TWI582381B

TWI582381B - Apparatus and method for geometric measurement of object

Info

Publication number: TWI582381B
Application number: TW104115708A
Authority: TW
Inventors: Thilo May; Christian Am Weg; Gernot Berger; Ralf Nicolaus; Juergen Petter
Original assignee: Taylor Hobson Ltd
Priority date: 2014-05-19
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2017-05-11
Also published as: US20170082521A1; DE102014007203A1; EP3146290B1; JP2017519204A; CN106461376B; EP3146290A1; TW201602516A; WO2015176805A1; KR20170008222A; JP6385463B2; CN106461376A; US10352817B2

Description

用於物件的幾何量測之裝置及方法

本發明涉及一種用於物件的幾何量測之裝置，此物件特別是光學組件，例如，透鏡。本發明另外亦涉及一種對應的方法及電腦程式以對此類物件進行幾何量測。

為了確保品質且為了監視工業上的製造方法，特別是精細工件技術、光學透鏡的領域及機械和電機微結構之製造技術，就工件或一般物件之高解析-且精確的量測而言存在一種增加的需求。

因此，由DE 10 2011 011 065 B4中已知一種用於量測一存在於載體上的物件之至少一表面區段的裝置。此裝置於此具有：一可針對該載體而固定的參考物件；以及一在至少第一方向中可相對於該參考物件而移動的支件。在該支件上配置一參考體及一距離量測器，其設定成可互相旋轉。此處，該距離量測器形成為用於決定一種至該物件之表面區段的第一點的第一距離及一種至該參考體之與第一點對應的第二點的第二距離。該距離量測器因此具有一種面向該物件的第一距離感測器及一種面向該參考體之第二距離感測器。這些距離感測器在直徑端互相對準。

藉由上述裝置，能高精確地且無接觸地以光學方式掃描一物件的表面。

然而，藉由上述裝置不可能量測厚度，特別是不可能量測一種在平面式或彎曲式物件的表面上延伸的厚度外形或厚度輪廓(profile)，且亦不可能決定透鏡之所謂楔形(wedge)誤差。

本發明的目的是提供一種用於物件的幾何量測之裝置、方法及電腦程式，其特別是可進行一物件之厚度量測及楔形誤差之決定，該物件典型上是光學透鏡。本裝置應可達成高精確的物件量測。此外，本裝置的特徵是儘可能緊密之經濟的結構。

上述目的藉由請求項1之裝置、請求項9之方法、以及請求項14之電腦程式來達成，有利的形式分別是各附屬項之題材。

形成目前所預設的裝置以用於量測一種位於載體單元上的物件。此裝置特別適用於反射性物件(例如，透鏡)之厚度量測及楔形誤差之決定。此裝置具有：一基底；一配置在基底上的載體單元，用於承載該物件；以及至少一參考物件，其可相對於該載體單元或該基底而固定或已固定著。

該裝置另設有一距離量測單元，藉此可決定位置固定的參考物件和該物件之面向該參考物件之表面之間的距離。藉由該距離量測單元，可測得該物件之相對於該參考物件的表面外形(contour)。此外，此裝置具有一種物件支件，其具有一上側和一下側。待量測的物件可固定在該物件支件上。該物件支件因此可選擇地在第一方位和第二方位中配置在該載體單元上。

典型地該物件支件以其上側或以其下側定位在該載體單元上或固定在該載體單元上。上側和下側之分別遠離該載體單元的此側，係面向距離量測單元，使得該物件之配屬於該物件支件之上側或下側的表面在該物件支件的相關方位中可藉由該距離量測單元來掃描。

掃描在此處的意義是指：待量測的物件之面向該距離量測單元之表面的二維點方式的掃描。該距離量測單元和該物件支件可相對移動以掃描該物件的表面。該物件支件在其上側和其下側上分別具有一種與該物件支件和該距離量測單元之相對移動對應的參考結構。

藉由該物件被固定在物件支件上，則該物件以其典型上相對向且互相遠離之表面相對於物件支件之參考結構同樣被固定著。例如在掃描該物件之面向該上側的表面時，典型上設在物件支件之上側上的上方參考結構均勻地受到掃描。同樣情況亦適用於該物件之相對向的表面及因此而設置在物件支件之下側上的下方參考結構。

藉由形成在物件支件上的參考結構，則物件之相對向的表面(典型上的形式是有順序的上側和下側) 以及各別與物件支件側的參考結構都可一起受到掃描。因此，在這樣所形成的表面影像中，配屬於相關表面之參考結構的至少一部份固定地包含在內。該參考結構在所掃描的表面之影像中可被辨認出來。該物件之相對向的表面之依順序先後進行的掃描過程及這樣所產生的影像可藉由分別形成在物件支件之上側和下側上的參考結構而互相設為參考。

特別是物件之相對向的表面之依序測得的表面影像之樣態和相互間的方位能以此方式在電腦中互相分配著且互相設為參考以至少用於該物件之虛擬三維成像。該物件之相對向的表面成像之至少虛擬的分配可告知該物件的外形(contour)及決定厚度。此外，藉由設有至少二個參考結構的物件支件亦可精確地測得該物件的楔形誤差。

距離量測單元典型上以光學方式形成且因此是無接觸式的距離量測單元。然而，本發明不限於光學掃描方法。因此，該距離量測單元亦可穩定地構成為有規律的掃描單元。

物件之表面的掃描能以多種不同方式來進行。該物件亦可在參考該參考物件時保持靜止，但該距離量測單元相對於該物件或相對於載體單元進行了一種對應於物件的幾何形式或表面外形的至少二維-或甚至三維的掃描移動。當然反之亦可，即，該距離量測單元相對於該參考物件保持靜止且該距離量測單元和該物件只藉由該物件支件相對於該距離量測單元之適當移動而進行相對移動。有利的裝置技術和量測技術當然是一種組合式的構成，其中該距離量測單元和該物件經歷一種針對該參考物件而界定的移動。

依據本發明的另一形式，在該物件之攝影區外部該物件支件在上側上具有一上方參考結構且同樣在該物件之攝影區外部該物件支件在下側上具有一下方參考結構。該物件之攝影區可具有一通道口，其中例如可拆缷地配置著以光學透鏡形式構成的物件。在攝影區中或攝影區上該物件典型上以一上側對準該物件支件的上側。該物件以一下側另外與該物件支件之下側對準且該物件因此配置在物件支件上。以此方式，該物件之上側可與上方參考結構一起被掃描且測得其外形。同樣，這亦適用於物件的下側及配屬於物件下側的下方參考結構。

依據另一構成，該上方參考結構可與物件之設在物件支件之上側上的表面一起掃描，且該下方參考結構可與物件之設在物件支件之下側上的表面一起掃描。物件上側和物件下側可分別在物件支件定向在該載體單元上之後與各別的上方-或下方參考結構一起掃描。

上方-或下方參考結構與物件之上側或下側一起掃描未必表示一種同時的掃描。亦可在唯一的掃描過程中首先例如掃描上方參考結構且然後掃描該物件之配屬於該參考結構之上側的表面。然後，在下一掃描過程中有規律地在同時間地或依序地掃描對應的下方參考結構和該物件的下側之前，在下一步驟中使該物件支件由第一方位轉移至第二方位。由於在該參考結構和該物件之所屬的表面的掃描之間不進行該物件支件之轉向，則這樣所獲得的表面影像持續地設定為相關之參考結構的參考。

由於二個參考結構相互間之關係為已知或可藉由校準而測得，則藉由該物件之上方-和下方的表面影像中對應於上方-和下方參考結構之區域的分配，可進行該物件之相對向的表面影像之相互間的精確分配。藉由此種分配，可決定該物件之各種不同的幾何大小及特性，例如，厚度、厚度輪廓及該物件的楔形誤差。

依據另一形式，該裝置具有一控制器，藉此使該物件之相對向的設置在物件載體之上側和下側上的表面(其藉由距離量測單元來掃描)，可藉由以物件表面來掃描的上方-和下方參考結構而互相對應。

該控制器特別是以電腦來構成。該控制器一方面可控制該距離量測單元和待量測的物件之間的相對移動，且因此控制了物件表面之掃描。此外，該控制器能以電子方式來處理一種可藉由距離量測單元所測得的表面影像，且藉由這樣所獲得的表面影像中各參考結構之辨認，亦可決定表面影像之相互間的對應及由此所導出的資料和幾何參數。

藉由該控制器，該量測方法幾乎可完全自動運行及/或以程式來控制。

依據另一形式，該物件支件在其上側和下側之間具有一可由外部接近的外部參考結構。此外部參考結構就像上方-和下方參考結構一樣，較佳是對應於該物件支件和該距離量測單元之間所設定的相對移動而延伸著。當利用設置在該上側和該下側上的上方-和下方參考結構以針對至該距離量測單元之距離來參考該物件支件上所配置的物件時，可藉由該外部參考結構以針對該物件支件和該距離量測單元在掃描過程期間的相對移動來提供另一參考。

在量測一種可旋轉地處於載體單元上的物件時，上述參考由於該外部參考結構(特別是在非旋轉對稱的物件中)而變成特別重要。因此，特別是虛擬的表面影像之橫向位移，即，與掃描時可旋轉的物件之旋轉軸垂直的位移，可受到補償。

依據另一形式，該距離量測單元相對於至少一參考物件和該載體單元而在一平面(x,z)中移動。此平面典型上形成量測面，其中該距離量測單元相對於該載體單元且因此亦相對於該物件而移動、且亦相對於至少一位置固定的參考物件而移動。典型上二個參考物件可互相隔開一距離地設置著，藉此可在該平面中相對於二個互相固定的參考物件來決定該距離量測單元的位置。對應於待量測的物件之具體的幾何形式，該距離量測單元可相對於該參考物件或相對於該載體單元來進行一種只有一維(大致上是平移)的移動。

該距離量測單元在一平面中的移動給予了該裝置一種高範圍的彈性。該距離量測單元之二維移動可全部地且多方面地使用於不同物件的幾何量測。

依據另一形式，該物件支件可旋轉地處於載體單元上。該物件支件之旋轉軸典型上係位於該距離量測單元之量測面中或平行於該量測面而延伸。依量測技術的觀點，載體單元上該物件支件之可旋轉的狀態特別是對旋轉對稱之物件的量測是有利的。在該物件之旋轉移動期間，載體單元上可旋轉的物件可徑向地由外向內或由內向外受到掃描或無接觸地受到掃描。

此外，依據另一形式或其它可能的形式，該物件支件可線性平移地處於該載體單元上。該物件支件之平移式移動典型上因此係垂直於該距離量測單元之量測面或與該量測面成一預設的角度而延伸著。載體單元上該物件之此種平移狀態特別就步進式掃描或圓柱形對稱物件(例如，圓柱透鏡)的掃描而言是有利的。此處，特別是可將待量測的物件之縱軸對準該載體單元之平移軸的方向且因此將該物件配置在該物件支件上。

依據另一形式，該距離量測單元具有一可相對於該參考物件而移動的支件，其上配置著一參考體、一第一距離感測器和一第二距離感測器。於此，第一和第二距離感測器可相對於該參考體而旋轉。各距離感測器之可旋轉的狀態特別是在參考待量測的物件表面來設定垂直條件時是有利的。

特別是為了可精確地測定該距離量測單元或其一距離感測器和該物件之待量測的表面之間的距離，則相關的感測器基本上須垂直地對準待量測的表面且此種對準須對應於待量測的物件之外形來調整。就此種調整而言，須進行該感測器之平移式移動及旋轉式移動。當可藉由至少另一配置在支件上且對準該參考物件之距離感測器來針對至少一參考物件以足夠高的準確度無問題地測得空間中該距離感測器之平移式移動和位置時，則該感測器之旋轉或傾斜就量測技術觀點而言已顯示是有問題的。

雖然該距離感測器處於可擺動的狀態，但配置在可移動的支件上的該參考體之設置對於精確地決定距離而言已顯示是非常有利的，就像DE 10 2011 011 065 B4中所述者那樣。

典型上第一和第二距離感測器固定地互相配置著。第一距離感測器在該裝置操作時對準於該物件之待量測的表面，但第二距離感測器典型上在直徑的相對端上面向著該參考體。該參考體具有一種對應於上述二個距離感測器之旋轉移動的參考面，其在系統中廣泛地為人所知或藉由校準而測得，以便可藉由二個在直徑端對準的第一和第二距離感測器以相對於量測單元之支件之參考體來決定該物件之待量測的表面上的一已選取的點之距離。

支件本身藉由至少已為人所知的另一距離感測器，以就其在空間中相對於至少一參考體的位置來作為參考。在參考至少一個或多個參考體的情況下，此位置可精確地藉由一個或多個增設的距離感測器來決定。

該支件之參考體之參考面可例如形成為中空鏡面，其具有基本上為圓形區段之幾何形式。該中空鏡面的中點典型上能與該距離量測單元之旋轉軸重合，即與第一和第二距離感測器之共同的旋轉軸重合。

依據另一形式，至少一形成為第三距離感測器之參考感測器是在該支件上，藉此可決定該支件相對於該參考物件之距離或方位。該參考物件因此具有一種對應於該距離感測器之典型上具反射性的參考面。

藉由該距離量測單元，可相對於該裝置-或該距離量測單元之支件的參考體來決定該物件之待量測的表面之各別點或多個點的距離。藉由至少一參考感測器另一同樣形成為距離感測器之第二參考感測器，可相對於至少一個或多個參考物件而精確地決定該支件之位置或樣態。

該距離感測器或各參考感測器典型上係與不同波長之多個光源相耦合，藉由多波長量測原理來決定至該物件或至該參考體或至參考物件的距離。此種外差式(heterodyne)量測方法可達成一種解析度在奈米或次奈米範圍內的高精確之距離量測，且另外可提供一種量測結果之直至毫米範圍為止的單值範圍。廣泛的單色雷射優先設置成光源，其波長位於1520和1630奈米之範圍中。所使用的雷射波長典型上是在光學電信頻譜之S-帶(band)、C-帶或L-帶中。然而，原則上所述波長亦可在可見光及/或紫外線-頻譜的範圍中。

本發明在原理上亦可製作成用於只以一種波長來操作的距離量測單元。然而，藉由上述多波長-量測方法，顯然可使所接收的信號的單值範圍擴大。由物件表面反射的輻射之各別相位或相位狀態依波長而選擇性地被偵測出來且在電子式的運用過程中進行處理以決定距離。

此外，各距離感測器能以光纖的方式而與相關的光源耦合。與環境有關的可能的干擾影響可以此方式被限制成最小。

依據另一觀點，本發明另外涉及一種使用前述裝置對物件幾何量測之方法。第一步驟中，設有待量測的物件之物件支件在第一方位中配置在該量測單元之載體單元上。然後，下一步驟中，藉由該距離量測單元來掃描該物件之第一表面及該物件支件之典型上面向該距離量測單元之上方參考結構，以產生該物件-及所屬的參考結構之第一表面影像。

然後，以對應的方式在藉由該距離量測單元來掃描該物件之第二表面(其與第一表面相對向地配置著)及該物件支件之遠離該上方參考結構之下方參考結構以產生第二表面影像之前，該物件支件在典型上為相反的第二方位中係配置在該載體單元上。

然後，依據第一和第二表面影像中該上方-和下方參考結構，則可在下一步驟中使第一和第二表面影像對應至對應的表面影像中所含有的量測值，其表示該物件之各別的表面。由此種對應可決定所量測的物件之複數個幾何參數。特別是厚度、該物件之表面上的厚度輪廓、以及該物件的楔形誤差因此都可精確地測得及確定。

依據此處所述方法的另一形式，在時間上依序分別以該距離量測單元來掃描該物件之第一和第二表面之一及各別所屬的參考結構。例如，對上方參考結構之依序掃描及該物件之上側，緊接著的掃描能以唯一的距離量測單元來進行，使得進行此方法及安裝本裝置所需之設備上的耗費可下降至最少。

然而，原則上掃描該物件之表面在時間上亦可與該物件支件之所屬的參考結構之掃描同時進行。因此，當然須確保：對應的距離感測器及其信號互相保持在已知的固定參考狀態中。

依據另一形式，其設置方式為，至少上方-和下方參考結構之一或該物件之至少一表面係與該物件支件之外部參考結構一起掃描。該外部參考結構位於一外部邊緣上或位於該物件支件之外側上。此種方法特別是在非旋轉對稱的物件中是重要的。此外，藉此可補償依序在不同方位中量測的表面影像之可能存在的橫向偏移(offset)。以此種方式，亦能有利地使載體單元之旋轉軸上對該物件之絕對正確的位於中心之需求下降。

依據本方法的另一形式，至少一參考結構和該物件之至少一表面的掃描係以相同的距離量測單元來進行。以此方式，則只須藉由唯一的距離量測單元即可精確地量測該參考結構及該物件之各別對應於該參考結構之表面，該唯一的距離量測單元典型上係使用上述二個在直徑端對準的距離感測器。因此，設備上的耗費可保持在一個限度內。

依據本方法的另一形式，由該物件之第一和第二表面影像之相互間的對應，至少可測得該物件之厚度及/或該物件的楔形誤差。厚度及/或楔形誤差的測得典型上係以電腦來支援。第一和第二表面影像的對應係依據各別的表面影像所容納的參考結構來達成，此時各參考結構之相互間的狀態已為人所知或其相互間的狀態可藉由該裝置開始運轉時進行的校準來決定。

此外，須說明的是：本文開頭所述的裝置係用於進行此處所述的方法。就此而言，整體上存在於該裝置的特徵和優點亦適用於該方法；且反之亦然。

依據另一觀點，本發明另涉及一種電腦程式，其典型上在上述裝置之該控制器中運行。該電腦程式係以前述用於量測此物件之裝置為主以對該物件進行幾何量測。

該電腦程式具有程式媒體，用於掃描該物件之第一表面且用於掃描一種配置於該載體單元之第一方位中的物件支件之上方參考結構。該電腦媒體另外亦用於產生該物件之第一表面影像。

同樣，該電腦媒體亦用於掃描該物件之第二表面且用於掃描一種配置於該載體單元之第二方位中的物件支件之下方參考結構。該電腦媒體另外亦用於產生該物件之第二表面影像。第二表面影像反映出待量測的物件之遠離第一表面影像的表面。

此外，電腦程式支配該程式媒體以依據上方-和下方參考結構來分配第一和第二表面影像。電腦程式特別是製作成用於辨認所測得之表面影像中的上方-和下方參考結構且至少虛擬地依據彼此直立在一固定的已知參考方位中的參考結構使表面影像重疊。由這樣的重疊，則該物件之高精確的表面-和體積重建(reconstruction)是可能的。

此處另外亦須說明的是：電腦程式特別適用於藉由同樣是先前所述的裝置來進行前述方法且因此分別地形成。電腦程式典型上係製作在該裝置的控制器中且因此可由控制器來執行。此電腦程式不只可用於評估藉由該距離量測單元所測得的表面影像，且亦可控制掃描過程以產生該物件之表面影像。

另外亦須說明的是：整體上參考本裝置和本方法所述的特徵和優點同樣亦適用於此處所述的電腦程式；且反之亦然。

1‧‧‧方位

2‧‧‧方位

3‧‧‧旋轉軸

4‧‧‧表面影像

5‧‧‧表面影像

6‧‧‧對稱軸

7‧‧‧對稱軸

10‧‧‧裝置

11‧‧‧基底

12‧‧‧載體單元

13‧‧‧軸承元件

14‧‧‧物件

14a‧‧‧表面

14b‧‧‧表面

16‧‧‧參考軸

18‧‧‧參考物件

20‧‧‧參考物件

22‧‧‧參考面

24‧‧‧參考面

26‧‧‧支件

28‧‧‧參考體

30‧‧‧參考面

32‧‧‧軸承

34‧‧‧距離感測器

36‧‧‧距離感測器

38‧‧‧距離

40‧‧‧距離

42‧‧‧量測點

44‧‧‧量測點

46‧‧‧距離

48‧‧‧距離

50‧‧‧感測器

52‧‧‧感測器

60‧‧‧控制器

70‧‧‧距離量測單元

100‧‧‧物件支件

102‧‧‧參考環

104‧‧‧上側

106‧‧‧下側

108‧‧‧上方參考結構

108a‧‧‧影像

110‧‧‧下方參考結構

110a‧‧‧影像

112‧‧‧外部參考結構

112a‧‧‧影像

114‧‧‧凸緣

116‧‧‧物件載體

118‧‧‧固定區段

120‧‧‧固定區段

122‧‧‧標記

124‧‧‧容納區

126‧‧‧內螺紋

127‧‧‧外螺紋

128‧‧‧凸緣

130‧‧‧固定環

140‧‧‧斜邊

142‧‧‧斜邊

144‧‧‧斜邊

204‧‧‧支架

205‧‧‧腰

206‧‧‧腰

208‧‧‧連接杆

其它目的、特徵及有利的應用可能性在參考各圖式下可依據下面之實施例的說明來詳述。

第1圖顯示用於物件的幾何量測之裝置的立體圖。

第2圖顯示第1圖之裝置的側視圖。

第3圖顯示一距離量測單元之基本量測原理之示意圖。

第4圖顯示掃描量測單元、載體單元和物件支件之相互配置的細部圖。

第5圖顯示該物件支件之立體圖。

第6圖顯示第5圖之物件支件之另一立體圖，其具有配置於其上的物件載體。

第7圖顯示該物件支件之橫切面，其具有配置於其上的透鏡。

第8圖係該裝置在測得第一表面影像時的示意圖。

第9圖係第一表面影像的示意圖。

第10圖係該裝置在測得第二表面影像時的示意圖。

第11圖係與第10圖之組態對應的第二表面影像。

第12圖係第9圖和第11圖所示之表面影像之重疊，但以第二表面影像垂直地反映出。

第13圖係以真實的楔形誤差來量測透鏡時本裝置之另一示意圖。

第14圖係第13圖之組態中所量測的透鏡之第一表面影像。

第15圖係第13圖之組態的圖解，但具有在另一方位中位於該載體單元上的物件支件。

第16圖係對應於第15圖之組態的表面影像。

第17圖係二個在圖式中所示的表面影像之重疊的示意圖，用於測得透鏡之楔形誤差。

第18圖係用於物件的幾何量測之方法的流程圖。

本發明第1圖至第3圖中以不同的圖所示的量測裝置10具有二個位置固定的參考物件18、20，其互相固定且互相垂直地對準，其中該參考物件18基本上在第一方向(x)中延伸，且第二參考物件20在與第一方向垂直的方向(z)中延伸。在該二個參考物件18、20上設有各別的參考面22、24，其典型上形成為鏡面或反射面。

本裝置10另具有一可旋轉的載體單元12，其上可配置著且可固定著一待量測的物件14，例如，光學組件，其大致上是透鏡14。物件載體12及此處可拆缷且可固定的物件支件100可旋轉地圍繞著一旋轉軸16。此外，此量測裝置10具有一可在稱為量測面的x-z-面中移動的支件26，其在基底11上相對於量測面(x,z)而移動。

此量測裝置10具有一基底11及固定在基底11上的支架204，其使配置在該基底上的載體單元12受力，且對一可在基底11上移動且可調整地配置著的距離量測單元70界定了一量測面(x,z)。該支架204具有二個側腰205、206以及在該載體單元12上於該些腰205、206之間延伸的連接杆208。在該連接杆208的下側上配置著一參考物件18，在向上突出的腰205上配置著第二參考物件20。藉此支架204，使該些參考物件18、20位置固定地配置在基底11上。

支件26具有此處未詳細說明的基板，其上配置著一參考體28及一軸承32以便可旋轉地存放著二個距離感測器34、36。該參考體28具有一個面向距離感測器34、36之鏡面或參考面30，其目前大致上是依據圓柱形內壁的形式而形成，其較佳是形成為中空鏡面。該參考面30之外形精確地用於量測以校準該量測單元 10。該外形及各別地在該參考面30上掃描之點44就其位置而言已為人所知且儲存在控制器60之評估單元中。

該參考體28配置在支件26上，這是藉由一水平延伸的懸臂26a來達成，距離量測單元70配置在支件26上則藉由另一平行延伸的、可旋轉地配置在基底11上的懸臂26b來達成，如第2圖的側視圖所示。

距離量測單元70具有二個相對向而對準的距離感測器34、36且相對於旋轉軸33而言可旋轉地保持在軸承32上。旋轉軸33此處較佳是垂直於由二個參考物件18、20所形成的面(x,z)而延伸。指向該物件14之距離感測器34此處較佳是形成為多波長-感測器，其形成為用於決定至一在該物件14之待量測的表面上所選取的第一點42之絕對距離。

二個感測器34、36互相固定著，其另外針對旋轉軸33而在直徑端互相對準。感測器34之方位的變化因此持續地帶來該感測器36之對應的方向變化。

感測器34因此以反射幾何進行量測。即，對準量測點42之量測射束相同地反射回來，且又被感測器34偵測到，以及最後與感測器34相耦合。第1圖中所示的感測器單元或偵測單元供應至一控制器60。依據待量測的物件14之外形及該支件26相對於該物件14之相對位置來改變該感測器34之方位。然而，距離感測器34、36圍繞該旋轉軸33之旋轉可使距離感測器34相對於該支件26而偏移。

由於第二距離感測器36在一與第一感測器34相反的方向中對準該參考體28之參考面30，則一種大致上由於距離量測單元70所必定造成的相對於已知參考體28的偏移可精確地量測出來且在電子式評估之過程中可補償已接收的-或已偵測的量測信號。

若感測器34大致上依旋轉條件而經歷一種例如朝向物件14之方向中的偏移，則這樣會使待量測的距離38減少。但此種偏移同時亦會使第二距離40(其在相對向的感測器36和固定直立著的參考面30之間)在數值上放大同樣的大小。以此方式，則距離感測器70之可能依旋轉條件而存在的位置準確性可精確地藉由第二距離感測器36來補償，這是藉由量測一種至該參考面30上所選取的第二量測點44之第二距離40來達成。

支件26相對於各參考物件18、20之定位可藉由二個另外稱為參考感測器的距離感測器50、52來達成，距離感測器50、52分別量測至各別參考物件18、20之在z-方向中的距離48或在x-方向中的距離46。各參考感測器因此亦可構成為多波長感測器。

相對於該參考體28之幾何形式或位置而言，各距離感測器34、36之方位係藉由該物件14之表面上的待量測之點42來指出。此處亦可藉由適當的感測器和機電調整單元以持續地垂直於各別的點42來對準朝向該物件14而對準的距離感測器34。第一及/或第二距離感測器34、36之這樣所調整的角度然後可用於決定該距離40。

針對預設的角度而實際量測的距離值40能與校準過程中所接收的參考值比較。由於偏差，直接上須對所量測的距離38作一種長度修正。

第5圖至第7圖中示意地顯示可在該載體單元12上旋轉的物件支件100。此物件支件100具有環形閉合之參考環102。此參考環102具有上側104及遠離該上側104之下側106。上側104上如第7圖所示形成一環形的上方參考結構108。對應地，亦在相對向的下側106上形成一環形的下方參考結構110。各參考結構108、110可構成為環形的參考面。然而，原則上亦可構成為一種具有較小徑向範圍的參考環。

徑向內該參考環102具有一種向內突出的凸緣114，其用於配置一種形成為圓板形式的物件支件116。在向內突出的凸緣114上例如設有三個互相等距離而配置的固定區段120，其與圓板形式的物件支件116之對應的固定區段118相對應，且因此能與物件支件116之固定區段118一起被帶動來進行掩蓋。物件支件116對該待量測的物件14有不同的大小和不同的厚度時在功能上可作為一種安裝配接器(adaptor)。

此處的以圓板形式構成的物件支件116在徑向中央具有一種以通道口之形式構成的容納區124。此容納區124之開口邊緣另外設有一徑向中朝內突出的凸緣128，就像由第6圖之橫切面所得知者一樣。此外，該容納區124之開口邊緣設有一內螺紋126，其中可螺合著一設有對應的外螺紋127之固定環。在固定環130 和徑向中朝內突出的凸緣128之間可配置待量測的物件14。

典型上藉由固定環130可在物件載體116上進行固定且因此亦可在物件支件100上進行固定。在該參考環102之上側104上及下側106上分別配置一標記122，藉此可將該物件支件100在一相對於旋轉軸16之確定的角度位置中配置在該載體單元12上。

在物件載體116之通道中，該參考環102在上側104上具有一環形的斜邊140，且在下側106上具有一與斜邊140對應或對稱地形成的斜邊142。藉由斜邊140、142，該物件支件100典型上可在二個不同的方位1、2上置中地配置在該載體單元12之設有對應的斜邊144之一軸承元件13上。

在第8圖至第12圖之序列中顯示用於該物件14之幾何量測的方法。在第8圖的組態中，物件支架100在第一方位1中係定位在該載體單元12上。上側104於此係面向三個不同位置中所示的距離量測單元70，但下側106係遠離該距離量測單元70而配置著。

為了決定第9圖所示的表面影像4，物件支件100在轉動時須相對於第1圖所繪示的旋轉軸3而偏移，但只顯示於第8圖和第10圖中的距離量測單元70之面向該表面14a之距離感測器34以無接觸方式由徑向外部朝向徑向內部掃描該表面14a。在此種掃描過程中，亦在該參考環102之上側104上掃描或量測上方參考結構108。這樣可測得的或可量測的顯示於第9圖中之表面影像4因此係與已掃描的參考結構108之影像108a有關。

然後如第10圖和第11圖所示一種廣泛地相同的過程分別以物件支件100之下側106來進行。物件支件100在其第二方位2中目前設置成可在該載體單元12上旋轉且在旋轉時再對該旋轉軸3偏移。以相反的方式，此處該距離量測單元70亦掃描下方參考結構110且隨後掃描該物件14之下方表面14b。於此，測得下方表面影像5，如第10圖中再次顯示者那樣。該物件之表面14b之已量測的外形或結構此處亦與下方參考結構110之影像110a直接有關。

第9圖和第11圖中以虛線再次顯示的介於水平地顯示之上方-和下方參考結構108a、110a及表面影像4、5之徑向中央區之間的區域對應於物件載體116之徑向範圍且廣泛地漸隱(fade out)於第8圖和第10圖之示意圖中。

第12圖中二個先前已攝取的表面影像4、5互相設為參考且即為所謂的重疊。由於第11圖所攝取的表面影像5係在物件支件100之第二方位2中攝得，這在第12圖中顯示為以垂直方式反射成表面影像5’。左方和右方位於外部的虛線介於上方-和下方參考結構108、110之間，這些虛線表示該物件支件100之已知的或先前已校準的厚度D。

由第12圖之二個表面影像4、5之重疊，可精確地決定：旋轉對稱之物件14之厚度d或厚度輪廓作為半徑的函數。

在第13至第17圖之序列中顯示以透鏡作為物件的範例時所測得之該物件之楔形誤差。為了補充先前第8圖至第12圖所示該物件支件100之上側和下側104、106之掃描，此處在該參考環102之徑向朝外對準之外側111上進行一種對外部參考結構112之補充掃描。該外部參考結構112對於上方-和下方參考結構108、110係處於固定之已知關係。第13圖之組態中，對物件支件100及配置於其中的物件14之上側104進行量測，且亦同時或依序地進行外部參考結構112之量測或掃描，該外部參考結構112在第13圖所示的表面影像4中以垂直虛線的形式顯示成影像112a。

此外，在第14圖所示的表面影像4中顯示該物件表面14a之由電腦測得之對稱軸6。在該物件支件100反轉及旋轉之後，重新進行一種掃描方法，其中該外部參考結構112此次又被掃描且此掃描擴充至下方參考結構110和該物件14之下側。已顯示出另一下側表面影像5，其中又顯示出該外部參考結構112、下側參考結構110、及該物件14之下側表面14b之影像。第15圖的圖解中補充地顯示該物件14之下側表面14b之由電腦測得的對稱軸7。

第17圖中亦顯示二個先前各別地在第14圖和第16圖中所示的表面影像4、5之重疊，此處亦映射出配屬於下側106之表面影像5。藉由該外部參考結構112，則二個各別地且互相獨立地攝取的表面影像4、5可在徑向(即，相對於第16圖的圖面成水平的方向)中精確地上下定位著，使得在徑向(r)中亦可對表面影像4、5’作正確的分配。

由各別對表面影像4、5所算出之對稱軸6、7之不同的傾斜角度α1、α2，可決定該物件14之楔形誤差。

第18圖中示意地草擬出用於該物件14之幾何量測的方法之流程。第一步驟300中，設有待量測之物件14的物件支件100在其第一方位1中配置在該載體單元12上。在下一步驟302中，物件14之面向該距離量測單元70之第一表面14a和物件支件100之位於物件支件100之同側的上方參考結構108受到掃描。

下一步驟304中，使物件支件100旋轉且轉移至其第二方位2中，其中該物件支件100之下側106現在面向該距離量測單元70。然後，在步驟306中對應於步驟302藉由距離量測單元70亦對第二表面14b，即，物件14之下側，和物件支件100之下方參考結構110一起掃描。因此，產生第二表面影像5。

在最後的步驟308中，依據下方-和上方參考結構108、110來互相分配依序獲得的第一和第二表面影像4、5。待量測的物件可藉由表面影像4、5之重疊以電腦促成且類(quasi)虛擬地成像以及就其厚度輪廓及其楔形誤差而高精確地進行量測。

雖然第1圖顯示一種可旋轉的物件支件100，但特別是在第7圖至第16圖中該物件支件100亦可由所示的圖面中平移出來且可進行向內運行的偏移式移動。這特別是例如針對圓柱透鏡之量測而設置。取代該物件14之可旋轉的狀態，此處該物件亦可在y-方向中進行一種步進式的偏移，其中y-方向垂直於觀看者之平面且垂直於該距離量測單元70之量測面(x,z)。