Bei einem ersten Verfahren wird der Meßkopf der Form des zu vermessenden Objektes punktweise in den drei Dimensionen x,y und z nachgeführt. Die optische Empfänger¬ einrichtung dient nur dazu, einen konstanten Abstand zwischen dem Meßkopf und der Fläche des zu vermessenden Objektes einzustellen (vergleiche dazu "Technische Anwen¬ dungen des Lasers, Herausgeber D. Rosenberger, Springer Verlag 1975, Seite 60). Bei diesem ersten Verfahren wird aus dem jeweiligen Ort des Meßkopfes die Form des Objektes abgeleitet, wobei im Prinzip nur ein einzelnes Empfänger¬ element benötigt wird.

Ebenfalls aus Rosenberger (vergleiche a.a.O., Seite 62) ist ein zweites Verfahren bekannt. Bei diesem zweiten Ver¬ fahren wird der Meßkopf in zwei Koordinaten x,y über das Objekt bewegt und die Höheninformation z aus der Lage des Bildpunktes auf der eindimensionalen Empfängereinrichtung bestimmt. Die Anzahl der benötigten Empfängerelemente bzw. Auflösungszellen der Empfängereinrichtung ist dabei gleich der Anzahl der zu unterscheidenden Höhenstufen. Ein der¬ artiges, zweites Verfahren ist auch der "Produktinformation ddeerr FFiirrmmaa SSeellccoom,, BBrruucchhffeelldd 1100!0, 4150 Krefeld 12 ⁿ zum Gerät "Optocator" zu entnehmen

Bei einem weiteren bekannten Verfahren, dem dritten Verfahren, wird auf dem zu vermessenden Objekt mittels eines Spiegels, eines akustooptischen Ablenkers oder einer ähnlichen Ein¬ richtung, ein Beleuchtungslichtbündel abgelenkt, so daß in einer Zeile, z.B. in x-Richtung, seguentiell ein Beleuch¬ tungsfleck oder Lichtfleck auf dem Objekt erzeugt wird. Hierbei wird die Lage des Beleuchtungsfleckes auf dem Objekt

Verfahren und Vorrichtung zur mehrdimensionalen Vermessung eines Objektes .

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mehrdimensionalen Vermessung eines Objektes gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur mehrdimensionalen Vermessung eines Objektes gemäß Oberbegriff des Anspruches 7.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zweidi ensionalen Vermessung eines Objektes, wobei durch eine Verschiebung des Objektes in der dritten Koordinatenrichtung oder durch die Vermessung des Objektes mittels des Verfahrens und der Vorrichtung auch in der dritten Koordinatenrichtung und parallel dazu, das Objekt dreidimensional vermessen werden kann.

Bekannte Verfahren dieser Art beruhen auf der Triangulations¬ methode, bei der z.B. das Objekt optisch vermessen werden kann, indem ein schmales Lichtbündel oder eine Linie auf das Objekt projiziert wird und die Position des Beleuch¬ tungslichtfleckes oder der Beleuchtungslinie auf dem zu vermessenden Objekt mit Hilfe einer Empfängereinrichtung bestimmt wird. Zur Bestimmung der räumlichen Lage des Be¬ leuchtungslichtfleckes auf dem Objekt wird dabei die Beleuchtungsrichtung, also die Richtung der Achse des Be¬ leuchtungslichtbündels, und der Ausgangspunkt des Beleuch¬ tungslichtbündels mitberücksichtigt. Obwohl das Verfahren und die Vorrichtung nachstehend als optische Verfahren und Vorrichtung unter Bezugnahme auf eine weitgehende kohärente Strahlung eines Lichtbündels beschrieben wird, stellt dies keine Einschränkung des Verfahrens und der Vorrichtung dar. Vielmehr ist das Prinzip des Verfahrens und der Vorrichtung auch auf andere Strahlungsarten, z.B. eine Elektronenstrahlun übertragbar.

Im Stande der Technik sind mehrere Verfahren bekannt, die im folgenden nach der zunehmenden Anzahl von Empfängerele¬ menten bzw. Auflösungszellen der Empfängereinrichtung und gleichzeitig nach zunehmender Schnelligkeit der Vermessung geordnet sind.

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Speziell bei größeren Objekten mit Abmessungen von z.B. 2 m x 2m x 2 m, weisen die vorausgehend aufgeführten vier Ver¬ fahren Nachteile auf. Sofern man eine große Auflösung erzielen will, muß der das zu vermessende Objekt abtastende Beleuchtungsfleck klein sein. Bei einem kleinen Durchmesser d des Beleuchtungsfleckes benötigt man jedoch eine große Abbildungsa ertur u, wobei hierfür die Beziehung gilt

Dies schränkt jedoch den Höhenmeßbereich h, z.B. in z-Richtung, ein, denn die Schärfentiefe Δ z der Abbildung ist

λ

_2 = _j - sin u

wobei gelten muß h Δ z. Fordert man z.B. einen Durchmesser des Beleuchtungsfleckes von d = o,1 mm, so liegt der Höhen¬ meßbereich h bei ungefähr 20 mm. Diese Einschränkungen und Nachteile gelten sowohl im Beleuchtungsbereich wie auch im Abbildungsbereich, wobei im Abbildungsbereich die räumliche Lage des Beleuchtungsfleckes auf dem zu vermessenden Objekt bestimmt wird. Durch eine entsprechende Verarbeitung der Ab¬ bildung , z.B. durch eine Schwerpunktsbestimmung des Be¬ leuchtungsfleckes auf der Empfängereinrichtung, laßt sich der Höhenmeßbereich erweitern. Allerdings sind hier durch den er¬ forderlichen Aufwand Grenzen gesetzt. Aus diesem Grunde sind das bekannte zweite, dritte und vierte Verfahren auf Objekte mit geringen Höhenschwankungen beschränkt. Dies gilt vor allen Dingen dann, wenn man eine hohe Auflösung in Abtast¬ richtung erreichen will.

WlPθ

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von einem in der durch die Beleuchtungsrichtung und die Ab- tasteinrichtung aufgespannte Ebene angebrachten eindimensionalen Empfänger bestimmt. Die Höheninformation, z.B. in der z-Richtung, ergibt sich aus der Vor- bzw. Nacheilung der Abbildung des Beleuchtungsfleckes auf dem Empfänger. Bei diesem dritten Verfahren ist die Anzahl der benötigten Empfängerelemente bzw. Auflösungszellen der Empfängerein¬ richtung gleich der Anzahl der auf dem Objekt in Zeilen¬ richtung aufzulösenden Punkte, wobei dazu im allgemeinen* die gewünschte Anzahl der zu unterscheidenden Höhenstufen addiert werden muß. Die Abtastung bzw. Vermessung in der verbleibenden Richtung, z.B. der y-Richtung, kann dabei durch mechanische Verschiebung des Objektes oder des Me߬ kopfes erfolgen.

Bei einem vierten bekannten Verfahren wird mit einem schnell rotierenden Spiegelrad, einem akustooptischen Ablenker oder einer ähnlichen Einrichtung, z.B. in x-Richtung,eine Kontur¬ linie erzeugt, die im allgemeinen senkrecht zur Beleuchtungs- und Abtastrichtung mit einem zweidimensionalen Empfänger betrachtet wird. Als zweidimensionaler Empfänger kann z.B. eine Fern¬ sehkamera dienen. Diese vierte Art des Verfahrens ist als Lichtsc αittverfahren bekannt. Hierbei ist die Anzahl der benötigten Empfängerelemente gleich dem Produkt aus den zu unterscheidenden Ortselementen in Abtast¬ richtung und der Anzahl der zu unterscheidenden Höhenstufen. Bei diesem vierten Verfahren kann z.B. die Vermessung in der weiteren dritten Dimension, z.B. der y-Richtung, durch mechanisches Verschieben des Objektes realisiert werden.

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relativ schnelle Vermessung des Objektes bei großer räumlicher Auflösung mit einer relativ geringen Anzahl von Empfängerelementen erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren er¬ findungsgemäß durch die .Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 und bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 7 gelöst.

Der essentielle Erfindungsgedanke kann darin gesehen werden, daß bei einer zweidimensionalen Vermessung eines Objektes z.B. längs der x-Achse, vereinfacht ausgedrückt, die Ver¬ schiebung der auf dem zu vermessenden Objekt entstehenden Beleuchtungsflecke nicht oder zumindest nicht ausschlie߬ lich durch die Empfängerelemente erfaßt wird, sondern diese Verschiebung längs der x-Achse .kompensiert wird, so daß die gesamte Anzahl der zur Verfügung stehenden Empfänger¬ elemente zur Erfassung der Veränderung des Objektes längs dieser abgetasteten x-Richtung ausgenutzt werden kann. Dies bringt den wesentlichen Vorteil, daß bei gleicher Anzahl der im Stand der Technik und in der Erfindung zur Verfügung stehenden Empfängerelemente eine wesentlich bessere Auf¬ lösung der Veränderung des Objektes, z.B. der Höhener¬ fassung des Objektes in z-Richtung, mit gleicher lateraler Auflösung durchgeführt werden kann. Die Kompensation der Verschiebung in der Abtastrichtung, die als Spür der Durch¬ stoßpunkte einer Folge von Beleuchtungslichtbündeln mit der Oberfläche des zu vermessenden Objektes definiert sein soll, wird dadurch erreicht, daß das zur Abbildung verwendete Ab¬ bildungslichtbündel zum entsprechenden Beleuchtungslicht¬ bündel so gekoppelt abgelenkt wird, daß bei einer zwei¬ dimensionalen Vermessung, z.B. z(x), eine Verschiebung des Beleuchtungsfleckes in der

WIPO

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Der weitere und ganz gravierende Nachteil besteht vor allen Dingen beim dritten und vierten Verfahren darin, daß bei einer Vermessung des Objektes mit hoher räumlicher Auflösung, die Anzahl der Empfängerelemente bzw. Auflösungs- zellen in der Empfängereinrichtung außerordentlich groß sein muß Bei den bekannten ersten und zweiten Verfahren wäre zwar die Anzahl der benötigten Empfängerelemente bzw. Auflösungszellen geringer. Diese Verfahren eins und zwei sind jedoch wegen der zur Abtastung erforderlichen mechanischen Bewegung in mehreren Richtungen wesentlich langsamer.

Dieses Problem, eine hohe räumliche Auflösung über einen großen Meßbereich zu erreichen oder anders ausgedrückt, bei einer vorgegebenen Anzahl von Empfängerelementen und hoher Auflösung einen großen Meßbereich erfassen zu können, wird nachstehend kurz mit Meßdynamik umrissen. Der Stand der Tech¬ nik gestattet es etwa eine im wesentlichen eindimensional an¬ geordnete Empfängereinrichtung mit ca. 4000 Empfängerelementen auszulegen. Bei der Anwendung der vorausgehend beschriebenen Verfahren werden jedoch diese Elemente nicht optimal genutzt, da ein wesentlicher Teil dieser Empfängerelemente zur Be¬ stimmung der Koordinaten des abzutastenden Objektes in der Abtast- bzw. Verschieberichtung der Beleuchtungslichtbündel benötigt wird. Hierdurch steht nur noch ein geringer Teil der Empfängerelemente für die Auflösung in der Höhenrichtung des Objektes, die im allgemeinen senkrecht zur Abtistrichtung des Objektes definiert werden kann, zur Verfügung.

Ausgehend von diesen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur mehrdimensio¬ nalen Vermessung von insbesondere großen Objekten auf der Basis der Triangulationsmethode so auszulegen, daß eine zeitlich

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ist konstant und kann sowohl Null als auch von Null ver¬ schieden sein. Alle auf dem tatsächlich zu vermessenden Objekt liegenden Beleuchtungsflecke werden dagegen in einem Winkel zur optischen Achse in der Empfängereinrichtung abge¬ bildet, der variieren kann. Aus der Winkeldifferenz des je¬ weiligen Winkels mit dem Referenzwinkel kann dann in der Auswerteinrichtung die Abweichung des zu vermessenden Ob¬ jektes in der entsprechenden Beleuchtungsrichtung des Beleuchtungslichtbündels gegenüber dem Referenzobjekt er¬ mittelt werden. Aus dieser Abweichung und der Beleuchtungs¬ richtung bzw. dem Ablenkungswinkel des Beleuchtungslicht¬ bündels und/oder des Abbildungslichtbündels, kann dann die räumliche Lage des entsprechenden Beleuchtungsfleckes auf dem zu vermessenden Objekt im xyz-Koordinaten-System be¬ rechnet werden. Unter Beleuchtungsrichtung wird hierbei die Richtung der Achse des jeweiligen Beleuchtungslichtbündels verstanden. Insbesondere bei zweidimensionaler Vermessung, z.B. z(x), kommt die Erfindung mit einer Empfangslinie bzw. mit in einer Linie angeordneten Empfängerelementen aus. Diese Empfangslinie kann jedoch auch für eine dreidimensionale Vermessung eines Objektes, also z(x,y), gelten, sofern die verwendeten Ablenkungseinrichtungen nicht nur in einer, sondern in zwei Koordinatenrichtungen, z.B. x , _ι kompensieren, was bedeutet, daß diese Ablenkungseinrichtungen zweidi ensional gekoppelt ablenken.

Die Empfangslinie ist so angeordnet, daß sie die optische Achse der Abbildungseinrichtung schneidet, wobei des weiteren er¬ füllt ist, daß die Empfangslinie in einer Ebene liegt, die durch die Achsen der Abbildungslichtbündel im Empfangsbereich gebildet wird. Genauer gesagt wird diese Ebene nach der zweiten Ablen¬ kungseinrichtung von den Achsen der Abbildungslichtbündel der Beleuchtungs¬ flecken von unterschiedlichen Objekten bei gleichen oder verschiedenen Be- leuchtungslichtbündeln _/ äufgespannt. Vorteilhafterweise ist diese Empfangs¬ linie abbildungstechnisch gesehen, eine geradlinige Strecke, die

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Abtastrichtung x kompensiert werden kann. Die x-Koordinate selbst kann dabei im einfachsten Fall durch die Beleuchtungs¬ richtung des Beleuchtungslichtbündels ermittelt werden.

Um diese Kompensation unter einem nach Kosten-Nutzen-Aspekten vernünftigen Aufwand zu erreichen, geht die Erfindung den grundsätzlich neuen Weg. ein "Referenzobjekt" zu definieren, dessen Geometrie von der Geometrie des Beleuchtungs- und Abbildungsbereiches abhängt , wobei gegebenenfalls auch der Empfängerbereich mitbeeinflussend sein kann. Dieser grund¬ sätzlichen Idee kommt eigenständiger Erfindungscharakter zu. Mit anderen Worten wird die Kompensation der Verschiebung der Beleuchtungslichtbündel in einer Richtung nicht bezüglich des üblichen xyz-Koordinatensystem durchgeführt, sondern be¬ züglich eines Referenzobjektes . Die dreidimensionale Kontur dieses Referenzobjektes, kann dabei relativ einfach in der Auswerteinrichtung gespeichert werden. Der Vorteil, der sich durch diese Kompensation bezüglich des Referenzobjektes er¬ gibt, liegt insbesondere in der relativ einfachen Geometrie des Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlenganges, und speziell in der auf diese Weise erreichten verblüffend einfachen gekoppelten Ablenkung des Abbildungslichtbündels.

Mit anderen Worten ist das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung so ausgelegt, daß auf dem fiktiven Referenzobjekt liegende Beleuchtungsflecke, die durch das eingesetzte Be¬ leuchtungslichtbündel erzeugt werden, in die Empfangsein¬ richtung mittels des Abbildungslichtbündels so projiziert werden, daß alle auf dem fiktiven Referenzobjekt liegende Beleuchtungsflecke in einem bestimmten Referenzwinkel zur optischen Achse der Abbildungseinrichtung nach der Ablenkung des Ab¬ bildungslichtbündels projiziert werden. Dieser Referenzwinkel

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bzw. Oberflächenpunkte auf dem zu vermessenden Objekt, die gleichzeitig auch auf dem Referenzobjekt liegen, auf den gleichen Punkt der Bildebene in der Empfängerein¬ richtung abgebildet werden. Für Beleuchtungsflecke, die nicht auf dem Referenzobjekt liegen, verschiebt sich die Abbildung in der Empfängereinrichtung auf einer Geraden. Entlang dieser Geraden wird eine Empfängerlinie bzw. eine Empfängerzeile oder eine vorgebbare Anzahl von Empfänger¬ elementen angeordnet. Aus der Abweichung der Abbildung eines beliebigen Beleuchtungsfleckes auf dem zu vermessen¬ den Objekt gegenüber dem Referenzpunkt für das Referenz¬ objekt in der Empfängerlinie, kann dann die Abweichung des zu vermessenden Objektes gegenüber dem Referenzobjekt berechnet werden. Die Bestimmung der räumlichen Lage eines auf dem Objekt vermessenen Punktes erfolgt dabei unter Einbeziehung der jeweiligen Winkelstellung mindestens der ersten Ablenkungseinrichtung. Abhängig von der Ausführungs¬ art der gesamten Ablenkungseinrichtung muß der Ablenkungs¬ winkel der zweiten Ablenkungseinrichtung, die zur Ablenkung des Abbildungslichtbündels dient, mit einbezogen werden oder kann unberücksichtigt bleiben. Zum Beispiel ist bei einer winkelstarren Kopplung der ersten und zweiten Ablenkungs¬ einrichtung, die Einbeziehung des Ablenkungswinkel der zwei¬ ten Ablenkungseinrichtung zur Bestimmung der Koordinaten des auf dem Objekt vermessenen Punktes nicht erforderlich. Die Form des Referenzobjektes wird durch die Geometrie der Be¬ leuchtungs- und Abbildungseinrichtungen bestimmt. Vorteilhafter weise kann hierbei auch der Weg gegangen werden, dem Referenz¬ objekt zumindestens über Teilbereiche einen dem zu vermessen¬ den Objekt ähnlichen Konturverlauf zu geben. Maßgebend ist hierbei jedoch, daß die Auslegung der optischen Einrich¬ tungen zur Strahlungsführung, insbesondere im Hinblick auf die gekoppelte Ablenkung, relativ einfach und kostengünstig realisierbar ist.

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in einer Neigung zur optischen Achse angeordnet ist und diese in einem Punkt schneidet, so daß die "Scheimpflugbedingung " zur Erlangung einer scharfen Abbildung aller entlang des jewei¬ ligen Beleuchtungslichtbündels auftretenden Beleuchtungsflecke auf die Empfangslinie durch die Abbildungseinrichtung erfüllt ist. Mit anderen Worten wird eine scharfe Abbildung des das Objekt abtastenden Beleuchtungsfleckes unabhängig von der Form des Objektes erreicht. Die Erfüllung der Scheimpflugbedingung ist wirkungsmäßig mit einer Maßnahme zur Schärfentiefenerweiterung vergleichbar. Maßgebend war hierbei, diese Möglichkeit der scharfen Abbildung überhaupt erst zu erkennen und die Geometrie der Abbildungseinrichtung dementsprechend auszulegen. Eine vorteilhafte Lösung und Weiterbildung der Erfindung be¬ steht darin, daß das Beleuchtungslichtbündel, das im all¬ gemeinsten Sinn als Intensitätsverteilung einer Strahlung angesehen werden kann, und das Abbildungslichtbündel über zwei synchron ablenkende Ablenkungseinrichtungen geführt werden. Das Beleuchtungslichtbündel dient dabei dazu, auf dem zu vermessenden Objekt einen Beleuchtungsfleck oder eine definierte Intensitäts erteilung zu erzeugen, wo hingegen das Abbildungslichtbündel die Folge der Beleuchtungsflecke auf dem zu vermessenden Objekt in eine Empfängereinrichtung, die als photoemp indlicher Empfänger ausgelegt sein kann, abbildet. Die synchrone Ablenkung bzw. die*gekoppelte Ab¬ lenkung erfolgt derart, daß die durch die Abtastung ent¬ stehende seitliche Verschiebung des abtastenden Beleuchtungs¬ lichtbündels relativ zur Empfängereinrichtung kompensiert wird. Von einem bestimmten Punkt in der Bildebene des Abbildungs¬ lichtbündels aus betrachtet, schneiden sich dann die op¬ tischen Achsen der Beleuchtungseinrichtung und der Abbildungs- einrichtung für beliebige Ablenkwinkel in einer ebenen Raum¬ kurve, wobei dies für spezielle Gestaltungen der Vorrichtung gilt. Um einen allgemein gültigen Terminus hierfür zu erreichen, wird die vorstehend ^' benannte Raumkurve nachfolgend als "Referenz objekt" bezeichnet. Das Referenzobjekt, das auch als Null-Linie betrachtet werden kann, nimmt z.B. bei telezentrischen Lichtbündeln im Zwei- dimensionalen die Form einer Geraden an. Wesentlich für dieses Referenz- objekt ist, daß alle Beleuchtungsflecke

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einer Koordinate, z.B. in x-Richtung, erfolgen, wobei zur vollständigen Vermessung des Objektes, also z.B. des Höhen¬ profils z(x,y), eine mechanische Verschiebung des Objektes in der verbleibenden Koordinatenrichtung, z.B. in y-Richtung, erfolgen kann. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die zwei- dimensionale Vermessung von Objekten beschränkt, wobei hier die Kompensation in einer Richtung stattfindet, sondern es kann auch eine direkte dreidimensionale Vermessung durchge¬ führt werden. Im letzteren Fall ist es erforderlich, geeignete zweidimensionale Ablenkungseinrichtungen, die z.B. vorzugs¬ weise als um zwei Achsen drehbare Spiegel ausgelegt sein können, verwendet werden. Als Alternative hierzu sind auch zwei eindimensionale Ablenkungseinrichtungen, die hintereinander angeordnet sind, verwendbar.

Da das erfindungsgemäße Verfahren als seriell arbeitendes Verfahren ausgelegt ist, worunter also die sukzessive und nacheinander erfolgende Abtastung bzw. Vermessung des Objekts mit endlich vielen Beleuchtungsflecken verstanden wird, so daß sich die Form des Objektes an endlich vielen Stellen er¬ gibt, kommt das Verfahren mit einer Linie von

Empfängerelementen aus. Hierdurch wird die Meßdynamik zur Be¬ stimmung des Koordinatenunterschiedes gegenüber dem Referenz¬ objekt, z.B. in Höhenrichtung z, bereits verbessert. Verfahren und Vorrichtung können deshalb auch zur Vermessung von Objekten eingesetzt werden, die z.B. auch in der dritten' Dimension, der z-Richtung, eine starke Strukturierung aufweisen. Die räumliche Auflösung wird daher bei der Erfindung trotz eines großen Meßbereiches in allen drei Dimensionen im Vergleich zum Stand der Technik verbessert.

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Die Erfindung hat den wesentlichen Vorteil, daß für die Vermessung des zweidimensionalen Höhenprofils, also z.B. z(x), nur eine eindimensionale Empfängereinrichtung in Form einer Linie von Empfängerelementen, die bezüglich des auf das Objekt projizierten Beleuchtungsfleckes positionsempfind¬ lich ausgelegt sind, benötigt _, werden . Aufgrund der erfindungs¬ gemäß vorhandenen Kompensation in einer Verschiebungsrichtung, ist die Anzahl der erforderlichen ^' Empfängerelemente gleich der Anzahl der aufzulösenden Höhenstufen in bezug auf das Referenzobjekt. Zur Kompensation der Verschiebung der Beleuchtungslicht-, bündel in einer Richtung eignet sich vorteilhafterweise eine winkelstarre Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Ablenkungseinrichtung. Diese winkelstarre Kopplung kann gerade bei optischen Systemen in einfachster Weise dadurch realisiert werden, daß die erste und zweite Ablen¬ kungseinrichtung in einer gemeinsamen Ablenkungseinrichtung integriert sind. Dies ist besonders deshalb zweckmäßig, da die Steuerungs- und Antriebsmechanismen sowie die ent¬ sprechenden Sensoren zur Ermittlung der Ablenkung der Licht¬ bündel im Prinzip nur einmal zur Verfügung stehen müssen. Für diese Art einer gemeinsamen Ablenkungseinrichtung eignen sich besonders Drehspiegel, mit denen die Ablenkung der Licht¬ bündel sowohl auf einer Seite als auch bei doppelseitigen Spiegeln auf gegenüberliegenden Seiten durchgeführt werden kann. Ebenso sind polygonale Spiegelräder dafür geeignet, wobei die Ablenkung des Beleuchtungslichtbündels und des Abbildungslichtbündels an verschiedenen Spiegelradflächen erfolgt. Je nach Einsatz¬ bereich können auch andere Ablenkungseinrichtungen, wie akustooptische oder elektrooptische Ablenker, elektronisch gesteuerte Kipp- oder Drehspiegel, starr verbundene Spiegel oder ein einziger großer Spiegel eingesetzt werden. Die Kom¬ pensation des Abtast- bzw. Verschiebungsweges des Be¬ leuchtungslichtbündels kann bezüglich

Um die Meßdynamik im Abbildungsbereich oder Empfangs¬ bereich noch zu verbessern, wird die Erfindung durch Ma߬ nahmen zur Schärfentiefenerweiterung in vorteilhafter Weise weitergebildet. Zweckmäßigerweise wird hierzu die Empfangs¬ linie bzw. die Linie der Empfängerelemente unter einem Winkel zur optischen Achse der nach der Ablenkung des Abbildungs¬ lichtbündels vorgesehenen Abbildungseinrichtung angeordnet , wobei die Empfangslinie die optische Achse in einem Punkt schneidet, in den der Schnittpunkt des jeweiligen Beleuchtungsbündels mit der optischen

Achse der Abbildungseinrichtung vor der Ablenkung der Ab¬ bildungslichtbündel in den Empfangsbereich abgebildet wird. Der Neigungswinkel u? ' gegenüber der optischen Achse der Abbildungseinrichtung nach der Ablenkung wird dabei so be¬ stimmt, daß er eine Funktion des Winkels to ist, unter den sich das jeweilige Beleuchtungslichtbündel und die optische Achse der Abbildungseinrichtung im Objektbereich vor der Ab¬ lenkung schneiden. Unter Berücksichtigung des Abbildungs¬ maßstabes ß der Abbildungseinrichtung wird der Neigungswinkel ψ ' der Empfängerlinie so bestimmt, daß ß-tan tf ^• = tan ^ ist.

Die Schärfentiefenerweiterung auf der Empfängerlinie kann vorzugsweise auch dadurch erreicht werden, daß die Linie der E pfängerle ente gemäß der Scheimpflugbedingung gegen die optische Achse der Abbildungseinrichtung nach der Ablenkung des Abbildungslichtbündels geneigt ist. Zweckmäßigerweise kann auch ergänzend oder alternativ dazu ein Axicon oder eine Linse mit Ringpupille in den Strahlengang des Abbildungs¬ lichtbündels zwischengeschaltet werden. Eine weitere Ver¬ besserungsmöglichkeit bei der Abbildung besteht darin, daß

mittels eines Verfahrens der Bildverarbeitung zusätzlich der Schwerpunkt des Beleuchtungsfleckes bzw. der Intensitäts¬ verteilung auf dem Objekt bzw. in der Empfangslinie ermittelt wird. Generell gesehen kann die Schärfentiefenerweiterung im Abbildungsbereich dadurch verbessert und erreichtwerden, daß das Abbildungslichtbündel verfahrensmäßig so beeinflußt wird, daß ein ausgeprägtes Intensitätsmaximum seiner Licht¬ verteilung längs der Lichtbündelachse , insbesondere längs eines großen Bereichs der Lichtbündelachse im Objektbereich, erreicht wird. Die Ablenkung des Beleuchtungslichtbündels und des Ab¬ bildungslichtbündels kann vorteilhafterweise phasenstarr ge¬ koppelt um jeweils den gleichen Winkel erfolgen. Speziell bei telezentrischen oder zentrischen Beleuchtungs- und Abbil¬ dungslichtbündeln vereinfacnt dies das Ablenkungssystem.

Allgemeiner betrachtet wird eine winkelstarre Kopplung der Ablenkung des Beleuchtungslichtbündels und des zuge¬ ordneten Abbildungslichtbündels so durchgeführt, daß der Winkelo zwischen den Achsen zweier beliebiger Beleuchtungs¬ lichtbündel und der Winkel θζ ' zwischen den jeweiligen zuge¬ ordneten optischen Achsen der Abbildungseinrichtung im Objekt¬ bereich vor der Ablenkung der Abbildungslichtbündel, gleich ist.

Da die Verfahrens- oder vorrichtungsmäßig erreichbare Meßdynamik durch die Schärfentiefenerweiterung im Beleuchtungsbereich mitbeeinflußt wird, werden auch in diesem Bereich vorteilhafterweise Maßnahmen ergriffen, die dies ermöglichen. Die Projizierung des Beleuchtungs¬ fleckes auf das zu vermessende Objekt erfolgt dementsprechend durch eine die Schärfentiefe erweiternde Methode. Eine Maßnahme dieser Art ist aus dem Deutschen Patent DE-PS 23 01 800 bekannt. Vorzugsweise wird in den Strahlengang des

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Beleuchtungslichtbündels ein Axicon oder eine Linse mit Ringpupille zwischengeschaltet. Diese Maßnahmen und Vor¬ richtungen erlauben es, daß sich das dadurch entstehende Interferenzmuster längs der optischen Achse über eine Distanz von mehreren Metern nur unwesentlich ändert, so daß ein "licht- stiftartiges" Beleuchtungslichtbündel vorhanden ist. Hierbei kann der Durchmesser des in der optischen ;Achse liegenden Intensitätsmaximu setwa 100 μm oder weniger betragen. Das Intensitätsmaximum wird insbesondere längs eines großen Be¬ reichs der Lichtbündelachse im Objektbereich vorgesehen. Als Lichtquelle zur Erzeugung eines derartigen Strahlenganges eignet sich besonders ein Laser. Ebenso können andere Strah¬ lungsquellen zur Erzeugung kohärenter Wellen benutzt werden.

Eine andere Maßnahme zur Schärfentiefenerweiterung besteht darin, den scharfen Objektpunkt bzw. ein fokussiertes Licht¬ bündel schnell entlang der optischen Achse der Beleuchtungs¬ einrichtung zu bewegen, so daß im Zeitmittel ebenfalls ein "lichtstiftartiges" Lichtbündel entsteht. Je nach Anwendungs¬ fall kann auch auf dem Objekt eine Lichtverteilung erzeugt werden, die sich bei Defokussierung selbst reproduziert. Hierzu werden vorzugsweise Gitter oder Fresnel-Zonenplatten verwendet.

Vorteilhafterweise arbeitet die Erfindung mit telezentrischen Beleuchtungs- und Abbildungslichtbündeln, d.h. daß z.B. alle Beleuchtungslichtbündel im Objektraum parallel _> zueinander verlaufen. Gleiches gilt für alle zugehörigen Optischen Achsen der Abbildungseinrichtung. Die zugehörigen optischen Achsen der Abbildungseinrichtung resultieren aus der Ablenkung des Abbildungsstrahlenganges bzw. der entsprechenden Lichtbündel und beispielsweise aus der Faltung an vorhandenen Spiegeln. Hierdurch schneiden sich alle Beleuchtungslichtbündel und ihre zugehörigen optischen Achsen der Abbildungseinrichtung unter dem gleichen festen Winkel. Dies ergibt einen wesentlichen Vor¬ teil hinsichtlich der vereinfachten Ablenkung, aber insbesondere auch eine hohe ortsunabhängige Genauigkeit bei der Vermessung des dreidimensionalen Objektes.

Aufgrund der Konpensation ist es möglich, die Linie der Empfängerelemente geradlinig anzuordnen, so daß von einer eindimensionalen Empfängerzeile gesprochen werden kann. Der Terminus

"eindimensional" berücksichtigt dabei nicht die dreidimen¬ sionale Abmessung des einzelnen Empfängerelementes, son¬ dern faßt diese als punktartig aneinander geordnete Empfängerelemente auf. Prinzipiell gesehen könnte die Linie der Empfängerelemente auch einen zweidimensionalen, z.B. Bogenseg ent-Verlauf annehmen. Die geradlinige Anordnung bringt jedoch eine erhebliche konstruktive Vereinfachung ^' , wobei dies durch vorgesehene Maßnahmen zur Schärfentiefen¬ erweiterung nicht zu Lasten der Meßdynamik geht.

Zweckmäßigerweise werden die erste und zweite Ablenkungs- einrichtuπg für die entsprechenden Lichtbündel als ein Ab¬ lenkspiegel ausgelegt, wobei die gemeinsame Drehachse geeigneterweise in der Längsmittelachse, z.B. bei Kippspiegel, zu liegen kommt. Bei einem polygonalen Spiegelrad liegt .die gemeinsame Drehachse in der Rotationsachse des Spiegelrades.

Das zur Kompensation der Verschiebung der Lichtbündel in einer Richtung eingeführte Referenzobjekt kann ein be¬ liebiger sphärischer Körper sein, wobei die Form einer Geraden, einer Ebene, einer Kreis- oder Zylindermantelfläche oder eines Kugelflächensegmentes,die im Hinblick auf die Aus¬ legung der optischen Vorrichtung geeignetsten Formen sind.

Betrachtet man die zweidimensionale Vermessung eines Objektes mittels der Erfindung, so sind die Vorteile erkennbar, daß zur Ermittlung des Höhenprofils, z.B. z-Richtung, nur eine eindimensionale Empfängerzeile benötigt wird. Die Anzahl der

Empfängerelemente muß nicht größer sein, als die im ent¬ sprechenden Fall gewünschte Anzahl von auflösbaren Höhen¬ stufen und hängt nicht von der Anzahl der Meßpunkte in der Abtastrichtung in der Verschiebungsrichtung des Beleuchtungslichtbündels auf dem Objekt ab. Neben der daraus resultierenden tech¬ nischen Vereinfachung ist auch bei vergleichbarem Zeitaufwand mit Verfahren des Standes der Technik, die mögliche Anzahl der Meßpunkte bei der Erfindung größer als im Stand der Technik. Durch die Anwendung der erwähnten Methoden zur Schärfentiefenerweiterung im Beleuchtungs- und/oder im Abbildungsbereich, ist die Vermessung von Höhenprofilen mit hoher räumlicher Auflösung unabhängig von der Höhe des Objektes möglich. Die erzielbare Genauigkeit ist nur durch die Qualität der abbildenden optischen Elemente und die Anzahl der Empfängerelemente im Detektor begrenzt. Die dreidimensionale Vermessung von Objekten mit serieller Abtastung erfolgt daher bei der Erfindung wesentlich schneller bei geringerem Aufwand und mit höherer Meßdynamik als bei vergleichbaren Verfahren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Aus¬ führungsbeispiele noch näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 den schematischen Aufbau und den Strahlengang bei einer Vorrichtung, die telezentrische Be¬ leuchtungslichtbündel und Abbildungslichtbün¬ del erzeugt, wobei das Referenzobjekt eine Gerade ist;

Figur 2 den schematischen Aufbau eines zweiten Aus¬ führungsbeispieles einer Vorrichtung in leicht perspektivischer Betrachtung, wobei als Refe¬ renzobjekt eine kreisförmige Linie vorgesehen ist und zentrische Beleuchtungs- und Abbil¬ dungslichtbündel verwendet werden;

Figur 3 a das Beispiel nach Fig. 2 mit einem schema¬ tischen Schnitt durch die Vorrichtung und das zu vermessende Objekt in Abtastrichtung;

Figur 3 b eine teilweise projektionsartige Betrachtung des Beispieles nach der Fig. 2 in der xz-Ebene und

Figur 4 eine Prinzipskizze zur Erläuterung der Winkel¬ relation bei winkelstarrer Ablenkung und der Neigungsanordnung der Empfängerlinie gegen¬ über der optischen Achse.

Im Beispiel nach der Fig. 1 wird zur Erzeugung des Be¬ leuchtungslichtbündels ein Laserstrahl verwendet, der durch eine Linse 1 , eine im Strahlengang nachgeordnete Blende 2 und eine weitere Linse 3 aufgeweitet wird. Im weiteren Strahlengang befindet sich nach einem festen Umlenkspiegel 4 ein zur Schärfentiefenerweiterung benutztes Axicon 5. Das Beleuchtungsliehtbündel wird nach dem Axicon 5 durch eine Linse 6 geführt, die im Abstand ihrer Brennweite f 6, vor der ablenkenden Fläche eines Spiegelrades 7, die die erste Ablenkungseinrichtung bildet, angeordnet ist. Der weitere Strahlengang des Be leuchtungslichtbündels erfolgt über einen weiteren festen Um¬ lenkspiegel 8 und eine Linse 9. Die Linse 9 weist eine Brennweite f _g auf. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Abstand der Fläche des Spiegelrades 7 über den festen Umlenkspiegel 8. zur Linse 9 gleichdem Abstand der Linse 9 von dem als Gerade dargestellten Referenzobjekt 10 ist. Das heißt, der optische Weg eines Beleuchtungslichtbündels zwischen der Fläche des Spiegelrades 7 und der Linse 9 sowie zwischen der Linse 9 und dem Referenzobjekt 10 ist

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jeweils gleich der Brennweite f _g . Zur Abbildung bzw. Beobachtung der Intensitätsverteilung bzw. der Beleuchtungsflecke auf dem zu vermessenden Objekt,wird das Abbildungslicht¬ bündel über die Linse 9, einen feststehenden U ^* nlenkspiegel 11 _f eine weitere Fläche des Spiegelrades 7, die die zweite Ablenkungsein¬ richtung bildet, und eine Linse 12 geführt. Die Linse 12 bildet in diesem Beispiel die Abbildungseinrichtung nach der Ablenkung. Im Empfangsbereich nach der Linse 12 ist eine Empfängerein¬ richtung 13 angeordnet, in der der Beleuchtungsfleck abge¬ bildet wird. Die optische Weglänge zwischen der Linse 9 und dem Referenzobjekt 10 sowie zwischen der Linse 9, dem Um¬ lenkspiegel 11 und der kompensierenden Fläche des Spiegel¬ rades 7 im Abbildungsstrahlengang entsprechen jeweils der Brennweite fg. Die optischen Weglängen von der Fläche des Spiegelrades 7 zur Linse 12 und von dieser zum Schnittpunkt der optischen Achse des Abbildungsstrahlenganges mit der als Detektor ausgelegten Empfängereinrichtung 13 sind jeweils gleich der Brennweite f. ₂ der Linse 12. Die Pupille des Beleuchtungs- bzw. des Abbildungslicht¬ bündels liegt in der ablenkenden bzw. kompensierenden Fläche des Spiegelrades 7. Durch Drehen des Spiegelrades 7 wird eine Konturlinie des Objektes punktweise abgetastet. Der in Fig. 1 ausgezogene Strahlengang ergibt sich für die eingezeichnete Stellung des Spiegelrades 7. Der mit unterbrochener Linie eingezeichnete Strahlengang ergibt sich demgegenüber nach einer Drehung des Spiegelrades um 10°. Die von der Empfängereinrichtung 13 gelieferte Höhen¬ information wird digital einer Winkelstellung des Spiegel¬ rades 7 und damit einem Abtastort bzw. der Lage eines Be¬ leuchtungsfleckes auf dem zu vermessenden Objekt zugeordnet. Der Antrieb des Spiegelrades 7 kann z.B. mit einem Schritt-

otor oder kontinuierlich mit Frequenzstabilisierung er¬ folgen. Im letzteren Fall werden mit außerhalb des Objekt¬ bzw. Meßraumes liegenden Apparaturen Synchronisations¬ impulse erzeugt. Zur Vermessung der dreidimensionalen Form, also z (x,y), wird das Objekt zusätzlich senkrecht zur Ab¬ tastrichtung, die im Beispiel nach Fig. 1 die x-Achse ist, verschoben, wobei dies zweckmäßigerweise auf einem Trans¬ portwagen erfolgen kann.

Durch die spezielle Anordnungslage der dem Beleuchtungs¬ und Abbildungsstrahlengang gemeinsamen Linse 9 und ihrer jeweiligen Pupille wird erreicht, daß sowohl alle Be¬ leuchtungslichtbündel wie auch alle optischen Achsen der Abbildungseinrichtung im Objektraum parallel, also tele- zentrisch sind und sich unter dem gleichen festen Winkel schneiden. Hierdurch wird eine ortsunabhängige Genauig¬ keit der Formvermessung erreicht. Unter Objektraum wird hierbei der Raum unterhalb der Linse 9 einschließlich des zu vermessenden Objektes verstanden.

Das im Beispiel verwendete Axicon 5 ist eine Kegellinse. Der Scheitelwinkel JTdes zur Schärfentiefenerweiterung benutzten Axicons 5 im Strahlengang des Beleuchtungslichtbündels ist so zu wählen, daß der auf dem Objekt erzeugte Beleuchtungs¬ fleck bzw. dessen Ringstruktur den gewünschten Durchmesser d des zentralen Maximums und die gewünschte Gesamtausdehnung längs der Achse des Beleuchtungslichtbündels besitzt. Hierbei gilt

d » 1, λ

7C (n-1 ) T

wobei λ die Wellenlänge des verwendeten Lichtes und n die Brechzahl des Axiconmaterials ist. Zur Erzielung eines großen Schärfentiefenbereichs in Beleuchtungsrichtung wird

der Abstand von Axicon 5 zur Linse 6 so gewählt, daß das Axicon durch die Linsen 6 und 9 in den Objektraum oberhalb der größten zu erwartenden Objekthöhe abge¬ bildet wird.

Zur Erzielung einer scharfen Abbildung der das Objekt ab¬ tastenden Beleuchtungsflecke über das Abbildungslicht¬ bündel auf die Empfängereinrichtung 13, wird die Empfänger- einrichtung 13 gemäß der Scheimpflug-Bedingung gegen die optische Achse der Abbildungseinrichtung geneigt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 2,3a und 3b gezeigt. Das von einem nicht dargestellten Laser aus¬ gehende Beleuchtungslichtbundel 21 wird durch einen Kolli¬ mator 22 aufgeweitet. Dieses aufgeweitete Lichtbündel geht dann durch ein Axicon 23, das entlang der optischen Achse eine enge Lichtverteilung 25 mit hellem Kern erzeugt. Es wird hierdurch ein stark ausgeprägtes Intensitätsmaxi¬ mum der Lichtverteilung erreicht. Das im Beispiel nach Fig. 2 vorgesehene zu vermessende Objekt 27 wird mit Hilfe eines Drehspiegels 24 sozusagen punktmäßig abge¬ tastet. Die Drehachse 26 des Drehspiegels 24 liegt dabei in der Spiegelebene. Das abtastende Beleuchtungslicht¬ strahlenbündel erzeugt sequentiell eine Konturlinie 28 auf dem Objekt 27. In der gezeigten Spiegelstellung liegt der Beleuchtungsfleck gerade in der Position 29. Nach der Reflektion dieses Beleuchtungsfleckes am Drehspiegel 24, wird der Beleuchtungsfleck durch eine Linse 30 auf eine detektierende Linie von Empfängerelementen 31 in der Position 32 abgebildet. Die Abbildung des Punktes 33, der zufällig als Nullpunkt des xyz-Koordinatensystems angenommen ist, erfolgt im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 in der Position 34 der Empfängereinrichtung 31.

Zur Abtastung des zu vermessenden Objektes in x-Richtung wird das Objekt vorzugsweise auf einem Transportwagen mechanisch bewegt.

Die beiden Ausführungsbeispiele gemäß der Fig. 1 bzw. gemäß den Figuren 2,3a und 3b unterscheiden sich bezüg¬ lich der Art, wie die Kompensation des Abtast- oder Verschiebeweges realisiert wird und in der Form des "Referenz¬ objektes". Im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 läßt sich durch Weglassen der Linse 6 und der Linse 9 sowie durch entsprechende Änderung der Brennweite f_. ~ der Linse 12 ebenfalls ein annähernd kreisförmiges "Referenzobjekt ¹¹ erreichen. Desgleichen lassen sich beim zweiten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2,3a und 3b durch Hinzufügen zweier Linsen im Beleuchtungsstrahlen¬ gang und einer weiteren Linse im Abbildungsstrahlengang analog zur Anordnung in Fi .1 telezentrische Beleuchtungs¬ und Abbildungslichtbündel erzielen.

In Fig. 4 ist in einer Prinzipskizze die Neigung der Empfängereinrichtung 13 mit einem Winkeiy» ' zur optischen Achse 49 einer Abbildungseinrichtung 43,44 dargestellt. Die Abbildungseinrichtung besteht im Beispiel nach Fig.4 aus einer Ablenkungseinrichtung 43 mit einem Abbildungs¬ element 44. Des weiteren enthält diese Skizze beispielhaft die Relationen für eine winkelstarre Kopplung einer ersten Ablenkungseinrichtung 42 mit der zweiten Ablenkungseinrichtung 43 über eine Kopplungseinrichtung 41. Das Referenzobjekt 50 ist im Beispiel der Fig. 4 ein Kreisbogen. Ein erstes Beleuchtungslichtbundel 45 ist ab der Ablenkungseinrich¬ tung 42 eingezeichnet und ist nach einer Winkelablenkung um den Winkel ⁰ ---mit unterbrochener Linie als Beleuch¬ tungslichtbundel 46 dargestellt.

Im Abbildungsbereich ist die Abbildungseinrichtung 43,44 mit der optischen Achse 47 gezeigt. Nach Ablenkung der optischen Achse durch die Ablenkungseinrichtung 43 bei winkelstarrer Kopplung zur Ablenkung des Beleuchtungs¬ lichtbündels durch die Ablenkungseinrichtung 42, verläuft die optische Achse in der strichpunktierten Linie 48, so daß die optische Achse der Abbildungseinrichtung 43,44 im Objektbereich eine Winkeldrehung umo ' erfahren hat. Bei einer winkelstarren Kopplung durch die Kopplungseinrich¬ tung 41 bedeutet dies, daß der Winkele*.' gleich dem Winkel0<wird, wobei die optische Achse 49 nach der Ab¬ lenkungseinrichtung 43 festliegt.

Im Hinblick auf die Schärfentiefenerweiterung im Abbildungs¬ bereich wird die Empfängereinrichtung 13 in einem Schnitt¬ punkt S' mit der optischen Achse 49 angeordnet, wobei dieser Schnittpunkt S ^f die Abbildung des Schnittpunktes S bzw. des Durchstoßpunktes eines Beleuchtungslichtbündels 45 mit der Oberfläche des ReferenzObjektes 50 ist. Der Neigungswinkel ψ ' der Empfängereinrichtung 13 gegenüber der optischen Achse 49 errechnet sich unter Berücksichtigung des Abbildungsmaßstabes ß der Abbildungseinrichtung 43,44 nach der Ablenkung derart, daß ß • tan ψ ' gleich dem Tangens des Winkel<) ist, der zwischen einem Beleuchtungslichtbundel 45 und der optischen Achse 47 der Abbildungseinrichtung 43,44 im Objektbereich gebildet wird.

Die Erfindung schafft daher ein optisches Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Ermittlung der dreidimen¬ sionalen Form von Objekten mit hoher räumlicher Auflösung und

gleichzeitig großem Meßvolumen. Bei derartigen Verfahren und Vorrichtungen ist eine Beleuchtung des Objektes mit sehr kleinen Beleuchtungsflecken, einer schmalen Licht¬ linie oder einer feinstrukturierten Intensitätsverteilung nötig. Die Dimensionen der verwendeten Lichtbündel sollen im ganzen Meßvolumen relativ klein sein, wobei außerdem die Position des Beleuchtungsfleckes auf dem Objekt mittels einer Abbildung in eine positionsempfindliche Empfänger¬ einrichtung mit großer Genauigkeit bestimmt werden soll. Das verwendete Abbildungslichtbündel resultiert im Prinzip aus dem Streulicht des jeweiligen Beleuchtungsfleckes auf dem Objekt.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung wer¬ den daher vorteilhafterweise so ausgelegt, daß die durch die Abtastung des Objektes entstehende seitliche Ver¬ schiebung der abtastenden Intensitätsverteilung auf dem Objekt gegenüber dem positionsempfindlichen Empfänger kompensiert wird, daß weiterhin die Erzeugung der abtasten¬ den Intensitätsverteilung mit gegenüber der konventionellen Abbildung erweiterter Schärfentiefe erfolgt, und daß die Abbildung der am Objekt gestreuten Intensitätsverteilung auf den positionsempfindlichen Empfänger mit gegenüber der konventionellen Abbildung erweiterter Schärfentiefe erfolgt. In einer anderen Ausführung wird das Verfahren und die Vorrichtung vor¬ teilhafterweise so konzipiert,daß die abstastende Intensitätsverteilung rasch über das Objekt bewegt wird, daß die Beobachtung der ent¬ stehenden Konturlinie auf einem zweidimensional-positions- empfindlichen Empfänger erfolgt, daß die Erzeugung der ab¬ tastenden Intensitätsverteilung mit gegenüber der konven-

In anderer Ausführungsform können geeigneterweise zwei starr verbundene Spiegel als Lichtablenker verwendet werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden als Lichtablenker zwei verschiedene Flächen eines Spiegel¬ rades verwendet.

Geeigneterweise können als Lichtablenker auch die Vorder- und Rückseite eines beidseitigen Spiegels verwendet werden. Verfahren und Vorrichtung werden dadurch weitergebildet, daß zur Schärfentiefenerweiterung im Beleuchtungsstrahlen¬ gang ein Axicon verwendet wird.

Ebenso kann vorteilhafterweise die Schärfentiefener¬ weiterung im Beleuchtungsstrahlengang mittels einer Ringpupille erreicht werden.

Als weitere vorteilhafte Weiterbildung kann die Schärfen¬ tiefenerweiterung im Beleuchtungsstrahlengang auch durch schnelles Verschieben des abtastenden Lichtpunktes bzw. des Fokus des Lichtbündels entlang der optischen Achse des Beleuchtungs¬ strahlenganges erreicht werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung können auch so weiter¬ gebildet werden, daß die Schärfentiefenerweiterung im Beleuchtungsstrahlengang durch Verwendung einer Intensi¬ tätsverteilung auf dem Objekt erzeugt wird, die sich bei Defokussierung selbst reproduziert.

Hierzu wird geeigneterweise ein Fresnel-Zonenmuster verwen¬ det. Als weitere vorteilhafte Alternative bietet sich hier-, für die Verwendung eines Gitters an.

Die Schärfentiefenerweiterung im Abbildungsstrahlengang wird vorteilhafterweise mit gleichen Methoden wie im Be¬ leuchtungsstrahlengang bewirkt, d.h. daß ein Axicon, eine Ringpupille oder das schnelle Verschieben der Schärfen¬ ebene entlang der optischen Achse verwendet wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Empfängereinrichtung gegenüber der optischen Achse des Abbildungsstrahlenganges gemäß der Scheimpflugbedingung so geneigtangeordnet, daß eine scharfe Abbildung der abtastenden Intensitätsverteilung im ganzen Meßbereich erreicht wird.

Zur genaueren räumlichen Lagebestimmung eines Beleuchtungs¬ fleckes auf dem zu vermessenden Objekt ist es vorteilhaft, den Schwerpunkt des Bildes der abtastenden Intensitätsver¬ teilung zu ermitteln .

Vorteilhafterweise wird als positionsempfindliche Empfängereinrichtung eine eindimensionale Anordnung photo¬ empfindlicher Elemente verwendet.

Vorteilhafterweise wird die optische Achse des Abbildungs _¬ strahlenganges in die durch die Beleuchtungslichtbundel aufgespannte Ebene gelegt.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung wird die optische Achse des Abbildungsstrahlenganges senkrecht zur Abtast- bzw. Ver¬ schieberichtung angeordnet.

Eine weitere besonders vorteilhafte Wirkung ergibt sich dadurch, daß durch Anordnung eines fokussierenden Elementes im Be¬ leuchtungs- und Abbildungsstrahlengang zwischen der Ab¬ lenkungseinrichtung und dem Objekt- bzw. Meßraum, im Ob¬ jektraum telezentrische Beleuchtungs- und Abbildungslicht¬ bündel erzielt werden.

Durch Anordnung eines fokussierenden Elementes im Strahlen¬ gang der Beleuchtungslichtbundel zwischen der Ablenkungs¬ einrichtung und dem Objektraum können vorteilhafterweise telezentrische Beleuchtungslichtbundel erreicht werden. Alternativ zur ausschließlichen Kompensation der Abtast¬ richtung kann geeigneterweise auch unter Umgeheung der Kompensation zusätzlich eine direkte Beobachtung des am

Objekt gestreuten Lichtes erfolgen und dadurch das Verfahren als Lichtschnittverfahren mit erweiterter Schärfentiefe benutzt werden.

Ingesamt gesehen wird daher die Möglichkeit geschaffen, dreidimensionale Objekte mit großer räumlicher Auflösung bei gleichzeitig großem Meßbereich in allen drei Dimensionen schnell zu vermessen, ohne durch die begrenzte Schärfentiefe und die Zahl der Auflösungselemente bekannter, erhältlicher Empfängereinrichtungen stark eingeschränkt zu sein.