Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der sicheren Identifizierung und Authentifizierung von Gegenständen anhand von charakteristischen Merkmalen der Oberfläche des Gegenstands. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Identifizierungsmerkmals zu einem Gegenstand.

Es ist bekannt, dass man Gegenstände anhand der einzigartigen intrinsischen Struktur ihrer Oberfläche identifizieren und authentifizieren kann.

B.C. d'Agraives et al. offenbaren ein Verfahren zur Identifizierung eines Gegenstands anhand seiner Oberflächenstruktur (Surface Topography, A remearkable method for the identification of seals or structures in general, 3 ^rd Annual Symposium of ESARDA at Karlsruhe, 1981, Poster 8.13, Proceedings Seiten 403-409).

In der Offenlegung GB2097979A wird ein Verfahren zur Identifizierung von Gegenständen anhand von Oberflächenmerkmalen beschrieben. Die Oberflächenmerkmale werden in einem ausgewählten Oberflächenbereich des zu identifizierenden Gegenstands erfasst. Dazu werden „aussagekräftige, zufallsbedingte Singularitäten des Profils in Form von Unebenheiten gezählt und deren Höhen und Abstände vermessen".

Die Offenlegung WO2000/65541A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Authentifizierung eines Gegenstands anhand intrinsischer physikalischer Merkmale, insbesondere anhand topografischer Informationen.

Die Offenlegung WO2003/087991A2 offenbart Verfahren und eine Vorrichtung zur Authentifizierung von Gegenständen anhand der dreidimensionalen Oberflächenstruktur.

In WO05/088533A1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Oberflächenbereich eines Gegenstands mit kohärenter Strahlung abgetastet wird und mittels Fotodetektoren die an unterschiedlichen Stellen der Oberfläche unter verschiedenen Winkeln unterschiedlich stark gestreuten Strahlen detektiert werden. Die erfasste Streustrahlung ist charakteristisch für eine Vielzahl von unterschiedlichen Materialien und lässt sich nur sehr schwer nachahmen, da sie auf Zufälligkeiten bei der Herstellung zurückzuführen ist. Zum Beispiel weisen papierartige Objekte eine herstellungsbedingte Faserstruktur auf, die für jedes hergestellte Objekt einzigartig ist. Die Streudaten zu den einzelnen Gegenständen können als charakteristischer Fingerabdruck des Gegenstands in einer Datenbank gespeichert werden, um den Gegenstand zu einem späteren Zeitpunkt identifizieren und/oder authentifizieren zu können. Hierzu wird der Gegenstand erneut vermessen und es werden die Streudaten mit den gespeicherten Fingerabdruck verglichen.

In WO05/088533A1 erfolgt die optische Abtastung einer Oberfläche, indem ein fokussierter Laserstrahl über die Oberfläche bewegt wird (oder die Oberfläche in Bezug zum fokussierten Laserstrahl bewegt wird) und während der Bewegung mit einer konstanten Messfrequenz Intensitätswerte der detektierten Streustrahlung an einem oder mehreren Fotodetektoren als Funktion der Zeit erfasst werden. Ein so gewonnenes Intensität-Zeit-Signal ist als Identifizierungsmerkmal unpraktisch, da sich bei der Abtastung mit einer anderen Geschwindigkeit ein anderes Signal ergeben würde. Ein direkter Vergleich der bei verschiedenen Geschwindigkeiten aufgenommenen Signale ist daher nicht möglich. Ein Signal, das die Abtastinformation als Funktion des Ortes der Abtastung darstellt, hätte dagegen den Vorteil, unabhängig von der Abtastgeschwindigkeit und ggf. während der Abtastung auftretenden Geschwindigkeitsschwankungen zu sein. Üblicherweise wird das Abtastsignal jedoch nicht direkt als Funktion des Ortes erfasst. Vielmehr wird separat zum Abtastsignal als Funktion der Zeit (Messfrequenz) ein zusätzliches Signal ermittelt, dass die Zeit (Messfrequenz) mit dem Ort verknüpft. Dies geschieht üblicherweise mittels so genannter mechanischer, optischer oder magnetischer Kodierer.

Mittels eines solchen Kodierers erfolgt die Umwandlung des Intensität-Zeit-Signals in ein Intensität-Ort-Signal.

Im Fall der WO05/088533A1 werden beispielsweise Markierungen mit einem gleichbleibenden Abstand von 300 Mikrometern zur Transformation des Intensität-Zeit-Signals in ein Intensität-Ort- Signal verwendet (siehe WO05/088533A1 Seite 23). Diese Markierungen werden mit einem separaten Fotodetektor optisch erfasst. Da die konstante Messfrequenz (Abtastrate) und der Abstand der Markierungen bekannt sind, kann zu jedem Zeitpunkt der Ort bestimmt werden, an dem sich der fokussierte Abtaststrahl befunden hat. Damit ist es möglich, das zeitabhängige Abtastsignal mit Hilfe des Kodierers in ein zeitunabhängiges Intensität-Ort-Signal zu transformieren.

Das Intensität-Ort-Signal kann schließlich (ggf. nach weiteren Umwandlungen, Filterungen und/oder Datenreduktionen) als charakteristischer Fingerabdruck der Oberfläche für eine spätere Identifizierung und/oder Authentifizierung herangezogen werden kann. Die in WO05/088533A1 beschriebene Umwandlung des Intensität-Zeit-Signals in ein Intensität- Ort-Signal unter Verwendung eines optischen Kodierers hat den Nachteil, dass Markierungen auf die Oberfläche aufgebracht werden müssen. Ferner wird in WO05/088533A1 ein zusätzlicher Fotodetektor eingesetzt, um die Markierungen erfassen und eine Umwandlung vornehmen zu können.

Es wäre wünschenswert, eine Umwandlung eines Intensität-Zeit-Signals in ein Intensität-Ort- Signal vornehmen zu können, ohne dass hierfür zusätzliche Markierungen und/oder optische Komponenten erforderlich sind, die einzig und allein der Umwandlung dienen.

Ausgehend vom bekannten Stand der Technik stellt sich demnach die technische Aufgabe, ein Verfahren zur optischen Abtastung und Aufnahme eines optischen Abtastsignals bereitzustellen, das ohne magnetische, mechanische oder herkömmliche, mittels Markierungen arbeitende optische Kodierer auskommt.

Überraschend wurde gefunden, dass die intrinsischen Strukturen vieler Oberflächen nicht nur ein charakteristisches Signal zur Identifizierung und Authentifizierung ergeben sondern selbst auch zur Umwandlung eines Intensität-Zeit-Signals in ein Intensität-Ort-Signal fungieren können.

Überraschend wurde gefunden, dass bei der optischen Abtastung der Oberfläche einer Vielzahl von unterschiedlichen Gegenständen charakteristische, wiederkehrende Strukturen in den Abtastsignalen vorhanden sind, die eine Umwandlung des zeitabhängigen Abtastsignals in ein zeitunabhängiges Signal ohne zusätzlichen Kodierer erlauben. Offenbar weisen die Oberflächen vieler Gegenstände neben der bereits aus dem Stand der Technik bekannten einzigartigen Feinstruktur, die charakteristische Streustrahlung erzeugt, eine weitere, längerwellige, charakteristische Struktur auf, die im Folgenden auch als Welligkeit bezeichnet wird. Wird ein elektromagnetischer Strahl mit konstanter Geschwindigkeit über eine Oberfläche geführt und die Oberfläche dabei mit konstanter Messfrequenz abgetastet, führt diese Welligkeit zu einer entsprechenden Modulation des Abtastsignals. Diese Modulation erlaubt eine Verknüpfung zwischen der Messfrequenz und dem während der Abtastung zurückgelegten Weg.

Damit ist es nicht erforderlich, Markierungen oder separate Kodierer zu verwenden, um eine Transformation eines zeitabhängigen Abtastsignals in einen zeitunabhängigen Fingerabdruck vorzunehmen.

Das zeitabhängige Abtastsignal trägt bereits alle Informationen zur Umwandlung mit sich. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Erzeugung eines Identifizierungsmerkmals eines Gegenstands, mindestens umfassend die folgenden Schritte:

(a) Richten eines elektromagnetischen Strahls auf eine Oberfläche des Gegenstands,

(b) Relatives Bewegen des elektromagnetischen Strahls und des Gegenstands zueinander, so dass der elektromagnetische Strahl einen Weg auf der Oberfläche zurücklegt,

(c) Aufnehmen eines Teils der während der relativen Bewegung von der Oberfläche des Gegenstands reflektierten Strahlung als Funktion der Zeit unter Erhalt mindestens eines Abtastsignals,

(d) Extrahieren einer zeitabhängigen Welligkeitsfunktion aus einem Abtastsignal, (e) Transformieren eines Abtastsignals in ein zeitunabhängiges Signal unter Verwendung der

Welligkeitsfunktion,

(f) Ermitteln eines Identifizierungsmerkmals aus dem zeitunabhängigen Signal,

(g) optional Verknüpfen des Identifizierungsmerkmals mit dem Gegenstand.

Unter einem Gegenstand wird jeder feste Körper verstanden. Die Oberfläche des Körpers trennt diesen vom umgebenden Medium (meistens Luft).

Unter einem Identifizierungsmerkmal wird eine für den Gegenstand charakteristische Information verstanden, die für eine Identifizierung und/oder Authentifizierung des Gegenstands verwendet werden kann. Das Identifizierungsmerkmal ist quasi ein Fingerabdruck des Gegenstands. Im vorliegenden Fall ist das Identifizierungsmerkmal eine Information, die mittels optischer Methoden aus der charakteristischen Oberflächenstruktur des Gegenstands abgeleitet wird. Das Identifizierungsmerkmal ist vorzugsweise speicherbar und maschinell verarbeitbar. Unter speicherbar wird verstanden, dass das Identifizierungsmerkmal zu einem späteren Zeitpunkt zum Beispiel für Vergleichszwecke wieder aufgegriffen werden kann. Unter maschineller Verarbeitung wird verstanden, dass das Identifizierungsmerkmal maschinell gelesen und mit einer Maschine verschiedenen Rechen- und/oder Speicheroperationen unterzogen werden kann.

Unter Identifizierung wird ein Vorgang verstanden, der zum eindeutigen Erkennen eines Gegenstandes dient. Unter Authentifizierung wird der Vorgang der Überprüfung (Verifikation) einer behaupteten Identität verstanden. Die Authentifizierung von Gegenständen ist die Feststellung, dass diese authentisch sind - es sich also um unveränderte, nicht kopierte und/oder nicht gefälschte Originale handelt. In den Schritten (a) bis (c) erfolgt eine Abtastung eines Oberflächenbereichs des Gegenstands, für den ein Identifizierungsmerkmal erzeugt werden soll.

Die Abtastung eines Oberflächenbereichs erfolgt optisch, das heißt unter Verwendung mindestens einer Quelle für elektromagnetische Strahlung und mindestens eines Detektors für elektromagnetische Strahlung (auch als Fotodetektor bezeichnet). Die Strahlung kann kohärent oder nicht-kohärent sein. Die Strahlung ist vorzugsweise nicht-kohärent, wenn störende Interferenzerscheinungen wie beispielsweise Speckle-Muster vermieden werden sollen.

Vorzugsweise wird elektromagnetische Strahlung aus dem Bereich des sichtbaren Lichts oder aus dem Infrarotbereich (380 nm bis 2,5 μιη) verwendet.

Die elektromagnetische Strahlung kann poly- oder monochromatisch sein; bevorzugt ist sie monochromatisch.

Mittels eines elektromagnetischen Strahls wird ein Oberflächenbereich eines Gegenstands abgetastet. Ein Teil der von der Oberfläche reflektierten Strahlung wird mit Hilfe mindestens eines Fotodetektors erfasst. Die erfassten Signale enthalten Informationen zur Oberflächenstruktur des Gegenstands. Die Oberflächenstruktur eines Gegenstands ist einzigartig und kann zur Identifizierung und/oder Authentifizierung des Gegenstands verwendet werden.

Unter Oberflächenstruktur wird die dreidimensionale Struktur der Oberfläche eines Gegenstands verstanden (Topographie). Die Begriffe Oberflächenstruktur und Topographie werden hier synonym verwendet. Für den Zweck der Erzeugung eines Identifizierungsmerkmals ist die Aufnahme einer dreidimensionalen Topografie nicht notwendig (siehe unten), stattdessen ist beispielsweise die Aufnahme eines Oberflächenprofils ausreichend. Ein Oberflächenprofil ist das Profil, das sich durch den (gedachten) Schnitt einer Oberfläche eines Gegenstands mit einer vorgegebenen Ebene ergibt (siehe z.B. DIN EN ISO 4287: 1998, Bild 2).

Zur optischen Abtastung kann das bekannte Verfahren der dynamischen Laserfokussierung verwendet werden (siehe beispielsweise Wochenblatt für Papierfabrikation, ISSN0043-7131, 117. Jahrgang, April 1989, Nr. 7; Seiten 271 bis 274). Bei der dynamischen Laserfokussierung wird ein Laser mittels einer Linse auf die Oberfläche fokussiert. Die Linse kann mittels einer Stellmotors senkrecht zur Oberfläche (in z-Richtung) bewegt werden. Ein Sensor ermittelt die jeweilige z- Position der Linse in fokussierter Stellung und liefert somit die Topographieinformation während die Probe durch einen xy-Tisch unter der Linse bewegt wird.

Die hohe Genauigkeit, mit der mittels dynamischer Laserfokussierung die Topographie der Oberfläche erfasst werden kann, ist zum Zweck der Erstellung eines Fingerabdrucks jedoch nicht erforderlich. Überraschend wurde gefunden, dass auf die anfällige mechanische Nachjustierung der Linse verzichtet werden kann.

Bevorzugt erfolgt die Abtastung ohne mechanische Nachjustierung der Linse. In Figur 1 ist schematisch dargestellt, wie die Abtastung eines Oberflächenbereichs mit Hilfe eines Abtaststrahls auch vollzogen werden kann.

Figur 1 zeigt die Oberfläche 1 eines Gegenstands sowie eine Anordnung umfassend eine Quelle für elektromagnetische Strahlung 2 und eine Vielzahl von Detektoren 5 für elektromagnetische Strahlung. Die Oberfläche 1 ist aus Gründen der besseren Anschaulichkeit im Vergleich zu der Strahlenquelle 2 und den Detektoren 5 stark vergrößert dargestellt. Von der Strahlenquelle kann ein Abtaststrahl 3 auf die Oberfläche 1 des Gegenstands gesandt werden. Der Gegenstand wird in Bezug zur Anordnung aus Strahlenquelle und Detektoren bewegt (gekennzeichnet durch den dicken schwarzen Pfeil). Dabei überstreift der Abtaststrahl die Oberfläche. Der Abtaststrahl wird von der Oberfläche entsprechend dem Reflexionsgesetz reflektiert. Je nach Krümmung der Oberfläche gelangt die reflektierte Strahlung 4 in einen der Detektoren. Auf diese Weise kann die Oberfläche abgetastet und ein Abtastsignal aufgenommen werden.

An Stelle der Vielzahl an einzelnen Detektoren ist es auch denkbar, einen entsprechend großen Detektor (CCD-, CMOS -Kamera) einzusetzen.

Die Bestrahlung (Abtastung) der Oberfläche kann in einem beliebigen Winkel von nahezu 0° (sofern noch Reflexion auftritt) bis 90° bezogen auf die mittlere Oberflächenebene erfolgen. Die Detektion der reflektierten Strahlung kann ebenso in einem beliebigen Winkel von nahezu 0° bis 90° bezogen auf die mittlere Oberflächenebene erfolgen. Je nach Oberflächenbeschaffenheit kann es sinnvoll sein, direkt reflektierte Strahlung (spekulare Reflexion) oder gestreute Strahlung (diffuse Streuung) zu detektieren. Dies kann durch einfache Routineexperimente ermittelt werden. Maßgebend sind u. a. das erzielte Signal-Rausch-Verhältnis, die Reproduzierbarkeit und die erforderliche Positioniergenauigkeit. Weiterhin wurde überraschend gefunden, dass zur Ermittlung eines charakteristischen Fingerabdrucks nicht die vollständige Oberflächenstruktur bei der Abtastung erfasst werden muss. Die Oberflächenbeschaffenheit von vielen Gegenständen ist so reich an charakteristischen Merkmalen, dass zu einer Identifizierung und/oder Authentifizierung ein Bruchteil davon ausreicht. Das bedeutet, dass in der Anordnung in Figur 1 anstelle der Vielzahl an Detektoren prinzipiell ein einziger ausreicht. Dieser eine Detektor erfasst dann nicht mehr jede Krümmung der Oberfläche sondern nur die Signale, die von der Oberfläche in Richtung des Detektors gesandt werden. Das mittels des Detektors erfasste Abtastsignal ist jedoch überraschenderweise ausreichend, um einen charakteristischen Fingerabdruck zum Zweck der Identifizierung und/oder Authentifizierung zu erzeugen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Abtastung entlang einer einzigen vorzugsweise geraden Linie vorgenommen. Dies bedeutet, dass der Abtaststrahl einmal in einer Richtung (entlang einer einzigen Linie) über die Oberfläche eines Gegenstands geführt wird, um ein Abtastsignal aufzunehmen. Die Abtastung entlang einer einzigen Linie kann wesentlich schneller erfolgen als eine Abtastung entlang mehrerer, beispielsweise parallel zueinander angeordneter Linien.

Die Bewegungsrichtung der Abtastung sollte so gewählt werden, dass sie nicht senkrecht zur Welligkeit der Oberfläche verläuft, da ansonsten keine Korrelation zwischen Ort und Zeit der Abtastung vorgenommen werden kann. Die Richtung der Welligkeit kann empirisch ermittelt werden.

Mit abnehmender Größe des Abtastbereichs wird es zunehmend schwieriger, bei einer späteren Abtastung zum Zweck der Identifizierung und/oder Authentifizierung den entsprechenden Bereich wiederzufinden, der bei der ersten Abtastung erfasst worden ist. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, dass zur Abtastung ein linienförmiges Strahlprofil verwendet wird. Überraschend wurde nämlich gefunden, dass sich auch dann ein Abtastsignal und ein charakteristischer Fingerabdruck zum Zweck der Identifizierung und/oder Authentifizierung eines Gegenstands ermitteln lässt, wenn das Strahlprofil quer zur Bewegungsrichtung aufgeweitet ist. Dies ist schematisch in Figur 2 dargestellt: Ein Bereich 7 einer Oberfläche 1 eines Gegenstandes wird mittels einer Quelle für elektromagnetische Strahlung 2 bestrahlt. Ein Teil der reflektierten Strahlung 4 wird mit Hilfe eines Detektors aufgefangen, um ein Abtastsignal aufzunehmen. Der Gegenstand wird in Bezug zur Anordnung aus Strahlenquelle und Detektor bewegt (dargestellt durch den dicken schwarzen Pfeil). In der Oberflächenebene liegt ein linienförmiges Strahlprofil vor, dessen längere Ausdehnung quer zur Bewegungsrichtung liegt. Durch die Aufweitung des Strahlprofils in die Richtung quer zur Bewegungsrichtung wird das Problem der Positionierung gelöst. Anstelle einer dünnen Linie (mit einer Breite, die der Ausdehnung des punktförmigen Strahlprofils entspricht) wird ein breiter Bereich (mit einer Breite, die der längeren Ausdehnung des linienförmigen Strahlprofils entspricht) abgetastet. Dieser breite Bereich kann bei einer späteren Abtastung entsprechend einfacher wiedergefunden werden.

Die Abtastung mit einem linienförmigen Strahlprofil gemäß Figur 2 entspricht quasi einer Mittelung über eine Vielzahl von Abtastsignalen, die aus der Abtastung mit einem punktförmigen Strahlprofil entlang einer Vielzahl an eng aneinander liegenden und parallel verlaufenden Linien resultieren. Ein linienförmiges Strahlprofil wird hier wie folgt definiert: Üblicherweise ist die Intensität im Querschnittszentrum der Strahlung am höchsten und nimmt nach außen hin ab. Die Intensität kann in allen Richtungen gleichmäßig abnehmen - in diesem Fall liegt ein rundes Querschnittsprofil vor. In allen anderen Fällen gibt es mindestens eine Richtung, in der der Intensitätsgradient am größten ist und mindestens eine Richtung, in der der Intensitätsgradient am kleinsten ist. Im Folgenden wird unter der Strahlbreite derjenige Abstand vom Zentrum des Querschnittsprofils in Richtung des kleinsten Intensitätsgradienten verstanden, bei dem die Intensität auf die Hälfte seines Wertes im Zentrum gesunken ist. Weiterhin wird unter der Strahldicke derjenige Abstand vom Zentrum des Querschnittsprofils in Richtung des höchsten Intensitätsgradienten verstanden, bei dem die Intensität auf die Hälfte seines Wertes im Zentrum gesunken ist. Unter einem linienförmigen Strahlprofil wird ein Strahlprofil bezeichnet, bei dem die Strahlbreite um einen Faktor von mehr als 10 größer ist als die Strahldicke. Bevorzugt ist die Strahlbreite um einen Faktor von mehr als 50 größer als die Strahldicke, besonders bevorzugt um einen Faktor von mehr als 80.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Strahldicke im Bereich der mittleren Rillenbreite eines Profilelements der vorliegenden Oberfläche (zur Definition der mittleren Rillenbreite siehe DIN EN ISO 4287: 1998).

Für die Abtastung der meisten Gegenstände, wie beispielsweise Gegenstände aus Papier, liegt die Strahldicke üblicherweise im Bereich von 20 μιη bis 100 μιη.

Um Verdrehungstoleranzen des Abtaststrahls auszugleichen, liegt die Strahldicke bevorzugt im Bereich von 30 μιη bis 80 μιη, besonders bevorzugt im Bereich von 40 μιη bis 70 μιη, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 50 μιη bis 60 μιη. Die Strahlbreite liegt bevorzugt im Bereich von 2 mm bis 6 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 3 mm bis 5 mm. Wie oben erläutert gilt es bei der Strahlbreite, einen Kompromiss zwischen Signal-Rausch-Verhältnis und Positioniergenauigkeit zu finden.

Dem Fachmann der Optik ist bekannt, wie ein entsprechendes Strahlprofil beispielsweise mittels optischer Elemente erzeugt werden kann. Optische Elemente dienen der Strahlformung und Fokussierung. Als optische Elemente werden insbesondere Linsen, Blenden, diffraktive optische Elemente und dergleichen bezeichnet.

Bei einer Abtastung werden die Abtastvorrichtung und der Gegenstand, dessen Oberfläche abgetastet werden soll, vorzugsweise in konstantem Abstand relativ zueinander bewegt. Bei der Verwendung eines linienförmigen Strahlprofils zur Abtastung eines Oberflächenbereichs liegt die Strahlbreite quer zur Bewegungsrichtung. Der Winkel zwischen Bewegungsrichtung und Richtung der Strahlbreite beträgt vorzugsweise zwischen 10° und 90°, besonders bevorzugt zwischen 45° und 90°, ganz besonders bevorzugt zwischen 70° und 90°.

Es ist sowohl eine Bewegung der Abtastvorrichtung gegenüber dem Gegenstand als auch eine Bewegung des Gegenstands gegenüber der Abtastvorrichtung denkbar.

Die Bewegung kann kontinuierlich mit gleichbleibender Geschwindigkeit, beschleunigend oder abbremsend, oder diskontinuierlich, d.h. z.B. schrittweise erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Bewegung mit gleichbleibender Geschwindigkeit.

Die auf mindestens einen Detektor auftreffende Strahlungsintensität wird als Funktion der Zeit erfasst. Üblicherweise werden mit einer konstanten Messfrequenz Messsignale erfasst und fortgeschrieben.

Wie bereits beschrieben ist es möglich, mittels einer entsprechenden Anzahl an Detektoren mehrere Abtastsignale parallel zu erfassen. Es ist auch denkbar, eine Oberfläche mit mehreren Strahlen gleichzeitig abzutasten. Bei der Verwendung mehrerer Detektoren zur parallelen Aufnahme mehrerer Abtastsignale kann es sinnvoll sein, direkt reflektierte Strahlung und gestreute Strahlung nebeneinander zu erfassen. Eigene Experimente haben gezeigt, dass die Strukturen in einem Abtastsignal, die zur Ermittlung einer Welligkeitsfunktion und die Strukturen, die zur Erzeugung eines charakteristischen Fingerabdrucks verwendet werden, in unterschiedlichen Reflexionswinkelbereichen deutlicher in Erscheinung treten (siehe unten). Dementsprechend kann es sich bei in den Schritten (d) und (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens genannten Abtastsignalen um ein und dasselbe Abtastsignal handeln; es ist aber auch denkbar, dass es sich bei den in den Schritten (d) und (e) genannten Abtastsignale um verschiedene Abtastsignale handelt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (c) mittels eines Detektors ein Abtastsignal erzeugt. Aus diesem Abtastsignal wird in Schritt (d) eine Welligkeitsfunktion extrahiert. Dann wird die Welligkeitsfunktion in Schritt (e) verwendet, um aus demselben Abtastsignal ein zeitunabhängiges Signal zu generieren.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden in Schritt (c) zwei Abtastsignale mit Hilfe von zwei verschiedenen Detektoren erfasst. Aus einem der Abtastsignale wird eine Welligkeitsfunktion ermittelt, die dann auf das andere Abtastsignal angewendet wird, um ein zeitunabhängiges Signal zu generieren. Vorzugsweise handelt es sich bei den verschiedenen Abtastsignalen um Signale aus unterschiedlich reflektierter Strahlung, d.h. in einem Fall aus direkt reflektierter Strahlung und in dem anderen Fall aus diffus gestreuter Strahlung. Die direkt reflektierte Strahlung eignet sich insbesondere zur Erzeugung einer Welligkeitsfunktion, während sich die diffus gestreute Strahlung insbesondere zur Erzeugung eines Identifizierungsmerkmals eignet.

In Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt wie bereits angesprochen eine Filterung eines zeitabhängigen Abtastsignals zur Ermittlung einer zeitabhängigen Welligkeitsfunktion. Wie oben bereits beschrieben, weisen eine Vielzahl von Gegenständen in den Oberflächenprofilen neben den bekannten Feinstrukturen, die zur Identifizierung und/oder Authentifizierung verwendet werden können, charakteristische, längerwellige Strukturen auf. Diese können zur Korrelation zwischen Zeit und Ort der Abtastung herangezogen werden.

Im Maschinenbau wird die Oberflächenstruktur eines Werkstücks als Gestaltabweichung von der idealen geometrischen Oberfläche, die in der Konstruktion festgelegt wird, behandelt. Nach DIN EN ISO 4760 sind Gestaltabweichungen in sechs Ordnungen eingeteilt. Der Aufteilung in verschiedene Ordnungen der Gestaltabweichung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Gestaltabweichungen verschiedener Ordnungen unterschiedliche Entstehungsursachen haben (können). So wird eine Gestaltabweichung 1. Ordnung als Formabweichung bezeichnet und als mögliche Entstehungsursachen werden Durchbiegung und Führungsfehler in den Werkzeugmaschinen angegeben. Eine Gestaltabweichung 2. Ordnung wird als Welligkeit bezeichnet und als mögliche Entstehungsursachen werden Schwingungen während der Fertigung angegeben. Eine Gestaltabweichung 3., 4. und 5. Ordnung wird als Rauheit bezeichnet und als mögliche Entstehungsursachen werden die Werkzeug-Schneidenform, der Vorschub, Spanbildung, Kristallisationsvorgänge, chemische Einwirkungen und Korrosion angegeben.

Die Zuordnung der in einem gemessenen Oberflächenprofil vorhandenen Gestaltabweichungen zu den genannten Ordnungen erfolgt in der Praxis durch Anwendung eines oder mehrerer Profilfilter. Diesem Vorgehen liegt die Modellvorstellung zugrunde, dass ein Oberflächenprofil aus der Überlagerung von Sinuswellen unterschiedlicher Amplitude, Wellenlänge und Phase beschrieben werden kann. Dementsprechend werden den unterschiedlichen Gestaltabweichungen nach DIN EN ISO 4287:1998 Wellenlängenbänder zugeordnet. Der vorliegenden Erfindung liegt die Entdeckung zugrunde, dass es bei einer Vielzahl unterschiedlicher Gegenstände Wellenlängenbänder im Oberflächenprofil gibt, die charakteristische, wiederkehrende Struktur aufweisen, die zur Transformation eines zeitabhängigen in ein ortsabhängiges Signal verwendet werden können. Daneben gibt es Wellenlängenbänder im Oberflächenprofil, die eine charakteristische Struktur aufweisen, die als Fingerabdruck eines Gegenstands verwendet werden kann.

Die zur Transformation geeigneten Strukturen liegen in einem längerwelligen Bereich als die zur Identifizierung nutzbaren Strukturen. Die zur Transformation geeigneten Strukturen werden hier als Welligkeitsfunktion bezeichnet, da sie oftmals im Sinne der DIN EN ISO 4760 aus einer Gestaltabweichung 2. Ordnung resultieren, die als Welligkeit bezeichnet wird. Die Begriffe Welligkeit und Welligkeitsfunktion im Sinne der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf die Begrifflichkeiten der DIN EN ISO 4760 beschränkt. Der Begriff Welligkeit soll auch nicht so verstanden werden, dass nur periodische Strukturen hierunter zu verstehen sind. Die Welligkeitsfunktion im Abtastsignal zeichnet sich vielmehr durch Strukturen aus, die im Mittel in bestimmten Abständen auftreten, die für den jeweiligen Gegenstand charakteristisch sind. Schritt (d) dient der Extraktion der Welligkeitsfunktion aus dem Abtastsignal. Eine Möglichkeit der Extraktion stellt die in den Normen DIN EN ISO 4287:1998 und DIN EN ISO 11562: 1997 beschriebene Anwendung von Profilfiltern dar.

Ein Profilfilter trennt das Profil in langwellige und kurzwellige Komponenten. Der in DIN EN ISO 11562: 1997 definierte phasenkorrekte Gaußfilter hat sich im Bereich der Oberflächenmesstechnik etabliert und kann auch in Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Bei Geräten zur Messung der Rauheit, Welligkeit und des Primärprofils (siehe ISO 3274) werden drei Gaußfilter mit gleichen Übertragungscharakteristika aber unterschiedlichen Wellenlängen benutzt: λβ-ΡΓθίΐΙιϊΙΐβπ definiert den Übergang von der Rauheit zu den Anteilen mit noch kürzeren Wellenlängen, die auf der Oberfläche vorhanden sind c -Profilfilter: definiert den Übergang von der Rauheit zur Welligkeit λί-ΡΓθίϊΙίϊΙΐβπ definiert den Übergang von der Welligkeit zu den Anteilen mit noch längeren Wellenlängen, die auf der Oberfläche vorhanden sind.

Das Welligkeitsprofil ist das Profil, das durch das nacheinander Anwenden der λί- und c- Profilfilter auf das Primärprofil entsteht (siehe DIN EN ISO 4287: 1998).

Bei einer Vielzahl von untersuchten Gegenständen wurde gefunden, dass es Strukturen in einem kurzwelligen Band gibt, die zur Erzeugung eines charakteristischen Fingerabdrucks dienen können. Bei vielen Gegenständen würden diese Strukturen im Sinn der DIN EN ISO 4760 als Rauheit bezeichnet werden. Es handelt sich meist um Strukturen, die auf die Eigenart des Materials, das den Gegenstand bildet, zurückzuführen sind. Dies kann z.B. die Faserstruktur von Gegenständen aus Papier sein.

Weiterhin gibt es Strukturen, die in einem längerwelligen Band liegen und die zur Korrelation von Ort und Zeit der Abtastung verwendet werden können. Bei vielen Gegenständen würden diese Strukturen im Sinn der DIN EN ISO 4760 unter die Definition der Welligkeit fallen, die meist bei der Be- oder Verarbeitung des Gegenstands diesem aufgeprägt wird.

Dementsprechend kann die Welligkeitsfunktion bei einer Vielzahl von Gegenständen aus dem zeitabhängigen Abtastsignal durch Anwendung zweier Profilfilter (Xf- und λΰ-ΡΓθίϊΙίϊΙΐβΓ) extrahiert werden.

Es lässt sich im Einzelfall aus den vorliegenden Daten durch Anwenden verschiedener Filter mit unterschiedlichen Übertragungscharakteristiken und/oder unterschiedlichen Wellenlängen empirisch ermitteln, welche Filter angewendet werden müssen, um bei der Abtastung mit einer gleichförmigen, nicht-beschleunigten Bewegung und mit einer konstanten Abtastrate charakteristische „Welligkeitsstrukturen" und „Fingerabdruckstrukturen" zu gewinnen. Ebenso lässt sich empirisch ermitteln, in welchem Reflexionswinkelbereich die„Fingerabdruckstrukturen" und in welchem Reflexionswinkelbereich die„Welligkeitsstrukturen" deutlicher hervortreten. Aus diesen Untersuchungen ergibt sich dann, welche reflektierte Strahlung (direkt reflektierte und/oder diffus gestreute Strahlung) und wie viele Detektoren zur Aufnahme der reflektierten Strahlung erforderlich sind. In Schritt (e) wird die Welligkeitsfunktion verwendet, um ein zeitabhängige Abtastsignal in ein zeitunabhängigen Signal zu überführen.

Dieser Schritt soll ein einem Beispiel näher erläutert werden; es sei jedoch darauf hingewiesen, dass es weitere Möglichkeiten gibt, ein zeitabhängige Abtastsignal mittels der Welligkeitsfunktion in ein zeitunabhängigen Signal zu überführen.

Es sei angenommen, dass auf der Oberfläche eine periodische Welligkeit vorliegt. Bei einer Abtastung mit einer gleichförmigen, nicht-beschleunigten Bewegung und mit einer konstanten Abtastrate entstehen entsprechende periodische Strukturen im zeitabhängigen Abtastsignal. Wird dieselbe Oberfläche mit einer konstanten Abtastrate aber mit einer beschleunigten Bewegung abgetastet, so resultiert im zeitabhängigen Abtastsignal eine Struktur, deren Wellenlänge mit der Geschwindigkeit der Bewegung abnimmt. Um den Effekt der beschleunigten Bewegung aus dem zeitabhängigen Signal zu eliminieren, müsste das Abtastsignal entlang der Zeitachse in den Abschnitten der beschleunigten Bewegung in einer entsprechenden Weise gestreckt werden, um wieder eine periodische Struktur zu erlangen. Dementsprechend besteht eine Möglichkeit, das zeitabhängige Abtastsignal in ein zeitunabhängigen Signal zu überführen, darin, die ermittelte Welligkeitsfunktion abschnittsweise entlang der Zeitachse so zu strecken und/oder zu stauchen, dass jeweils zwei benachbarte Extrema (Maxima oder Minima) einen konstanten Abstand zueinander aufweisen. Es resultiert eine korrigierte, periodische Welligkeitsfunktion. Anschließend ist das zeitabhängige Abtastsignal in derselben Weise entlang der Zeitachse abschnittsweise zu strecken und/oder zu stauchen. Damit wird das zeitabhängige Signal auf die periodische Struktur der korrigierten Welligkeitsfunktion projiziert. Es resultiert ein zeitunabhängiges Abtastsignal. Dieses wird vorzugsweise noch normiert, indem z.B. dem Abstand zweier Extrema in der korrigierten Welligkeitsfunktion ein willkürlicher Wert von z.B. 100 zugeordnet und die abschnittsweise gestreckte und/oder gestauchte, ehemalige Zeitachse des Abtastsignals in Einheiten von 100*Anzahl der Perioden in der korrigierten Welligkeitsfunktion aufgeteilt wird.

Wird ein Gegenstand zu einem späteren Zeitpunkt erneut abgetastet und aus dem zeitabhängigen Abtastsignal in analoger Weise wie oben beschrieben ein normiertes, zeitunabhängiges Abtastsignal generiert, so sind diese - abgesehen von Messfehlern und Positionierungenauigkeiten - weitgehend identisch und zwar auch dann, wenn die spätere Abtastung mit einer anderen Geschwindigkeit erfolgt als die frühere Abtastung. Aus dem vorzugsweise normierten, zeitunabhängigen Abtastsignal kann dann das Identifizierungsmerkmal generiert werden.

Die beschriebene Vorgehensweise ist auch erfolgreich, wenn ein Gegenstand eine Welligkeit aufweist, die nicht streng periodisch ist. Dadurch, dass das zeitabhängige Abtastsignal bei jeder Abtastung in derselben Weise transformiert wird, resultiert stets ein weitestgehend identisches Signal, das für Vergleichszwecke verwendet werden kann.

Wichtig ist, dass bei jeder Abtastung weitestgehend derselbe Bereich erfasst wird. In den Anmeldungen WO09/097975A1, WO09/097980 und DEl 0200923536.1 sind Möglichkeiten beschrieben, wie der Bereich, der bei der sogenannten Ersterfassung abgetastet worden ist, bei späteren Abtastungen zu Vergleichszwecken wiedergefunden werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Markierung auf dem Gegenstand als Trigger für den Beginn der Abtastung verwendet. Dazu wird der Abtaststrahl über die Oberfläche des Gegenstands geführt und ein Teil der von der Oberfläche reflektierten Strahlung mit Hilfe eines Fotodetektors erfasst. Die Markierung auf der Oberfläche des Gegenstands bewirkt eine Änderung in dem mittels Fotodetektor aufgenommenen Signal. Diese Signaländerung setzt die Aufnahme des Abtastsignals in Gang, d.h. ab Auftreten der Signaländerung wird das zeitabhängige Abtastsignal aufgenommen.

Ebenso ist es denkbar, eine entsprechende Markierung auch für das Ende der Aufnahme des Abtastsignals zu verwenden, indem das Abtastsignal solange aufgezeichnet wird, bis eine charakteristische Signaländerung den Aufzeichnungsprozess stoppt.

Die Markierung kann beispielsweise eine scharfe Kontraständerung sein, die sich beispielsweise durch einen Übergang einer schwarzen Bedruckung hin zu einer weißen Bedruckung ergibt. Aufgrund der hohen Absorption der schwarzen Bedruckung ist die Intensität der am Fotodetektor ankommenden reflektierten Strahlung gering. Beim Übergang von der schwarzen Bedruckung zu einer weißen Bedruckung steigt die Intensität der reflektierten Strahlung sprunghaft an, was als Trigger zum Auslösen der Aufnahme des Abtastsignals verwendet werden kann.

Vorzugsweise werden bereits auf dem Gegenstand vorhandene Markierungen verwendet. Es eignen sich hierzu beispielsweise optische Codes (Barcode, Matrixcode), Logos, Schriften aber auch Kanten. Wie oben bereits beschrieben, kann das vorzugsweise normierte, zeitunabhängige Abtastsignal direkt als Identifizierungsmerkmal verwendet werden. In diesem Fall wird das Identifizierungsmerkmal dem vorzugsweise normierten, zeitunabhängigen Abtastsignal in Schritt (f gleichgesetzt.

In der Regel wird das Identifizierungsmerkmal in Schritt (f) aus dem zeitunabhängigen Abtastsignal durch verschiedene mathematische Methoden wie Filterung und/oder Untergrundabzug erzeugt. Durch diese mathematischen Methoden werden zufällige oder systematische Schwankungen, die aus Einzelmessungen resultieren können, weitestgehend eliminiert. Es ist denkbar, die Welligkeitsfunktion in dem zeitunabhängigen Abtastsignal durch entsprechende Profilfilter zu entfernen, so dass weitestgehend nur die charakteristischen Strukturen zur Identifizierung zurückbleiben. In Schritt (g) des erfindungsgemäßen kann das Identifizierungsmerkmal mit dem Gegenstand verknüpft werden. Eine solche Verknüpfung wird in der Regel bei der erstmaligen Abtastung eines Gegenstands vorgenommen. Die erstmalige Abtastung zur Erzeugung eines ersten Identifizierungsmerkmals wird hier auch als Registrierung bezeichnet. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahren wird ein charakteristischer Fingerabdruck erzeugt, der in Form von vorzugsweise speicherbaren und maschinell verarbeitbaren Daten als eindeutige Kennung für den Gegenstand verwendet werden kann.

Die Verknüpfung in Schritt (g) kann physikalisch oder virtuell erfolgen. Bei einer physikalischen Verknüpfung kann das Identifizierungsmerkmal beispielsweise in Form eines optischen Codes (Barcode, Matrixcode, OCR-Text oder dergleichen) auf den Gegenstand aufgedruckt oder in den Gegenstand eingebracht werden. Ebenso ist es denkbar, den Gegenstand mit einem Aufkleber, der das Identifizierungsmerkmal gespeichert enthält zu verknüpfen. Auch die Anbringung eines elektronischen Datenträgers an den Gegenstand, wie beispielsweise eines RFID-Chips, auf dem das Identifizierungsmerkmal gespeichert ist, ist denkbar.

Bei einer virtuellen Verknüpfung wird beispielsweise eine eindeutige Nummer, die dem jeweiligen Gegenstand zugeordnet ist (ID-Nummer, Chargen-Nummer oder dergleichen) in einer Datenbank mit dem Identifizierungsmerkmal verknüpft. Das Identifizierungsmerkmal kann beispielsweise diese Nummer in einem so genannten Header (Metadaten am Anfang einer Datei) enthalten. Die Verknüpfung sorgt dafür, dass eine klare und eindeutige Zuordnung zwischen Identifizierungsmerkmal und Gegenstand besteht. Anhand des Identifizierungsmerkmals lässt sich eindeutig auf den zugehörigen Gegenstand schließen.

Zu einem späteren Zeitpunkt kann erneut ein Identifizierungsmerkmal von dem Gegenstand erzeugt werden. Dieses zweite Identifizierungsmerkmal kann zur Identifizierung und zur Authentifizierung des Gegenstands herangezogen werden. Details hierzu können den folgenden Anmeldungen entnommen werden: WO09/097975A1, WO09/097974A1, WO09/097979A1 und WO09/097980A1.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert, ohne sie jedoch hierauf zu beschränken.

Es zeigen:

Figur 1 (a), (b): Schematische Darstellung zur optischen Abtastung einer Oberfläche

Figur 2: Schematische Darstellung zur optischen Abtastung einer Oberfläche mit einem linienförmigen Strahlprofil Figur 3: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sensors zur Abtastung von

Oberflächen

In Figur 1 ist schematisch dargestellt, wie die Abtastung eines Oberflächenbereichs mit Hilfe eines Abtaststrahls vollzogen werden kann.

Die Figur zeigt die Oberfläche 1 eines Gegenstands sowie eine Anordnung umfassend eine Quelle für elektromagnetische Strahlung 2 und eine Vielzahl von Detektoren 5 für elektromagnetische Strahlung. Die Oberfläche 1 ist aus Gründen der besseren Anschaulichkeit im Vergleich zu der Strahlenquelle 2 und den Detektoren 5 stark vergrößert dargestellt.

Von der Strahlenquelle kann ein Abtaststrahl 3 auf die Oberfläche 1 des Gegenstands gesandt werden. Der Gegenstand wird in Bezug zur Anordnung aus Strahlenquelle und Detektoren bewegt (gekennzeichnet durch den dicken schwarzen Pfeil). Dabei überstreift der Abtaststrahl die Oberfläche. Der Abtaststrahl wird von der Oberfläche entsprechend dem Reflexionsgesetz reflektiert. Je nach Krümmung der Oberfläche gelangt die reflektierte Strahlung 4 in einen der Detektoren. Auf diese Weise kann die Oberfläche abgetastet und ein Abtastsignal aufgenommen werden. Aus dem Abtastsignal kann die Oberflächenstruktur ermittelt werden. Figur 2 zeigt ein bevorzugtes Verfahren zur Abtastung einer Oberfläche. Ein Bereich 7 einer Oberfläche 1 eines Gegenstandes wird mittels einer Quelle für elektromagnetische Strahlung 2 bestrahlt. Ein Teil der reflektierten Strahlung 4 wird mit Hilfe eines Detektors aufgefangen, um ein Abtastsignal aufzunehmen. Der Gegenstand wird in Bezug zur Anordnung aus Strahlenquelle und Detektor bewegt (dargestellt durch den dicken schwarzen Pfeil). In der Oberflächenebene liegt ein linienförmiges Strahlprofil vor, dessen längere Ausdehnung quer zur Bewegungsrichtung liegt.

Figur 3 zeigt beispielhaft einen Teil einer Vorrichtung (Sensor) zur Abtastung einer Oberfläche. Dieser Sensor umfasst einen Block 10 mit einer ausgewiesenen Außenfläche 15. Diese ausgewiesene Außenfläche - im Folgenden kurz Außenfläche genannt - ist bei der Abtastung auf die Oberfläche des entsprechenden Gegenstands gerichtet.

Der Block 10 dient der Aufnahme aller optischen Komponenten des erfindungsgemäßen Sensors. Er weist mindestens zwei Durchführungen 11, 12 auf, die in Richtung auf die ausgewiesene Außenfläche aufeinander zulaufen. Die erste Durchführung 11 verläuft in einem Winkel γ in Bezug zur Normalen 16 der Außenfläche (kurz Außenflächennormale) und dient der Aufnahme der Quelle für elektromagnetische Strahlung.

Eine zweite Durchführung 12 verläuft in einem Winkel δ in Bezug zur Außenflächennormalen 16 und dient der Aufnahme eines Fotodetektors. Die Beträge der Winkel γ und δ sind vorzugsweise gleich.

Die Beträge der Winkel γ und δ liegen im Bereich von 5° bis 90°, bevorzugt im Bereich 20° bis 80°, besonders bevorzugt im Bereich 30° bis 70°, ganz besonders bevorzugt im Bereich 40° bis 60°.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors sind ein oder zwei weitere Durchführungen 13, 14 vorhanden, die zur Aufnahme eines oder zweier weiterer Fotodetektoren dienen. Diese sind in einem Winkel 8i und/oder ε ₂ zur zweiten Durchführung 12 angeordnet. Die Größe der Winkel ει und/oder e ₂ beträgt 1° bis 20°, vorzugsweise 5° bis 15°.

Im vorliegenden Beispiel ist der Sensor dazu geeignet, bei der optischen Abtastung einer Oberfläche sowohl direkt reflektierte als auch diffus gestreute Strahlung zu erfassen. Die direkt reflektierte Strahlung wird mit Hilfe eines Detektors in der Durchführung 12 erfasst, während die diffus gestreute Strahlung mit Hilfe zweier Detektoren in den Durchführungen 13 und 14 erfasst wird.

Vorzugsweise liegen alle Durchführungen in einer Ebene, um eine kompakte Bauform des Sensors zu ermöglichen. Die Verwendung eines Blocks mit zwei bis vier Durchführungen zur Aufnahme einer Strahlenquelle und von einem oder von mehreren Fotodetektoren bietet den Vorteil, dass die optischen Komponenten einfach aber dennoch in einer definierten Weise zueinander angeordnet werden können. Bevorzugt befindet sich in der Durchführung für den Laser ein Anschlag. Gegen diesen Anschlag wird die Strahlenquelle in die Durchführung geschoben, so dass sie eine vorgegebene feste Position in Bezug zum Block und den Fotodetektoren einnimmt. Die weiteren Durchführungen zur Aufnahme von Fotodetektoren können ebenfalls mit einem Anschlag versehen werden.

Der Block kann in einfacher Weise z.B. mittels Spritzgussverfahren aus Kunststoff ein- oder zweistückig gefertigt werden.

Der Sensor kann über ein Gehäuse verfügen, in das der Block eingebracht ist. In das Gehäuse des Sensors werden vorzugsweise weitere Komponenten eingebracht, z.B. die Steuerungselektronik für die Strahlenquelle, Signalvorverarbeitungselektronik, komplette Auswerteelektronik und Ähnliches. Das Gehäuse dient bevorzugt auch der Verankerung eines Verbindungskabels, mit dem der erfindungsgemäße Sensor mit einer Steuereinheit und/oder eine Datenerfassungseinheit zur Steuerung des Sensors und/oder zum Erfassen und Weiterverarbeiten der charakteristischen Reflexionsmuster verbunden werden kann.

Der Sensor kann optional über ein Fenster verfügen, das vor, hinter oder in der Außenfläche angebracht ist und die optischen Komponenten vor Beschädigung und Verschmutzung schützt. Bevorzugt bildet das Fenster die Außenfläche des Sensors. Das Fenster ist zumindest für die Wellenlänge der verwendeten Strahlung zumindest teilweise transparent.

Der Sensor in Figur 3 ist weiterhin dadurch charakterisiert, dass sich die Mittelachsen der Durchführungen in einem Punkt 18 schneiden, der außerhalb des Blocks in einem Abstand von 2 bis 10 mm von der Außenfläche liegt. Zur Abtastung der Oberfläche eines Gegenstandes wird der erfindungsgemäße Sensor entsprechend in einem Abstand über diesen Gegenstand geführt, so dass der Fokuspunkt und Schnittpunkt der Mittelachsen auf der Oberfläche des Gegenstandes liegt.

Bei dem genanntem Abstandsbereich von 2 bis 10 mm ist die Positionierung der abzutastenden Oberfläche eines Gegenstands gegenüber der Strahlenquelle und den Fotodetektoren einfach und hinreichend genau möglich. Bei einem zunehmenden Abstand zwischen Sensor und Gegenstand muss der Winkel des Sensors gegenüber der Oberfläche des Gegenstandes zunehmend genau eingehalten werden, um einen vorgegebenen Bereich der Oberfläche erfassen zu können, so dass die Anforderungen an die Positionierung steigen.

Weiterhin nimmt die Strahlungsintensität mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle ab, so dass bei einem zunehmenden Abstand zwischen Sensor und Gegenstand die entsprechend verringerte am Gegenstand ankommende Strahlungsintensität durch eine höhere Leistung der Strahlungsquelle kompensiert werden müsste.

Bezugszeichen:

1 Oberfläche

2 Quelle für elektromagnetische Strahlung

3 Abtaststrahl

4 reflektierter Strahl

5 Fotodetektor

6 linienförmiges Strahlprofil

7 abgetasteter Bereich

10 Block

11 erste Durchführung zur Aufnahme einer Strahlenquelle

12 zweite Durchführung zur Aufnahme eines Fotodetektors

13 weitere Durchführung zur Aufnahme eines Fotodetektors

14 weitere Durchführung zur Aufnahme eines Fotodetektors

15 Außenfläche

16 Außenflächennormale

18 Fokuspunkt