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EP1668315A1 - Optical method and device for determining the structure of a surface - Google Patents

Optical method and device for determining the structure of a surface

Info

Publication number
EP1668315A1
EP1668315A1 EP04787251A EP04787251A EP1668315A1 EP 1668315 A1 EP1668315 A1 EP 1668315A1 EP 04787251 A EP04787251 A EP 04787251A EP 04787251 A EP04787251 A EP 04787251A EP 1668315 A1 EP1668315 A1 EP 1668315A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
image
pixel
pattern
image generator
patterns
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04787251A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thorsten Bothe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bremer Institut fuer Angewandte Strahltechnik BIAS GmbH
Original Assignee
Bremer Institut fuer Angewandte Strahltechnik BIAS GmbH
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 Bremer Institut fuer Angewandte Strahltechnik BIAS GmbH filed Critical Bremer Institut fuer Angewandte Strahltechnik BIAS GmbH
Publication of EP1668315A1 publication Critical patent/EP1668315A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2536—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object using several gratings with variable grating pitch, projected on the object with the same angle of incidence

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the structure of a surface, in which a plurality of flat stripe patterns with flat structures are generated pixel by pixel by an image generator, in which the structures of two patterns have different widths, in which the stripe pattern on one Surface is mirrored, in which the mirrored pattern is imaged by optics on an image sensor, and in which the image recorded by the image sensor is evaluated by a controller.
  • the invention also relates to a device for determining the structure of a surface, with an image generator for generating a flat striped pattern pixel by pixel, with optics for imaging the pattern reflected on a surface onto an image sensor, and with a controller for evaluating an image recorded by the image sensor ,
  • a device and such a method can be found, for example, in WO 97/40367.
  • the known method and the known device serve to determine surface defects of the reflecting surface by means of a specular observation of a pattern.
  • the disadvantage here is that by evaluating the progress of a change in the recorded image when the object under consideration moves forward, the actual position of a detected defect can be determined. However, it is difficult to make statements about the actual topography of the surface under consideration.
  • the problem underlying the invention is to provide an apparatus and a method for determining the structure of a surface, with which the structure of a surface can be easily and reliably and in particular without great effort for calibration and adjustment in a large area with high resolution lets determine.
  • the problem is solved according to the invention in that in the method of the individual pixels of two stripe patterns each have a defined position, that the image is recorded pixel by pixel, and that the position of the recorded pixels is evaluated.
  • the complete topography of the surface can be determined in a large spatial area with high resolution in a relatively quick and simple manner.
  • the rough position is first determined with a rough structure and then the actual position and the actual height of the elevation or depth of the depression with increasingly fine structures.
  • the successive multiple flat patterns are generated pixel by pixel by the same image generator, the individual pixels each having defined positions, a relatively small amount of calibration and adjustment is required. In this way it is always guaranteed that the position of each pixel remains unchanged even in the case of successive flat patterns.
  • the optimal stripe width is determined by optimizing the positional accuracy on the image generator, in particular a TFT monitor. There is no modulation when using strips that are too narrow.
  • the modulation transfer function is preferably used to determine the optimal stripe width. That is, the change in modulation is determined when using different stripe widths.
  • the plurality of flat patterns are stripe patterns, the stripes of two patterns having different widths.
  • the position can be determined in the manner of a Gray code.
  • the stripe patterns have a sinusoidal gray value distribution, brightness distribution and / or intensity distribution. This sinusoidal distribution provides an increased resolution, since an exact assignment of the position and the height is also possible between the maxima or minima.
  • this sinusoidal distribution when focusing on the surface does not provide any annoying artifacts, but always the same, constant phase.
  • the pixel-by-pixel generation of the patterns takes place digitally using the image generator.
  • a flat screen, a TFT monitor or a plasma screen are suitable as image generators.
  • This digital pixel-by-pixel control of the image generators which have individual image generation cells, ensures that each pixel is always in the same position. This results in good reproducibility, no complex synchronization is required, and the occurrence of pixel jitter is also reliably prevented.
  • the controller controls the image generator to generate the flat pattern.
  • the control is used to correct a gray value, the brightness and / or the intensity of the image generator to generate the sinusoidal stripe pattern. In particular in the case of digital control, the required value for the representation of a sinusoidal structure cannot otherwise be assigned to the respective pixels. This would lead to systematic errors in the evaluation.
  • optical axis of the image sensor and the surface normal of the image generator enclose a small angle. It has proven to be particularly advantageous if the optical axis and the surface normal are parallel to one another. In this way, particularly high accuracy can be achieved.
  • the resolution or the size of the examined image can also be varied by varying the distance from the image generator or image sensor to the surface to be examined.
  • Another embodiment of the invention is characterized in that the mirrored pattern is recorded by the image sensor pixel by pixel with pixel position defined. No additional calibration or adjustment is required for the image sensor itself, since each image sensor is always in the same place.
  • other surface properties can also be determined in this way.
  • the modulation depending on the stripe period, the basic intensity and the reflectivity depending on the frequency can be determined directly, from which in particular the roughness and the degree of gloss of the surface can be determined.
  • This can also be used for diffractive structures.
  • This control can be, for example, a conventional computer. It is possible for the control to carry out a phase shifting process in which several images of a stripe pattern with a phase shifted against one another are compared with one another.
  • the image generator can generate the pattern by means of infrared radiation or heat.
  • infrared radiation in particular in the near infrared, can also be used here.
  • a plasma screen can be used, for example, to generate infrared radiation.
  • Individual microplas- Ma discharge can be controlled at defined locations, which can be used as defined heat sources.
  • the optics are focused on the surface. Often the optics are not focused on the surface but on the image to be mirrored. In this case, the blurred image of the surface acts as a kind of low-pass filter. This leads to a reduced lateral resolution and to systematic errors depending on the object.
  • the position of the image and / or a zero point is defined by means of a laser, the object with the surface to be determined can be set up easily and reliably for the measurement. If only one laser is used, the position can be determined from the position of the laser point in the image. If two or more lasers are used, their intersection defines a zero point of the system.
  • the laser should preferably be arranged in a fixed position with respect to the image generator and / or the image sensor.
  • the method and / or the device with the inventive features can also be used advantageously for controlling a robot.
  • the position definition and / or the zero point definition by means of one or more lasers is particularly suitable for this purpose.
  • This position definition and / or this zero point definition can also be used independently of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a first exemplary embodiment with the inventive features
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment in a schematic illustration similar to FIG. 2,
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment for determining the structure of a strong curved surface.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a device for determining the structure of a surface with the inventive features.
  • An object 10 to be examined is shown with a surface 11. Facing the surface 11 is an image generator 12 which has an opening 13 in the center.
  • An image sensor 14 is arranged in the opening 13 and has an optical system and also faces the surface 11.
  • the image generator 12 and the image sensor 14 are connected to a controller 17 by means of control lines 15, 16.
  • optical axis of the image pickup 14 and the surface normal of the side of the image generator 12 facing the surface 11 are aligned parallel to the surface normal of the surface 11. This geometry results in a particularly good resolution and easier calibration.
  • the image generator 12 has a plurality of individually controllable pixels facing the surface 11.
  • the image generator 12 can be self-luminous like a monitor.
  • a TFT monitor 12 is used.
  • a plasma screen can also be used to generate images using infrared radiation or heat radiation.
  • the use of so-called e-papers is also possible, as is recently being tested.
  • the image sensor 14 also has a matrix of pixel sensors. For example, this can be a CCD chip or a CMOS chip or, for thermography, a thermography camera.
  • a CCIR camera 14 is used as the image sensor. Instead of a CCIR camera, other camera formats and any type of sensor can be used. The use of bolometric sensors is also possible.
  • a control signal is transmitted to the TFT monitor 12 via the control line 15 by means of the controller 17, which in the present case is a computer 17.
  • the TFT monitor 12 then generates a sinusoidal stripe pattern.
  • This sinusoidal stripe pattern can be generated, for example, by means of different gray levels. So that the most genuine sine possible can be represented here by means of the available gray levels, the gray values to be displayed by the TFT monitor 12 are corrected in such a way that the sine is as pure as possible.
  • the representable gray value range value for value is generated and recorded in a previous calibration process for a camera / monitor combination.
  • the response function determined from this is inverted and used as a linearization function for the evaluation.
  • the sinusoidal stripe pattern generated by the TFT monitor 12 is reflected on the surface 11 and the mirrored stripe pattern captured by CCIR camera 14.
  • the optics of the CCIR camera 14 are focused on the surface 11. This ensures the unadulterated recording of data of the surface 11 with high resolution. This focusing on the surface ensures that there is no unwanted blurring during digital image recording and that no systematic errors are included in the measurements. Since fine stripes of a stripe pattern can no longer be recorded with the CCIR camera 14 in this method, relatively wide stripes are used for the stripe pattern.
  • this wide sinusoidal stripe pattern may contain only one light and one dark stripe that correspond to one period of the sine.
  • a relatively rough assignment of the absolute phases of the generated sine and thus of the locations on the surface of the TFT monitor 12 associated with the respective pixels is already possible.
  • a sine with a smaller period can be used, for example in which two dark and two light stripes are displayed on the TFT monitor 12.
  • a plurality of ever finer stripe patterns are generated by the TFT monitor 12 and mirrored on the surface 11 in order to then be recorded by the CCIR camera 14.
  • the actual height and depth deviations can in turn be determined from these inclination angles.
  • the actual height values are determined by means of a two-dimensional integration from the local height changes determined from the angle of inclination.
  • the object only has to be positioned relatively roughly. It is essential that the focus of the CCIR camera 14 is arranged on the surface 11. By evaluating the surface structure from several images of sinusoidal stripe patterns with different periods, a large area can be viewed at the same time and nevertheless a high resolution can be achieved over the entire area.
  • the geometry used in the exemplary embodiment shown with the CCIR camera 14 in an opening of the TFT monitor 12 results in a particularly high measurement sensitivity.
  • the associated, reflected position ⁇ is determined in a position matrix for each pixel of the CCIR camera 14.
  • the achievable resolution ⁇ ⁇ defines the smallest distinguishable output locations ⁇ X of the reflected light and thus detectable changes in angle ⁇ ⁇ :
  • two lasers 21, 22 can also be seen, which are attached to the side of the TFT monitor 12.
  • the intersection of the laser beam generated by the lasers 21, 22 defines a zero point of the system.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment with the features of the invention in a schematic partial illustration.
  • the same elements have the same reference numbers.
  • the control lines 15, 16 and the controller 17 are not shown in the figure.
  • the CCIR camera 14 is not arranged in an opening but on the edge of a TFT monitor 18. With this geometry, only a slightly poorer resolution can be achieved than with the geometry of FIG. 1.
  • a standard T 1 monitor 18 can be used for this purpose, as it is commercially available at low cost and in high quality.
  • a laser 23 is attached to the side of the TFT monitor 18.
  • the laser 23 is used to determine the position of the object 10, which is positioned so that the laser point lies on the optical axis of the CCIR camera 14.
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment with the features of the invention in a schematic partial illustration.
  • the same elements have the same zugsziffern.
  • Control lines 15, 16 and a controller 17 are again not shown.
  • two TFT monitors 18 are used.
  • the CCLR camera 14 is arranged between the two TFT monitors 18. In this way, an almost equally good geometry can be achieved as in the first embodiment, although standard 1 hl monitors can still be used.
  • the size of the image generated can be doubled in a simple manner by adding a further TFT monitor 18. In this way, even larger objects can be easily measured.
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment with the features of the invention in a schematic partial illustration, in which the control lines 15, 16 and the controller 17 are again not shown.
  • the same elements have the same reference numbers.
  • An illustration similar to FIG. 2 is shown, two CCTR cameras 14 each being arranged adjacent to the TFT monitor 18. This allows a larger area to be examined.
  • a CCIR camera 14 can also be arranged at every corner of the TFT monitor or at each edge of the TFT monitor, which in turn leads to an enlargement of the area that can be examined.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment with the inventive features.
  • the same elements again have the same reference numbers.
  • Control lines 15, 16 and a controller 17 are also not shown here.
  • two TFT monitors 18 are arranged in a corner, a CCIR camera 14 being arranged in the region of the sides of the TFT monitors 18 facing one another.
  • This corner arrangement of the TFT monitors 18 can also be used to examine a relatively strongly curved surface 19 of an object 20.
  • the angle between the two TFT monitors 18 does not have to be 90 °, as in the case shown. Rather, smaller or larger angles are also possible.
  • a type of complete measuring room or a measuring wall can be designed. This means that even very large and irregularly shaped objects, such as complete motor vehicles, can be measured.
  • a so-called pixel clock should be used so that the individual pixels of the image generator and the image sensor can be reliably recorded.
  • a projector that projects a pattern onto a wall. This enables a relatively large image to be generated. It is then important here that the wall is worked as precisely as possible and that the projector is adjusted to the wall in such a way that each pixel has a defined position on the wall.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

The invention relates to a method and a device for the determination of the structure of a surface, whereby a planar pattern is generated by an image generator (12), for example, a TFT-LCD screen, said pattern is mirrored on a surface (11) and the mirrored pattern is projected onto an image recorder (14), for example, a CCD camera by means of a lens. The image recorded by the image recorder (14) is analysed by means of a controller (17). A robust, simple, economical rapid and two-dimensional measurement of the surface of an object may thus be achieved, whereby several patterns in a series, for example, sinusoidal striped patterns with planar structures are generated in a punctiform manner by the image generator, the structures of two patterns having different dimensions and the individual image points of two patterns each have a defined position.

Description

Beschreibung description

OPTISCHES VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BESTIMMEN DER STRUKTUR EINER OBERFLACHE OPTIS C H E SV E RFAHRE N AND DEVICE FOR DETERMINING THE STRUCTURE OF A SURFACE

[001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche, bei dem aufeinander folgend mehrere flächige Streifenmuster mit flächigen Strukturen bildpunktweise von einem Bilderzeuger erzeugt werden, bei dem die Strukturen zweier Muster von einander verschiedene Breiten haben, bei dem das Streifenmuster an einer Oberfläche gespiegelt wird, bei dem das gespiegelte Muster von einer Optik auf einen Bildaufnehmer abgebildet wird, und bei dem das von dem Bildaufnehmer aufgenommene Bild von einer Steuerung ausgewertet wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche, mit einem Bilderzeuger zum bildpunktweisen Erzeugen eines flächigen Streifenmusters, mit einer Optik zum Abbilden des an einer Oberfläche gespiegelten Musters auf einen Bildaufnehmer, und mit einer Steuerung zum Auswerten eines von dem Bildaufnehmer aufgenommenen Bildes. [002] Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind beispielsweise der WO 97/40367 zu entnehmen. Das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung dienen dazu, mittels spiegelnder Betrachtung eines Musters Oberflächendefekte der spiegelnden Oberfläche zu bestimmen. Nachteilig hierbei ist, daß sich mittels Auswerten des Fortschreitens einer Veränderung des aufgenommenen Bildes bei einer Vorwärtsbewegung des betrachteten Objektes zwar die tatsächliche Position eines delektierten Defektes bestimmen läßt. Es sind hierbei allerdings nur schwierig Aussagen über die tatsächliche Topographie der betrachteten Oberfläche zu treffen. Auch bei ähnlichen Verfahren, die sich üblicherweise der Triangulation bedienen, ist es aufwendig und mit Fehlern behaftet, die tatsächliche Topographie der Oberfläche zu Bestimmen. Insbesondere ist üblicherweise bei einer Vermessung der Oberfläche mit hoher Auflösung nur ein verhältnismäßig kleiner Bereich dieser Vermessung zugänglich. Soll hingegen ein großer Oberflächenbereich vermessen werden, ist dies entweder nur mit geringer Auflösung möglich, oder es müssen viele aufeinander folgende Messungen mit hoher Auflösung durchgeführt werden. [003] Das der Erfindung zugrundeliegende Problem ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche anzugeben, mit denen sich einfach und zuverlässig und insbesondere ohne großen Aufwand zur Kalibrierung und Justage die Struktur einer Oberfläche in einem großen Bereich mit hoher Auflösung bestimmen läßt. [004] Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren der eingangs genannten Art die einzelnen Bildpunkte zweier Streifenmuster jeweils eine definierte Position aufweisen, daß das Bild bildpunktweise aufgenommen wird, und daß eine Auswertung der Position der aufgenommenen Bildpunkte durchgeführt wird.The invention relates to a method for determining the structure of a surface, in which a plurality of flat stripe patterns with flat structures are generated pixel by pixel by an image generator, in which the structures of two patterns have different widths, in which the stripe pattern on one Surface is mirrored, in which the mirrored pattern is imaged by optics on an image sensor, and in which the image recorded by the image sensor is evaluated by a controller. The invention also relates to a device for determining the structure of a surface, with an image generator for generating a flat striped pattern pixel by pixel, with optics for imaging the pattern reflected on a surface onto an image sensor, and with a controller for evaluating an image recorded by the image sensor , Such a device and such a method can be found, for example, in WO 97/40367. The known method and the known device serve to determine surface defects of the reflecting surface by means of a specular observation of a pattern. The disadvantage here is that by evaluating the progress of a change in the recorded image when the object under consideration moves forward, the actual position of a detected defect can be determined. However, it is difficult to make statements about the actual topography of the surface under consideration. Even with similar methods that usually use triangulation, it is complex and fraught with errors to determine the actual topography of the surface. In particular, only a relatively small area of this measurement is usually accessible when the surface is measured with high resolution. If, on the other hand, a large surface area is to be measured, this is either only possible with a low resolution, or many successive measurements must be carried out with a high resolution. The problem underlying the invention is to provide an apparatus and a method for determining the structure of a surface, with which the structure of a surface can be easily and reliably and in particular without great effort for calibration and adjustment in a large area with high resolution lets determine. The problem is solved according to the invention in that in the method of the individual pixels of two stripe patterns each have a defined position, that the image is recorded pixel by pixel, and that the position of the recorded pixels is evaluated.

[005] Durch das Erzeugen mehrerer flächiger Streifenmuster mit Strukturen unterschiedlicher Breite kann auf verhältnismäßig schnelle und einfache Art und Weise die vollständige Topographie der Oberfläche mit hoher Auflösung in einem großen Raumbereich bestimmt werden. Zu diesem Zweck wird zunächst mit einer groben Struktur die grobe Position und anschließend mit immer feineren Strukturen die tatsächliche Position und die tatsächlich Höhe der Erhebung beziehungsweise Tiefe der Einsenkung bestimmt. Weil dabei die aufeinander folgenden mehreren flächigen Muster von dem gleichen Bilderzeuger bildpunktweise erzeugt werden, wobei die einzelnen Bildpunkte jeweils definierte Positionen aufweisen, ist ein verhältnismäßig geringer Kalibrier- und Justageaufwand erforderlich. Auf diese Weise ist immer gewährleistet, daß die Lage jedes Bildpunktes auch bei aufeinander folgenden flächigen Mustern unverändert bleibt. Die Bestimmung der optimalen Streifenbreite wird durch Optimierung auf die Positionsgenauigkeit auf dem Bilderzeuger, insbesondere einem TFT-Monitor, durchgeführt. Bei der Verwendung zu schmaler Streifen ergibt sich keine Modulation. Werden zu breite Streifen verwendet, ergibt sich zwar eine gute Modulation und auch eine gute Phasengenauigkeit, jedoch erhält man keine brauchbare Ortsauflösung. Vorzugsweise wird zum Bestimmen der optimalen Streifenbreite die Modulationstransferfunktion verwendet. Das heißt, es wird die Änderung der Modulation bei der Verwendung verschiedener Streifenbreiten bestimmt.[005] By generating a plurality of flat stripe patterns with structures of different widths, the complete topography of the surface can be determined in a large spatial area with high resolution in a relatively quick and simple manner. For this purpose, the rough position is first determined with a rough structure and then the actual position and the actual height of the elevation or depth of the depression with increasingly fine structures. Because the successive multiple flat patterns are generated pixel by pixel by the same image generator, the individual pixels each having defined positions, a relatively small amount of calibration and adjustment is required. In this way it is always guaranteed that the position of each pixel remains unchanged even in the case of successive flat patterns. The optimal stripe width is determined by optimizing the positional accuracy on the image generator, in particular a TFT monitor. There is no modulation when using strips that are too narrow. If strips that are too wide are used, there is good modulation and also good phase accuracy, but no usable spatial resolution is obtained. The modulation transfer function is preferably used to determine the optimal stripe width. That is, the change in modulation is determined when using different stripe widths.

[006] Vorzugsweise sind die mehreren flächigen Muster Streifenmuster, wobei die Streifen zweier Muster voneinander verschiedene Breiten haben. Auf diese Weise kann nach Art eines Gray-Code die Position bestimmt werden. Bei einer Weiterbildung haben die Streifenmuster eine sinusförmige Grauwertverteilung, Helligkeitsverteilung und/oder Intensitätsverteilung. Diese sinusförmige Verteilung liefert eine erhöhte Auflösung, da auch zwischen den Maxima beziehungsweise Minima eine exakte Zuordnung der Position und der Höhe möglich wird. Außerdem liefert diese sinusförmige Verteilung beim Scharfstellen auf die Oberfläche keine störenden Artefakte, sondern immer die gleiche, konstante Phase.Preferably, the plurality of flat patterns are stripe patterns, the stripes of two patterns having different widths. In this way, the position can be determined in the manner of a Gray code. In one development, the stripe patterns have a sinusoidal gray value distribution, brightness distribution and / or intensity distribution. This sinusoidal distribution provides an increased resolution, since an exact assignment of the position and the height is also possible between the maxima or minima. In addition, this sinusoidal distribution when focusing on the surface does not provide any annoying artifacts, but always the same, constant phase.

[007] Bei einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das bildpunktweise Erzeugen der Muster mittels des Bilderzeuges digital. Als Bilderzeuger eignet sich ein Flach- bildschirm, ein TFT-Monitor oder ein Plasmabildschirm. Dieses digital bildpunktweise Ansteuern der Bilderzeuger, die einzelne Bilderzeugungszellen aufweisen, stellt so sicher, daß jeder Bildpunkt immer an der gleichen Position liegt. Es ergibt sich so eine gute Reproduzierbarkeit, es ist keine aufwendige Synchronisation erforderlich, und es wird außerdem das Auftreten eines Pixeljitters zuverlässig verhindert. Bei einer Wei- terbildung steuert die Steuerung den Bilderzeuger zum Erzeugen des flächigen Musters an. Dabei wird mittels der Steuerung eine Korrektur eines Grauwertes, der Helligkeit und/oder der Intensität des Bilderzeugers zum Erzeugen des sinusförmigen Streifenmusters durchgeführt. Insbesondere bei digitaler Ansteuerung läßt sich sonst den jeweiligen Bildpunkten nicht der erforderliche Wert für die Darstellung einer sinusförmigen Struktur zuweisen. Dies würde gegebenenfalls zu systematischen Fehlern bei der Auswertung führen.In a further development of the invention, the pixel-by-pixel generation of the patterns takes place digitally using the image generator. A flat screen, a TFT monitor or a plasma screen are suitable as image generators. This digital pixel-by-pixel control of the image generators, which have individual image generation cells, ensures that each pixel is always in the same position. This results in good reproducibility, no complex synchronization is required, and the occurrence of pixel jitter is also reliably prevented. With a white The controller controls the image generator to generate the flat pattern. The control is used to correct a gray value, the brightness and / or the intensity of the image generator to generate the sinusoidal stripe pattern. In particular in the case of digital control, the required value for the representation of a sinusoidal structure cannot otherwise be assigned to the respective pixels. This would lead to systematic errors in the evaluation.

[008] Eine weitere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die optische Achse des Bildaufnehmers und die Oberflächennormale des Bilderzeugers einen kleinen Winkel einschließen. Besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, wenn die optische Achse und die Oberflächennormale parallel zueinander sind. Auf diese Weise läßt sich eine besonders hohe Genauigkeit erzielen. Insbesondere kann auch durch Variation des Abstandes von Bilderzeuger beziehungsweise Bildaufnehmer zur zu untersuchenden Oberfläche die Auflösung beziehungsweise die Größe des untersuchten Bildes variiert werden.Another development of the invention is characterized in that the optical axis of the image sensor and the surface normal of the image generator enclose a small angle. It has proven to be particularly advantageous if the optical axis and the surface normal are parallel to one another. In this way, particularly high accuracy can be achieved. In particular, the resolution or the size of the examined image can also be varied by varying the distance from the image generator or image sensor to the surface to be examined.

[009] Eine andere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das gespiegelte Muster von dem Bildaufnehmer bildpunktweise mit Bildpunktaufnehmern definierter Position aufgenommen wird. Hierbei ist auch für den Bildaufnehmer selbst keine zusätzliche Kalibrierung oder Justierung erforderlich, da jeder Bildpunkt- aufnehmer immer an der gleichen Stelle sitzt.Another embodiment of the invention is characterized in that the mirrored pattern is recorded by the image sensor pixel by pixel with pixel position defined. No additional calibration or adjustment is required for the image sensor itself, since each image sensor is always in the same place.

[010] Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Steuerung aus mehreren Bildern die Topographie der Oberfläche bestimmt. Neben der Topographie der Oberfläche lassen sich auf diese Weise außerdem weitere Oberflächeneigenschaften bestimmen. Direkt lässt sich mittels dieses Verfahrens die Modulation abhängig von der Streifenperiode, die Grundintensität und die Reflektivität abhängig von der Frequenz bestimmen, aus denen sich insbesondere auch die Rauhheit und der Glanzgrad der Oberfläche ermitteln lässt. Dies ist auch für beugende Strukturen einsetzbar. Diese Steuerung kann beispielsweise ein konventioneller Computer sein. Es ist möglich, daß die Steuerung ein Phasenschiebeverfahren durchführt, bei dem mehrere Bilder eines Streifenmusters mit gegeneinander versdhobener Phase miteinander verglichen werden.A further advantage arises when the control determines the topography of the surface from several images. In addition to the topography of the surface, other surface properties can also be determined in this way. Using this method, the modulation depending on the stripe period, the basic intensity and the reflectivity depending on the frequency can be determined directly, from which in particular the roughness and the degree of gloss of the surface can be determined. This can also be used for diffractive structures. This control can be, for example, a conventional computer. It is possible for the control to carry out a phase shifting process in which several images of a stripe pattern with a phase shifted against one another are compared with one another.

[011] Zur Untersuchung nicht oder nur schlecht spiegelnder Oberflächen kann der Bilderzeuger das Muster mittels Infrarotstrahlung oder Wärme erzeugen. Es kann hier aber auch Infrarotstrahlung, insbesondere im nahen Infrarot, verwendet werden. Bei diesen verhältnismäßig langwelligen Strahlungsarten erscheinen auch die meisten sonst nicht spiegelnden Oberflächen spiegelnd. Insbesondere die Verwendung der derzeit in der Entwicklung befindlichen Technik zur Nutzung der Teraherzstrahlung ist dabei von Vorteil. Zur Erzeugung von Infrarotstrahlungen kann beispielsweise ein Plasmabildschirm verwendet werden. Bei diesem Plasmabildschirm sind einzelne Mikroplas- maentladungen an definierten Orten ansteuerbar, welche als definierte Wärmequellen benutzt werden können.[011] For the examination of surfaces which do not reflect or only reflect poorly, the image generator can generate the pattern by means of infrared radiation or heat. However, infrared radiation, in particular in the near infrared, can also be used here. With these relatively long-wave types of radiation, most otherwise non-reflecting surfaces also appear reflective. In particular, the use of the technology currently in development for the use of terahertz radiation is advantageous. A plasma screen can be used, for example, to generate infrared radiation. Individual microplas- Ma discharge can be controlled at defined locations, which can be used as defined heat sources.

[012] Erfindungsgemäß ist es außerdem vorteilhaft, wenn die Optik auf die Oberfläche scharf eingestellt wird. Häufig wird die Optik nicht auf die Oberfläche sondern auf das zu spiegelnde Bild scharf gestellt. In diesem Fall wirkt die unscharfe Abbildung der Oberfläche als eine Art Tiefpaßfilter. Dies führt zu einer verminderten lateralen Auflösung und zu vom Objekt abhängigen systematischen Fehlern.[012] According to the invention, it is also advantageous if the optics are focused on the surface. Often the optics are not focused on the surface but on the image to be mirrored. In this case, the blurred image of the surface acts as a kind of low-pass filter. This leads to a reduced lateral resolution and to systematic errors depending on the object.

[013] Wenn bei einer Weiterbildung der Erfindung die Lage des Bildes und/oder ein Nullpunkt mittels eines Lasers definiert wird, kann das Objekt mit der zu bestimmenden Oberfläche einfach und zuverlässig für die Vermessung eingerichtet werden. Wenn nur ein Laser verwendet wird, lässt sich damit die Lage aus der Position des Laserpunktes im Bild bestimmen. Wenn zwei oder mehrere Laser verwendet werden, definiert deren Schnittpunkt einen Nullpunkt des Systems. Vorzugsweise sollte der Laser positionsfest in Bezug auf den Bilderzeuger und/oder den Bildaufnehmer angeordnet sein.If in a further development of the invention the position of the image and / or a zero point is defined by means of a laser, the object with the surface to be determined can be set up easily and reliably for the measurement. If only one laser is used, the position can be determined from the position of the laser point in the image. If two or more lasers are used, their intersection defines a zero point of the system. The laser should preferably be arranged in a fixed position with respect to the image generator and / or the image sensor.

[014] Das Verfahren und/oder die Vorrichtung mit den Erfϊndungsmerkmalen läßt sich außerdem auf vorteilhafte Weise für die Steuerung eines Roboters verwenden. Insbesondere ist dazu die Lagedefinition und/oder die Nullpunktdefinition mittels eines oder mehrerer Laser geeignet. Diese Lagedefinition und/oder diese Nullpunktdefinition läßt sich auch unabhängig von der Erfindung verwenden.[014] The method and / or the device with the inventive features can also be used advantageously for controlling a robot. The position definition and / or the zero point definition by means of one or more lasers is particularly suitable for this purpose. This position definition and / or this zero point definition can also be used independently of the invention.

[015] Weitere Vorteile der Erfindung sind, dass damit die Kalibrierung einer Kamera über den verwendeten Monitor als Bilderzeuger selbst möglich ist. Es ist auch die Vermessung transparenter Objekte im Durchlichtverfahren möglich. Durch die Projektion auf beispielsweise eine Wand oder eine Leinwand ergibt sich ein größeres Muster. Dabei ist der Grundgedanke der Erfindung jedoch trotzdem einsetzbar, wenn eine geeignete Ortskalibrierung der einzelnen Bildpunkte auf der Wand oder Leinwand durchgeführt wird.[015] Further advantages of the invention are that it enables calibration of a camera via the monitor used as the image generator itself. It is also possible to measure transparent objects using the transmitted light method. When projected onto a wall or a screen, for example, a larger pattern results. However, the basic idea of the invention can nevertheless be used if a suitable location calibration of the individual pixels on the wall or canvas is carried out.

[016] Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

[017] Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels mit den Erfindungsmerkmalen,1 shows a schematic illustration of a first exemplary embodiment with the inventive features,

[018] Fig. 2 eine schematische Teildarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels mit den Erfindungsmerkmalen,2 shows a schematic partial illustration of a second exemplary embodiment with the features of the invention,

[019] Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung ähnlich Fig. 2,3 shows a third exemplary embodiment in a schematic illustration similar to FIG. 2,

[020] Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit zwei Kameras in einer schematischen Teildarstellung, und4 shows an exemplary embodiment with two cameras in a schematic partial illustration, and

[021] Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Bestimmen der Struktur einer stark gekriimmten Oberfläche.5 shows a further exemplary embodiment for determining the structure of a strong curved surface.

[022] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche mit den Erfindungsmerkmalen. Gezeigt ist ein zu untersuchender Gegenstand 10 mit einer Oberfläche 11. Der Oberfläche 11 zugewandt ist Bilderzeuger 12 angeordnet, der zentral eine Öffnung 13 aufweist. In der Öffnung 13 ist ein Bildaufnehmer 14 angeordnet, der eine Optik aufweist und ebenfalls der Oberfläche 11 zugewandt ist. Der Bilderzeuger 12 und der Bildaufnehmer 14 sind mittels Steuerleitungen 15, 16 mit einer Steuerung 17 verbunden.1 shows a schematic illustration of a device for determining the structure of a surface with the inventive features. An object 10 to be examined is shown with a surface 11. Facing the surface 11 is an image generator 12 which has an opening 13 in the center. An image sensor 14 is arranged in the opening 13 and has an optical system and also faces the surface 11. The image generator 12 and the image sensor 14 are connected to a controller 17 by means of control lines 15, 16.

[023] Die optische Achse des Bildaufhehmers 14 sowie die Flächennormale der der Oberfläche 11 zugewandten Seite des Bilderzeugers 12 sind parallel zur Flächennormalen der Oberfläche 11 ausgerichtet. Mit dieser Geometrie ergibt sich eine besonders gute Auflösung und eine leichterte Kalibrierung.[023] The optical axis of the image pickup 14 and the surface normal of the side of the image generator 12 facing the surface 11 are aligned parallel to the surface normal of the surface 11. This geometry results in a particularly good resolution and easier calibration.

[024] Der Bilderzeuger 12 weist der Oberfläche 11 zugewandt eine Vielzahl einzeln ansteuerbarer Bildpunkte auf. Beispielsweise kann der Bilderzeuger 12 selbstleuchtend sein wie ein Monitor. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein TFT-Monitor 12 verwendet. Es kann zur Erzeugung von Bildern mittels Infrarotstrahlung oder Wärmestrahlung auch ein Plasmabildschirm verwendet werden. Weiter ist es auch möglich, einen Projektor zu benutzen oder sogenannte Passivdisplays. Außerdem ist auch die Verwendung sogenannten e-Papers möglich, wie es neuerdings in der Erprobung ist. Der Bildaufnehmer 14 weist ebenfalls eine Matrix von Bildpunktaufnehmern auf. Beispielsweise kann dies ein CCD-Chip oder ein CMOS-Chip oder für Thermographie eine Thermographiekamera sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird als Bildaufnehmer eine CCIR-Kamera 14 verwendet. Es können statt einer CCIR-Kamera aber auch andere Kameraformate und beliebige Sensortypen verwendet werden. Ferner ist auch der Einsatz bolometrischer Sensoren möglich.The image generator 12 has a plurality of individually controllable pixels facing the surface 11. For example, the image generator 12 can be self-luminous like a monitor. In the exemplary embodiment shown, a TFT monitor 12 is used. A plasma screen can also be used to generate images using infrared radiation or heat radiation. It is also possible to use a projector or so-called passive displays. In addition, the use of so-called e-papers is also possible, as is recently being tested. The image sensor 14 also has a matrix of pixel sensors. For example, this can be a CCD chip or a CMOS chip or, for thermography, a thermography camera. In the exemplary embodiment shown, a CCIR camera 14 is used as the image sensor. Instead of a CCIR camera, other camera formats and any type of sensor can be used. The use of bolometric sensors is also possible.

[025] Nachfolgend wird der Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Zunächst wird mittels der Steuerung 17, die im vorliegenden Fall ein Computer 17 ist, ein Ansteuersignal über die Steuerleitung 15 an den TFT-Monitor 12 übertragen. Der TFT-Monitor 12 erzeugt daraufhin ein sinusförmiges Streifenmuster. Dieses sinusförmige Streifenmuster kann beispielsweise mittels verschiedener Graustufen erzeugt werden. Damit hier mittels der verfügbaren Graustufen ein möglichst echter Sinus dargestellt werden kann, erfolgt eine Korrektur der von dem TFT-Monitor 12 darzustellenden Grau werte dahingehend, daß ein möglichst reiner Sinus entsteht. Hierfür wird in einem vorhergehenden Kalibriervorgang für eine Kamera/Monitorkombination der darstellbare Grauwertbereich Wert für Wert, erzeugt und aufgenommen. Die hieraus ermittelte Responsefunktion wird invertiert und als Linearisierungsfunktion für die Auswertung benutzt. Das von dem TFT-Monitor 12 erzeugte sinusförmige Streifenmuster wird an der Oberfläche 11 gespiegelt und das ge- spiegelte Streifenmuster von der CCIR-Kamera 14 aufgenommen. Zu diesem Zweck ist die Optik der CCIR-Kamera 14 auf die Oberfläche 11 scharf gestellt. Dies sorgt für die unverfälschte Aufnahme von Daten der Oberfläche 11 mit hoher Auflösung. Dieses Scharfstellen auf die Oberfläche sorgt dafür, daß keine ungewünschte Verwaschung bei der digitalen Bildaufnahme stattfindet und keine systematischen Fehler in die Messungen einfließen. Da bei diesem Verfahren feine Streifen eines Streifenmusters nicht mehr mit der CCIR-Kamera 14 aufnehmbar sind, werden verhältnismäßig breite Streifen für das Streifenmuster verwendet. Damit hier aus der Ermittlung des bildpunktweise aufgenommenen Grauwertes Fehler bei der Bestimmung der Oberflä- chenkrümmung und damit über eine Integration der jeweiligen Phasen der absoluten Erhebung beziehungsweise Einsenkung möglichst vermieden werden, ist es deshalb erforderlich, einen möglichst reiner Sinus zu verwenden. Zu diesem Zweck dient die vorstehend beschriebene von dem Computer 17 durchgeführte Linearisierung.The process sequence of the process according to the invention is explained in more detail below. First, a control signal is transmitted to the TFT monitor 12 via the control line 15 by means of the controller 17, which in the present case is a computer 17. The TFT monitor 12 then generates a sinusoidal stripe pattern. This sinusoidal stripe pattern can be generated, for example, by means of different gray levels. So that the most genuine sine possible can be represented here by means of the available gray levels, the gray values to be displayed by the TFT monitor 12 are corrected in such a way that the sine is as pure as possible. For this purpose, the representable gray value range value for value is generated and recorded in a previous calibration process for a camera / monitor combination. The response function determined from this is inverted and used as a linearization function for the evaluation. The sinusoidal stripe pattern generated by the TFT monitor 12 is reflected on the surface 11 and the mirrored stripe pattern captured by CCIR camera 14. For this purpose, the optics of the CCIR camera 14 are focused on the surface 11. This ensures the unadulterated recording of data of the surface 11 with high resolution. This focusing on the surface ensures that there is no unwanted blurring during digital image recording and that no systematic errors are included in the measurements. Since fine stripes of a stripe pattern can no longer be recorded with the CCIR camera 14 in this method, relatively wide stripes are used for the stripe pattern. It is therefore necessary to use a sine that is as pure as possible so that errors in determining the surface curvature and thus by integrating the respective phases of the absolute elevation or depression are avoided as far as possible from the determination of the gray value recorded pixel by pixel. The above-described linearization performed by the computer 17 is used for this purpose.

[026] Zur Bestimmung der Topographie der Oberfläche 11 wird zunächst ein verhältnismäßig breites Streifenmuster auf dem TFT-Monitor 12 dargestellt. Dieses breite sinusförmige Streifenmuster kann beispielsweise nur einen hellen und einen dunklen Streifen enthalten, die einer Periode des Sinus entsprechen. Dadurch ist bereits eine verhältnismäßig grobe Zuordnung der absoluten Phasen des erzeugten Sinus und damit der den jeweiligen Bildpunkten zugehörigen Orten auf der Oberfläche des TFT- Monitors 12 möglich. Als nächstes kann ein Sinus mit einer kleineren Periode verwendet werden, bei dem beispielsweise zwei dunkle und zwei helle Streifen auf dem TFT-Monitor 12 dargestellt werden. Nachfolgend werden mehrere immer feinere Streifenmuster von dem TFT-Monitor 12 erzeugt und an der Oberfläche 11 gespiegelt, um sodann von der CCIR-Kamera 14 aufgenommen zu werden. Dadurch läßt sich mittels einer von dem Computer 17 durchgeführten Auswertung eine immer präzisere Bestimmung des jeweiligen Neigungswinkels an den verschiedenen Orten der Oberfläche 11 bestimmen. Aus diesen Neigungswinkeln, sind wiederum die tatsächlichen Höhen- beziehungsweise Tiefenabweichungen bestimmbar. Hierzu werden mittels einer zweidimensionalen Integration aus den aus dem Neigungswinkel ermittelten lokalen Höhenänderungen die tatsächlichen Höhenwerte bestimmt.To determine the topography of the surface 11, a relatively wide stripe pattern is first displayed on the TFT monitor 12. For example, this wide sinusoidal stripe pattern may contain only one light and one dark stripe that correspond to one period of the sine. As a result, a relatively rough assignment of the absolute phases of the generated sine and thus of the locations on the surface of the TFT monitor 12 associated with the respective pixels is already possible. Next, a sine with a smaller period can be used, for example in which two dark and two light stripes are displayed on the TFT monitor 12. Subsequently, a plurality of ever finer stripe patterns are generated by the TFT monitor 12 and mirrored on the surface 11 in order to then be recorded by the CCIR camera 14. This enables an increasingly precise determination of the respective angle of inclination at the various locations on the surface 11 to be determined by means of an evaluation carried out by the computer 17. The actual height and depth deviations can in turn be determined from these inclination angles. For this purpose, the actual height values are determined by means of a two-dimensional integration from the local height changes determined from the angle of inclination.

[027] Diese nacheinander folgenden Aufnahmen mit verschiedener Periode der sinusförmigen Streifenmuster lassen sich mittels des gezeigten Aufbaus verhältnismäßig schnell durchführen. So sind für die Aufnahme und Auswertung eines einzelnen Streifenmusters nur einige hundert Millisekunden erforderlich. Da hier eine aktiv digital ansteuerbare Matrix des TFT-Monitors 12 verwendet wird, so daß für jedes einzelne Bild die Positionen der einzelnen Bildpunkte exakt bekannt sind und andererseits auch die Orte der einzelnen Bildpunktaufnehmer zwischen aufeinander folgenden Bildern nicht verändert werden, so daß auch deren Positionen jeweils exakt bekannt sind, ist keine zusätzliche Eichung beziehungsweise Kalibrierung erforderlich. Im Einzelnen kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Meßstation eingerichtet werden, indem TFT-Monitor 12 und CCIR-Kamera 14 zueinander justiert und auf eine Position ausgerichtet werden, auf der die zu prüfenden Objekte 10 anzuordnen sind. Das Objekt muß nur verhältnismäßig grob positioniert werden. Wesentlich dabei ist, daß der Fokus der CCIR-Kamera 14 auf der Oberfläche 11 angeordnet ist. Durch die Auswertung der Oberflächenstruktur aus mehreren Bildern sinusförmiger Streifenmuster mit unterschiedlicher Periode läßt sich so gleichzeitig eine große Fläche betrachten und trotzdem eine hohe Auflösung über die gesamte Fläche erzielen.[027] These sequential recordings with different periods of the sinusoidal stripe patterns can be carried out relatively quickly using the structure shown. For example, only a few hundred milliseconds are required to record and evaluate a single stripe pattern. Since an actively digitally controllable matrix of the TFT monitor 12 is used here, so that the positions of the individual image points are exactly known for each individual image and, on the other hand, the locations of the individual image point recorders between successive images are not changed, so that their positions also are known exactly, is not additional calibration or calibration required. In detail, a measuring station can be set up with the device according to the invention, in that the TFT monitor 12 and CCIR camera 14 are adjusted relative to one another and aligned with a position on which the objects 10 to be tested are to be arranged. The object only has to be positioned relatively roughly. It is essential that the focus of the CCIR camera 14 is arranged on the surface 11. By evaluating the surface structure from several images of sinusoidal stripe patterns with different periods, a large area can be viewed at the same time and nevertheless a high resolution can be achieved over the entire area.

[028] Die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verwendete Geometrie mit der CCIR- Kamera 14 in einer Öffnung des TFT-Monitors 12 ergibt eine besonders hohe Meßempfindlichkeit. Für jeden Bildpunkt der CCIR-Kamera 14 wird die zugehörige, reflektierte Position φ in einer Positionsmatrix bestimmt. Die erreichbare Auflösung ^φ legt dabei die kleinsten unterscheidbaren Ausgangsorte ΛX des reflektierten Lichtes und damit detektierbaren Winkeländerungen ^α fest:The geometry used in the exemplary embodiment shown with the CCIR camera 14 in an opening of the TFT monitor 12 results in a particularly high measurement sensitivity. The associated, reflected position φ is determined in a position matrix for each pixel of the CCIR camera 14. The achievable resolution ^ φ defines the smallest distinguishable output locations ΛX of the reflected light and thus detectable changes in angle ^ α:

[029] tan(Λα)=x /lTan (Λα) = x / l

[030] Der kleinste auflösbare Winkel des gemessenen Objektbereiches zur Kamera beträgt ΔCI/2. Wenn folglich zwei einander benachbarte Kamerapixel gerade Bereiche mit gleichem Winkel abdecken, dann kann von einem Pixel zum nächsten Pixel eine Winkeländerung von ΛO/2 nachgewiesen werden. Diese Winkeländerung kann bei bekannter Pixelgröße x Ca der Kamerapixel auf dem Objekt in eine Höhenänderung ΔZ umgerechnet werden: [031] \τ x Cam =tan(Λα/2)Ätan(Δα)/2The smallest resolvable angle of the measured object area to the camera is ΔCI / 2. If two adjacent camera pixels cover straight areas with the same angle, an angle change of ΛO / 2 can be detected from one pixel to the next pixel. With a known pixel size x Ca of the camera pixels on the object, this change in angle can be converted into a change in height ΔZ: [031] \ τ x Cam = tan (Λα / 2) Ä tan (Δα) / 2

[032] Mit der ersten Gleichung ergibt sich so:With the first equation:

[033] ΔZ* Δx P - Cam -1ΔZ * Δx P - Cam -1

[034] X ist proportional zu Δ<P über die Periodenlänge Px der benutzen Streifen: =Px*Δφ/2π. Dabei ist typischerweise eine Unterscheidung einer lOtel Periode möglich: Δ<p=2π/10 und somit: «Px 10. Gibt man zur Veranschaulichung die Periode Px in Pixel P an und geht von 1024 Gesamtpixeln aus, so wird mit der Kantenlänge S des TFT-Monitors Px=PS/1024:X is proportional to Δ <P over the period length Px of the strips used: = Px * Δφ / 2π. It is typically possible to differentiate between a 10th period: Δ <p = 2 π / 10 and thus: «Px 10. If the period Px is given in pixels P for illustration purposes and 1024 total pixels are assumed, the edge length S is TFT monitors Px = PS / 1024:

[035] ΔXp P-S/10-1024J>-S/10000ΔX p PS / 10-1024J > -S / 10000

[036] Aus der Geometrie des Aufbaus ergibt sich, daß auf dem Objekt ein Bereich S/2 Licht reflektiert. Eine Standard-Megapixel-Kamera tastet diesen Bereich mit 1000 Pixeln ab. Somit ergibt sich:It follows from the geometry of the structure that an area S / 2 reflects light on the object. A standard megapixel camera scans this area with 1000 pixels. This results in:

[037] X Cam &S/2000[037] X Cam & S / 2000

[038] Faßt man die letzten drei Gleichungen zusammen, so ergibt sich: [039] Δz*P-S-S/10000-2000-2«l=P-S2-25-10-9/lIf one summarizes the last three equations, the following results: Δz * PSS / 10000-2000-2 «l = PS 2 -25-10- 9 / l

[040] Für eine pessimistische Abschätzung ergibt sich für eine Positionsmatrix mit S=l m, mit der bei der verwendeten Geometrie ein Objekt mit 0,5 m Größe untersucht werden kann, einem Meßabstand von l=lm und einer Streifenperiode von P=100 Pixel: For a pessimistic estimate, for a position matrix with S = lm, with which an object with a size of 0.5 m can be examined with the geometry used, there is a measuring distance of l = lm and a stripe period of P = 100 pixels:

[042] Für einen Messabstand von l=4m und eine Streifenperiode von 10 Pixeln ergibt sich hier der kleinste detektierbare Höhenunterschied rein rechnerisch zu: [043] ΔZ opt 10-25-lθ n/4=62,5nmFor a measuring distance of l = 4m and a streak period of 10 pixels, the smallest detectable height difference arises here purely arithmetically: [043] ΔZ opt 10-25-lθ n / 4 = 62.5nm

[044] Bei der Abschätzung wurde vernachlässig, daß auch die Optik einen begrenzenden Einfluß auf die Auflösung haben kann. Wenn hier also Auflösungen im nm-Bereich erzielt werden sollen, sind zwangsläufig an die Optik besondere Anforderungen zu stellen.In the estimation it was neglected that the optics can also have a limiting influence on the resolution. If resolutions in the nm range are to be achieved here, the optics inevitably have to meet special requirements.

[045] In der Figur sind außerdem zwei Laser 21, 22 zu sehen, die seitlich an dem TFT- Monitor 12 befestigt sind. Der Schnittpunkt der von den Lasern 21, 22 jeweils erzeugten Laserstrahl definiert einen Nullpunkt des Systems.In the figure, two lasers 21, 22 can also be seen, which are attached to the side of the TFT monitor 12. The intersection of the laser beam generated by the lasers 21, 22 defines a zero point of the system.

[046] Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel mit den Erfindungsmerkmalen in einer schematischen Teildarstellung. Gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern. Nicht in der Fig. gezeigt sind die Steuerleitungen 15, 16 und die Steuerung 17. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die CCIR-Kamera 14 nicht in einer Öffnung sondern am Rand eines TFT-Monitors 18 angeordnet. Mit dieser Geometrie läßt sich nur eine etwas schlechtere Auflösung erzielen, als bei der Geometrie von Fig. 1. Dafür läßt sich hierfür beispielsweise ein Standard- T l-Monitor 18 verwenden, wie er kostengünstig und in hoher Qualität, kommerziell verfügbar ist. Für das gezeigte Ausführungsbeispiel ergibt sich eine vorteilhafte Geometrie, wenn die CCIR-Kamera 14 um einen Winkel α gegen die Flächennormale der Oberfläche 11, die im gezeigten Ausführungsbeispiel senkrecht verläuft, derart verkippt ist, daß die optische Achse der CCIR-Kamera 14 ungefähr mittig unter dem TFT-Monitor 18 auf die Oberfläche 11 trifft. Gleichzeitig ist dann die Flächennormale des TFT-Monitors 18 um den Winkel α gegen die Flächennormale der Oberfläche 11 verkippt, die bei dem gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel vertikal angeordnet ist. Auf diese Weise trifft die gespiegelte optische Achse der CCIR-Kamera 14 rechtwinklig auf den TFT-Monitor 18, wodurch sich ein gleichmäßiger Kontrast und geringere geometrische Verzerrungen ergeben.[046] FIG. 2 shows a second exemplary embodiment with the features of the invention in a schematic partial illustration. The same elements have the same reference numbers. The control lines 15, 16 and the controller 17 are not shown in the figure. In the exemplary embodiment shown, the CCIR camera 14 is not arranged in an opening but on the edge of a TFT monitor 18. With this geometry, only a slightly poorer resolution can be achieved than with the geometry of FIG. 1. For this purpose, for example, a standard T 1 monitor 18 can be used for this purpose, as it is commercially available at low cost and in high quality. An advantageous geometry results for the exemplary embodiment shown if the CCIR camera 14 is tilted by an angle α relative to the surface normal of the surface 11, which in the exemplary embodiment shown is perpendicular, in such a way that the optical axis of the CCIR camera 14 is approximately centrally below the TFT monitor 18 hits the surface 11. At the same time, the surface normal of the TFT monitor 18 is then tilted by the angle α against the surface normal of the surface 11, which is arranged vertically in the exemplary embodiment shown. In this way, the mirrored optical axis of the CCIR camera 14 strikes the TFT monitor 18 at a right angle, which results in a uniform contrast and less geometric distortions.

[047] In Figur 2 ist ein Laser 23 seitlich an dem TFT-Monitor 18 befestigt. Der Laser 23 dient zur Lagebestimmung des Gegenstandes 10, wobei dieser so positioniert wird, daß der Laserpunkt auf der optischen Achse der CCIR-Kamera 14 liegt.[047] In FIG. 2, a laser 23 is attached to the side of the TFT monitor 18. The laser 23 is used to determine the position of the object 10, which is positioned so that the laser point lies on the optical axis of the CCIR camera 14.

[048] Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel mit den Erfindungsmerkmalen in einer schematischen Teildarstellung. Gleiche Elemente tragen wiederum die gleichen Be- zugsziffern. Nicht eingezeichnet sind wiederum Steuerleitungen 15, 16 sowie eine Steuerung 17. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei TFT-Monitore 18 verwendet. Dabei ist die CCLR-Kamera 14 zwischen den beiden TFT-Monitoren 18 angeordnet. Auf diese Weise läßt sich eine nahezu gleichgute Geometrie erzielen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei trotzdem Standard- 1 h l -Monitore verwendet werden können. Außerdem läßt sich so auf einfache Weise durch Hinzufügen eines weiteren TFT-Monitors 18 die Größe des erzeugten Bildes verdoppeln. Auf diese Weise lassen sich auch größere Objekte problemlos vermessen.[048] FIG. 3 shows a third exemplary embodiment with the features of the invention in a schematic partial illustration. The same elements have the same zugsziffern. Control lines 15, 16 and a controller 17 are again not shown. In the exemplary embodiment shown, two TFT monitors 18 are used. The CCLR camera 14 is arranged between the two TFT monitors 18. In this way, an almost equally good geometry can be achieved as in the first embodiment, although standard 1 hl monitors can still be used. In addition, the size of the image generated can be doubled in a simple manner by adding a further TFT monitor 18. In this way, even larger objects can be easily measured.

[049] Fig. 4 zeigt, ein viertes Ausführungsbeispiel mit den Erfindungsmerkmalen in einer schematischen Teildarstellung, bei der wiederum die Steuerleitungen 15, 16 und die Steuerung 17 nicht dargestellt sind. Gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern. Gezeigt ist eine Abbildung ähnlich Fig. 2, wobei zwei CCTR-Kameras 14 jeweils dem TFT-Monitor 18 benachbart angeordnet sind. Dadurch läßt sich eine größere Fläche untersuchen. Es kann auch an jeder Ecke des TFT-Monitors beziehungsweise an jedem Rand des TFT-Monitors eine CCIR-Kamera 14 angeordnet sein, was wiederum zu einer Vergrößerung des untersuchbaren Bereiches führt.4 shows a fourth exemplary embodiment with the features of the invention in a schematic partial illustration, in which the control lines 15, 16 and the controller 17 are again not shown. The same elements have the same reference numbers. An illustration similar to FIG. 2 is shown, two CCTR cameras 14 each being arranged adjacent to the TFT monitor 18. This allows a larger area to be examined. A CCIR camera 14 can also be arranged at every corner of the TFT monitor or at each edge of the TFT monitor, which in turn leads to an enlargement of the area that can be examined.

[050] Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit den Erfindungsmerkmalen. Gleiche Elemente tragen wiederum die gleichen Bezugsziffern. Auch hier sind Steuerleitungen 15, 16 sowie eine Steuerung 17 nicht eingezeichnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei TFT-Monitore 18 über Eck angeordnet, wobei im Bereich der einander zugewandten Seiten der TFT-Monitore 18 eine CCIR-Kamera 14 angeordnet ist. Mittels dieser über Eck Anordnung der TFT-Monitore 18 läßt sich auch eine verhältnismäßig stark gekrümmte Oberfläche 19 eines Objektes 20 untersuchen. Der Winkel zwischen den beiden TFT-Monitoren 18 muß nicht, wie im dargestellten Fall 90° betragen. Vielmehr sind auch kleinere oder größere Winkel möglich.5 shows a further exemplary embodiment with the inventive features. The same elements again have the same reference numbers. Control lines 15, 16 and a controller 17 are also not shown here. In the exemplary embodiment shown, two TFT monitors 18 are arranged in a corner, a CCIR camera 14 being arranged in the region of the sides of the TFT monitors 18 facing one another. This corner arrangement of the TFT monitors 18 can also be used to examine a relatively strongly curved surface 19 of an object 20. The angle between the two TFT monitors 18 does not have to be 90 °, as in the case shown. Rather, smaller or larger angles are also possible.

[051] Mittels der Anordnung mehrerer CCIR-Kameras 14 sowie mehrerer TFT-Monitore 18 kann eine Art kompletter Meßraum oder eine Meßwand ausgestaltet werden. Dadurch lassen sich auch sehr große und unregelmäßig geformte Objekte, wie beispielsweise komplette Kraftfahrzeuge vermessen. Anstelle digitaler CCIR-Kameras 14 und digital ansteuerbarer Bilderzeuger 12, 18 können auch analoge Bilderzeuger und Bildaufnehmer verwendet werden. In diesem Fall sollte eine sogenannte Pixelclock verwendet werden, um die einzelnen Bildpunkte des Bilderzeugers und des Bild- aufnehmers jeweils zuverlässig zugeordnet aufnehmen zu können. Es ist auch möglich, einen Projektor zu verwenden, der ein Muster auf eine Wand projiziert. Dadurch läßt sich ein verhältnismäßig großes Bild erzeugen. Wichtig hierbei ist dann, daß die Wand möglichst präzise gearbeitet ist und daß die Justierung des Projektors zu der Wand derart erfolgt, daß jeder Bildpunkt eine definierte Lage auf der Wand erhält.[051] By arranging a plurality of CCIR cameras 14 and a plurality of TFT monitors 18, a type of complete measuring room or a measuring wall can be designed. This means that even very large and irregularly shaped objects, such as complete motor vehicles, can be measured. Instead of digital CCIR cameras 14 and digitally controllable image generators 12, 18, analog image generators and image recorders can also be used. In this case, a so-called pixel clock should be used so that the individual pixels of the image generator and the image sensor can be reliably recorded. It is also possible to use a projector that projects a pattern onto a wall. This enables a relatively large image to be generated. It is then important here that the wall is worked as precisely as possible and that the projector is adjusted to the wall in such a way that each pixel has a defined position on the wall.

[052] Für alle gezeigten Ausführungsbeispiele sollten umso breitere Streifen verwendet werden, je rauher die zu untersuchende Oberfläche ist. Wenn die erforderlichen Streifen zu breit werden, kann der Fokus der Kamera leicht Richtung Monitor verstellt werden. Auf diese Weise lassen sich bei einem geringfügigen Verlust lateraler Auflösung immer noch auswertbare Ergebnisse erzielen. [053] 1. Objekt 2. Oberfläche 3. Bildererzeuger 4. Öffnung 5. Bildaufnehmer 6. Steuerleitung 7. Steuerleitung 8. Steuerung 9. Bilderzeuger 10. Oberfläche 11. Objekt 12. Laserpointer 13. Laserpointer 14. Laserpointer [052] For all the exemplary embodiments shown, strips that are all the wider should be used the rougher the surface to be examined is. If the required stripes become too wide, the focus of the camera can easily be adjusted towards the monitor. In this way, evaluable results can still be achieved with a slight loss of lateral resolution. [053] 1. Object 2. Surface 3. Image generator 4. Opening 5. Image sensor 6. Control line 7. Control line 8. Control 9. Image generator 10. Surface 11. Object 12. Laser pointer 13. Laser pointer 14. Laser pointer

Claims

AnsprücheExpectations [001] Verfahren zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche, bei dem aufeinanderfolgend mehrere flächige Streifenmuster mit flächigen Strukturen bildpunktweise von einem Bilderzeuger (12, 18) erzeugt werden, bei dem die Strukturen zweier Muster voneinander verschiedene Breiten haben, bei dem das Streifenmuster an einer Oberfläche (11, 19) gespiegelt wird, bei dem das gespiegelte Muster von einer Optik auf einen Bildaufnehmer (14) abgebildet wird, und bei dem das von dem Bildaufnehmer (14) aufgenommene Bild von einer Steuerung ( 7) ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bildpunkte zweier Streifenmuster jeweils eine definierte Position aufweisen, daß die Streifenmuster eine sinusförmige Grauwert-, Helligkeits- und/oder Intensitätsverteilung haben, daß das Bild bildpunktweise aufgenommen wird und daß eine Auswertung der Position der aufgenommenen Bildpunkte durchgeführt wird.Method for determining the structure of a surface, in which successively a plurality of flat striped patterns with flat structures are generated pixel by pixel by an image generator (12, 18), in which the structures of two patterns have different widths, in which the striped pattern on a surface (11, 19) is mirrored, in which the mirrored pattern is imaged by an optical system on an image sensor (14), and in which the image recorded by the image sensor (14) is evaluated by a controller (7), characterized in that the individual pixels of two stripe patterns each have a defined position, that the stripe patterns have a sinusoidal gray value, brightness and / or intensity distribution, that the image is recorded pixel by pixel and that the position of the recorded pixels is evaluated. [002] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bildpunktweise Erzeugen der Muster mittels des Bilderzeugers (12, 18) digital erfolgt, wobei vorzugsweise als Bilderzeuger (12, 18) ein πachbildschirm, ein TFT-Monitor oder ein Plasmabildschirm verwendet wird und/oder die Steuerung (17) den Bilderzeuger (12, 18) zum Erzeugen des flächigen Musters ansteuert, und mittels der Steuerung (17) eine Korrektur eines Grauwertes, der Helligkeit und/oder der Intensität des Bilderzeugers (12, 18) zum Erzeugen des sinusförmigen Streifenmusters durchgeführt wird.Method according to claim 1, characterized in that the pixel-by-pixel generation of the pattern by means of the image generator (12, 18) is carried out digitally, a πachscreen, a TFT monitor or a plasma screen preferably being used as the image generator (12, 18) and / or the controller (17) controls the image generator (12, 18) to generate the flat pattern, and by means of the controller (17) a correction of a gray value, the brightness and / or the intensity of the image generator (12, 18) to generate the sinusoidal stripe pattern is performed. [003] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des Bildauf ehmers (14) und die Oberflächennormale des Bilderzeugers (12, 18) einen kleinen Winkel einschließen und insbesondere parallel sind, und/ oder das gespiegelte Muster von dem Bildaufnehmer (14) bildpunktweise mit Bildpunktaufnehmern definierter Position aufgenommen wird, wobei die Steuerung (17) vorzugsweise aus mehreren Bildern die Topographie der Oberfläche bestimmt.The method of claim 1 or 2, characterized in that the optical axis of the image sensor (14) and the surface normal of the image generator (12, 18) enclose a small angle and in particular are parallel, and / or the mirrored pattern of which Image recorders (14) are recorded pixel by pixel with pixel sensors of a defined position, the controller (17) preferably determining the topography of the surface from several images. [004] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (17) ein Phasenschiebeverfahren durchführt, bei dem mehrere Bilder eines Streifenmusters mit gegeneinander verschobenen Phasen miteinander verglichen werden, und/oder der Bilderzeuger (12, 18) das Muster mittels Infrarotstrahlung oder Wärme erzeugt, und/oder die Optik auf die Oberfläche (11, 19) scharf eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the controller (17) carries out a phase shifting method in which several images of a stripe pattern with mutually shifted phases are compared with one another, and / or the image generator (12, 18) by means of the pattern Infrared radiation or heat generated, and / or the optics on the surface (11, 19) is focused. [005] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Bildes und/oder ein Nullpunkt mittels mindestens eines, ins- besondere positionsfest in Bezug auf den Bilderzeuger (12, 18) und/oder den Bildaufnehmer (14) angeordneten, Laser definiert wird.[005] Method according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the image and / or a zero point by means of at least one, in particular special laser is fixedly positioned with respect to the image generator (12, 18) and / or the image sensor (14). [006] Vorrichtung, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche, mit einem Bilderzeuger (12, 18) zum bildpunktweisen Erzeugen eines flächigen Streifenmusters, mit einer Optik zum Abbilden des an einer Oberfläche (11, 19) gespiegelten Musters auf einen Bildaufnehmer (14), und mit einer Steuerung zum Auswerten eines von dem Bildaufnehmer (14) aufgenommenen Bildes, dadurch gekennzeichnet, daß der Bilderzeuger (12, 18) mehrere flächig angeordnete Bildpunkterzeugerelemente zum bildpunktweisen Erzeugen der Bildpunkte des Musters an jeweils definierten Positionen aufweist, und daß der Bilderzeuger (12, 18) mittels der Steuerung (17) zum Erzeugen mehrerer Muster mit flächigen Strukturen ansteuerbar ist, wobei die flächigen Strukturen zweier Muster voneinander verschiedene Breiten haben.Device, in particular for performing the method according to one of the preceding claims, for determining the structure of a surface, with an image generator (12, 18) for generating a flat striped pattern pixel by pixel, with an optical system for imaging the on a surface (11, 19) mirrored pattern on an image sensor (14), and with a controller for evaluating an image recorded by the image sensor (14), characterized in that the image generator (12, 18) has a plurality of surface-mounted pixel generator elements for generating the pixels of the pattern pixel by pixel each has defined positions, and that the image generator (12, 18) can be controlled by means of the controller (17) to generate a plurality of patterns with flat structures, the flat structures of two patterns having different widths from one another. [007] Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Bildgenerator zum Erzeugen von Streifenmustern verschiedener Streifenbreite, wobei vorzugsweise mittels des Bildgenerators Streifenmuster mit sinusförmiger Verteilung des Grauwertes, der Helligkeit und/oder der Intensität erzeugbar sind, und/oder insbesondere durch einen digitalen Bilderzeuger (12, 18), der vorzugsweise ein Hachbildschirm, ein TFT-Monitor oder ein Plasmabildschirm ist.Apparatus according to claim 6, characterized by an image generator for generating stripe patterns of different stripe widths, wherein stripe patterns with a sinusoidal distribution of the gray value, brightness and / or intensity can preferably be generated by means of the image generator, and / or in particular by a digital image generator ( 12, 18), which is preferably a hachscreen, a TFT monitor or a plasma screen. [008] Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch Korrekturmittel zum Korrigieren eines Grauwertes, der Helligkeit und/oder der Intensität des Bilderzeugers (12, 18) zum Erzeugen des sinusförmigen Streifenmusters, wobei vorzugsweise die Normalrichtung des Bilderzeugers (12, 18) und die optische Achse des Bildaufnehmers (14) einen kleinen Winkel einschließen und insbesondere parallel sind.Apparatus according to claim 6 or 7, characterized by correction means for correcting a gray value, the brightness and / or the intensity of the image generator (12, 18) for generating the sinusoidal stripe pattern, preferably the normal direction of the image generator (12, 18) and the optical axis of the image sensor (14) enclose a small angle and in particular are parallel. [009] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildaufnehmer (14) mehrere flächig angeordnete Bildpunktaufnehmer zum bildpunktweisen Aufnehmen des gespiegelten Musters an jeweils definierten Positionen aufweist, und oder daß der Bilderzeuger (12, 18) ein Bild mittels Infrarotstrahlung oder Wärmeeinstrahlung erzeugt, und daß der Bildaufnehmer (14) Infrarotstrahlung oder Wärmestrahlung aufnimmt, und/oder daß die Optik auf die Oberfläche (11, 19) scharf eingestellt ist.Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the image sensor (14) has a plurality of flatly arranged image point sensors for recording the mirrored pattern pixel by pixel at respectively defined positions, and or that the image generator (12, 18) has an image by means of Infrared radiation or heat radiation generated, and that the image sensor (14) receives infrared radiation or heat radiation, and / or that the optics on the surface (11, 19) is in focus. [010] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch mindestens einen, insbesondere positionsfest in Bezug auf den Bilderzeuger (12, 18) und/oder den Bildaufnehmer (14) angeordneten, Laser zum Definieren der Lage des Bildes und/oder eines Nullpunktes.Device according to one of claims 6 to 9, characterized by at least one, in particular positionally fixed with respect to the image generator (12, 18) and / or the image sensor (14), laser for defining the position of the image and / or one zero point. [011] Verwendung des Verfahrens oder der Vorrichtung nach einem der vor- hergehenden Ansprüche zur Steuerung eines Roboters. [011] Use of the method or the device according to one of the preceding forthcoming claims for controlling a robot.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108627121A (en) * 2018-05-15 2018-10-09 浙江中控太阳能技术有限公司 A kind of mirror shape detection device and its detection method
CN109405735A (en) * 2017-08-18 2019-03-01 阿里巴巴集团控股有限公司 3 D scanning system and 3-D scanning method

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005044912B4 (en) * 2005-09-16 2014-07-24 Friedrich-Schiller-Universität Jena Method and device for the three-dimensional optical measurement of reflecting surfaces
DE102005061931B4 (en) * 2005-12-23 2011-04-14 Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH Method and device for calibrating an optical device
DE102006015792A1 (en) * 2006-04-05 2007-10-18 Isra Surface Vision Gmbh Method and system for measuring the shape of a reflective surface
DE102006030356B4 (en) * 2006-06-30 2012-03-29 Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH Method for the optical measurement of objects
DE102007063529A1 (en) * 2007-12-27 2009-07-23 Carl Zeiss Ag Method and device for optically inspecting a surface on an object
DE102008038256A1 (en) 2008-08-11 2010-02-25 Carl Zeiss Oim Gmbh Apparatus and method for optically inspecting a surface on an article
DE102009010988B4 (en) * 2009-02-19 2010-11-04 Carl Zeiss Oim Gmbh Method and device for optically inspecting a surface on an object
DE102009053510B4 (en) 2009-11-16 2012-05-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Concept for generating a spatially and / or temporally variable thermal radiation pattern
DE102010007396B4 (en) 2010-02-03 2013-10-02 Carl Zeiss Oim Gmbh Method and device for optically inspecting a device under test with an at least partially reflecting surface
DE102010015566B4 (en) 2010-04-19 2013-10-02 adomea GmbH Method and system for measuring reflective surfaces
DE102010029627B4 (en) * 2010-06-02 2012-02-16 Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH Apparatus and method for determining the structure of a specular surface of an object
FR2965045A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-23 Saint Gobain DEVICE FOR MEASURING THE SHAPE OF A MIRROR OR A SPECULAR SURFACE
DE102011051781A1 (en) * 2011-07-12 2013-01-17 Göpel electronic GmbH Deflectometric arrangement for surface inspection
DE102013018569B4 (en) 2013-10-30 2015-07-16 Technische Universität Ilmenau Apparatus and method for measuring at least partially reflective surfaces
DE102017001524B4 (en) 2017-02-10 2018-12-20 Technische Universität Ilmenau Arrangement for measuring at least partially reflective surfaces
DE102017203390B4 (en) 2017-03-02 2019-12-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Deflectometer and method for determining the topography of an object

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4134117C2 (en) 1991-10-15 1996-02-01 Kaltenbach & Voigt Process for the optical measurement of objects
EP0895590A4 (en) * 1996-04-22 1999-08-11 Autospect Inc Method and system for inspecting a low gloss surface of an object at a vision station
DE19643018B4 (en) * 1996-10-18 2010-06-17 Isra Surface Vision Gmbh Method and device for measuring the course of reflective surfaces
DE19738179C1 (en) * 1997-09-02 1999-05-12 Bernward Maehner Optical measurement of spatial coordinates of object points
IT1296825B1 (en) 1997-12-02 1999-08-02 Uni Degli Studi Brescia PROCEDURE FOR MEASURING THREE-DIMENSION PROFILES BY STRUCTURED LIGHT PROJECTION
DE19944354C5 (en) * 1999-09-16 2011-07-07 Häusler, Gerd, Prof. Dr., 91056 Method and device for measuring specular or transparent specimens
DE10155834B4 (en) 2001-11-14 2004-04-29 Mähner, Bernward Method for the optical measurement of spatial coordinates of object points

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2005031251A1 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109405735A (en) * 2017-08-18 2019-03-01 阿里巴巴集团控股有限公司 3 D scanning system and 3-D scanning method
CN109405735B (en) * 2017-08-18 2020-11-27 阿里巴巴集团控股有限公司 Three-dimensional scanning system and three-dimensional scanning method
CN108627121A (en) * 2018-05-15 2018-10-09 浙江中控太阳能技术有限公司 A kind of mirror shape detection device and its detection method

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Publication number Publication date
DE10345586B4 (en) 2007-03-15
WO2005031251A1 (en) 2005-04-07
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