FI88204B - Arrangement for determining the surface shape of an object - Google Patents

Arrangement for determining the surface shape of an object Download PDF

Info

Publication number
FI88204B
FI88204B FI910401A FI910401A FI88204B FI 88204 B FI88204 B FI 88204B FI 910401 A FI910401 A FI 910401A FI 910401 A FI910401 A FI 910401A FI 88204 B FI88204 B FI 88204B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
detector
image
scattering
light
light source
Prior art date
Application number
FI910401A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI88204C (en
FI910401A0 (en
FI910401A (en
Inventor
Juhani Hirvonen
Pekka Kohola
Harri Jokinen
Timo Salmi
Original Assignee
Valtion Teknillinen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valtion Teknillinen filed Critical Valtion Teknillinen
Priority to FI910401A priority Critical patent/FI88204C/en
Publication of FI910401A0 publication Critical patent/FI910401A0/en
Priority to FI920360A priority patent/FI89746C/en
Publication of FI910401A publication Critical patent/FI910401A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI88204B publication Critical patent/FI88204B/en
Publication of FI88204C publication Critical patent/FI88204C/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

1 8 8 2 C 41 8 8 2 C 4

LAITE KOHTEEN PINNAN MUODON MÄÄRITTÄMISEKSI -ANORDNING FÖR BESTÄMNING AV YTFORMEN AV FÖREMÄLETDEVICE FOR DETERMINING THE SHAPE OF THE OBJECT SURFACE -ANDORDING FOR THE BEST AVAILABILITY

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 5 johdanto-osassa määritelty laite.The invention relates to a device as defined in the preamble of claim 1.

Entuudestaan tunnetaan julkaisusta US 4 764 016 laite pinnan muodon mittaamiseksi. Laitteeseen kuuluu valonlähde, joka on järjestetty lähettämään valokeila kohteen pintaan. Edelleen laitteeseen kuuluu 10 optiset välineet, joilla valokeila fokusoidaan kohteen pinnalle. Laitteeseen kuuluu edelleen paikkaherkkä ilmaisin, jolla pinnasta siroavan valokeilan kuvan paikka voidaan ilmaista. Toiset optiset välineet on järjestetty siroavan keilan suuntaamiseksi ilmaisimeen. 15 Valonlähde, optiset välineet ja ilmaisin on kiinnitetty runkoon, jota siirtolaite on järjestetty siirtämään eri mittauspisteisiin pinnan suhteen siten, että siroavan keilan kuva aina on esim. ilmaisimen kuva-alan keskellä, ' jolloin rungon siirtymät ovat suoraan verrannollisia 20 pinnan muotoon. Vielä laitteeseen kuuluu tietojenkäsit-telylaite rungon siirtymien rekisteröimiseksi pinnan muodon määrittämistä varten. Mittaaminen tapahtuu perät-täisesti kussakin kohteen pinnan kohdassa ja siirtolaitteella siirretään runkoa ja siihen kiinnitettyjä kom-25 ponentteja pinnan suhteen. Julkaisun mukaisessa laitteessa on vain yksi valoherkkä ilmaisin. Mittalaitteen . .. karkea kohdistus suoritetaan mittalaitteen okulaarin avulla.A device for measuring the shape of a surface is already known from US 4,764,016. The device includes a light source arranged to emit a beam of light onto the surface of the object. The device further includes optical means 10 for focusing the light beam on the surface of the object. The device further comprises a position-sensitive detector with which the position of the image of the light beam scattering from the surface can be detected. The second optical means is arranged to direct the scattering beam at the detector. The light source, the optical means and the detector are attached to a body which the transfer device is arranged to transmit to different measuring points with respect to the surface so that the image of the scattering beam is always e.g. in the center of the detector, the body displacements being directly proportional to the surface shape. The apparatus further includes a data processing device for recording body offsets to determine the shape of the surface. The measurement takes place successively at each point on the surface of the object, and the body and the components attached to it are moved with respect to the surface by means of a transfer device. The device according to the publication has only one light-sensitive detector. Measuring device. .. coarse alignment is performed using the eyepiece of the measuring device.

Ongelmana entuudestaan tunnetussa laitteessa 30 on, että haluttaessa hyvin tarkkaa pinnan muodon mittausta laite on vietävä hyvin lähelle mitattavaa pintaa, koska em. toisissa optisissa välineissä on käytettävä suurta suurennussuhdetta. Tunnetuissa tarkkaan mittaukseen soveltuvissa laitteissa mittausetäisyys pinnasta 35 on tavallisesti vain muutamien millimetrien suuruusluokkaa. Pieni mittausetäisyys ja suuri suurennussuhde muodostuu ongelmaksi myös sen vuoksi, että kuvan etsiminen 2 8 8 2 C -i paikkaherkän ilmaisimen kuva-alaan on hankalaa ja vaatii sen vuoksi suuren kuva-alan ilmaisimeen tai sitten okulaarin, jonka avulla kohdetta tähystetään ihmissilmällä ja jonka avulla karkeapaikoitus suoritetaan. Näin 5 ollen karkeapaikoitusta ei voida suorittaa automaattisesti. Edelleen pieni mittausetäisyys aiheuttaa laitteen ja mitattavan pinnan keskinäisen törmäämisen vaaran.The problem with the previously known device 30 is that if a very accurate measurement of the surface shape is desired, the device must be brought very close to the surface to be measured, because a high magnification ratio must be used in the above-mentioned other optical means. In known devices suitable for accurate measurement, the measuring distance from the surface 35 is usually only of the order of a few millimeters. The short measuring distance and high magnification ratio also become a problem because it is cumbersome to find an image in the field of view of a 2 8 8 2 C -i location-sensitive detector and therefore requires a large-area detector or eyepiece to view the subject with the human eye and coarse positioning. is performed. Therefore, 5 coarse positioning cannot be performed automatically. Furthermore, the small measuring distance poses a risk of collision between the device and the surface to be measured.

Lisäksi ongelmana tunnetuilla hyvin tarkoilla mittalaitteilla on, että niiden profiilisyvyyden roit-10 tausalue on hyvin kapea.In addition, the problem with the very accurate measuring devices known is that the background depth of their profile depth is very narrow.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat.The object of the invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks.

Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin laite, jolla voidaan^mitata pinnan muoto hyvin 15 tarkasti suhteellisen suuren etäisyyden päästä pinnasta.In particular, it is an object of the invention to provide a device with which the shape of a surface can be measured very accurately at a relatively large distance from the surface.

Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin laite, jolla pinnan muodon mittaus voidaan suorittaa hyvin tarkasti ja automaattisesti.It is a further object of the invention to provide a device with which the measurement of the shape of a surface can be performed very accurately and automatically.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomais-20 ta se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1.The device according to the invention is characterized by what is stated in claim 1.

Keksinnön mukaiseen laitteeseen kuuluu valonlähde, joka on järjestetty lähettämään valokeila kohteen pintaan; ensimmäiset optiset välineet valokeilan fokusoimiseksi kohteen pinnalle olennaisesti pistemäi-25 seksi; paikkaherkkä ilmaisin pinnasta siroavan valokeilan kuvan paikan ilmaisemiseksi; toiset optiset välineet siroavan keilan suuntaamiseksi ilmaisimeen; runko, johon valonlähde, optiset välineet ja ilmaisin on kiinnitetty; ja siirtolaite, joka on järjestetty siirtämään 30 runkoa pinnan suhteen eri mittauspisteisiin siten, että pinta on kussakin mittauspisteessä aina valonlähteen lähettämän valokeilan fokuksessa ja siroavan keilan kuva on ilmaisimen kuva-alan ennaltaroäärätyllä alueella, edullisesti kuva-alan keskellä, jolloin rungon siirtymät 35 ovat suoraan verrannollisia pinnan muotoon; ja tietojen-käsittelylaite rungon siirtymien rekisteröimiseksi pinnan muodon määrittämistä varten; ja valokeilan opti- 3 88204 nen akseli ja havainnointisuunnan optinen akseli ovat kulmassa, edullisesti suorassa kulmassa, toisiinsa nähden. Keksinnön mukaisesti paikkaherkkään ilmaisimeen kuuluu ensimmäinen paikkaherkkä ilmaisin ja toinen 5 paikkaherkkä ilmaisin, joka on kaksiulotteinen; laitteeseen kuuluu säteenjakaja kohteen pinnasta siroavan keilan jakamiseksi ensimmäiseksi keilaksi ensimmäiselle ilmaisimelle ja toiseksi keilaksi toiselle ilmaisimelle; suurennusoptiikka toisen keilan kuvan suurentami-10 seksi ja toisen ilmaisimen kuva-alan muodostamiseksi suurennusoptiikan suurennuksen määräämäksi osaksi ensimmäisen ilmaisimen kuva-alasta; toinen ilmaisin, säteenjakaja ja suurennusoptiikka on kiinnitetty runkoon; ensimmäinen ilmaisin on järjestetty karkeapaikantimeksi 15 toisen keilan kuvan kohdistamiseksi toisen ilmaisimen kuva-alaan yhteistoiminnassa siirtolaitteen kanssa; ja tietojenkäsittelylaite on järjestetty määrittämään toisen ilmaisimen kuva-alasta toisen keilan kuvan keski-pisteen paikan, ja sen perusteella laskennallisesti 20 edelleen tarkentamaan mittauksen tuloksen siirtolaitteesta saatua arvoa tarkemmaksi.The device according to the invention comprises a light source arranged to emit a beam of light on the surface of the object; first optical means for focusing the beam of light onto the surface of the subject for substantially dotted sex; a position-sensitive detector for detecting the position of the image of a light beam scattering from the surface; second optical means for directing the scattering beam to the detector; a frame to which the light source, the optical means and the detector are attached; and a transfer device arranged to move the body 30 relative to the surface to different measuring points such that at each measuring point the surface is always in focus of the light beam emitted by the light source and the scattering beam image is in a predetermined area of the detector image area, preferably in the center of the image area surface shape; and a data processing device for recording body displacements to determine the shape of the surface; and the optical axis of the light beam and the optical axis of the direction of detection are at an angle, preferably at right angles, to each other. According to the invention, the position-sensitive detector comprises a first position-sensitive detector and a second position-sensitive detector 5 which is two-dimensional; the device includes a beam splitter for dividing a beam scattering from the surface of the object into a first beam for the first detector and a second beam for the second detector; magnification optics for magnifying the image of the second beam and forming an image area of the second detector as a portion of the image area of the first detector determined by the magnification of the magnification optics; a second detector, beam splitter and magnification optics are attached to the frame; the first detector is arranged as a coarse locator 15 for aligning the image of the second beam with the image area of the second detector in cooperation with the transmission device; and the data processing device is arranged to determine the position of the center point of the second beam image from the image area of the second detector, and on the basis of the calculation 20 to further refine the measurement result more accurate than the value obtained from the transmission device.

Laitteen eräässä sovellutuksessa ensimmäinen ilmaisin on kaksiulotteinen paikkaherkkä ilmaisin.In one embodiment of the device, the first detector is a two-dimensional location-sensitive detector.

Laitteen eräässä sovellutuksessa siirtolaittee-25 seen kuuluu yksi tai useampi siirrin.In one embodiment of the device, the transfer device 25 includes one or more transferors.

Laitteen eräässä sovellutuksessa valonlähde on laser, kuten puolijohdelaser. Valonlähde voi luonnollisesti olla mikä tahansa muukin soveltuva säteilylähde.In one embodiment of the device, the light source is a laser, such as a semiconductor laser. The light source can, of course, be any other suitable radiation source.

Laitteen eräässä sovellutuksessa säteenjakaja 30 on puoliläpäisevä peili, säteenjakoprisma tai sen tapainen, josta osa säteilystä heijastuu ja osa pääsee läpi.In one embodiment of the device, the beam splitter 30 is a semipermeable mirror, beam splitter prism, or the like, from which part of the radiation is reflected and part passes through.

Keksinnön etuna on, että voidaan käyttää suurta, esim. senttimetrien suuruusluokkaa olevaa mittaus-etäisyyttä, mitattavaan kohteeseen ja samalla kuitenkin 35 päästään hyvin suureen mittaustarkkuuteen.The advantage of the invention is that a large measuring distance, e.g. of the order of centimeters, can be used for the object to be measured and at the same time a very high measuring accuracy is achieved.

Edelleen keksinnön etuna on, että pinnan muodon mittaus voidaan suorittaa täysin automaattisesti.A further advantage of the invention is that the measurement of the shape of the surface can be performed completely automatically.

4 882044 88204

Lisäksi keksinnön etuna on, että toisten optisten välineiden suurennus voidaan muodostaa suhteellisen suureksi.A further advantage of the invention is that the magnification of the second optical means can be made relatively large.

Lisäksi keksinnön etuna on, että laitteen mit-5 tausalue on hyvin laaja, 'ts. laitteella voidaan mitata sekä karkeahkoja että hyvin pieniä pinnan muodon muutoksia, mikä soveltuu erityisesti konepajaolosuhteissa tehtäviin erilaisten työkalujen pintojen muotojen mittauksiin.A further advantage of the invention is that the measuring range of the device is very wide, i.e. the device can measure both rough and very small changes in the shape of the surface, which is especially suitable for measuring the surface shapes of various tools in workshop conditions.

10 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskoh taisesti viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuva 1 esittää kaaviomaisesti sivulta keksinnön mukaisen laitteen erästä sovellutusta; kuva 2 esittää kuvan 1 sovellutuksen ensimmäi-15 sen ilmaisimen kuva-alaa; ja kuva 3 esittää kuvan 1 sovellutuksen toisen ilmaisimen kuva-alaa.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawing, in which Figure 1 schematically shows a side view of an embodiment of a device according to the invention; Fig. 2 shows an image area of the first detector of the embodiment of Fig. 1; and Figure 3 shows the image area of the second detector of the embodiment of Figure 1.

Kuvassa 1 on laite kohteen pinnan muodon mittaamiseksi. Laitteeseen kuuluu valonlähde 1, joka 20 on esim. puolijohdelaser, joka on järjestetty lähettämään valokeila kohteen pintaan. Kohteena voi luonnollisesti olla mikä tahansa pinta, jota halutaan tarkastella.Figure 1 shows a device for measuring the shape of the surface of an object. The device comprises a light source 1, which is e.g. a semiconductor laser arranged to send a beam of light to the surface of the object. The target can, of course, be any surface to be viewed.

Laitteeseen kuuluu ensimmäiset optiset väli-25 neet 2, joiden tehtävänä on fokusoida valokeilan kohteen pinnalle olennaisesti pistemäiseksi täpläksi. Laitteeseen kuuluu edelleen paikkaherkkä ilmaisin 3. Ilmaisin 3 on järjestetty ilmaisemaan pinnasta siroavan valokeilan kuvan paikka. Vielä laitteeseen kuuluu toiset 30 optiset välineet 4 siroavan keilan suuntaamiseksi ilmaisimeen 3. Valonlähde 1, optiset välineet 2 ja ilmaisin 3 on kiinnitetty yhteiseen runkoon 5.The device comprises first optical means 2, the function of which is to focus the light beam on the surface of the object into a substantially point-like spot. The device further comprises a position-sensitive detector 3. The detector 3 is arranged to detect the position of the image of the light beam scattering from the surface. The device further comprises second optical means 4 for directing the scattering beam to the detector 3. The light source 1, the optical means 2 and the detector 3 are fixed to a common body 5.

Siirtolaite 6 on järjestetty siirtämään runkoa ja pitämään kohteen pinnan ja rungon 5 keskinäinen etäi-35 syys vakiona eri mittauspisteissä ja siirtämään runkoa 5 pinnan suhteen siten, että pinta on kussakin mittauspisteessä aina valonlähteen 1 lähettämän valokeilan 5 8 8 2 C -: fokuksessa ja siroavan keilan kuva on ilmaisimen kuva-alan ennaltamäärätyllä alueella, edullisesti kuva-alan keskellä, jolloin rungon siirtymät ovat suoraan verrannollisia pinnan muotoon.The transfer device 6 is arranged to move the body and keep the mutual distance between the surface of the object and the body 5 constant at different measuring points and to move the body 5 with respect to the surface so that at each measuring point the surface is always in focus 8 8 8 2 C - and scattering the beam the image is in a predetermined area of the image area of the detector, preferably in the middle of the image area, whereby the displacements of the body are directly proportional to the shape of the surface.

5 Siirtolaitteeseen 6 kuuluu runkoa 5 kolmidimen- sionaalisesti siirtävät siirtimet, jotka siirtävät hyvin pienin askelin, suuruusluokkaa esim. 1 μπι. Laitteeseen kuuluu vielä tietojenkäsittelylaite 7 rungon 5 siirtymien rekisteröimiseksi pinnan muodon määrittämistä 10 varten. Valokeilan optinen akseli 8 ja havainnointi-suunnan optinen akseli 9 ovat suorassa kulmassa toisiinsa nähden.The transfer device 6 comprises transducers which transfer the body 5 three-dimensionally and which transfer in very small steps, of the order of, for example, 1 μπι. The device further comprises a data processing device 7 for recording the displacements of the body 5 for determining the shape of the surface 10. The optical axis 8 of the light beam and the optical axis 9 of the observation direction are at right angles to each other.

Paikkaherkkään 3 ilmaisimeen kuuluu ensimmäinen paikkaherkkä ilmaisin 31 ja toinen paikkaherkkä 15 ilmaisin 3a. Laitteeseen kuuluu säteenjakaja 10, joka on puoliläpäisevä peili tai säteenjakoprisma, kohteen pinnasta siroavan keilan jakamiseksi ensimmäiseksi keilaksi 11 ensimmäiselle ilmaisimelle 3X ja toiseksi keilaksi 12 toiselle ilmaisimelle 3a.The location-sensitive detector 3 includes a first location-sensitive detector 31 and a second location-sensitive detector 3a. The device includes a beam splitter 10, which is a semipermeable mirror or beam splitting prism, for dividing a beam scattering from the surface of an object into a first beam 11 for a first detector 3X and a second beam 12 for a second detector 3a.

20 Laitteeseen kuuluu edelleen suurennusoptiikka 13, joka on järjestetty suurentamaan toisen keilan kuva ja muodostamaan toisen ilmaisimen kuva-ala suurennusop-tiikan 13 suurennuksen määräämäksi osaksi ensimmäisen ilmaisimen 3X kuva-alasta. Ensimmäinen ilmaisin 3X ja 25 toinen ilmaisin 3a, säteenjakaja 10 ja suurennusoptiikka 13 on kaikki kiinnitetty runkoon 5.The apparatus further includes magnification optics 13 arranged to magnify the image of the second beam and to form the image area of the second detector as a portion of the image area of the first detector 3X determined by the magnification of the magnification optics 13. The first detector 3X and the second detector 3a, the beam splitter 10 and the magnification optics 13 are all attached to the body 5.

Ensimmäinen ilmaisin 31 on järjestetty karkea-paikantamaan toisen keilan 12 kuva toisen ilmaisimen 3a . . kuva-alaan yhteistoiminnassa siirtolaitteen 6 kanssa.The first detector 31 is arranged to roughly locate the image of the second beam 12 of the second detector 3a. . in the image field in cooperation with the transfer device 6.

30 Tietojenkäsittelylaite 7 on järjestetty määrittämään toisen ilmaisimen 3a kuva-alasta toisen keilan 12 kuvan paikka kuvatasossa, ja sen perusteella laskennallisesti edelleen tarkentamaan muodon mittauksen tulosta siir-tolaitteesta saatua arvoa tarkemmaksi.The data processing device 7 is arranged to determine the position of the image of the second beam 12 in the image plane from the image area of the second detector 3a, and on this basis to further compute the result of the shape measurement more accurately than the value obtained from the transmission device.

35 Kuvassa 2 on ensimmäisen paikkaherkän ilmaisi men 31 kuva-ala. Ilmaisin 31 on kaksiulotteinen ilmaisin eli esim. CCD-kenno. Kuvassa näkyy tilanne, jossa koh- 6 8 8 2 C 4 teen pinnasta CCD-kennolle kuvautuva pistemäinen täplä on siirtolaitteen avulla runkoa 5 siirtämällä asetettu CCD-kennon keskelle. Kuva säädetään kuva-alan keskelle, jolloin pinnasta siroavan valonsädekimpun kuvan inten-5 siteettipiikki on kapeimmillaan ja terävimmillään. Ilmaisin 31 on karkeapaikannin, jonka keskiosaan katkoviivoilla piirretty suorakaiteenmuotoinen pieni alue vastaa toisen ilmaisimen 3a kuva-alaa, joka on esitetty kuvassa 3. Kun täplän kuva on asetettu ko. alueelle 10 niin se näkyy myös toisen ilmaisimen 3a kuva-alassa suurennettuna kuvana, jonka suurennuksen määrää suuren-nusoptiikan 13 suurennussuhde. Ensimmäisen ilmaisimen 31 kuva-alassa olevan täplän koko on vain muutaman pikselin suuruusluokkaa, joten siitä sen keskipisteen 15 tarkkaa paikkaa ja täplän muotoa on mahdotonta analysoida millään kuvankäsittelytekniikalla. Sen sijaan ko. analysointi suoritetaan toisen ilmaisimen 3a avulla, josta digitaalisilla kuvankäsittelytekniikoilla kuvaa voidaan halutusti analysoida ja täplän keskipisteen 20 tarkka paikka ja täplän muoto voidaan määrittää. Voidaan myös tutkia onko mitattavan kohteen pinnalle muodostunut kuva kelvollinen tarkkoihin mittauksiin. Kuvankäsittely-menetelmät voivat olla hyvinkin monipuolisia, sillä ilmaisimelle 3a saadun kuvan suuri suurennus antaa tähän 25 erinomaiset mahdollsuudet.35 Figure 2 shows the field of view of the first position-sensitive indicator 31. The detector 31 is a two-dimensional detector, i.e. e.g. a CCD cell. The figure shows a situation in which the point spot imaged on the CCD cell from the surface of the object is placed in the middle of the CCD cell by moving the body 5 by means of a transfer device. The image is adjusted to the center of the image area, so that the intensity peak of the image of the light beam scattering from the surface is at its narrowest and sharpest. The detector 31 is a coarse locator, in the central part of which a rectangular small area drawn in broken lines corresponds to the field of view of the second detector 3a shown in Fig. 3. When the image of the spot is set in question. area 10, so it is also shown in the image area of the second detector 3a as an enlarged image, the magnification of which is determined by the magnification ratio of the magnification optics 13. The size of the spot in the image area of the first detector 31 is only of the order of a few pixels, so that it is impossible to analyze the exact location of its center 15 and the shape of the spot by any image processing technique. Instead, the analysis is performed by means of a second detector 3a, from which the image can be desirably analyzed by digital image processing techniques and the exact position of the spot center 20 and the shape of the spot can be determined. It is also possible to examine whether the image formed on the surface of the object to be measured is valid for accurate measurements. The image processing methods can be very versatile, as the high magnification of the image obtained for the detector 3a provides excellent possibilities for this.

Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyjä sovellutusesimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention is not limited solely to the application examples presented above, but many modifications are possible while remaining within the scope of the inventive idea defined by the claims.

Claims (5)

7 882C47 882C4 1. Laite kohteen pinnan muodon mittaamiseksi, johon laitteeseen kuuluu valonlähde (1) , joka on jär-5 jestetty lähettämään valokeila kohteen pintaan; ensimmäiset optiset välineet (2) valokeilan fokusoimiseksi kohteen pinnalle olennaisesti pistemäiseksi; paikka-herkkä ilmaisin (3) pinnasta siroavan valokeilan kuvan paikan ilmaisemiseksi; toiset optiset välineet (4) 10 siroavan keilan suuntaamiseksi ilmaisimeen; runko (5), johon valonlähde, optiset välineet ja ilmaisin on kiinnitetty; ja siirtolaite (6), joka on järjestetty siirtämään runkoa pinnan suhteen eri mittauspisteisiin siten, että pinta on kussakin mittauspisteessä aina valonläh-15 teen lähettämän valokeilan fokuksessa ja siroavan keilan kuva on ilmaisimen kuva-alan ennaltamäärätyllä alueella, edullisesti kuva-alan keskellä, jolloin rungon siirtymät ovat suoraan verrannollisia pinnan muotoon; ja tietojen-käsittelylaite (7) rungon siirtymien rekisteröimiseksi ... 20 pinnan muodon määrittämistä varten; ja valokeilan opti nen akseli (8) ja havainnointisuunnan optinen akseli (9) ovat kulmassa, edullisesti suorassa kulmassa, toisiinsa nähden, tunnettu siitä, että paikkaherk-kään ilmaisimeen (3) kuuluu ensimmäinen paikkaherkkä 25 ilmaisin (31) ja toinen paikkaherkkä ilmaisin (3a), joka on kaksiulotteinen; että laitteeseen kuuluu säteen-jakaja (10) kohteen pinnasta siroavan keilan jakamiseksi ensimmäiseksi keilaksi (11) ensimmäiselle ilmaisimelle (31) ja toiseksi keilaksi (12) toiselle 30 ilmaisimelle (3a) ; suurennusoptiikka (13) toisen keilan kuvan suurentamiseksi ja toisen ilmaisimen kuva-alan muodostamiseksi suurennusoptiikan suurennuksen määrää-mäksi osaksi ensimmäisen ilmaisimen kuva-alasta; että säteenjakaja ja suurennusoptiikka on kiinnitetty runkoon 35 (5); että ensimmäinen ilmaisin (31) on järjestetty karkeapaikantimeksi toisen keilan (12) kuvan kohdistamiseksi toisen ilmaisimen (3a) kuva-alaan yhteistoi- s 88204 minnassa siirtolaitteen (6) kanssa; ja että tietojenkä-sittelylaite (7) on järjestetty määrittämään toisen ilmaisimen (3a) kuva-alasta toisen keilan (12) kuvan paikan, ja sen perusteella laskennallisesti edelleen 5 tarkentamaan mittauksen tuloksen siirtolaitteesta saatua arvoa tarkemmaksi.An apparatus for measuring the shape of a surface of an object, the apparatus comprising a light source (1) arranged to emit a beam of light onto the surface of the object; first optical means (2) for focusing the light beam on the surface of the object to be substantially point-like; a position-sensitive detector (3) for detecting the position of the image of a light beam scattering from the surface; second optical means (4) for directing 10 scattering beams to the detector; a body (5) to which the light source, the optical means and the detector are attached; and a transfer device (6) arranged to move the body relative to the surface to different measuring points such that at each measuring point the surface is always in focus of the light beam emitted by the light source and the scattering beam image is in a predetermined area of the detector, preferably in the center of the body. the displacements are directly proportional to the shape of the surface; and a data processing device (7) for recording the displacements of the body ... 20 for determining the shape of the surface; and the optical axis (8) of the light beam and the optical axis (9) of the detection direction are at an angle, preferably at right angles to each other, characterized in that the position-sensitive detector (3) comprises a first position-sensitive detector (31) and a second position-sensitive detector (3a). ), which is two-dimensional; that the device comprises a beam splitter (10) for dividing a beam scattering from the surface of the object into a first beam (11) for the first detector (31) and a second beam (12) for the second detector (3a); magnifying optics (13) for enlarging the image of the second beam and forming the image area of the second detector as a portion of the image area of the first detector determined by the magnification of the magnification optics; that the beam splitter and magnification optics are attached to the body 35 (5); that the first detector (31) is arranged as a coarse locator for aligning the image of the second beam (12) to the image area of the second detector (3a) in co-operation with the transfer device (6); and that the data processing device (7) is arranged to determine the position of the image of the second beam (12) from the image area of the second detector (3a), and on the basis of this to further compute the measurement result more accurately than the value obtained from the transmission device. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäinen ilmaisin (3X) on kaksiulotteinen paikkaherkkä ilmaisin.Device according to claim 1, characterized in that the first detector (3X) is a two-dimensional position-sensitive detector. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että siirtolaitteeseen (6) kuuluu yksi tai useampi siirrin.Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the transfer device (6) comprises one or more transferors. 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen laite, tunnettu siitä, että valonlähde (1) on 15 laser, kuten puolijohdelaser.Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the light source (1) is a laser, such as a semiconductor laser. 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että säteenjakaja (10) on puoliläpäisevä peili, säteenjakoprisma tai sen tapainen, josta osa säteilystä heijastuu ja osa pääsee läpi. 9 882G4Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the beam splitter (10) is a semipermeable mirror, a beam splitter prism or the like, from which part of the radiation is reflected and part of which passes. 9 882G4
FI910401A 1991-01-25 1991-01-25 Device for determining the surface shape of the object FI88204C (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI910401A FI88204C (en) 1991-01-25 1991-01-25 Device for determining the surface shape of the object
FI920360A FI89746C (en) 1991-01-25 1992-01-27 Device for determining the surface shape of the object

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI910401A FI88204C (en) 1991-01-25 1991-01-25 Device for determining the surface shape of the object
FI910401 1991-01-25

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI910401A0 FI910401A0 (en) 1991-01-25
FI910401A FI910401A (en) 1992-07-26
FI88204B true FI88204B (en) 1992-12-31
FI88204C FI88204C (en) 1993-04-13

Family

ID=8531799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI910401A FI88204C (en) 1991-01-25 1991-01-25 Device for determining the surface shape of the object

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI88204C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI88204C (en) 1993-04-13
FI910401A0 (en) 1991-01-25
FI910401A (en) 1992-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7227647B2 (en) Method for measuring surface properties and co-ordinate measuring device
CN111220090A (en) Line focusing differential color confocal three-dimensional surface topography measuring system and method
US4764016A (en) Instrument for measuring the topography of a surface
JP2004504586A (en) A method for contactless measurement of object geometry.
US7283256B2 (en) Method and apparatus for measuring wafer thickness
CN211876977U (en) Line focusing differential color confocal three-dimensional surface topography measuring system
Takushima et al. On-machine multi-directional laser displacement sensor using scanning exposure method for high-precision measurement of metal-works
US20160238380A1 (en) Image measuring method and image measuring apparatus
FI88204B (en) Arrangement for determining the surface shape of an object
Zeng et al. Two-directional scanning method for reducing the shadow effects in laser triangulation
KR20190084109A (en) Focusing and leveling devices
JP2002511575A (en) Method and coordinate measuring instrument for point-scan contour determination of material surfaces by the principle of auto-focusing
JP3162364B2 (en) Optical sensor device
KR0131526B1 (en) Optical measuring device and its measuring method
FI89746B (en) Arrangement for determination of surface shape of an object
JP3184641B2 (en) Edge detecting device for tapered hole and its depth measuring device
JP2003161610A (en) Optical measurement device
JP2828145B2 (en) Optical section microscope apparatus and method for aligning optical means thereof
JPH0540821A (en) 3-dimensional measuring device
JP3967058B2 (en) Method and apparatus for measuring surface shape and thickness of plate-like workpiece
KR100314284B1 (en) Optical thickness measuring method and device
RU2153647C2 (en) Device for check of linear sizes by triangulation method
JPH06109435A (en) Surface displacement meter
US5796488A (en) Optical target alignment and technique
JPH0469508A (en) Method and instrument for optical contactless shape measurement

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS

MM Patent lapsed