WO2017220595A1 - Vorrichtung zum projizieren eines zeitlich veränderlichen optischen musters auf ein dreidimensional zu vermessendes objekt - Google Patents

Vorrichtung zum projizieren eines zeitlich veränderlichen optischen musters auf ein dreidimensional zu vermessendes objekt Download PDF

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slide
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displacement mechanism
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Martin Schaffer
Bastian HARENDT
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    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors

Definitions

  • the invention relates to a device for projecting a time
  • variable optical pattern on a three-dimensionally measuring object according to claim 1.
  • the tumbling mirror Since the tumbling mirror is located between the imaging optics of the slide projector and the measurement object, the mirror must be comparatively large in order not to limit the illuminated area. This requires a large amount of space. In addition, a large design effort is required due to the relatively large mass of the mirror, if possible imbalances are to be avoided during rotation.
  • the tumbling movement of the mirror not only shifts the projected pattern but also the illuminated area.
  • the effectively usable measuring field which is illuminated by a pattern in each position of the tumbling mirror, is therefore significantly smaller than the area which is illuminated in a single position of the mirror. Therefore, a large part of the light output does not benefit the illumination of the measuring field.
  • optimum utilization of the light output is, however, of great importance. It is the task to remedy the disadvantages mentioned and a
  • the object is achieved with a device for projecting an optical pattern onto an object to be measured with the features of claim 1.
  • the subclaims contain expedient and / or advantageous embodiments.
  • the device for projecting a time-varying optical pattern onto an object to be measured three-dimensionally comprises a socket for an optical pattern, a light source with a lighting optical system and a light source
  • Imaging optics wherein the optical pattern as a slide on a
  • Movement mechanism is attached, which is the optical pattern relative to
  • Illumination optics and the imaging optics shifts. This causes the
  • Displacement Mechanism a displacement of the optical pattern in a direction perpendicular to the optical axis of the imaging optics oriented slide plane.
  • the displacement mechanism includes an array of mutually crossed linear guides for guiding the socket, wherein the displacement of the optical pattern along from the crossed
  • Linear guides enabled and superimposed translational movements takes place.
  • crossed here means an arrangement in which both linear guides are not arranged parallel to one another, and in particular can be arranged perpendicular to one another.
  • the displacement mechanism in the form of a bearing incorporated in the socket is formed with a bearing body eccentrically rotating in the bearing and driven by a motor.
  • the displacement mechanism is in the form of acting on the socket attacking linear actuators, wherein the actuators are in the form of piezoelectrically moved lever means.
  • the light source, the illumination optics, the imaging optics and at least one of the linear guides are connected to each other in an advantageous embodiment of a rigid body.
  • the linear actuators are driven so that the socket is moved on a circular path.
  • the linear guide connected to the main body is arranged perpendicular to the direction of action of the gravitational force.
  • the displacement mechanism has two bearings incorporated in a fixed-lot bearing.
  • Fig. 1 is a first view of an exemplary device (view on the x-z plane of the right-handed coordinate system),
  • FIG. 2 is a second view of the device shown in FIG. 1 (view on the x-y plane of the right-handed coordinate system),
  • FIG. 3 shows a possible embodiment of the eccentric drive of FIG. 1 and 2
  • Fig. 4 shows an embodiment with a displacement mechanism driven by a linear actuator
  • Fig. 5 shows another embodiment with one of a linear actuator
  • the projected pattern structure is thus always moved at a constant speed and no direction of movement is preferred.
  • Figures 1 to 2 show a first embodiment in various
  • the pattern projector consists of a light source 1 with optional
  • Illumination optics 2 an optical pattern in the form of a slide 5 and an imaging optics 3.
  • the illumination optics and the imaging optics have here a common optical axis 4.
  • the common optical axis is advantageous but not necessary.
  • the slide 5 is illuminated by the light source 1 with the aid of the optional illumination optics 2, which serves, for example, for the homogenization and collimation of the light.
  • the imaging optics images the slide onto the measurement object (not shown).
  • the slide 5 is thus between illumination 2 and imaging optics 3.
  • the slide itself is connected to a mechanism that shifts the slide relative to the light source and the optics.
  • the slide plane 6 must be perpendicular to the optical axis 4 of the imaging optics 3 and the displacement of the slide 5 must be performed exclusively parallel to the slide plane 6.
  • the optical pattern in the form of a slide 5 is connected to a mechanism comprising the following features:
  • the slide 5 is located in a socket 7 which is connected to a motor 8 via a bearing 10.
  • the motor axis 9 and the axis of the bearing 10 arranged eccentrically to each other.
  • the socket 7 of the slide 5 is connected to two crossed linear guides 11, 12, with which the movement of the slide 5 is limited to the frame 7 to pure translational movements.
  • the two crossed linear guides 11, 12 are each arranged parallel to the slide plane 6 and in each case perpendicular to the motor axis 9. It follows that the motor shaft 9 is arranged perpendicular to the slide plane 6. Likewise, it follows that the optical axis 4 of the imaging optics 3 is arranged perpendicular to the linear guides 11, 12 and parallel to the motor axis 9.
  • Linear guides 11, 12 can conveniently be perpendicular to each other
  • the light source 1, the optics 2, 3, the motor 8 and one of the linear guides 12 are rigidly connected to one another via a rigid connection 13, which will be referred to below as the "base plate.”
  • the socket 7 with the slide 5, the bearing 10 and the another linear guide 11 forms the first moving unit
  • Connecting element 14 of the two crossed linear guides 11, 12 forms a second moving unit.
  • the first moving unit is moved on a circular path in the slide plane 6.
  • the second moving unit is linearly displaced along the one linear guide 12 back and forth.
  • linear guide 11 connected to the holder 7 in FIG. 2 horizontally (parallel to the x-axis and the linear guide 12 connected to the base plate 13 arranged vertically (parallel to the y-axis.) It is also possible that the rigidly connected to the base plate linear guide 12 is horizontal and with the
  • Version 7 connected linear guide 11 is arranged vertically.
  • the slide-shifting mechanism comprises the following features: In the choice of the arrangement of the crossed linear guides 11, 12, the direction of the gravitational force should be taken into account practically. assigns one connected to the base plate 13 linear guide 12 perpendicular to the direction of the gravitational force, the connecting element 14 of the
  • Linear guides 11, 12 are moved by the motor 8 only perpendicular to the gravitational force.
  • the motor 8 therefore does not have to apply any additional force in order to move the connecting element 14 parallel to the weight.
  • the associated with the version 7 linear guide 11 must be arranged according to parallel to the direction of gravitational force.
  • the linear guides 11, 12 can be implemented, for example, by combining one bolt each with a matching slide bearing or one bolt each with a matching linear bearing or one linear rail, each with a corresponding slide.
  • the combination of motor shaft 9 and eccentrically arranged bearing 10 can be implemented as shown in FIG. 3.
  • the shaft 9 of the motor 8 is connected to a second shaft 15, which is oriented parallel to the motor axis 9, but is displaced perpendicular thereto.
  • the two shafts are rigidly connected to one another via a mechanism 16.
  • the second shaft 15 is centrally connected to a ball bearing 17, whose outer ring is in turn connected to the socket 7 of the slide 5.
  • Ball bearings normally allow, to some extent, other rotations than mere rotations about the axis of the ball bearing. This play allows the slide 5, which is connected to the ball bearing 17 via the holder 7, to move perpendicularly to the desired slide plane 6. In order to suppress this play, instead of a ball bearing 17, two ball bearings arranged one behind the other on the shaft 15 are used in a "fixed-lot storage.” In this way, the circular movement of the slide 5 can be limited precisely to the desired slide 6. This makes it possible a constantly sharp image of the slide 5 with the imaging optics 3 on the measurement object, not shown here.
  • FIGS. 4 and 5 show alternative devices for implementing a slide-shifting mechanism using a linear actuator, for example piezoelectrical, electromagnetic, pneumatic or hydraulic actuators.
  • the slide is firmly connected to a socket 18.
  • the socket 18 is fixedly connected to a linear actuator 19, for example a piezoactuator or voice-coil actuator, which can displace the socket along the x-axis.
  • the linear actuator 19 is connected via a connecting element 20 with a further linear actuator 21, preferably with a crossed direction of movement. This shifts the parts 19 and 20 and thus also the frame 18 along the preferably crossed direction
  • slide-shifting mechanism includes the following in this specification
  • the linear actuators 19 and 21 can additionally via a lever device to increase the maximum displacement with the components 18 and
  • the linear actuators 19 and 21 can each be controlled so that the time course of the expansion of a cosine
  • Embodiment with a socket 22 firmly connected On the socket crossed linear guides 23, 24 are mounted, on each of which a carriage 25, 26 can be moved.
  • the carriages 25, 26 are each fixedly connected to a linear actuator 19, 21, for example a piezoactuator or voice coil actuator.
  • the also preferably crossed arranged linear actuators move the carriage and the associated socket 22 in a plane.
  • slide-shifting mechanism in this embodiment comprises the following features:
  • the linear actuators 19, 21 may additionally be connected to the first slide 25 and / or the second slide 26 via a lever device for increasing the maximum displacement.
  • the linear actuators 19, 21 may additionally be connected to the first slide 25 and / or the second slide 26 via a lever device for increasing the maximum displacement.
  • Extension corresponds to a cosine function, in which case different phase differences, frequencies and amplitudes are possible. Is that the Phase shift between the respective curves 90 ° at identical frequencies and amplitudes, a circular movement of the socket is achieved. Of course it is also possible to drive through any arbitrary closed or not closed Lissajous figures.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Projizieren eines zeitlich veränderlichen optischen Musters auf ein dreidimensional zu vermessendes Objekt, umfassend eine Fassung für ein optisches Muster, eine Lichtquelle mit einer Beleuchtungsoptik und eine Abbildungsoptik, wobei das optische Muster als ein Dia auf einer Verschiebungsmechanik befestigt ist, die das optische Muster relativ zur Beleuchtungsoptik und zur Abbildungsoptik verschiebt, wobei die Verschiebungsmechanik eine Verschiebung des optischen Musters in einer senkrecht zur optischen Achse der Abbildungsoptik orientierten Diaebene bewirkt.

Description

Vorrichtung zum Projizieren eines zeitlich veränderlichen optischen Musters auf ein dreidimensional zu vermessendes Objekt
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Projizieren eines zeitlich
veränderlichen optischen Musters auf ein zu dreidimensional vermessendes Objekt nach Anspruch 1.
Aus dem Stand der Technik sind hierfür Vorrichtungen bekannt, bei denen verschiedene Muster auf das zu vermessende Objekt projiziert werden. Für derartige dreidimensionale Vermessungen erweisen sich lageveränderliche Muster und Projektionen als zweckmäßig bzw. als notwendig . Hierzu wird die Projektion beispielsweise über einen taumelnden Spiegel umgelenkt (DE 102011101476 AI). Diese Vorrichtung hat verschiedene Nachteile, von denen folgende besonders hervorzuheben sind :
Da sich der taumelnde Spiegel zwischen der Abbildungsoptik des Diaprojektors und dem Messobjekt befindet, muss der Spiegel vergleichsweise groß sein, um den ausgeleuchteten Bereich nicht zu begrenzen. Dies erfordert einen großen Bauraum. Außerdem ist infolge der vergleichsweise großen Masse des Spiegels ein großer konstruktiver Aufwand erforderlich, wenn mögliche Unwuchten bei der Rotation zu vermeiden sind.
Durch die taumelnde Bewegung des Spiegels wird nicht nur das projizierte Muster, sondern auch der ausgeleuchtete Bereich verschoben. Das effektiv nutzbare Messfeld, das in jeder Stellung des taumelnden Spiegels von einem Muster beleuchtet wird, ist deshalb deutlich kleiner als der Bereich, der in einer einzelnen Stellung des Spiegels ausgeleuchtet wird . Deshalb kommt ein großer Teil der Lichtleistung nicht der Ausleuchtung des Messfeldes zugute. Bei den kurzen Messzeiten, die bei dreidimensionalen Messverfahren grundsätzlich erwünscht sind, ist eine optimale Ausnutzung der Lichtleistung jedoch von hoher Bedeutung. Es besteht die Aufgabe, den genannten Nachteilen abzuhelfen und eine
Vorrichtung anzugeben, mit der ein optisches Muster auf ein zu vermessendes Objekt stabil und mit einem minimalen Aufwand auch auf bewegliche Weise projiziert werden kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Vorrichtung zum Projizieren eines optischen Musters auf ein zu vermessendes Objekt mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche enthalten zweckmäße und/oder vorteilhafte Ausführungsformen.
Die Vorrichtung zum Projizieren eines zeitlich veränderlichen optischen Musters auf ein dreidimensional zu vermessendes Objekt umfasst eine Fassung für ein optisches Muster, eine Lichtquelle mit einer Beleuchtungsoptik und eine
Abbildungsoptik, wobei das optische Muster als ein Dia auf einer
Verschiebungsmechanik befestigt ist, die das optische Muster relativ zur
Beleuchtungsoptik und zur Abbildungsoptik verschiebt. Dabei bewirkt die
Verschiebungsmechanik eine Verschiebung des optischen Musters in einer senkrecht zur optischen Achse der Abbildungsoptik orientierten Diaebene. Bei einer Ausführungsform enthält die Verschiebungsmechanik eine Anordnung aus zueinander gekreuzten Linearführungen zur Führung der Fassung, wobei die Verschiebung des optischen Musters entlang von durch die gekreuzten
Linearführungen ermöglichten und überlagerten translatorischen Bewegungen erfolgt. Unter„gekreuzt" wird hier eine Anordnung verstanden, bei der beide Linearführungen nicht parallel zueinander angeordnet sind. Sie können dabei insbesondere senkrecht zueinander angeordnet sein.
Bei einer Ausführungsform ist die Verschiebungsmechanik in Form eines in die Fassung eingearbeiteten Lagers mit einem in dem Lager exzentrisch rotierenden von einem Motor getriebenen Formkörper ausgebildet.
Bei einer Ausführungsform ist die Verschiebungsmechanik in Form an der Fassung angreifender linearer Aktuatoren ausgebildet, wobei die Aktuatoren in Form von piezoelektrisch bewegten Hebeleinrichtungen ausgebildet sind . Die Lichtquelle, die Beleuchtungsoptik, die Abbildungsoptik und mindestens eine der Linearführungen sind bei einer vorteilhaften Ausgestaltung über einen starren Grundkörper miteinander verbunden. Bei einer Ausführungsform werden die linearen Aktuatoren so angesteuert, dass die Fassung auf einer Kreisbahn verschoben wird .
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die mit dem Grundkörper verbundene Linearführung senkrecht zur Wirkungsrichtung der Gravitationskraft angeordnet.
Bei einer Ausführungsform weist die Verschiebungsmechanik zwei in einer Fest- Los-Lagerung eingearbeitete Lager auf.
Die Vorrichtung soll nachfolgend anhand beispielhafter Ausführungsformen näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung dienen die Figuren 1 bis 5.
Es zeigt
Fig . 1 eine erste Ansicht einer beispielhaften Vorrichtung (Ansicht auf die x-z- Ebene des rechtshändigen Koordinatenssytems),
Fig . 2 eine zweite Ansicht der in Fig . 1 gezeigten Vorrichtung (Ansicht auf die x- y-Ebene des rechtshändigen Koordinatenssytems), Fig . 3 eine mögliche Ausführungsform des Exzentertriebs der in Fig . 1 und 2 gezeigten Vorrichtung,
Fig . 4 eine Ausführungsform mit einer von einem linearen Aktuator getriebenen Verschiebungsmechanik,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform mit einer von einem linearen Aktuator
getriebenen Verschiebungsmechanik.
Als besonders einfach hat sich eine rein translatorische Verschiebung des optischen Musters auf einer Kreisbahn ergeben. Dadurch ist eine sehr
gleichmäßige Veränderung der projizierten Musterstruktur möglich. Insbesondere wird die projizierte Musterstruktur so stets mit konstanter Geschwindigkeit verschoben und es wird keine Bewegungsrichtung bevorzugt.
Die Figuren 1 bis 2 zeigen eine erste Ausführungsform in verschiedenen
Ansichten.
Der Musterprojektor besteht aus einer Lichtquelle 1 mit optionaler
Beleuchtungsoptik 2, einem optischen Muster in Form eines Dias 5 und einer Abbildungsoptik 3. Die Beleuchtungsoptik und die Abbildungsoptik weisen hier eine gemeinsame optische Achse 4 auf. Die gemeinsame optische Achse ist vorteilhaft aber nicht notwendig. Das Dia 5 wird von der Lichtquelle 1 mithilfe der optionalen Beleuchtungsoptik 2, die beispielsweise der Homogenisierung und Kollimation des Lichts dient, ausgeleuchtet. Die Abbildungsoptik bildet das Dia auf das Messobjekt (nicht dargestellt) ab. Das Dia 5 befindet ich also zwischen Beleuchtungs- 2 und Abbildungsoptik 3. Das Dia selbst ist mit einer Mechanik verbunden, die das Dia relativ zur Lichtquelle und den Optiken verschiebt.
Damit das optische Muster stets im gleichen Abstand vom Projektor scharf auf das Messobjekt abgebildet werden kann, muss die Diaebene 6 senkrecht auf der optischen Achse 4 der Abbildungsoptik 3 stehen und die Verschiebung des Dias 5 darf ausschließlich parallel zur Diaebene 6 ausgeführt werden.
Es ist also die Funktion der Dia-verschiebenden Mechanik, sicherzustellen, dass die Verschiebung des Dias 5 möglichst parallel zur Diaebene 6 stattfindet und dass diese Diaebene auch bei äußeren Einflüssen (beispielsweise Gravitation) eingehalten wird. Die Verschiebung des Dias in der Diaebene soll möglichst gleichmäßig erfolgen. Vorteilhaft ist die Verschiebung auf einer Kreisbahn. Die Anforderung einer festen Diaebene und einer gleichmäßigen Verschiebung wird durch eine geeignete Kombination verschiedener mechanischer Einrichtungen gelöst.
Das optische Muster in Form eines Dias 5 ist mit einer Mechanik verbunden, die folgende Merkmale umfasst: Das Dia 5 befindet sich in einer Fassung 7, die über ein Lager 10 mit einem Motor 8 verbunden ist. Dabei sind die Motorachse 9 und die Achse des Lagers 10 exzentrisch zueinander angeordnet. Weiterhin ist die Fassung 7 des Dias 5 mit zwei gekreuzten Linearführungen 11, 12 verbunden, mit denen die Bewegung des Dias 5 mit der Fassung 7 auf reine translatorische Bewegungen eingeschränkt wird.
Um zu gewährleisten, dass das Dia 5 parallel zur Diaebene 6 auf einer Kreisbahn verschoben wird, sind die zwei gekreuzten Linearführungen 11, 12 jeweils parallel zur Diaebene 6 und jeweils senkrecht zur Motorachse 9 angeordnet. Daraus folgt, dass auch die Motorwelle 9 senkrecht zur Diaebene 6 angeordnet ist. Gleichfalls folgt daraus, dass die optische Achse 4 der Abbildungsoptik 3 senkrecht zu den Linearführungen 11, 12 und parallel zur Motorachse 9 angeordnet ist. Die
Linearführungen 11, 12 können praktischerweise senkrecht zueinander
angeordnet sein. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig . Es ist lediglich erforderlich, dass die beiden Linearführungen 11, 12 nicht parallel zueinander angeordnet sind .
Die Lichtquelle 1, die Optiken 2, 3, der Motor 8 und eine der Linearführungen 12 sind über eine starre Verbindung 13, die nachfolgend„Grundplatte" genannt wird, starr miteinander verbunden. Die Fassung 7 mit dem Dia 5, dem Lager 10 und der anderen Linearführung 11 bildet die erste bewegte Einheit. Das
Verbindungselement 14 der beiden gekreuzten Linearführungen 11, 12 bildet eine zweite bewegte Einheit. Die erste bewegte Einheit wird auf einer Kreisbahn in der Diaebene 6 verschoben. Die zweite bewegte Einheit wird geradlinig entlang der einen Linearführung 12 hin und her verschoben.
Die Anordnung der Linearführungen 11, 12 ist vertauschbar. Beispielsweise ist die mit der Fassung 7 verbundene Linearführung 11 in Fig . 2 horizontal (parallel zur x-Achse und die mit der Grundplatte 13 verbundene Linearführung 12 vertikal (parallel zur y-Achse angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass die mit der Grundplatte starr verbundene Linearführung 12 horizontal und die mit der
Fassung 7 verbundene Linearführung 11 vertikal angeordnet ist.
Weiterhin umfasst die Dia-verschiebende Mechanik folgende Merkmale: Bei der Wahl der Anordnung der gekreuzten Linearführungen 11, 12 sollte praktischerweise die Richtung der Gravitationskraft berücksichtigt werden. Ordnet man die mit der Grundplatte 13 verbundene Linearführung 12 senkrecht zur Richtung der Gravitationskraft an, muss das Verbindungselement 14 der
Linearführungen 11, 12 vom Motor 8 nur senkrecht zur Gravitationskraft verschoben werden. Der Motor 8 muss also keine zusätzliche Kraft aufbringen, um das Verbindungselement 14 parallel zur Gewichtskraft zu verschieben. Die mit der Fassung 7 verbundene Linearführung 11 muss entsprechend parallel zur Richtung der Gravitationskraft angeordnet sein.
Die Linearführungen 11, 12 können beispielsweise durch Kombination von je einen Bolzen mit je einem passenden Gleitlager oder je einen Bolzen mit je einem passenden Linearlager oder je eine Linearschiene mit je einem entsprechenden Schlitten umgesetzt werden.
Die Kombination aus Motorwelle 9 und exzentisch angeordnetem Lager 10 lässt sich folgendermaßen umsetzen wie Fig 3 gezeigt.
Die Welle 9 des Motors 8 ist mit einer zweiten Welle 15 verbunden, die parallel zur Motorachse 9 orientiert, aber senkrecht dazu verschoben ist. Die beiden Wellen sind über eine Mechanik 16 starr miteinander verbunden.
Die zweite Welle 15 ist zentral mit einem Kugellager 17 verbunden, dessen äußerer Ring wiederum mit der Fassung 7 des Dias 5 verbunden ist. Ein
Kugellager lässt normalerweise in gewissem Maß auch andere Rotationen als reine Rotationen um die Achse des Kugellagers zu. Dieses Spiel lässt es zu, dass sich das mit dem Kugellager 17 über die Fassung 7 verbundene Dia 5 senkrecht zur gewünschten Diaebene 6 bewegt. Um dieses Spiel zu unterdrücken, werden statt einem Kugellager 17 zwei hintereinander auf der Welle 15 angeordnete Kugellager in einer„Fest-Los-Lagerung" verwendet. Auf diese Weise kann die Kreisbewegung des Dias 5 exakt auf die gewünschte Diabene 6 eingeschränkt werden. Dies ermöglicht eine konstant scharfe Abbildung des Dias 5 mit der Abbildungsoptik 3 auf das hier nicht dargestellte Messobjekt.
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen alternative Vorrichtungen zur Umsetzung einer diaverschiebenden Mechanik unter Verwendung einer linearen Aktuatorik, bspw. piezoelektische, elektromagnetische, pneumatische oder hydraulische Aktuatoren. Das Dia ist mit einer Fassung 18 fest verbunden. Die Fassung 18 ist fest mit einem linearen Aktuator 19 bspw. Piezoaktuator oder Voice-Coil-Actuator verbunden, welcher die Fassung entlang der x-Achse verschieben kann.
Der lineare Aktuator 19 ist über ein Verbindungselement 20 mit einem weiteren linearen Aktuator 21 mit vorzugsweise gekreuzter Bewegungsrichtung verbunden. Dieser verschiebt die Teile 19 und 20 und damit auch den Rahmen 18 entlang der vorzugsweise gekreuzten Richtung
Weiterhin umfasst die Dia-verschiebende Mechanik folgende bei diesem
Ausführungsbeispiel folgende Merkmale:
Die linearen Aktuatoren 19 und 21 können zusätzlich über eine Hebelvorrichtung zur Vergrößerung des maximalen Verschiebewegs mit den Komponenten 18 und
20 verbunden sein. Die linearen Aktuatoren 19 und 21 können jeweils so angesteuert werden, dass der zeitliche Verlauf der Ausdehnung einer Cos-
Funktion entspricht. Beträgt die Phasenverschiebung zwischen den jeweilige Verläufen 90° und die Frequenz ist identisch, wird eine Kreisbewegung der Fassung erreicht. Fig.5 zeigt hierzu eine weitere Ausgestaltung. Das Dia ist bei dieser
Ausführungsform mit einer Fassung 22 fest verbunden. An der Fassung sind gekreuzte Linearführungen 23, 24 angebracht, auf denen jeweils ein Schlitten 25, 26 verschoben werden kann. Die Schlitten 25, 26 sind jeweils fest mit einem linearen Aktuator 19, 21 bspw. Piezoaktuator oder Voice-Coil-Actuator verbunden. Die ebenfalls vorzugsweise gekreuzt angeordneten linearen Aktuatoren bewegen die Schlitten und die damit verbundene Fassung 22 in einer Ebene.
Weiterhin umfasst die Dia-verschiebende Mechanik bei diesem Ausführungsbeispiel folgende Merkmale:
Die linearen Aktuatoren 19, 21 können zusätzlich über eine Hebelvorrichtung zur Vergrößerung des maximalen Verschiebewegs mit den ersten Schlitten 25 und/oder dem zweiten Schlitten 26 verbunden sein. Die linearen Aktuatoren 19,
21 können jeweils so angesteuert werden, dass der zeitliche Verlauf der
Ausdehnung jeweils einer Cosinus-Funktion entspricht, wobei hier verschiedene Phasendifferenzen, Frequenzen und Amplituden möglich sind. Beträgt die Phasenverschiebung zwischen den jeweiligen Verläufen 90° bei identischen Frequenzen und Amplituden, wird eine Kreisbewegung der Fassung erreicht. Möglich ist hier natürlich auch das Durchfahren ansich beliebiger geschlossener oder auch nicht geschlossener Lissajous-Figuren.
Die Vorrichtung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus fachmännischem Handeln.
Bezugszeichenliste
1 Lichtquelle
2 Beleuchtungsoptik
3 Abbildungsoptik
4 Optische Achse
5 Dia
6 Diaebene
7 Fassung
8 Motor
9 Motorwelle
10 Lager
11 Erste Linearführung
12 Zweite Linearführung
13 Grundplatte
14 Verbindungselement
15 Welle
16 Mechanik
17 Kugellager
18 Fassung
19 Erster linearer Aktuator
20 Verbindungselement
21 Zweiter linearer Aktuator
22 Fassung
23 Erste Linearführung
24 Zweite Linearführung
25 Erster Schlitten
26 Zweiter Schlitten

Claims

Ansprüche
Vorrichtung zum Projizieren eines zeitlich veränderlichen optischen Musters auf ein dreidimensional zu vermessendes Objekt,
umfassend eine Fassung (7) für ein optisches Muster (5), eine Lichtquelle (1) mit einer optionalen Beleuchtungsoptik (2) und eine Abbildungsoptik (3), wobei
das optische Muster als ein Dia auf einer Verschiebungsmechanik befestigt ist, die das optische Muster relativ zur optionalen Beleuchtungsoptik und/oder zur Abbildungsoptik verschiebt,
wobei die Verschiebungsmechanik eine Verschiebung des optischen
Musters in einer senkrecht zur optischen Achse (4) der Abbildungsoptik orientierten Diaebene (6) bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verschiebungsmechanik eine Anordnung aus zueinander nichtparallelen Linearführungen (11, 12) zur Führung der Fassung (7) enthält, wobei die Verschiebung des optischen Musters entlang von durch die Linearführungen ermöglichten und überlagerten translatorischen
Bewegungen erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verschiebungsmechanik in Form eines in die Fassung (7)
eingearbeiteten Lagers (10) mit einem in dem Lager exzentrisch
rotierenden von einem Motor getriebenen Formkörper ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fassung (7) mit einer gleichförmigen Bahngeschwindigkeit auf einer Kreisbahn umläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebungsmechanik in Form an der Fassung angreifender linearer Aktuatoren ausgebildet ist, wobei die Aktuatoren in Form von linearen Aktuatoren, insbesondere piezoelektrisch bewegten Hebeleinrichtungen, ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lichtquelle (1), die Beleuchtungsoptik (2), die Abbildungsoptik (3) und mindestens eine der Linearführungen (11, 12) über einen starren
Grundkörper miteinander verbunden sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die linearen Aktuatoren so angesteuert sind, dass die Fassung auf einer Kreisbahn verschoben wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Grundkörper verbundene Linearführung (12) senkrecht zur Wirkungsrichtung der Gravitationskraft angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verschiebungsmechanik zwei in einer Fest-Los-Lagerung eingearbeitete Lager aufweist.
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