DE4011407A1 - Vorrichtung zur quantitativen absolutvermessung der dreidimensionalen koordinaten eines pruefobjekts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur quantitativen Abso­ lutvermessung der dreidimensionalen Koordinaten eines Prüfob­ jekts. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Eichen einer derartigen Vorrichtung sowie ein Verfahren zur quantitati­ ven Absolutvermessung der dreidimensionalen Koordinaten eines Prüfobjekts mit einer derartigen Vorrichtung.

Zur optischen Messung der dreidimensionalen Form eines Prüfob­ jekts werden Projektionsmethoden verwendet. Dabei wird ein Gitter auf das Prüfobjekt projiziert. Die Schnittlinien des Gitters bzw. der Gitterprojektion mit der im allgemeinen räum­ lich gekrümmten Oberfläche des Prüfobjekts werden dann unter einem anderen Winkel betrachtet. Diese Schnittlinien beschreiben die dreidimensionale Gestalt der Oberfläche des Prüfobjekts.

Bei der ebenfalls bekannten Moire-Technik wird in der Bildebene der Beobachtungseinrichtung ein weiteres Gitter überlagert, so­ daß ein Moire entsteht. Diese Überlagerung kann in einer Zwi­ schenabbildung erfolgen. Es ist aber auch möglich, daß die Über­ lagerung direkt auf den Sensor erfolgt. Der Sensor kann in die­ sem Fall ein CCD- (Charge-Coupled-Device-) Sensor sein. Gegeben­ enfalls ist zusätzlich eine Optik zur Anpassung der Gitterkon­ stante vorhanden. Durch die Überlagerung entstehen wiederum Li­ nien, die ebenfalls die dreidimensionale Gestalt der Oberfläche des Prüfobjekts beschreiben.

Die Auswertung der Linien erfolgt sowohl bei den Projektionsver­ fahren als auch bei den Moire-Verfahren mit Hilfe an sich bekann­ ter Methoden, beispielsweise rechnergestützt mit einer Phasen- Shift-Technik.

Es sind bereits Vorrichtungen zur Messung von Prüfobjekten mit einem Projektor zur Projektion eines definierten Musters auf das Prüfobjekt und mit einem Sensor zur Erfassung des von dem Prüf­ objekt reflektierten Lichts einschließlich des Musters bekannt. Das Problem der Auswertung des Musters zur Erfassung der drei­ dimensionalen Gestalt des Prüfkörpers liegt in einer genauen quantitativen Aussage. Es ist mit den bekannten Vorrichtungen nicht möglich, die dreidimensionalen Koordinaten eines Prüfob­ jekts quantitativ absolut zu vermessen.

Um die Auswertung zu erleichtern, ist bereits vorgeschlagen wor­ den, durch geeignete optische Anordnungen zu erreichen, daß die Moire-Linien Ebenen erzeugen. Die Schnittlinien dieser Ebenen mit dem Objekt stellen dann Höhenschichtlinien dar. Allerdings ändert sich der Abstand dieser Höhenschichtlinien mit der Tiefe des Objekts. Eine quantitative Absolutvermessung ist also nicht möglich.

Moire-Meßsysteme, bestehend aus Projektor, Kamera, Projektions­ gitter und Referenzgitter sowie Auswerterechner, sind bekannter Stand der Technik. Für die quantitative Streifenauswertung (Aus­ wertung des Moire), beispielsweise mit einem Charge-Coupled-De­ vice (CCD)-Sensor, wird zur Zeit überwiegend der Phasen-Shift-Al­ gorithmus verwendet.

Ebenso ist es bereits bekannt, daß bei paralleler Anordnung der Gitter ein besonders einfaches Moire-Muster entsteht. Dabei sind die Kurven gleicher Moire-Ordnung einfach durch Ebenen parallel zur Gitterorientierung, also parallel zu den Gitterebenen defi­ niert. Ein im Schärfebereich der Kamera liegendes Prüfobjekt ist dabei von Moire-Linien überlagert, welche Höhenschichtlinien der Objekttiefe, also der Koordinate parallel zur bzw. längs der optischen Achse, darstellen. Bei der quantitativen Auswertung treten jedoch Probleme auf:

• a) Bei divergenter Beleuchtungsgeometrie und demzufolge konvergenter Beobachtungsgeometrie sind die Abstände der Moire-Ebenen abhängig von der Entfernung zum Pro­ jektor-/Kamerasystem bzw. zu den Projektions-/Referenz­ gittern. Die Höhenschichtlinien sind somit nicht äqui­ distant (gleichbeabstandet). Dies könnte an sich durch eine parallele Beleuchtungs- und Beobachtungsgeometrie vermieden werden. Dann ist der Bildbereich jedoch auf den Objektivdurchmesser bzw. die Objektivgröße be­ grenzt. Wenn man einen größeren Bildbereich erreichen möchte, benötigt man eine divergente Beleuchtungsgeo­ metrie und demzufolge konvergente Beobachtungsgeome­ trie.
• b) Die Objekttiefe kann ohne Eichung allein aufgrund des Moire-Musters nicht absolut in Bezug auf eine vorgege­ bene Referenz gemessen werden, da die Moire-Ebenen und damit die Höhenschichtlinien auf dem Prüfobjekt nicht äquidistant sind.
• c) Die relative Tiefe unterschiedlicher Objektpunkte auf dem Prüfobjekt kann nur dann ermittelt werden, wenn die relative Ordnungsdifferenz der entsprechenden Moire-Li­ nien aus dem aufgenommenen Bild entnommen werden kann. Dies ist dann nicht möglich, wenn Objektbereiche bei­ spielsweise durch Abschattungen oder Kanten voneinander getrennt sind, da dann mehrere Moire-Linien ununter­ scheidbar ineinander verfließen. Eine Auswertung ist auch dann nicht möglich, wenn Objektbereiche durch Orte mit hohem Oberflächengradienten getrennt sind, an denen die einzelnen Moire-Linien nicht mehr aufgelöst werden können.
• d) Bei divergenter Beobachtung ist auch der laterale Ab­ bildungsmaßstab tiefenabhängig, also abhängig von der Objekttiefe.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur quantitativen Absolutvermessung der dreidimensionalen Koordinaten eines Prüfob­ jekts vorzuschlagen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Eichen einer derartigen Vorrichtung vor­ zuschlagen sowie ein Verfahren zur quantitativen Absolutvermes­ sung der dreidimensionalen Koordinaten eines Prüfobjekts mit ei­ ner derartigen Vorrichtung vorzuschlagen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur quanti­ tativen Absolutvermessung der dreidimensionalen Koordinaten eines Prüfobjekts besitzt einen Projektor zur Projektion eines definierten Musters auf das Prüfobjekt, einen Sensor zur Er­ fassung des von dem Prüfobjekt reflektierten Lichts einschließ­ lich des Musters und eine Verschiebeeinrichtung zum Verschieben und Messen des Verschiebeweges eines Eichkörpers oder des Prüf­ objekts relativ zum Projektor und/oder Sensor. Damit kann die Vorrichtung zunächst geeicht und anschließend für die Absolut­ vermessung verwendet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Vorzugsweise ist ein Steuer- und Auswertrechner zum Steuern der Verschiebeeinrichtung und zum Erfassen und Auswerten der Meßda­ ten vorgesehen.

Es ist möglich, daß der Projektor ein Gitter auf das Prüfobjekt projiziert. Bei dem definierten Muster handelt es sich demnach um ein Gitter. Der Projektor dient also zur Projektion eines Gitters auf das Prüfobjekt.

Weiterhin ist es möglich, daß das definierte Muster aus einem Gitter besteht und daß in der Bildebene des Sensors ein weiteres Gitter überlagert wird, sodaß ein Moire entsteht. Die Überlage­ rung des weiteren Gitters kann in einer Zwischenabbildung erfol­ gen.

Vorzugsweise ist der Sensor ein CCD- (Charge-Coupled-Device-) Sensor. Wenn das definierte Muster ein Moire ist, erfolgt dann die Überlagerung in der Bildebene des CCD-Sensors. Gegebenen­ falls ist eine Optik zur Anpassung der Gitterkonstante vorhan­ den. Mittels eines CCD-Sensors kann die erfindungsgemäße Vor­ richtung auf besonders einfache Weise realisiert werden.

Vorzugsweise wird das projizierte Muster der Form des Prüfob­ jekts angepaßt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die grundsätzliche Form des Prüfobjekts feststeht bzw. gleichbleibt und das Prüfobjekt auf Formabweichungen überprüft werden soll. Ein Bedürfnis hierfür ergibt sich insbesondere in der Serienfer­ tigung von Bauteilen. Dann ist die Form des Bauteils als solche bekannt. Es sollen lediglich Formabweichungen festgestellt wer­ den. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß das Muster bzw. die Linien des Musters, ob projiziert oder durch Moire erzeugt, dem Prüfobjekt angepaßt werden können.

Wenn der Projektor das Muster mit einem stark divergenten Strahl auf das Prüfobjekt projiziert, können insbesondere Prüfobjekte mit steilem Oberflächengradienten gut vermessen werden. In man­ chen Fällen ist hierdurch überhaupt erst eine quantitative Abso­ lutvermessung möglich. So kann man beispielsweise Bohrungen in einem Prüfobjekt mit einem stark divergentem Strahl beleuchten.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn das Muster eine unter­ schiedliche Liniendichte aufweist. Dies empfiehlt sich insbe­ sondere bei Prüfobjekten mit steilem Oberflächengradienten. Vor­ zugsweise ist dabei die Liniendichte der Form des Prüfobjekts angepaßt. Auf verschiedene Bereiche des Prüfobjekts werden also verschiedene Liniendichten projiziert. Hieraus folgt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr flexibel eingesetzt werden kann. Wenn auf einem Prüfobjekt Bereiche mit einem steilen Oberflächengradienten vorhanden sind und andere Bereiche mit einem flachen Oberflächengradienten, kann man auf den Bereich mit steilem Oberflächengradienten ein dichteres Linienmuster projizieren, um so insgesamt befriedigende Ergebnisse zu erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Eichen einer erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des An­ spruchs 10. Ein Eichkörper mit bekannter Form, vorzugsweise ein dem Prüfobjekt angepaßter Eichkörper, wird auf der Verschiebe­ einrichtung positioniert. Die Verschiebeeinrichtung wird an­ schließend mit dem Eichkörper im Meßraum definiert bewegt, wobei bei vorgegebenen Positionen Bilder des Eichkörpers einschließ­ lich des Musters aufgenommen werden. Anschließend werden die auf­ genommenen Bilder ausgewertet. Die Vorrichtung ist dann geeicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur quantitativen Absolutvermes­ sung der dreidimensionalen Koordinaten eines Prüfobjekts mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch die Merk­ male des Anspruchs 11.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die für die quantitative Auswertung fehlenden Meßdaten meßtechnisch erfaßt werden können, wenn ein Eichkörper bzw. das Prüfobjekt im Meß­ raum definiert bewegt werden kann und die jeweiligen Muster bei unterschiedlichen Positionen des Objektes aufgenommen und ausge­ wertet werden. Dementsprechend ist eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen, mit der die genannte Bewegung erfolgen kann. Die Re­ lativbewegung zwischen Prüfobjekt und Projektor und/oder Sensor kann dadurch erfolgen, daß das Prüfobjekt bewegt wird. Genauso­ gut ist es natürlich möglich, den Projektor und/oder den Sensor zu bewegen.

Die quantitative Meßdatenauswertung erfolgt dabei in zwei Schrit­ ten:

• 1. Zuerst wird das erfindungsgemäße System geeicht. Dazu wird ein Eichkörper auf dem Verschiebetisch definiert positio­ niert. Der Eichkörper wird dann im Meßraum definiert bewegt. Bei vorgegebenen Positionen werden Bilder des Eichkörpers einschließlich des Musters aufgenommen. Alle räumlichen Ko­ ordinaten des Eichkörpers sind bekannt und zwar durch die bekannte Oberfläche des Eichkörpers und durch die definierte Verschiebung des Verschiebetisches.
• Die Eichung kann dadurch erfolgen, daß der gesamte Meßraum mit dem Eichkörper durchfahren wird. Hierbei sind zusätzlich auch Optikfehler feststellbar. Eine andere Möglichkeit be­ steht darin, verschiedene Positionen des Verschiebetisches aufzunehmen.
• Die Auswertung des bekannten Eichkörpers ermöglicht die Be­ stimmung des Abbildungsmaßstabes in allen drei Raumkoordi­ naten.
• 2. Im zweiten Schritt wird das Meßobjekt (Prüfobjekt) auf dem Verschiebetisch positioniert und im Meßraum definiert be­ wegt. Bei vorgegebenen Positionen werden Bilder des Prüf­ objekts einschließlich des Musters aufgenommen.
• Anhand der zuvor aufgenommenen Eichkurven für die Abhängig­ keit des Abbildungsmaßstabes in den verschiedenen Raumko­ ordinaten können für jeden Punkt des Meßobjekts die räum­ lichen Koordinaten absolut berechnet werden. Hierbei ist eine Korrektur des Abbildungsmaßstabes in jeder Raumrichtung möglich.

Durch die Erfindung ist es möglich, durch geeignete Kalibrie­ rung (Eichung) eine genaue quantitative Aussage über die Ober­ fläche des Prüfobjekts zu machen. Die Erfindung beschreibt ein Verfahren, mit dem beliebige, also nicht nur ebene, aufproji­ zierte Linien oder Moire-Linien quantitativ aufgewertet werden können, solange diese Linien eindeutig definiert sind. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß Linien, ob projiziert oder durch Moire erzeugt, dem Prüfobjekt angepaßt werden können. So kann man beispielsweise Bohrungen mit stark divergentem Strahl beleuchten oder bei steilen Gradienten der Oberflächenform des Prüfobjekts unterschiedliche Liniendichten aufprojizieren. Die Erfindung beruht darauf, daß mit den aufprojizierten Linien oder mit den Moire-Linien beliebiger Form eine Eichung durchgeführt wird. Die Eichung besteht darin, daß ein Eichkörper mit bekann­ ten Dimensionen definiert verschoben wird bzw. in einer definie­ rten Richtung verschoben wird und daß bei bestimmten Positionen die Bilder des Eichkörpers mit dem überlagerten Linienmuster aufgenommen werden. Die Bewegungsrichtung des Eichkörpers kann dabei mit der Beobachtungsrichtung zusammenfallen; dies ist jedoch nicht zwingend. Allerdings muß die Bewegungsrichtung des Eichkörpers eine Komponente in der Beobachtungsrichtung haben. Der Eichkörper kann Markierungen aufweisen, damit auch neben der Tiefeninformation, also der Information in Beobachtungsrichtung, der Abbildungsmaßstab bzw Abbildungsverzerrungen in lateraler Richtung (senkrecht zur Beobachtungsrichtung) erfaßt werden können. Die gleiche Information läßt sich auch durch eine Bewe­ gung des Eichkörpers in den drei Raumrichtungen erzielen. Grund­ sätzlich kann auch die Optik bewegt und der Eichkörper in der gleichen Position gelassen werden. In beiden Fällen werden auf diese Weise die projizierten Linien oder die Moire-Linien in einem Meßraum dreidimensional erfaßt.

Bei der an die Eichung anschließenden Absolutvermessung wird das Prüfobjekt im geeichten Prüfraum angeordnet, definiert bewegt und vermessen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung unter Anwendung eines Projek­ tionsverfahrens,

Fig. 2 eine weitere schematische Darstellung der er­ findungsgemäßen Vorrichtung unter Verwendung eines Moire-Verfahrens,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit stark di­ vergentem Strahl,

Fig. 4 die Abhängigkeit des Abstandes der Moire-Ebenen vom Abstand von der Projektions- bzw. Bildebene,

Fig. 5 ein Prüfobjekt mit sehr steilem ("unendlichem") Gradienten und

Fig. 6 ein auf den Körper der Fig. 5 projiziertes Mus­ ter.

Wie in Fig. 1 dargestellt besteht die Vorrichtung aus einem Pro­ jektor 1 zur Projektion eines definierten Musters auf das Prüf­ objekt 6 bzw. auf die Oberfläche dieses Prüfobjekts. Ein Sensor 2 dient zur Erfassung des von dem Prüfobjekt 6 reflektierten Lichts einschließlich des Musters. Das Prüfobjekt 6 ist auf einer Verschiebeeinrichtung 5 angeordnet. Die Verschiebeein­ richtung 5 kann in allen drei Raumrichtungen bewegbar sein, wie durch die drei senkrecht aufeinander stehenden Doppelpfeile 21 angedeutet. Die Bewegungsrichtungen können demzufolge senkrecht zueinander stehen. Es sind aber auch andere Winkel möglich. Wei­ terhin kann die Verschiebeeinrichtung auch nur in zwei Raumrich­ tungen oder nur in eine Raumrichtung bewegbar sein. Die Verschie­ beeinrichtung 5 dient zum Verschieben und Messen des Verschiebe­ weges des Prüfobjekts 6 relativ zum Projektor 1 und/oder zum Sen­ sor 2.

Von der Lichtquelle 9 augesendetes Licht wird durch die Optik 10 parallelisiert. Durch das Projektionsgitter 3 und die Linse 11 wird das Prüfobjekt 6 bestrahlt. Der Sensor 2 besteht aus dem Objektiv 12 und dem eigentlichen CCD-Sensor 22, der in der Bildebene angeordnet ist.

Gemäß der Fig. 1 wird zur optischen Messung der dreidimensiona­ len Form des Prüfkörpers 6 eine Projektionsmethode verwendet. Das Gitter 3 wird auf das Prüfobjekt 6 projiziert. Die Schnittli­ nien des Gitters 3 bzw. der Gitterprojektion mit der räumlich gekrümmten Oberfläche des Prüfobjekts werden durch den Sensor 2 unter einem anderen Winkel betrachtet. Die Schnittlinien be­ schreiben die dreidimensionale Gestalt des Prüfobjekts 6. Der Sensor 22 kann eine Videokamera sein.

Die Fig. 2 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Vorrichtung, bei der jedoch ein Moire zur dreidimensionalen Formmessung verwendet wird. In der Moire-Technik wird in der Bildebene 13 der Beobach­ tungseinrichtung 2 ein weiteres Gitter 4 überlagert. Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Projektor 1 mit einem Projektionsgitter 3 zur Projektion eines Streifenmusters auf das Prüfobjekt 6 bzw. auf die Oberflächenkontur dieses Prüf­ objekts 6 und einer Kamera 2 zur Erfassung des Prüfobjekts 6 mit überlagertem Moire-Muster mit einem Referenzgitter 4 im Beobach­ tungsweg. Das Referenzgitter 4 verläuft parallel zum Projektions­ gitter 3. Projektionsgitter 3 und Referenzgitter 4 können in der­ selben Ebene liegen; dies ist jedoch nicht zwingend. Die Ver­ schiebeeinrichtung 5 dient zum Verschieben und Messen des Ver­ schiebewegs des Prüfobjekts 6 senkrecht zur Ebene der Gitter 3, 4. Ein in der Zeichnung nicht dargestellter Steuer- und Auswer­ terechner dient zum Steuern der Verschiebeeinrichtung 5 und zum Erfassen und Auswerten der Meßdaten. Sensor 13 und Referenzgit­ ter 4 können von einem CCD-Sensor und einer Optik zur Anpassung der Gitterkonstante gebildet werden.

In einem ersten Verfahrensschritt wird das System geeicht. Auf dem Verschiebetisch 5 wird ein Eichkörper definiert positio­ niert. Die Verschiebeeinrichtung 5 wird anschließend mit dem da­ rauf positionierten Eichkörper im Meßraum definiert bewegt, wo­ bei bei vorgegebenen Positionen Bilder des Eichkörpers mit über­ lagertem Muster aufgenommen werden. Die aufgenommenen Bilder wer­ den anschließend im Auswerte- und Steuerrechner ausgewertet. Da­ bei kann die Abhängigkeit des Abbildungsmaßstabes von der Objekt­ oberfläche ermittelt werden. Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 kann die Abhängigkeit des lateralen Abbildungsmaßstabes von der Objekttiefe ermittelt werden und kann weiterhin der Abstand zwei­ er aufeinanderfolgender Moire-Linien in Abhängigkeit von der Objekttiefe ermittelt werden.

An die Eichung schließt sich die quantitative Absolutvermessung des Prüfobjekts 6 an. Zu diesem Zweck wird das Prüfobjekt 6 auf dem Verschiebetisch 5 positioniert. Die Verschiebeeinrichtung 5 wird dann mit dem Prüfobjekt 6 im Meßraum definiert bewegt, wo­ bei bei vorgegebenen Positionen Bilder des Prüfobjekts 6 mit überlagertem Muster aufgenommen werden. Die aufgenommenen Bilder werden anhand der vorher aufgenommenen Eichkurve vom Steuer- und Auswerterechner ausgewertet. Anhand der Eichkurve können für je­ den Punkt des Prüfobjekts 6 die absoluten Koordinaten berechnet werden. In der Anordnung gemäß Fig. 2 kann anhand der Eichkurve für jeden Punkt des Prüfobjekts 6 die absolute Objekttiefe be­ rechnet werden und kann weiterhin anhand der Eichkurve der late­ rale Abbildungsmaßstab korrigiert werden.

In der Darstellung der Fig. 2 verläuft das Referenzgitter 4 pa­ rallel zum Projektionsgitter 3. Im Strahlengang vor dem Referenz­ gitter 4 ist ein Objektiv 12 angeordnet. In der Bildebene 13 be­ findet sich ein Sensor.

Die Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung mit einem stark divergenten Strahl 31. Der Projektor 1 projiziert das Muster mit einem stark divergenten Strahl 31 auf das Prüfobjekt 6. Die Oberfläche des Prüfobjekts besteht aus einer Bohrung 32. Im Strahlengang hinter dem Prüfobjekt 6 befindet sich das Objektiv 12 und die Bildebene 22. Die Oberfläche 32 des Prüfobjekts 6 besitzt einen steilen Oberflächengradienten. Der Oberflächengradient kann als "unend­ lich" bezeichnet werden, da die Oberfläche 32 parallel zur Pro­ jektorachse 33 verläuft. Bei der Ausführungsform der Fig. 3 sind die Linien, die auf das Prüfobjekt 6 projiziert werden, dem Prüfobjekt 6 angepaßt. Die Bohrung 32 wird mit einem stark di­ vergenten Strahl 31 beleuchtet, sodaß brauchbare Ergebnisse er­ zielt werden können.

Die Fig. 4 zeigt, daß der Abstand der Moire-Ebenen sich mit dem Abstand von der Projektions- bzw. Bildebene ändert. Je größer der Abstand der jeweiligen Moire-Ebene vom Objektiv 12 ist, desto größer wird auch der Abstand der Moire-Ebenen voneinander. Beispielsweise ist der Abstand zwischen den Moire-Ebenen 41 und 42 geringer als der Abstand zwischen den Moire-Ebenen 43 und 44. In der Fig. 4 ist auch die Bildebene 13 schematisch eingezeich­ net.

Die Fig. 5 zeigt ein Prüfobjekt 6 mit einem starken Oberflächen­ gradienten. Die Beleuchtungsrichtung ist mit 51 bezeichnet. Der Oberflächenbereich 52 verläuft parallel zur Beleuchtungsrichtung 51, hat also einen "unendlichen" Oberflächengradienten. In der Fig. 6 ist das Linienbild gezeigt, das auf dem Prüfkörper 6 der Fig. 5 erzeugt wird. In der Nähe des Oberflächenbereichs 52 befindet sich im daran angrenzenden Oberflächenbereich 53 ein Schattenbereich 54. Der Oberflächenbereich 52 mit dem unendli­ chen Oberflächengradienten trennt die Oberflächenbereiche 53 und 55, die im wesentlichen senkrecht zur Beleuchtungsrichtung 51 verlaufen. Nach der Erfindung kann das Prüfobjekt 6 trotzdem absolut vermessen werden.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur quantitativen Absolutvermessung der dreidi­ mensionalen Koordinaten eines Prüfobjekts (6) mit
einem Projektor (1) zur Projektion eines definierten Musters auf das Prüfobjekt (6),
einem Sensor (2) zur Erfassung des von dem Prüfobjekt (6) reflektierten Lichts einschließlich des Musters
und einer Verschiebeeinrichtung (5) zum Verschieben und Messen des Verschiebeweges eines Eichkörpers oder des Prüf­ objekts (6) relativ zum Projektor (1) und/oder Sensor (2).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Steuer- und Auswerterechner zum Steuern der Verschiebeeinrich­ tung (5) und zum Erfassen und Auswerten der Meßdaten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Projektor (1) ein Gitter auf das Prüfobjekt (6) pro­ jiziert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das definierte Muster aus einem Gitter (3) besteht und daß in der Bildebene (13) des Sensors ein weiteres Gitter (4) überlagert wird, sodaß ein Moire entsteht (Fig. 2).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerung des weiteren Gitters (4) in einer Zwischenab­ bildung erfolgt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein CCD- (Charge-Coupled-De­ vice-) Sensor ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das projizierte Muster der Form des Prüf­ objekts angepaßt wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Projektor (1) das Muster mit einem stark divergenten Strahl (31) auf das Prüfobjekt (6) proji­ ziert, vorzugsweise bei einem Prüfobjekt mit steilem Ober­ flächengradienten (Fig. 3).

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster eine unterschiedliche Linien­ dichte aufweist, vorzugsweise bei einem Prüfobjekt (6) mit steilem Oberflächengradienten, wobei vorzugsweise die Linien­ dichte der Form des Prüfobjekts (6) angepaßt ist.

10. Verfahren zum Eichen einer Vorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche,
bei dem ein Eichkörper mit bekannter Form, vorzugsweise ein dem Prüfobjekt (6) angepaßter Eichkörper, auf der Verschiebe­ einrichtung (5) positioniert wird,
die Verschiebeeinrichtung (5) mit dem Eichkörper anschlie­ ßend im Meßraum definiert bewegt wird, wobei bei vorgegebe­ nen Positionen Bilder des Eichkörpers einschließlich des Musters aufgenommen werden,
und die aufgenommenen Bilder anschließend ausgewertet werden.

11. Verfahren zur quantitativen Absolutvermessung der dreidimen­ sionalen Koordinaten eines Prüfobjekts (6) mit einer Vorrich­ tung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
bei dem das Prüfobjekt (6) auf der Verschiebeeinrichtung (5) positioniert wird,
die Verschiebeeinrichtung (5) anschließend mit dem Prüfobjekt (6) im Meßraum definiert bewegt wird, wobei bei vorgegebenen Positionen Bilder des Prüfobjekts einschließlich des Musters aufgenommen werden,
und die aufgenommenen Bilder anschließend anhand der vorher aufgenommenen Eichkurve ausgewertet werden.