DE4011780C1

DE4011780C1 - Scanning surface by projection of modulation pattern - ascertaining coordinates by observing at angle to projection direction line pattern produced when second modulation pattern is projected

Info

Publication number: DE4011780C1
Application number: DE19904011780
Authority: DE
Inventors: Hans Dr. 8032 Graefelfing De Langer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1991-09-26
Anticipated expiration: 2010-04-12

Abstract

A first modulation pattern is projected on the surface. The surface is viewed across a second modulation pattern at an angle to the projection direction. From this the line pattern coordinates of the surface, resulting from the overlapping of the two modulation patterns, is determined. A calibration is carried out before the scanning in such a way that a reference surface, with at least one known coordinate point, is evaluated at a number of calibration places along the projection or viewing direction. Those places are selected as calibration places at which the value of the line pattern is respectively equal to a predetermined reference value. The coordinates of the surface to be scanned are determined by the comparison of the value of the line pattern determined by observation with the value of the line pattern determined with the calibration. USE/ADVANTAGE - Correction of surface data obtained by object measurement facilitated in simple manner.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtastung einer Ober fläche nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver fahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.The invention relates to a method for scanning an upper area according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a device for performing this Ver driving according to the preamble of claim 14.

Ein derartiges Verfahren sowie eine derartige Vorrichtung sind aus der DE-OS 33 28 753 bzw. der DE-OS 37 21 247 be kannt. Hierbei wird auf das abzutastende Objekt ein erstes Modulationsmuster beispielsweise in Form eines feinen Linien gitters projiziert, das auf ein zweites Modulationsmuster, beispielsweise ein Referenzgitter, abgebildet wird. Die Über lagerung der beiden Muster bzw. Gitter ergibt ein Streifen bild (Moire-Muster bzw. Moire-Linien). Die Intensitäts verteilung der Streifenbilder enthält Informationen über die räumliche Struktur bzw. die Oberfläche des Objekts. Aus die sen Informationen können mittels eines geeigneten Verfahrens, beispielsweise des Phasen-Shift-Verfahrens, die Koordinaten der abgetasteten Oberfläche bestimmt werden, indem eine Mehr zahl von phasenverschobenen Streifenbildern, beispielsweise drei, ausgewertet und miteinander verrechnet werden.Such a method and such a device are from DE-OS 33 28 753 and DE-OS 37 21 247 be knows. Here, a first is placed on the object to be scanned Modulation pattern, for example in the form of a fine line grid projected onto a second modulation pattern, for example a reference grid. The About Storage of the two patterns or grids results in a streak image (moire pattern or moire lines). The intensity distribution of the striped images contains information about the spatial structure or the surface of the object. From the This information can be obtained using a suitable procedure, for example the phase shift method, the coordinates the scanned surface can be determined by a more number of phase-shifted stripe images, for example three, are evaluated and offset against each other.

Bei der Auswertung bzw. Berechnung der Oberflächenkoordinaten treten jedoch erhebliche praktische Probleme auf. So kann die Z-Koordinate, also die Objekttiefe in Richtung der Projektion der Liniengitter, nur relativ und nicht absolut in Bezug auf eine vorgegebene Referenz bestimmt werden; ferner sind die von den Moire-Linien dargestellten Höhenschichtlinien des Ob jekts nicht äquidistant, da die Beleuchtungs- bzw. Projektionsgeometrie und die Beobachtungsgeometrie üblicher weise divergent ist und damit die Abstände der Moire-Ebenen mit der Entfernung vom Projektor bzw. von der Kamera zuneh men; die divergente Geometrie führt auch zu einer Tiefenab hängigkeit des lateralen oder seitlichen Abbildungsmaßstabes; schließlich kann die relative Tiefe verschiedener Objektpunkte nur dann ermittelt werden, wenn die relative "Ordnungsdifferenz" der entsprechenden Moire-Linien aus dem aufgenommenen Bild entnommen werden kann, d. h. wenn festge stellt werden kann, zu welchen Höhenlinien einzelne beobach tete Teile von Moire-Linien gehören, was jedoch bei Unstetigkeiten der Oberfläche beispielsweise infolge von Kan ten, bei Abschattungen und großen Gradienten nicht möglich ist.When evaluating or calculating the surface coordinates however, there are significant practical problems. So it can Z coordinate, i.e. the object depth in the direction of the projection the line grid, only relative and not absolutely in terms of a predetermined reference can be determined; furthermore are the from the Moire lines, contour lines of the Ob project is not equidistant since the lighting or Projection geometry and the observation geometry more common is divergent and thus the distances between the Moire levels increases with distance from the projector or camera men; the divergent geometry also leads to a depth dependence of the lateral or lateral imaging scale; finally, the relative depth can be different Object points can only be determined if the relative "Order difference" of the corresponding Moire lines from the captured image can be taken, d. H. if fixed can be set to which contour lines individual observes Parts of Moire lines belong to, but what with Discontinuities in the surface, for example as a result of Kan not possible with shadows and large gradients is.

Aus der DE-OS 38 13 692 ist es bekannt, bei einem ähnlichen Meßverfahren zur Eichung ein Eichziel in Beobachtungsrichtung an festgelegte Eichstellen zu verschieben und dort Korrektur faktoren für die folgende Objektvermessung zu ermitteln.From DE-OS 38 13 692 it is known in a similar Measuring method for calibration a calibration target in the direction of observation move to specified calibration points and correct them there to determine factors for the following object measurement.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrich tung zu schaffen, bei dem bzw. bei der eine Korrektur der bei der Objektmessung erhaltenen Oberflächendaten in einfacher Weise ermöglicht wird.It is an object of the invention, a method and a device to create, in which a correction of the the surface measurement obtained in simple Way is made possible.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vor richtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 14 erreicht.According to the invention, this is achieved by a method and a pre direction with the characterizing features of claim 1 or of claim 14 reached.

Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Further training is characterized in the subclaims.

Erfindungsgemäß können die für die quantitative Auswertung erforderlichen Meßdaten dadurch erfaßt werden, daß das Prüf objekt bzw. ein Eichkörper in einer Richtung senkrecht zu den Moire-Ebenen bewegt werden und die Moire-Muster bei unter schiedlichen Positionen des Prüfobjekts oder Eichkörpers auf genommen und ausgewertet werden.According to the invention for quantitative evaluation required measurement data are recorded in that the test object or a calibration body in a direction perpendicular to the Moire levels are moved and the moire pattern at below different positions of the test object or calibration body be taken and evaluated.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Von den Figuren zeigtAn embodiment of the invention is described with reference to FIG Figures described. From the figures shows

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Vorrich tung in schematischer Darstellung; und Figure 1 is a plan view of the Vorrich device in a schematic representation. and

Fig. 2 eine Ansicht einer Ausführungsform der Referenzfläche. Fig. 2 is a view of an embodiment of the reference surface.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält einen mit ei ner Lichtquelle 2, z. B. einer Bogenlampe, ausgerüsteten Pro jektor 1, der über eine Optik 3 ein Meßfeld 4 beleuchtet. An stelle von Licht kann aber auch jede andere elekromagnetische Strahlung, wie z. B. IR-Strahlung, verwendet werden. Im Strah lengang des Projektors entlang der Projektionsrichtung 5 ist ein Projektionsgitter 6 angeordnet, das vorzugsweise als Strichgitter ausgebildet ist. Aufgrund der Divergenz des Strahlengangs führt das Strichgitter zu einer Projektion räumlich divergierender Strichebenen.The device shown in Fig. 1 contains a with egg ner light source 2 , for. B. an arc lamp, equipped pro ejector 1 , which illuminates a measuring field 4 via an optical system 3 . Instead of light, however, any other electromagnetic radiation, such as. B. IR radiation can be used. In the beam path of the projector along the projection direction 5 , a projection grating 6 is arranged, which is preferably designed as a grating. Due to the divergence of the beam path, the line grating leads to a projection of spatially divergent line levels.

Das Meßfeld 4 wird von einer Bildaufnahmeeinrichtung 7 unter einer Betrachtungsrichtung 27, die einen Winkel α zur Projektionsrichtung 5 einschließt, betrachtet. Die Bildauf nahmeeinrichtung weist eine Kamera 8, vorzugsweise eine Video-, Fernseh- oder CCD-Kamera, sowie eine Betrachtungs optik 9 auf, mit der eine Scharfstellung auf ein im Meßfeld angeordnetes Objekt 10 mit einer Oberfläche 11 möglich ist. Im Betrachtungsstrahlengang 12 ist ein Referenzgitter 13 an geordnet, das ebenfalls als Strichgitter ausgebildet ist. Die Ebene des Referenzgitters 13 ist vorzugsweise parallel zur Ebene des Projektionsgitters 6 und senkrecht zur Betrach tungsrichtung 27 angeordnet.The measuring field 4 is viewed by an image recording device 7 under a viewing direction 27 , which includes an angle α to the projection direction 5 . The image recording device has a camera 8 , preferably a video, television or CCD camera, and a viewing optic 9 , with which it is possible to focus on an object 10 arranged in the measuring field with a surface 11 . In the viewing beam path 12 , a reference grating 13 is arranged, which is also designed as a grating. The plane of the reference grid 13 is preferably arranged parallel to the plane of the projection grid 6 and perpendicular to the viewing direction 27 .

Im Meßfeld 4 ist eine Positioniervorrichtung 20 angeordnet, die eine in Betrachtungsrichtung 27 bzw. senkrecht zur Ebene der Gitter 6, 13 verschiebbare Verschiebeeinrichtung 14 bei spielsweise in Form eines verschiebbaren Schlittens eines Präzisionstisches aufweist. Am Schlitten ist ein einstellba rer Anschlag 19 zur Festlegung einer Endstellung des Schlit tens bzw. der Verschiebeeinrichtung in Betrachtungsrichtung vorgesehen. Die Verschiebeeinrichtung 14 besitzt ferner einen Antrieb 15 in Form eines DC-Motors oder eines Schrittmotors und eine Halterung 16 zur auswechselbaren Fixierung des Ob jekts 10 derart, daß die abzutastende Oberfläche 11 von der Kamera 8 betrachtet werden kann. Schließlich ist an der Ver schiebeeinrichtung eine Meßvorrichtung 17 zur Erfassung der Verschiebeposition in Richtung senkrecht zu den Ebenen der Gitter 6, 13, ausgehend von der durch den Anschlag festgeleg ten Endstellung, vorgesehen. Die Meßvorrichtung 17 kann eine übliche hochauflösende optisch-elektronische Wegmeßvorrich tung sein, die die erfaßte Position bzw. den Abstand von der durch den Anschlag 19 festgelegten Endstellung in elektro nisch verarbeitbare Signale umsetzt.In the measuring field 4 there is a positioning device 20 which has a displacement device 14 which can be displaced in the viewing direction 27 or perpendicular to the plane of the grids 6 , 13, for example in the form of a displaceable slide of a precision table. On the slide an adjustable stop 19 is provided for determining an end position of the slide or the displacement device in the viewing direction. The displacement device 14 also has a drive 15 in the form of a DC motor or a stepper motor and a holder 16 for interchangeable fixation of the object 10 such that the surface 11 to be scanned can be viewed by the camera 8 . Finally, a measuring device 17 for detecting the displacement position in the direction perpendicular to the planes of the grids 6 , 13 , starting from the end position defined by the stop, is provided on the sliding device. The measuring device 17 can be a conventional high-resolution optical-electronic Wegmeßvorrich device, which converts the detected position or the distance from the end position defined by the stop 19 into electro-nally processable signals.

Die Kamera 8 und die Positioniervorrichtung 20 bzw. der An trieb 15 und die Meßvorrichtung 17 derselben sind jeweils mit einer Steuer- und Auswertevorrichtung 18 verbunden, die so ausgebildet ist, daß sie die im folgenden beschriebenen Ope rationen ausführen kann, und die dazu erforderlichen Bauteile wie Rechner, Speicher, Treiber etc. aufweist. Ein Beispiel für eine derartige Steuer- und Auswerteeinheit ist aus der DE-OS 33 28 753 bekannt.The camera 8 and the positioning device 20 or the drive 15 and the measuring device 17 thereof are each connected to a control and evaluation device 18 , which is designed so that it can perform the operations described below, and the components required for this such as computers, memory, drivers, etc. An example of such a control and evaluation unit is known from DE-OS 33 28 753.

Im Betrieb ergibt sich durch die Überlagerung der beiden Git ter 6, 13 ein räumliches Moire-Muster, das bei der gewählten parallelen Anordung beider Gitter die einfache Form von an nähernd parallel zur Gitterebene liegenden Moire-Flächen 21 annimmt. Aufgrund der Divergenz des Projektionsstrahlengangs und des Betrachtungsstrahlengangs nehmen dabei die Abstände zwischen den Moire-Flächen mit zunehmender Entfernung von den Gittern (d. h. höherer Moire-Ordnung) zu. Aufgrund der unver meidlichen Abbildungsfehler der Optiken 3, 9 sind die Moire-Flächen auch nicht vollständig eben, sondern mehr oder weniger stark gekrümmt.In operation, the spatial overlap of the two grids 6 , 13 results in a spatial moiré pattern which, in the chosen parallel arrangement of both grids, assumes the simple form of moiré surfaces 21 lying approximately parallel to the grating plane. Due to the divergence of the projection beam path and the viewing beam path, the distances between the moiré surfaces increase with increasing distance from the grids (ie higher moiré order). Due to the inevitable aberrations of the optics 3 , 9 , the moiré surfaces are also not completely flat, but rather more or less curved.

Zunächst erfolgt die Eichung der Vorrichtung. Hierzu wird auf dem Schlitten der Verschiebeeinrichtung 14 ein Eichkörper 22 beispielsweise in Form einer in Fig. 2 dargestellten ebenen Platte 23 so befestigt, daß sich die der Bildaufnahmeeinrich tung 7 zugewandte Oberfläche, die eine Referenzfläche 24 für die Eichung darstellt, parallel zu den Moire-Ebenen bzw. zu den Ebenen der Gitter 6, 13 erstreckt. Die Größe der Platte entspricht etwa der Größe der abzutastenden Oberfläche 11. Auf der Platte ist ein Raster 25 mit einer über die Oberflä che der Platte verteilten Anzahl von Rasterpunkten 26 aufge bracht, deren Koordinaten bezüglich des Plattenmittelpunkts 28, der auf der optischen Achse des Betrachtungsstrahlengangs 12 liegt, bekannt sind. The device is first calibrated. To this end, on the carriage of the displacement device 14, a calibration table 22, for example in the form of an embodiment shown in FIG. 2, the flat plate 23 is fixed so that the the Bildaufnahmeeinrich tung 7 facing surface, which is a reference surface 24 for calibration, parallel to the moire Levels or to the levels of the grids 6 , 13 extends. The size of the plate corresponds approximately to the size of the surface 11 to be scanned. On the plate, a grid 25 with a distributed over the surface of the plate surface number of grid points 26 is brought up, the coordinates of which are known with respect to the plate center 28 , which lies on the optical axis of the viewing beam path 12 .

Die Platte 23 wird daraufhin mittels der Verschiebeeinrich tung 14 soweit in Richtung zur Bildaufnahmeeinrichtung 7 hin verschoben, daß die Referenzfläche 24 im Plattenmittelpunkt 28 in der ersten relevanten Moire-Ebene 21a liegt. Dies kann dadurch festgestellt werden, daß an dieser Stelle der von der Kamera 8 registrierte Grauwert maximal ist. Diese Position der Referenzfläche 24 dient als Referenzposition. Der An schlag 19 wird auf diese Stellung der Verschiebeeinrichtung 14 eingestellt und die Meßvorrichtung 17 wird auf Null ge stellt.The plate 23 is then moved by means of the Verschiebeeinrich device 14 so far in the direction of the image recording device 7 that the reference surface 24 in the plate center 28 lies in the first relevant moiré plane 21 a. This can be determined in that the gray value registered by the camera 8 is maximum at this point. This position of the reference surface 24 serves as a reference position. At the stroke 19 is set to this position of the displacement device 14 and the measuring device 17 is set to zero ge.

Aufgrund der Krümmung der Moire-Flächen liegt der maximale Grauwert in dieser Position zwar am Plattenmittelpunkt 28, nicht aber in der gesamten Referenzfläche 24 vor. Die Bild aufnahmeeinrichtung 7 tastet nun die Referenzfläche 24 ab, mißt den Grauwert an jedem Rasterpunkt 26 und liefert ein entsprechendes Signal an die Steuer- und Auswertevorrichtung 18. Diese berechnet aus den geometrischen und optischen Parametern der Anordnung einen theoretischen Wert, vergleicht diesen theoretischen Wert mit dem an jedem Rasterpunkt 26 ge messenen tatsächlichen Wert und bestimmt aus diesem Vergleich eine Matrix von Korrekturwerten für diese erste Position der Referenzfläche 24.Due to the curvature of the moiré areas, the maximum gray value in this position is at the plate center 28 , but not in the entire reference area 24 . The image recording device 7 now scans the reference surface 24 , measures the gray value at each raster point 26 and delivers a corresponding signal to the control and evaluation device 18 . This calculates a theoretical value from the geometric and optical parameters of the arrangement, compares this theoretical value with the actual value measured at each grid point 26 and determines from this comparison a matrix of correction values for this first position of the reference surface 24 .

Die Steuer- und Auswertevorrichtung 18 betätigt daraufhin den Antrieb 15 derart, daß die Verschiebeeinrichtung 14 die Refe renzfläche 24 von der Bildaufnahmeeinrichtung 7 weg in Rich tung der die Z-Koordinate darstellenden Betrachtungsrichtung 27 soweit verschiebt, bis wiederum im Plattenmittelpunkt 28 ein maximaler Grauwert festgestellt wird. Dies bedeutet, daß der Plattenmittelpunkt in der Ebene der nächsten Moire-Fläche liegt. Der Verschiebeweg vom Anschlag bis zu dieser Position wird von der Meßvorrichtung 17 gemessen und als Z-Koordinate an die Steuer- und Auswertevorrichtung 18 übermittelt. Wiede rum erfolgt nun eine Grauwertmessung an allen Rasterpunkten 26, ein Vergleich mit theoretischen Werten und die Erstellung einer Korrekturmatrix für diese Z-Koordinate.The control and evaluation device 18 then actuates the drive 15 in such a way that the displacement device 14 moves the reference surface 24 away from the image recording device 7 in the direction of the viewing direction 27 representing the Z coordinate until a maximum gray value is again determined in the plate center 28 . This means that the plate center lies in the plane of the next moiré surface. The displacement path from the stop to this position is measured by the measuring device 17 and transmitted to the control and evaluation device 18 as a Z coordinate. Again, a gray value measurement is now carried out at all grid points 26 , a comparison with theoretical values and the creation of a correction matrix for this Z coordinate.

Derselbe Vorgang wird nun für jede Moire-Fläche im relevanten Meßfeld 4 durchgeführt. Als Ergebnis liegt in der Steuer- und Auswertevorrichtung eine dreidimensionale Korrekturmatrix vor, die Korrekturwerte für die räumlichen Koordinatenwerte aller Rasterpunkten an allen Meßstellen (z-Koordinate) ent hält. Durch Interpolation dieser Korrekturwerte können Eich kurven bzw. Eichflächen errechnet werden.The same process is now carried out for each moiré area in the relevant measuring field 4 . As a result, a three-dimensional correction matrix is present in the control and evaluation device, which contains correction values for the spatial coordinate values of all raster points at all measuring points (z coordinate). By interpolating these correction values, calibration curves or calibration areas can be calculated.

Nach dieser Eichung wird anstelle des Eichkörpers 22 das zu vermessende Objekt 10 an der Halterung 16 der Verschiebeein richtung 14 befestigt. Aufgrund der Krümmung der abzutasten den Oberfläche 11 ist diese von Moire-Linien überlagert, wel che Höhenschichtlinien der Objekttiefe darstellen. Ein Bild dieser Oberfläche 11 mit überlagertem Linienmuster wird von der Bildaufnahmeeinrichtung 7 aufgenommen, die für jeden der beispielsweise 512×512 Abtastpunkte einen Grauwert an die Steuer-und Auswerteeinheit übermittelt. Durch Zuordnung der festgestellten Höhenschichtlinien zu den bei der Eichung er mittelten Verschiebepositionen (Moire-Flächen) kann nun in der Steuer- und Auswerteeinheit zu jedem der Abtastpunkte aus der Korrekturmatrix bzw. den Eichkurven oder -flächen ein Korrekturwert berechnet werden. Durch Verknüpfung der für diesen Abtastpunkt aus dem Grauwert nach bekannten Verfahren (z. B. dem Phasen-Shift-Verfahren; vgl. die DE-OS 33 28 753) berechneten theoretischen Position mit diesem Korrekturwert ergibt sich der tatsächliche Koordinatenwert des Abtast punktes.After this calibration, instead of the calibration body 22, the object 10 to be measured is fastened to the holder 16 of the displacement device 14 . Due to the curvature of the surface 11 to be scanned, this is overlaid with moiré lines, which represent contour lines of the object depth. An image of this surface 11 with a superimposed line pattern is recorded by the image recording device 7 , which transmits a gray value to the control and evaluation unit for each of the 512 × 512 sampling points, for example. By assigning the determined stratification lines to the shift positions determined during the calibration (Moire areas), a correction value can now be calculated in the control and evaluation unit for each of the sampling points from the correction matrix or the calibration curves or areas. By linking the theoretical position calculated for this sampling point from the gray value according to known methods (e.g. the phase shift method; cf. DE-OS 33 28 753) with this correction value, the actual coordinate value of the sampling point is obtained.

Die Korrektur der berechneten Koordinaten der Abtastpunkte kann praktisch auch so durchgeführt werden, daß aus der Matrix der Korrekturwerte jeweils Eichkurven für die Abhän gigkeit des Abstandes zweier Moire-Linien bzw. -Flächen von der Objekttiefe (in Richtung der Z-Koordinate) und für die Abhängigkeit des lateralen Abbildungsmaßstabes (x, y-Koordinaten) von der Objekttiefe ermittelt werden und die tatsächliche Objekttiefe anhand der ersten Eichkurve be rechnet und danach der laterale Abbildungsmaßstab mittels der zweiten Eichkurve korrigiert wird.Correction of the calculated coordinates of the sampling points can practically be carried out so that from the Matrix of the correction values each calibration curves for the dependencies of the distance between two Moire lines or areas of the object depth (in the direction of the Z coordinate) and for the Dependence of the lateral imaging scale (x, y coordinates) can be determined from the object depth and the actual object depth based on the first calibration curve and then the lateral imaging scale using the second calibration curve is corrected.

Anstelle des separaten Eichkörpers 22 kann auch das zu messende Objekt 10 selbst zur Eichung verwendet werden. Vorraussetzung ist dann allerdings, daß die Oberflächenkoordinaten der Oberfläche 11 an einer Vielzahl von Punkten bekannt sind, sodaß ebenfalls die obengenannten Eichkurven bzw. die Korrekturmatrix ermittelt werden können. Ebenso muß als Eichkörper keine Platte verwendet werden, son dern es kann jeder andere Eichkörper mit bekannten Oberflächenkoordinaten eingesetzt werden.Instead of the separate calibration body 22 , the object 10 to be measured itself can also be used for the calibration. The prerequisite is, however, that the surface coordinates of the surface 11 are known at a large number of points, so that the above-mentioned calibration curves or the correction matrix can also be determined. Likewise, no plate has to be used as the calibration body, but any other calibration body with known surface coordinates can be used.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Ei chung nicht an den Stellen mit maximalem Grauwert, sondern an denjenigen Stellen, an denen ein mittlerer Grauwert festge stellt wird, durchgeführt. Dies hat den Vorteil, daß aufgrund des stärkeren Gradienten im mittleren Graubereich die Bestim mung der Eichstelle mit größerer Genauigkeit möglich ist. Die nächste Eichstelle wird in gleicher Weise dadurch erhalten, daß die Verschiebeeinrichtung so weit verfahren wird, bis wiederum derselbe vorbestimmte Grauwert wie bei der vorherge henden Eichstelle festgestellt wird.In another embodiment of the invention the egg not at the points with the maximum gray value, but at those places where a medium gray value is fixed represents is carried out. This has the advantage that due to of the stronger gradient in the middle gray area the determin is possible with greater accuracy. The the next calibration point is obtained in the same way that the displacement device is moved so far until again the same predetermined gray value as in the previous one verifying verification point is determined.

Schließlich kann zur Eichung anstelle der Referenzfläche 24 auch die Beleuchtungsvorrichtung (1) zusammen mit der Be trachtungsvorrichtung (7) verschoben werden. Hierzu wird die Oberfläche (11) oder die Referenzfläche ortsfest fixiert und ein die Beleuchtungsvorrichtung (1) und die Betrachtungsvor richtung (7) enthaltender Meßkopf wird auf der Verschiebe einrichtung (14) befestigt. Die Verschiebung zu den einzelnen Eichstellen und die Eichung selbst erfolgt dann in gleicher Weise wie beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel.Finally, the calibration device ( 1 ) can be moved together with the viewing device ( 7 ) for calibration instead of the reference surface 24 . For this purpose, the surface ( 11 ) or the reference surface is fixed in place and a measuring head containing the lighting device ( 1 ) and the viewing device ( 7 ) is attached to the displacement device ( 14 ). The shift to the individual calibration points and the calibration itself is then carried out in the same way as in the exemplary embodiment described above.

Claims

1. Method for scanning a surface, in which a first modulation pattern is projected onto the surface, the surface is viewed via a second modulation pattern at an angle to the projection direction and from which the line pattern resulting from the superposition of the two modulation patterns determines the surface coordinates, characterized in that prior to the scanning an egg is carried out in such a way that a reference surface with at least one known coordinate point is evaluated at a plurality of calibration points along the projection or viewing direction, that those points are selected as the calibration points at which the value of the line pattern is in each case equal to a predetermined reference value, and that the coordinates of the surface to be scanned are determined by comparing the value of the line pattern determined when they are viewed with the value of the line pattern determined during the calibration.

2. The method according to claim 1, characterized in that one of the known Coordinate point determined value of the line pattern in Reference to the coordinate of the corresponding calibration center is set.

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that for the coordinate point Values of the line mu sters compared with corresponding calculated values and from it correction values for the concerned Coordinate point can be determined.

4. The method according to claim 3, characterized in that the coordinates of the abta surface by linking the other Consideration of the determined value of the line pattern with the associated correction value can be determined.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as the value of the line pattern the gray value is used.

6. The method according to claim 5, characterized in that a as a reference value certain average gray value is used.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and second Modulation pattern using a grating be generated.

8. The method according to claim 7, characterized in that both grids in parallel all levels are arranged.

9. The method according to claim 8, characterized in that the reference surface is a level and parallel to the levels of the grids ordered area.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the value of the line pattern at a calibration point at a plurality of over the Refe distributed surface is evaluated.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the coordinate of Verification point the position of the reference surface based on a reference point in the viewing direction is used.

12. The method according to claim 11, characterized in that the reference surface for Calibration is shifted in the viewing direction.

13. The method according to claim 11, characterized in that the reference surface is stationary and the projection and viewing by means of a Measuring head takes place, which is relative to the reference surface in Viewing direction is shifted.

14. Device for performing the method according to claim 1, with a device ( 1 ) for illuminating the surface ( 11 ), a receiving device ( 7 ) for viewing the surface at an angle to the direction of illumination, a first grating ( 6 ) in Illumination path and a second grating ( 13 ) in the viewing path as well as a control and evaluation device ( 18 ) connected to the receiving device ( 7 ), characterized by a device ( 20 ) connected to the control and evaluation device ( 18 ) for positioning the Surface ( 11 ) or a reference surface ( 24 ) and the receiving device ( 7 ) relative to one another at a plurality of positions with different distances between the surface ( 11 ) or the reference surface ( 24 ) from the first ( 6 ) or second ( 13 ) Grid and a measuring device ( 17 ) for capturing the position of the reference surface.

15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the positioning device ( 20 ) as a displacement device ( 14 ) for displacing the surface or a measuring head containing the lighting device ( 1 ) and the receiving device ( 7 ) in a direction perpendicular to the plane of the grating ( 6 , 13 ) is formed.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the displacement device ( 14 ) has an adjustable stop ( 19 ).

17. Device according to one of claims 14 to 16, characterized in that the positioning device ( 20 ) has a holder ( 16 ) for exchangeably holding egg nes object ( 10 ) with the surface to be scanned or a calibration body ( 22 ) with the reference surface.

18. Device according to one of claims 14 to 17, characterized in that the lighting device ( 1 ) is designed as a projector.

19. Device according to one of claims 14 to 18, characterized in that the recording device ( 7 ) is designed as a video camera.

20. Device according to one of claims 16 to 19, characterized in that the displacement device ( 14 ), the measuring device ( 17 ) for detecting the position of the surface to be scanned ( 11 ) or the reference surface ( 24 ) or the measuring head in relation to the Has stop ( 19 ) in the direction of displacement.

21. Device according to one of claims 14 to 20, characterized in that the control and evaluation device ( 18 ) has a memory for storing the values of the line pattern of the reference surface and a computer for calculating the coordinates of the surface.