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DD224401A1 - DEVICE FOR DETERMINING GEOMETRIC DIMENSIONS ON MEASURED OBJECTS - Google Patents

DEVICE FOR DETERMINING GEOMETRIC DIMENSIONS ON MEASURED OBJECTS Download PDF

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Publication number
DD224401A1
DD224401A1 DD26368184A DD26368184A DD224401A1 DD 224401 A1 DD224401 A1 DD 224401A1 DD 26368184 A DD26368184 A DD 26368184A DD 26368184 A DD26368184 A DD 26368184A DD 224401 A1 DD224401 A1 DD 224401A1
Authority
DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
measuring
dimensional array
rotating
image plane
sensing elements
Prior art date
Application number
DD26368184A
Other languages
German (de)
Inventor
Hans-Guenter Woschni
Alios Erben
Frank Knoff
Original Assignee
Zeiss Jena Veb Carl
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 Zeiss Jena Veb Carl filed Critical Zeiss Jena Veb Carl
Priority to DD26368184A priority Critical patent/DD224401A1/en
Priority to DE19853512002 priority patent/DE3512002A1/en
Publication of DD224401A1 publication Critical patent/DD224401A1/en

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung geometrischer Abmessungen an Messobjekten mittels parallel zur Objektflaeche verlaufende Interferenzlinien mit dem Ziel, vor allem den Gebrauchswert der Messgeraete zu erhoehen. Aufgabe ist es, die gegenseitige Ausrichtung von Messobjekt und der Interferenzen erzeugenden Elemente zu vereinfachen, die Interferenzlinie messtechnisch zu erfassen und deren Lage auszuwerten. Erfindungsgemaess sind in der Beleuchtungseinrichtung Interferenzen zu einer beliebig parallel zur optischen Achse gerichteten Messobjektoberflaeche erzeugende Blenden- oder Beugungsgitteranordnungen und in der Bildebene einer Messanordnung eine feststehende zweidimensionale Anordnung optischer Einstellmittel oder fotoelektrischer Abtastelemente oder eine, eine rotierende Relativbewegung zwischen dem Bild der Interferenzlinie und einer eindimensionalen Anordnung optischer Einstellmittel oder fotoelektrischer Abtastelemente zur Bestimmung der Lage der in dieser Bildebene abgebildeten, in definiertem Abstand zur Messobjektoberflaeche im Messpunkt verlaufenden Inteferenzlinien vorgesehen. Fig. 1The invention relates to a device for determining geometric dimensions of measuring objects by means of parallel to the object surface extending interference lines with the aim to increase especially the utility value of the measuring devices. The task is to simplify the mutual alignment of the object to be measured and the elements generating the interference, to metrologically record the interference line and to evaluate its position. According to the invention, in the illumination device interferences to an arbitrary parallel to the optical axis directed Meßobjektoberflaeche generating aperture or diffraction grating arrangements and in the image plane of a measuring arrangement a fixed two-dimensional array of optical adjustment means or a photoelectric, or a rotating relative movement between the image of the interference line and a one-dimensional array optical adjustment means or photoelectric scanning elements for determining the position of the imaged in this image plane, at a defined distance to the measuring object surface extending in the measuring point Inteferenzlinien provided. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung geometrischer Abmessungen an Meßobjekten mit Hilfe von Interferenzen, vorzugsweise durch Bestimmung der Lage einer parallel zur anzutastenden Meßobjektoberfläche verlaufenden Interferenzlinie.The invention relates to a device for determining geometric dimensions of test objects by means of interference, preferably by determining the position of an interference line running parallel to the test object surface to be scanned.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Aus der DD-PS 30682 ist die optische Antastung von Meßobjekten mittels Zweistrahlinterferenzlinie und aus der DD-PS 93641 mittels Mehrstrahlinterferenzlinie bekannt, bei welcher ein oder mehrere monochromatische Strahlenbündel unter vorgegebenen Winkeln zur optischen Achse einer Meßanordnung geneigt verlaufen. Auf das Meßobjekt treffende und daran vorbeilaufende Strahlen interferieren in der Nähe der angestrahlten Meßobjektoberfläche und bilden in definiertem Abstand von dieser eine meßtechnisch ausnutzbare Interferenzlinie.From DD-PS 30682 the optical probing of DUTs by means of two-beam interference line and DD-PS 93641 by Mehrstrahlinterferenzlinie is known in which one or more monochromatic radiation beam at predetermined angles to the optical axis of a measuring device inclined. On the object to be measured and passing by rays interfere in the vicinity of the illuminated Meßobjektoberfläche and form at a defined distance from this a metrologically exploitable interference line.

Aus der DD-PS 146337 ist eine ebensolche Einrichtung mit einer Beleuchtungseinrichtung mit Kollimator bekannt, in dessen Brennebene eine Blende bzw. hinter dem ein Beugungsgitter angeordnet ist. Die lichtdurchlässigen Öffnungen gehören unterschiedlichen Spaltsystemen an. Dabei bestehen Blende bzw. Beugungsgitter aus zwei unmittelbar hintereinander angeordneten Teilblenden bzw. Gittern, die zueinander einstellbar sind.From DD-PS 146337 a similar device with a lighting device with collimator is known in the focal plane, a diaphragm or behind which a diffraction grating is arranged. The translucent openings belong to different gap systems. In this case, aperture or diffraction grating consist of two partial apertures or gratings arranged directly behind one another, which are adjustable relative to one another.

Diese bekannten Einrichtungen besitzen den Nachteil, daß es zwecks Erzeugung einer kontrastreichen Interferenzlinie notwendig ist, den oder die Blenden- oder Gitterspalte parallel zur anzutastenden Fläche auszurichten. Beim Übergang zu anders gerichteten Meßobjektflächen müssen dann Blende und Gitter neu ausgerichtet werden. So ergibt sich ein hoher Bedienaufwand. Weiterhin nachteilig ist, daß ein Einsatz für Messungen an beweglichen Meßobjekten, also dynamische Messungen, nicht möglich sind.These known devices have the disadvantage that, in order to produce a high-contrast interference line, it is necessary to align the diaphragm or grid column parallel to the surface to be scanned. In the transition to differently oriented Meßobjektflächen then aperture and grid must be realigned. This results in a high operating effort. Another disadvantage is that an application for measurements on moving objects to be measured, ie dynamic measurements, are not possible.

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Es ist Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, den Bedienaufwand zu senken und den Gebrauchswert und Anwendungsbereich der nach dem Interferenzlinienverfahren arbeitenden Meßgeräte zu erweitern.It is an object of the invention to eliminate the disadvantages of the prior art, to reduce the operating effort and to extend the utility value and scope of the operating according to the interference line method measuring instruments.

-3- 263 681 4-3- 263 681 4

Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung zur Bestimmung geometrischer Abmessungen an Meßobjekten mittels Interferenzen ohne gegenseitige Ausrichtung von Meßobjekt und Blende bzw. Beugungsgitter die Lage der optisch anzutastenden Meßobjektfläche zur Ziellinie der Meßanordnung bzw. bei dynamischer Messung den Ort des Durchganges der auswertbaren Interferenzlinie durch die Ziellinie der Meßanordnung zu bestimmen.The invention is based on the object in a device for determining geometrical dimensions of objects under test by means of interference without mutual alignment of the object to be measured and aperture or diffraction grating, the position of the optically to be touched Meßobjektfläche to the target line of the measuring device or dynamic measurement of the location of the passage of the evaluable interference line to be determined by the target line of the measuring arrangement.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung zur Bestimmung geometrischer Abmessungen an Meßobjekten mittels Interferenzen, welche durch geneigt zur Tangentialebene im Meßpunkt der anzutastenden Meßobjektfläche auffallendes Licht erzeugt werden, wobei ein Teil des Lichtes an der Meßobjektoberfläche reflektiert wird und der andere Teil daran vorbeiläuft und beide Teile miteinander in definiertem Abstand von der Meßobjektfläche interferieren, bestehend aus einer Meßobjektaufnahme, einer dazu relativ verschiebbaren Meßanordnung mit Meßmarke oder fötoelektrischen Empfängern und einer der Meßanordnung zugeordneten Beleuchtungseinrichtung, welche eine Lichtquelle, um die optische Achse einstellbar angeordnete Blenden in der Brennebene eines der Lichtquelle nachgeordneten Kollimatorobjektives oder um die optische Achse drehbar angeordnete Beugungsgitter hinter dem Kollimatorobjektiv besitzt zur Erzeugung mehrerer unterschiedlich zur Tangentialebene im Meßpunkt geneigter Lichtbündel, wobei von jedem dieser Lichtbündel ein Teil an der Meßobjektoberfläche reflektiert wird und der andere Teil direkt in das Meßmikroskop trifft, dadurch gelöst, daß in der Beleuchtungseinrichtung Interferenzlinien zu einer beliebig parallel zur optischen Achse gerichteten Meßobjektoberfläche erzeugende Blenden- oder Beugungsgitteranordnungen und in der Bildebene einer Meßanordnung eine feststehende zweidimensional Anordnung optischer Einstellmittel oder fotoelektrischer Abtastelemente oder eine/eine rotierende Relativbewegung zwischen einem Bild der Interferenzlinie und. einer eindimensionalen Anordnung optischer Einstellmittel oder fotoelektrisch^ Abtastelemente zur Bestimmung der Lage der in dieser Bildebene abgebildeten, in definiertem Abstand zur Meßobjektoberfläche im Meßpunkt verlaufenden Interferenzlinien vorgesehen sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn in der Brennebene des Kollimators eine Blende mit konzentrisch verlaufenden, lichtdurchlässigen Ringen und in der Bildebene der Meßanordnung eine rotierende eindimensionale Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente oder eine feststehende zweidimensionale Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente vorgesehen sind.According to the invention, this object is achieved in a device for determining geometric dimensions of objects to be measured by means of interferences which are generated by tilted to the tangent plane in the measuring point of the Meßobjektfläche to be touched light, wherein a part of the light is reflected at the Meßobjektoberfläche and the other part passes it and both parts interfere with each other at a defined distance from the Meßobjektfläche, consisting of a Meßobjektaufnahme, a relatively displaceable measuring arrangement with measuring point or fetoelectric receivers and an illumination device associated with the measuring device, which comprises a light source, the optical axis adjustable arranged aperture in the focal plane of the light source downstream collimator or about the optical axis rotatably arranged diffraction grating behind the collimator lens has ge for generating a plurality of different to the tangent plane in the measuring point Tilted light bundle, wherein from each of these light beams, a part of the Meßobjektoberfläche is reflected and the other part directly into the measuring microscope, achieved in that in the illumination device interference lines to any direction parallel to the optical axis directed Meßobjektoberfläche generating aperture or diffraction grating arrangements and in the Image plane of a measuring arrangement, a fixed two-dimensional arrangement of optical adjusting means or photoelectric scanning elements or a rotating relative movement between an image of the interference line and. a one-dimensional arrangement of optical adjustment means or photoelectric scanning elements are provided for determining the position of the interference lines imaged in this image plane and extending at a defined distance to the measurement object surface at the measurement point. It is advantageous if in the focal plane of the collimator, a diaphragm with concentric, translucent rings and in the image plane of the measuring device, a rotating one-dimensional array of photoelectric sensing elements or a fixed two-dimensional array of photoelectric sensing elements are provided.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, daß in der Brennebene des Kollimators eine Blende mit konzentrisch verlaufenden lichtdurchlässigen Ringen und unmittelbar davor oder dahinter eine rotierende, einen oder mehrere lichtdurchlässige Sektoren umfassende Sektorscheibe und in der Bildebene der Meßanordnung eine feststehende, zweidimensionale Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente oder eine synchron und phasenstarr mit der Sektorscheibe rotierende eindimensionale Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente angeordnet sind. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn in der Brennebene des Kollimators eine rotierende, konzentrisch zur Rotationsachse verlaufende, lichtdurchlässige Ringsektoren umfassende Scheibe und in der Bildebene der Meßanordnung eine feststehende, zweidimensionale oder eine synchron und phasenstarr mit der Scheibe rotierende Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente angeordnetsind.An advantageous embodiment of the invention is that in the focal plane of the collimator a diaphragm with concentric translucent rings and immediately before or behind a rotating, one or more transparent sectors comprehensive sector and in the image plane of the measuring device a fixed, two-dimensional array of photoelectric sensing elements or a synchronous and phase-locked with the sector disk rotating one-dimensional array of photoelectric sensing elements are arranged. It is also advantageous if in the focal plane of the collimator, a rotating, concentric with the axis of rotation extending, transmissive ring sectors comprehensive disc and in the image plane of the measuring arrangement a fixed, two-dimensional or a synchronous and phase-locked with the disc rotating arrangement of photoelectric sensing elements are arranged.

Bei Verwendung von Beugungsgittern ist es vorteilhaft, daß dem Kollimator benachbart ein Beugungsgitter mit konzentrischen Beugungsstrukturen mit in radialer Richtung konstantem Abstand und in der Bildebene der Meßanordnung eine rotierende eindimensionale oder eine feststehende zweidimensionale Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente vorgesehen sind. Ferner ist es vorteilhaft, wenn unmittelbar hinter dem Kollimator ein Ringspiegelsystem, bestehend aus zwei konzentrischen Kegelspiegeln mit verschiedenem Kegelwinkel, und in der Bildebene der Meßanordnung eine rotierende eindimensionale oder eine feststehende zweidimensionale Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente angeordnet sind. Als Lichtquelle kann ein Laser vorgesehen werden, und als fotoelektrische Abtastelemente sind vorzugsweise CCD-Anordnungen vorgesehen. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung werden vor allem Bedfenaufwand und Meßzeit dadurch verringert, daß beim Übergang zu anders gerichteten Meßobjektflächen eine Einstellung der Blende bzw. des Gitters entsprechend der Lage . der Meßobjektfläche entfällt. Die Einrichtung ermöglicht eine Erzeugung einer auswert- und antastbaren Interferenzlinie an beliebig gerichteten Meßobjektflächen. Grundsätzlich werden dadurch dynamische und automatisierte Messungen ermöglicht.When diffraction gratings are used, it is advantageous for the collimator to have a diffraction grating with concentric diffraction structures with a spacing constant in the radial direction and a rotating one-dimensional or fixed two-dimensional arrangement of photoelectric scanning elements in the image plane of the measuring arrangement. Furthermore, it is advantageous if immediately behind the collimator, a ring mirror system consisting of two concentric conical mirrors with different cone angle, and in the image plane of the measuring arrangement, a rotating one-dimensional or a fixed two-dimensional array of photoelectric sensing elements are arranged. As the light source, a laser may be provided, and as the CCD scanning devices, CCD arrays are preferably provided. When using the device according to the invention especially Bedungsaufwand and measuring time are reduced by the fact that the transition to differently oriented Meßobjektflächen an adjustment of the aperture or the grid according to the location. the Meßobjektfläche deleted. The device enables generation of an evaluable and probable interference line on arbitrarily directed Meßobjektflächen. Basically, this enables dynamic and automated measurements.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below by exemplary embodiments. In the accompanying drawing show:

Fig. 1: den Strahlengang der Einrichtung mit CCD-Matrix, '1 shows the beam path of the device with CCD matrix,

Fig.2: eine CCD-Zeile,2: a CCD line,

Fig.3: gekreuzte CCD-Zeilen,3: crossed CCD lines,

Fig.4: eine Blende mit konzentrischen Ringen,4: a diaphragm with concentric rings,

Fig. 5: eine Blende mit Ringsektoren,5 shows a diaphragm with ring sectors,

Fig. 6: eine Blende mit geraden Öffnungen,6: a diaphragm with straight openings,

Fig.7: ein Beugungsgitter mit konzentrischen Beugungsstrukturen,7 shows a diffraction grating with concentric diffraction structures,

Fig.8: ein Ringspiegelsystem,8: a ring mirror system,

Fig.9: eine Einrichtung mit Beugungsgitter und9 shows a device with diffraction grating and

Fig. 10: eine Einrichtung mit Laser und Ringspiegelsystem.10 shows a device with laser and ring mirror system.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Einrichtung zur Bestimmung geometrischer Abmessungen an Meßobjekten mittels Interferenzen umfaßt eine, zu einer Meßobjektaufnahme 1 relativ verschiebbare Meßanordnung, welche ein Objektiv 2 und in dessen Bildebene eine feststehende zweidimensionale Anordnung 3 oder 4 (Fig. 3) fotoelektrischer Abtastelemente, vorzugsweise in Form einer CCD-Matrix 6 oder gekreuzter CCD-Zeilen 7 (Fig. 3) oder eine rotierende, eindimensionale Anordnung 5 (Fig. 2), vorzugsweise in Form einer CCD-Zeile 8 (Fig. 2) enthält. Mit einer gemeinsamen optischen Achse zur Meßanordnung ist ferner eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, welche eine Lichtquelle 10, einen Kollektor 11 und, in der Brennebene eines Kollimatorobjektes 16 angeordnet, eine Blende 12 mit konzentrischen, lichtdurchlässigen Ringen 13 (Fig.4) enthält.The apparatus shown schematically in FIG. 1 for determining geometric dimensions of objects to be measured by means of interference comprises a measuring arrangement which can be displaced relative to a measurement object holder 1, which has a lens 2 and in whose image plane a stationary two-dimensional arrangement 3 or 4 (FIG. 3) photoelectric scanning elements, preferably in the form of a CCD matrix 6 or crossed CCD lines 7 (Figure 3) or a rotating, one-dimensional array 5 (Figure 2), preferably in the form of a CCD line 8 (Figure 2). With a common optical axis to the measuring arrangement, a lighting device is further provided, which comprises a light source 10, a collector 11 and, arranged in the focal plane of a Kollimatorobjektes 16, an aperture 12 with concentric, translucent rings 13 (Figure 4).

Dieser Blende 12 unmittelbar benachbart ist eine rotierende, einen oder mehrere lichtdurchlässige Sektoren 14 umfassende Sektorblende 15 im Strahlengang angeordnet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Mittelpunkt der Blende 12 und die Rotationsachse der Sektorscheibe 15 auf der optischen Achse 9 liegen. Das der Sektorscheibe 15 nachgeordnete Kollimatorobjektiv 16 bewirkt, daß von dem von den Ringen 13 ausgehenden Licht ein Anteil 17 an der Oberfläche des Meßobjektes 18 reflektiert wird und der andere Anteil 19 des Lichtes direkt in das Objektiv 2 trifft. Beide Anteile 17 und 19This aperture 12 immediately adjacent to a rotating, one or more transparent sectors 14 comprehensive sector aperture 15 is arranged in the beam path. It is advantageous if the center of the diaphragm 12 and the axis of rotation of the sector disk 15 lie on the optical axis 9. The sector disk 15, which has a collimator lens 16 in the downstream direction, causes a portion 17 of the light emerging from the rings 13 to be reflected on the surface of the test object 18 and the other portion 19 of the light to strike the lens 2 directly. Both shares 17 and 19

-4- 263 681 4-4- 263 681 4

interferieren miteinander und bilden in einem definierten Abstand von der Meßobjektf lache 20 eine parallel zur Meßobjektflächeinterfere with each other and form at a defined distance from the Meßobjektf pool 20 a parallel to the Meßobjektfläche

20 liegende Interferenzlinie 21, welche durch das Objektiv 2 in die Ebene der Anordnung 3 auf die CCD-Matrix 6 abgebildet wird. Die Anordnung 3 ist mit einer Auswerteeinrichtung 22 verbunden, in welcher die Lage des Bildes 23 der Interferenzlinie20 lying interference line 21, which is imaged by the lens 2 in the plane of the array 3 on the CCD matrix 6. The arrangement 3 is connected to an evaluation device 22 in which the position of the image 23 of the interference line

21 meßtechnisch bestimmt wird. Bei der Einrichtung nach Fig. 1 kann anstelle der Blende 12 und der rotierenden Sektorscheibe 15 eine mit konzentrisch zu ihrer Rotationsachse angeordneten, lichtdurchlässigen Ringsektoren 24 versehene Scheibe 25 (Fig.5) oder eine mit Schlitzen 26 versehene Scheibe 27 (Fig.6) in der Brennebene des Kollimatorobjektives 16 vorgesehen werden.21 is determined by measurement. In the device according to FIG. 1, instead of the diaphragm 12 and the rotating sector disk 15, a disk 25 (FIG. 5) provided with concentric with its axis of rotation, or transparent disk sectors 24 provided with slots 26 (FIG the focal plane of the collimator lens 16 are provided.

Bei den Einrichtungen, die im Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung rotierende Elemente besitzen, z. B. die rotierende Sektorscheibe 15, die rotierenden Blenden 25 oder 27, muß bei Verwendung einer rotierenden Anordnung 5 mit CCD-Zeile 8 gewährleistet sein, daß die rotierenden Teile der Beleuchtungseinrichtung und der Meßanordnung synchron und phasenstarr rotieren, derart, daß eine entstehende Interferenzlinie etwa senkrecht zur CCD-Zeile 8 liegt.In the devices that have rotating elements in the beam path of the lighting device, z. As the rotating sector disc 15, the rotating aperture 25 or 27, must be ensured when using a rotating assembly 5 with CCD line 8, that rotate the rotating parts of the illumination device and the measuring arrangement synchronously and phase-locked, such that a resulting interference line about is perpendicular to the CCD line 8.

Bei Anwendung feststehender Teile im Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung, wie Beugungsgitter 28, Blende 12 oder Ringspiegelsystem 38 ist es zur Erfassung der Lage des Bildes 23 der Interferenzlinie 21 bei Verwendung einer CCD-Zeile 8 lediglich Bedingung, daß diese CCD-Zeile 8 rotiert-ln diesem Falle ist eine phasenstarre Rotation der CCD-Zeile nicht erforderlich.When using fixed parts in the beam path of the illumination device, such as diffraction grating 28, aperture 12 or ring mirror system 38, it is for conditional detection of the position of the image 23 of the interference line 21 when using a CCD line 8 only that this CCD line 8 rotates -in this Trap is a phase-locked rotation of the CCD line is not required.

Die Rotation der CCD-Zeile 8 kann durch die Rotation des Bildes 23 der Interferenzlinie 21 mittels an sich bekannter bilddrehender, im Strahlengang angeordneter optischer Elemente (nicht dargestellt in den Figuren) ersetzt werden.The rotation of the CCD line 8 can be replaced by the rotation of the image 23 of the interference line 21 by means of known image-rotating, arranged in the beam path optical elements (not shown in the figures).

Desgleichen kann auch nur die feststehende Blende 12 (Fig.4) ohne die Verwendung der rotierenden Sektorscheibe 15 zurLikewise, only the fixed aperture 12 (Figure 4) without the use of the rotating sector disk 15 for

Erzeugung der lnterferenzlinie-2-i'im-Strahlengang angeordnet sein. —Generation of the interference line-2-i'im be arranged in the beam path. -

Die in Fig.9 schematisch dargestellte Einrichtung umfaßt, wie auch in Fig. 1 angegeben, eine etwa punktförmige Lichtquelle 10 und ein Kollimatorobjektiv 16, hinter dem in unmittelbarer Nähe ein Beugungsgitter 28 (Fig.7) mit konzentrischen, äquidistanten Beugungsstrukturen 29 angeordnet ist. Das durch das Beugungsgitter 28 zum Meßobjekt 31 hin gebeugte Licht wird teils am Meßobjekt 31 reflektiert und verläuft teilweise am Meßobjekt 31 vorbei, wobei beide Anteile interferieren und die Interferenzlinie 33 bilden, die durch das Objektiv 2 in die Ebene der gemäß Fig. 1 dargestellten Anordnung 3 abgebildet wird. Die in Fig. 10 dargestellte Einrichtung umfaßt im Beleuchtungsstrahlengang als Lichtquelle einen Laser 34, dem zur Aufweitung des Strahlenganges ein teleskopisches System 35 und diesem ein aus zwei konzentrischen Kegelspiegeln 36,37 mit verschiedenem Kegetwinkel bestehendes Ringspiegelsystem 38 nachgeordnet sind. Das vom Ringspiegelsystem 38 (Fig. 8) ausgehende direkte Lichtbündel 39 und das am Meßobjekt 40 reflektierte Lichtbündel 41 interferieren und bilden die Interferenzlinie 42, die durch das Objektiv 2 in die Ebene der gemäß Fig. 1 dargestellten Anordnung 3 abgebildet wird.The device schematically illustrated in FIG. 9 comprises, as also indicated in FIG. 1, an approximately punctiform light source 10 and a collimator objective 16, behind which a diffraction grating 28 (FIG. 7) with concentric, equidistant diffraction structures 29 is arranged in the immediate vicinity. The light diffracted by the diffraction grating 28 toward the object of measurement 31 is partly reflected at the object of measurement 31 and partially passes the object to be measured 31, both components interfering and forming the interference line 33 passing through the objective 2 into the plane of the arrangement shown in FIG 3 is shown. The device shown in Fig. 10 comprises in the illumination beam path as a light source, a laser 34, to the expansion of the beam path, a telescopic system 35 and this one of two concentric conical mirrors 36,37 with different bow angle existing ring mirror system 38 are arranged downstream. The direct light bundle 39 emanating from the ring mirror system 38 (FIG. 8) and the light bundle 41 reflected at the test object 40 interfere and form the interference line 42 which is imaged by the objective 2 in the plane of the arrangement 3 shown in FIG.

Claims (8)

-2- 263 681 4-2- 263 681 4 Erfindungsansprüche:Invention claims: 1. Einrichtung zur Bestimmung geometrischer Abmessungen an Meßobjekten mittels Interferenzen, welche durch geneigt zur Tangentialebene im Meßpunkt der anzutastenden Meßobjektfläche auffallendes Licht erzeugt werden, wobei ein Teil des Lichtes an der Meßobjektoberfläche reflektiert wird und der andere Teil daran vorbeiläuft und beide Teile miteinander in definiertem Abstand von der Meßobjektfläche interferieren, bestehend aus einer Meßobjektaufnahme, einer dazu relativ verschiebbaren mit Meßmarke oder fotoelektrischen Empfängern und einer der Meßanordnung zugeordneten Beleuchtungseinrichtung, welche eine Lichtquelle, um die optische Achse einstellbar angeordnete Blenden in der Brennebene eines der Lichtquelle nachgeordneten Kollimatorobjektives oder um die optische Achse drehbar angeordnete Beugungsgitter hinter dem Kollimatorobjektiv besitzt zur Erzeugung mehrerer unterschiedlich zur Tangentialebene im Meßpunkt geneigter Lichtbündel, wobei von jedem dieser Lichtbündel ein Teil an der Meßobjektoberfläche reflektiert wird und der andere Teil direkt in das Meßmikroskop trifft, dadurch gekennzeichnet, daß in der Beleuchtungseinrichtung Interferenzlinien zu einer beliebig parallelzur optischen Achse gerichteten Meßobjektoberfläche erzeugende Blenden- oder Beugungsgitteranordnungen und in der Bildebene einer Meßanordnung eine feststehende zweidimensionale Anordnung optischer Einstellmittel oder fotoelektriAbtastelementeoder eine, eine rotierende Relativbewegung zwischen einem Bild der Interferenzlinie und einer eindimensionalen Anordnung optischer Einstellmittel oder fotoelektrischer Abtastelemente zur Bestimmung der Lage der in dieser Bildebene abgebildeten, in definiertem Abstand zur Meßobjektoberfläche im Meßpunkt verlaufenden Interferenzlinien vorgesehen sind.1. A device for determining geometric dimensions of objects to be measured by means of interference, which are generated by tilted to the tangent plane in the measuring point of the Meßobjektfläche to be touched light, wherein a part of the light is reflected at the Meßobjektoberfläche and the other part passes it and both parts with each other at a defined distance interfering with the Meßobjektfläche, consisting of a Meßobjektaufnahme, a relatively displaceable with measuring mark or photoelectric receivers and one of the measuring device associated lighting device which a light source, the optical axis adjustable aperture arranged in the focal plane of the light source downstream Kollimatorobjektives or about the optical axis rotatably arranged diffraction grating behind the collimator lens has to generate a plurality of differently inclined to the tangent plane in the measuring point light bundle, wherein each of these light beam e is reflected in part at the Meßobjektoberfläche and the other part directly into the measuring microscope, characterized in that in the illumination device interference lines to an arbitrarily parallel to the optical axis directed Meßobjektoberfläche generating aperture or diffraction grating arrangements and in the image plane of a measuring arrangement a fixed two-dimensional array of optical adjustment or photoelectric scanning elements or one, a rotating relative movement between an image of the interference line and a one-dimensional array of optical adjustment means or photoelectric sensing elements for determining the position of the imaged in this image plane, at a defined distance to the Meßobjektoberfläche extending in the measuring point interference lines are provided. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/daß irr der Brennebene des Kollimators eine Blende mit konzentrisch verlaufenden, lichtdurchlässigen Ringen und in der Bildebene der Meßanordnung eine rotierende eindimensionale Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente oder eine feststehende zweidimensionale Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente vorgesehen sind.2. Device according to claim 1, characterized in / that irr the focal plane of the collimator, a diaphragm with concentric, translucent rings and in the image plane of the measuring device, a rotating one-dimensional array of photoelectric sensing elements or a fixed two-dimensional array of photoelectric sensing elements are provided. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennebene des Kollimators eine Blende mit konzentrisch verlaufenden lichtdurchlässigen Ringen und unmittelbar davor oder dahinter eine rotierende, einen oder mehrere lichtdurchlässige Sektoren umfassende Sektorscheibe und in der Bildebene der Meßanordnung eine feststehende, zweidimensionale Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente oder eine synchron und phasenstarr mit der Sektorscheibe rotierende eindimensionale Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente angeordnet sind.3. Device according to claim 1, characterized in that in the focal plane of the collimator, a diaphragm with concentrically extending translucent rings and immediately before or behind a rotating, one or more transparent sectors comprehensive sector and in the image plane of the measuring device, a fixed, two-dimensional array of photoelectric Scanning elements or a synchronous and phase-locked with the sector disk rotating one-dimensional array of photoelectric sensing elements are arranged. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennebene des Kollimators eine rotierende, konzentrisch zur Rotationsachse verlaufende, lichtdurchlässige Ringsektoren umfassende Scheibe und in der Bildebene der Meßanordnung eine feststehende, zweidimensionale oder eine synchron und phasenstarr mit der Scheibe rotierende Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente angeordnet sind.4. Device according to claim 1, characterized in that in the focal plane of the collimator a rotating, concentric to the axis of rotation extending, translucent ring sectors comprehensive disc and in the image plane of the measuring arrangement a fixed, two-dimensional or synchronous and phase-locked with the disk rotating arrangement of photoelectric sensing elements are arranged. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, dem Kollimator benachbart, ein Beugungsgitter mit konzentrischen Beugungsstrukturen mit in radialer Richtung konstantem Abstand und in der Bildebene der Meßanordnung eine rotierende eindimensionale oder eine feststehende zweidimensionale Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente vorgesehen sind.5. Device according to claim 1, characterized in that adjacent to the collimator, a diffraction grating with concentric diffraction structures with a constant distance in the radial direction and in the image plane of the measuring arrangement, a rotating one-dimensional or a fixed two-dimensional array of photoelectric sensing elements are provided. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter dem Kollimator ein Ringspiegelsystem, bestehend aus zwei konzentrischen Kegelspiegeln mit verschiedenem Kegelwinkel, und in der Bildebene der Meßanordnung eine rotierende eindimensionale oder eine feststehende zweidimensionale Anordnung fotoelektrischer Abtastelemente angeordnet sind.6. Device according to claim 1, characterized in that immediately behind the collimator, a ring mirror system consisting of two concentric conical mirrors with different cone angle, and in the image plane of the measuring arrangement, a rotating one-dimensional or a fixed two-dimensional array of photoelectric sensing elements are arranged. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle ein Laser vorgesehen ist.7. Device according to claim 1, characterized in that a laser is provided as the light source. 8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als fotoelektrische Abtastelemente vorzugsweise CCD-Anordnungen vorgesehen sind.8. Device according to claim 1 to 7, characterized in that preferably provided as a photoelectric sensing elements CCD arrays. Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
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