die senkrecht zur Zeichenebene stehen. Der Glasträger wird unter 45° von vorn und von hinten durch zwei gleichartige Beleuchtungssysteme be­ leuchtet, die aus den Kondensoren 3,4,5 und 6, den Umlenk­ spiegeln 7 und 8 sowie der gemeinsamen Lichtquelle 9 be­ stehen. Das vom Kondensor 5 kommende, auf die Gitterlinien 2 fallende Licht wird in Richtung auf die Abbildungsoptik 10 gespiegelt; das vom Kondensor 6 kommende, zwischen die Gitterlinien fallende Licht tritt ohne Richtungsänderung durch den Glasträger 1 in die Abbildungsoptik 10 ein. Zwei Blenden 11 und 12 dienen zum Abgleich der Helligkeit bei­ der Beleuchtungssysteme. Eine rotierende Sektorenblende 13 unterbricht den von hinten durch den Glasträger 1 hin­ durchtretenden Lichtstrom periodisch. Die fehlerarme Ab­ bildungsoptik 10 bildet den Glasträger 1 mit den Gitterlie­ nien 2 auf die Oberfläche des zu prüfenden Körpers 14 ab. Die Blenden 11 und 12 werden so eingestellt, daß das Bild der Gitterlinien 2 auf der Oberfläche des Körpers 14 ver­ schwindet, wenn die Sektorenblende den vom Kondensor 6 kommenden Lichtstrom freigibt. Die Oberfläche des Körpers 14 mit dem Bild 15 der Gitterlinien 2 wird durch die feh­ lerarme Abbildungsoptik 16 auf eine Diodenzeile 17 mit den Einzeldioden 18 abgebildet; die Diodenzeile liegt in der Zeichenebene, d. h. senkrecht zu den Gitterlinien 2. Die Oberfläche des Körpers 14 ist in bekannter Weise so gegen den Glasträger 1 geneigt, daß die Abbildung durch die Op­ tik 10 trotz der unterschiedlichen Gegenstandsweite in der vollen Bildbreite scharf bleibt. Dasselbe gilt für die La­ ge der Diodenzeile 17 zur Oberfläche des Körpers 14 bei der Abbildung durch die Optik 16.
Die prinzipielle Wirkungsweise des an sich bekannten Lichtschnittverfahrens ist in Fig. 2 dargestellt; sie stellt einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 dar. Die Oberfläche des Körpers 14 besitzt in diesem Beispiel eine fehlerhafte Erhöhung 19, die zu entdecken und deren Aus­ dehnung und Höhe zu messen sei. Die Richtung des einfal­ lenden Lichtes ist mit dem Pfeil 20, die Beobachtungsrich­ tung mit dem Pfeil 21 gekennzeichnet. Neben dem Körper 14 ist schematisch die Helligkeitsverteilung 22 dargestellt, die auf einer ebenen Oberfläche bei geschlossener Sekto­ renblende 13 erwartet würde. Daneben ist die Helligkeits­ verteilung 23 dargestellt, die bei Anwesenheit der fehler­ haften Erhöhung 19 gemessen wird. Die Position der Schwarz-Weiß-Übergänge der Helligkeitsverteilung 23, bezo­ gen auf die bekannten Übergänge der Helligkeitsverteilung 22, erlauben bei genügend hoher Dichte der Gitterlinien einen Rückschluß auf die dreidimensionale Form der Ober­ fläche.
Eine Höhenänderung Δ h bewirkt in der Ebene der Oberfläche des Körpers 14 einen Versatz Δ x der Position eines Hell- Dunkel-Überganges um
Δ x = Δ h · ctg α.
Dieser Versatz ist für den Sensor 17 als eine senkrecht zur Beobachtungsrichtung 21 in der Ebene des Körpers 14 auftretende Auslenkung Δ y beobachtbar. Aus Δ y errechnet sich die gesuchte Höhenänderung Δ h aus den jeweils gegen die fehlerfreie Ebene des Meßobjektes gemessenen bekannten Winkeln α für das einfallende Licht 20 und β für die Beob­ achtungsrichtung 21 zu
Die Ermittlung der Position von Hell-Dunkel-Übergängen und damit des Versatzes Δ x ist in der Praxis oft nur mit sehr eingeschränkter Genauigkeit möglich oder sogar unmöglich. Schwierigkeiten treten immer dann auf, wenn die zu vermes­ sende Oberfläche in ihren Reflexionseigenschaften oder ih­ rer Höhe abrupte Schwankungen aufweist. Abrupte Änderungen der Reflexionseigenschaften führen direkt zu Hell-Dunkel- Übergängen im beobachteten Signal; abrupte Höhenunter­ schiede bewirken Schlagschatten, die ebenfalls zu Hell- Dunkel-Übergängen führen. Bei der Signalauswertung ist nun oft nicht mehr zu entscheiden, ob ein Hell-Dunkel-Übergang wunschgemäß durch die Beleuchtung oder störenderweise durch Oberflächeneigenschaften hervorgerufen wurde.
In Fig. 3 sind durch Oberflächeneigenschaften gestörte Signale und deren Verarbeitung schematisch dargestellt; in dem gewählten Beispiel ist der Einfachheit halber eine Oberfläche des Körpers 14 angenommen, die einen ungleichförmigen Reflexionsfaktor, jedoch keine Höhen­ unterschiede aufweist. Es wird weiterhin vorausgesetzt, daß die Diodenzeile 17 so viele Einzeldioden 18 je Längen­ einheit besitzt, daß durch sie die örtliche Auflösung nicht unzulässig beeinträchtigt wird.
Kurve a stellt die auf die Oberfläche des Körpers 14 bei geöffneter Sektorenblende 13 einfallende Beleuchtungsfunk­ tion dar; sie ist im Idealfall eine Konstante g₁, da die von den Gitterlinien 2 reflektierte Intensität gleich der zwischen den Gitterlinien hindurchtretenden Intensität ist. Kurve b zeigt die Beleuchtungsfunktion bei geschlos­ sener Sektorenblende 13. Die Kurve b ist (ebenso wie die Kurven c-e) auf den beobachtenden Sensor bezogen. Wegen der bandbegrenzten Modulationsübertragungsfunktionen der Objektive 10 und 16 und des Sensors 17 weisen die Hell- Dunkel-Übergänge eine endliche Steigung auf und die Inten­ sität zwischen den Gitterlinien sinkt wegen der Spiegel­ wirkung des Glasträgers 1 auf einen Wert g₀<0 ab. In Kurve c ist der beispielhaft angenommene Verlauf des Re­ flexionsfaktors der Oberfläche dargestellt. Die beobachteten Helligkeitsverteilungen der Oberfläche des Körpers 14 ergeben sich durch Multiplikation der Beleuchtungsfunktio­ nen a und b mit dem Reflexionsfaktor c. Die durchgezogene Kurve d zeigt die tatsächlich gemessene Helligkeitsvertei­ lung bei geöffneter Sektorenblende 13; sie ist somit ein Maß für den Reflexionsfaktor als Funktion der Ortskoordi­ nate x. Die durchgezogene Kurve e stellt die tatsächlich gemessene Helligkeitsverteilung bei geschlossener Sekto­ renblende 13 dar; sie zeigt gegenüber der idealen Hellig­ keitsverteilung 22 in Fig. 2 starke Störungen, die die Ermittlung der genauen Position der Schwarz-Weiß-Übergänge ohne besondere Maßnahmen stark beeinträchtigen.
Nun wird die gemessene Helligkeitsverteilung der durchgezogenen Kurve d mit einem konstanten Faktor (g₁+g₀)/2g₁ multipliziert, der einen Wert von ca. 0,5 hat und eine Apparatekonstante darstellt. Die dadurch entste­ hende Kurve ist in d und e gestrichelt eingezeichnet. Diese gestrichelte Kurve hat die Eigenschaft, die durchgezo­ gene Kurve e an denjenigen Werten der Ortskoordinate x zu schneiden, die in der Mitte der ungestörten Schwarz-Weiß- Übergänge liegen. Diese Schnittpunkte sind an der x-Achse der Kurve e durch Pfeile angedeutet. Erfindungsgemäß wird deshalb eine Signalverarbeitung in der Weise durchgeführt, daß diejenigen Koordinatenwerte x ermittelt werden, bei denen die Helligkeitsverteilung bei geschlossener Sekto­ renblende gleiche Werte hat wie die mit dem Faktor (g₁+g₀)/2g₁ multiplizierte Helligkeitsverteilung bei ge­ öffneter Sektorenblende.
Mit der bisher beschriebenen, in Fig. 1 dargestellten Einrichtung mit einer Diodenzeile 17 kann nur das Profil des Körpers 14 entlang der einen in der Zeichnungsebene liegenden Geraden bestimmt werden, die von der Optik 16 auf die Diodenzeile 17 abgebildet wird. Zur Erfassung des gesamten Oberflächenprofiles wird der Körper 14 senkrecht zur Zeichnungsebene bewegt; dadurch werden nacheinander Profile senkrecht zur Bewegungsrichtung gemessen, die aneinander anschließen.
Bei schneller Bewegung des Körpers 14 erfolgen die Messun­ gen bei geöffneter und geschlossener Sektorenblende nicht mehr, wie in Fig. 3 vorausgesetzt, an der gleichen Stel­ le; dadurch wird die Wirkung des beschriebenen Bearbei­ tungsverfahrens beeinträchtigt. Deshalb wird bei schnellen Bewegungen des Körpers 14 anstelle einer einzelnen gemessenen Kurve d der Mittelwert zweier aufeinanderfolgender Kurven d berechnet, die aus aufeinander­ folgenden Messungen mit geöffneter Sektorenblende 13 stammen. Der Mittelwert wird mit der Kurve e verglichen, die bei der zeitlich dazwischenliegenden Messung mit geschlossener Sektorenblende 13 gewonnen wurde. Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung des Bewegungseinflusses besteht darin, an­ stelle quadratischer Einzeldioden 18 rechteckige Dioden zu verwenden, die in ihrer Längsrichtung senkrecht zur Rich­ tung der Diodenzeile 17, d. h. in Richtung der Bewegung des Körpers 15 liegen. Dadurch wird, unter berechenbarem Ver­ zicht auf Ortsauflösung in Bewegungsrichtung, eine teil­ weise Überdeckung der Meßfelder für die aufeinanderfolgen­ den Messungen mit geöffneter und geschlossener Sektoren­ blende auch bei höheren Geschwindigkeiten erreicht. Die gleiche Wirkung hat die Verwendung einer Zylinderlinse in Verbindung mit der Optik 16.
Anstelle der Diodenzeile 17 kann auch ein zweidimensiona­ ler Wandler, z. B. ein Diodenarray oder eine Fernsehkamera, eingesetzt werden. Damit ist es möglich, ein zweidimensio­ nales Profil einer ruhenden Oberfläche zu messen. Die ein­ zelnen Zeilen des zweidimensionalen Wandlers, die parallel zur gezeichneten Zeile 17 liegen, erfassen gleichzeitig nebeneinander liegende Profillinien auf der Oberfläche des Körpers 14.
Eine gleichwertige Variante der in Fig. 3 dargestellten Signalverarbeitung besteht darin, daß zunächst die gemes­ sene durchgezogene Kurve e durch die gemessene durchgezo­ gene Kurve d dividiert wird und aus der dabei entstehenden neuen Kurve die Hell-Dunkel-Übergänge durch eine Schwell­ wertoperation mit der Schwelle (g₁+g₀)/2g₁ gewonnen wer­ den.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besitzt der Glasträger 1, wie in Fig. 4 dargestellt, eine spie­ gelnde Halbebene 24. Auf der Oberfläche des Körpers 14 er­ gibt sich bei der Abbildung durch die Optik 10 das Bild 25. Die Optik 16 bildet die so beleuchtete Oberfläche des Körpers 14 auf einen zweidimensionalen Wandler 26, z. B. ein Diodenarray oder eine Fernsehkamera ab, dessen licht­ empfindliche Ebene senkrecht zur Zeichenebene steht. Zur Verdeutlichung sind der Glasträger 1 und der Wandler 26 auch in die Zeichenebene geklappt dargestellt. Mit dem Wandler 26 wird der Verlauf des Hell-Dunkel-Übergangs ge­ messen; erfindungsgemäß wird wiederum zusätzlich das Re­ flexionsvermögen der Oberfläche bei geöffneter Sektoren­ blende 13 bestimmt und, analog zu der in Fig. 3 darge­ stellten Vorgehensweise, der Einfluß von Schwankungen des Reflexionsvermögens unterdrückt. Auf diese Weise wird das Profil der Oberfläche des Körpers 14 entlang einr Gera­ den, die senkrecht zur Zeichenebene liegt, bestimmt. Vor­ teilhafterweise werden die Zeilen 27 des Wandlers 26 senk­ recht zur Begrenzungslinie 28 der spiegelnden Halbebene 24 ausgerichtet. Zur Erfassung der gesamten Oberfläche des Körpers 14 wird dieser bewegt, und zwar in Richtung des Pfeils 29 senkrecht zur Begrenzungslinie 28 der spiegeln­ den Halbebene 24. Dadurch werden zeitlich nacheinander an­ einander anschließende Profile der Oberfläche gemessen. Diese Meßanordnung hat gegenüber der Messung mit einem Gitter nach Fig. 2 den Vorteil, daß die Identität der den Übergang verursachenden Kante klar ist. Die Anordnung eig­ net sich deshalb besonders für Meßobjekte mit größeren ab­ rupten Höhenänderungen.

Claims (6)

1. Anordnung zur optischen Messung der räumlichen Form und Lage dreidimensionaler Körper, insbesondere des Profils von Oberflächen, nach dem Lichtschnittverfahren mit
  • - einer scharfbegrenzten, kontrastreichen Beleuchtung, erzeugt durch Abbildung einer kontrastreichen Struktur auf die Oberfläche des Körpers,
  • - einer Bildaufnahmeeinrichtung mit einer von der Beleuchtungsrichtung verschiedenen Beobachtungs­ richtung,
  • - einer elektronischen Signalauswerteeinrichtung zur Ermittlung der räumlichen Form des beobachteten Körpers aus der Position der auf seiner Oberfläche gemessenen Hell-Dunkel-Übergänge,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die kontrastreiche Struktur (2) als spiegelnde Struktur auf einem transparenten Träger (1) auf­ gebracht ist,
  • - die Oberfläche des Körpers (14) so gegen den Träger (1) geneigt ist, daß die Abbildung der kontrast­ reichen Struktur (2) über die Optik (10) auf die Oberfläche des Körpers (14) trotz der unter­ schiedlichen Gegenstandsweite in der vollen Bild­ breite scharf bleibt,
  • - der Träger (1) durch zwei Beleuchtungssysteme (4, 8, 12, 6; 3, 7, 11, 5), die eine gemeinsame Lichtquelle (9) besitzen, von vorne und von hinten in der Weise beleuchtet wird, daß das an der Struktur (2) ge­ spiegelte Licht die gleiche Richtung besitzt wie das an den von der Struktur freigelassenen Stellen von hinten hindurchtretende Licht,
  • - optische Mittel (11, 13) zur Angleichung der Hel­ ligkeit der beiden Beleuchtungssysteme vorgesehen sind,
  • - eine Unterbrechungseinrichtung (13) einen der beiden Beleuchtungsstrahlengänge periodisch unterbricht,
  • - die Bildaufnahmeeinrichtung (16, 17) während des geöffneten Zustandes der Unterbrechereinrichtung (13) die Helligkeitsverteilung auf der Oberfläche des Körpers als Maß für die örtliche Verteilung seines Reflexionsfaktors mißt,
  • - die Bildaufnahmeeinrichtung (16, 17) während des geschlossenen Zustandes der Unterbrechereinrichtung die durch die Struktur (2) erzeugte und durch den Reflexionsfaktor der Oberfläche modulierte Hel­ ligkeitsverteilung mißt,
  • - in der Signalauswerteeinrichtung der bei der Be­ stimmung der Position von Hell-Dunkel-Übergängen störende Einfluß des Reflexionsfaktors dadurch beseitigt wird, daß
    • * in der Signalauswerteeinrichtung als Appa­ ratekonstante ein Faktor gespeichert wird, der sich aus dem Maximum g₁ und dem Minimum g₀ der Helligkeitsverteilung bei ge­ schlossener Unterbrechereinrichtung (13) nach der Beziehung (g₁+g₀)/2g₁ ergibt,
    • * die bei geöffneter Unterbrechereinrichtung gemessene Helligkeitsverteilung mit diesem Faktor multipliziert wird und diejenigen Stellen als Position von Hell-Dunkel- Übergängen bestimmt werden, bei denen das so gebildete Produkt denselben Wert besitzt wie die bei geschlossener Unterbrechereinrichtung gemessene Helligkeitsverteilung,
  • und aus der Position der so ermittelten Hell-Dunkel- Übergänge die räumliche Form des beobachteten Körpers (14) berechnet wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Signalauswerteeinrichtung die bei geschlos­ sener Unterbrechereinrichtung gemessene Helligkeits­ verteilung durch die bei geöffneter Unterbrecher­ einrichtung gemessene Helligkeitsverteilung dividiert wird und als Hell-Dunkel-Übergänge diejenigen Stellen ermittelt werden, bei denen der gebildete Quotient einen Schwellwert (g₁+g₀)/2g₁ über- oder unter­ schreitet.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - bei Verwendung einer aus parallelen Gitterlinien bestehenden Struktur (2) eine Diodenzeile (17) als Bildaufnahmeeinrichtung eingesetzt wird, die senk­ recht zu den Gitterlinien angeordnet ist, und
  • - zur Erfassung des gesamten Oberflächenprofils der Körper (14) in Richtung der Gitterlinien bewegt wird.
4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - bei Verwendung einer aus einer Halbebene bestehenden Struktur 24 ein zweidimensionaler Wandler (26), z. B. eine Fernsehkamera oder ein Diodenarray, als Bildaufnahmeeinrichtung eingesetzt wird, dessen Zeilen (27) vorzugsweise senkrecht zur Kante der Halbebene liegen.
  • - der zu vermessende Körper (14) und die Meßein­ richtung gegeneinander senkrecht zur Kante der Halbebene bewegt werden, und
  • - die Messung des Oberflächenprofils parallel zur Kante der Halbebene dabei jeweils wiederholt wird, so daß die gesamte Oberfläche durch aneinander an­ schließende Profile vollständig erfaßt wird.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Bildaufnahmeeinrichtung eine Diodenzeile (17) verwendet wird, deren Einzeldioden senkrecht zur Diodenzeile eine größere Ausdehnung besitzen als in Richtung der Diodenzeile, und daß die Meßfelder bei zeitlich aufeinanderfolgenden Messungen bei geöffneter und geschlossener Unterbrechereinrichtung sich auch bei schnellerer gegenseitiger Bewegung von Meßeinrichtung und Körper noch teilweise überdecken.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3702705A1 (de) * 1987-01-30 1988-08-11 Bodenseewerk Geraetetech Schnittbildoptik
DE4439307C2 (de) * 1994-11-03 1999-07-29 Albert Dr Mehl Beobachtungsoptik für ein 3D-Oberflächenmeßgerät mit hoher Genauigkeit
US5912768A (en) * 1996-12-31 1999-06-15 Cognex Corporation Depth-from-defocus optical apparatus with invariance to surface reflectance properties
US6025905A (en) * 1996-12-31 2000-02-15 Cognex Corporation System for obtaining a uniform illumination reflectance image during periodic structured illumination
US5878152A (en) * 1997-05-21 1999-03-02 Cognex Corporation Depth from focal gradient analysis using object texture removal by albedo normalization
US6219461B1 (en) 1997-07-29 2001-04-17 Cognex Corporation Determining a depth
US6148120A (en) * 1997-10-30 2000-11-14 Cognex Corporation Warping of focal images to correct correspondence error
DE10038527A1 (de) * 2000-08-08 2002-02-21 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung zur Erhöhung der Tiefendiskriminierung optisch abbildender Systeme

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2250427A5 (de) * 1973-07-19 1975-05-30 Electricite De France
DE2711660C3 (de) * 1977-03-17 1981-06-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Optisches Verfahren zur Schweißbahnverfolgung
DE3021448A1 (de) * 1980-06-06 1981-12-24 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und anordnung zur erfassung raeumlicher abweichungen von einer glatten ebene an oberflaechen von gegenstaenden
US4349277A (en) * 1980-06-11 1982-09-14 General Electric Company Non-contact measurement of surface profile

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DE3413605A1 (de) 1985-10-17

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