Die Vermessung von Werkstücken und die Bestimmung spezieller Oberflächeneigenschaften wie Rauheit, Formhal- tigkeit (Kontur) und ähnliche Messaufgaben werden häufig gelöst, indem die Oberfläche oder zu vermessende Oberflä- chenbereiche mechanisch angetastet werden. Dazu sind ver- schiedene Tastkörper wie Kugeln, Messspitzen, Diamantspit- zen oder ähnliches in Gebrauch-je nach Messaufgabe. Wäh- rend die mechanische Vermessung meist durch punktweises Antasten der Werkstückoberfläche erfolgt, ist es zur Be- stimmung der Oberflächenrauheit oder der Oberflächenkontur oder von Formelementen eines Werkstücks üblich, eine Tast- spitze, bspw. eine Diamantspitze oder eine Stahlspitze, über eine festgelegte Wegstrecke mit festgelegter Ge- schwindigkeit zu schleppen und die im Wesentlichen recht- winklig zu der Werkstückoberfläche erfolgenden Auslenkun- gen der Tastspitze aufzuzeichnen bzw. auszuwerten. Voraus- setzung ist immer die Erfassung der Bewegung bzw. Auslen- kung des Tastelements. Hierzu sind hoch auflösende und schnell arbeitende Linearmesssysteme (sogenannte Wegauf- nehmer) oder verwandte Messsysteme erforderlich. Soll die Rauheitsmessung mit einer Konturmessung kombiniert werden oder nur eine Konturmessung durchgeführt werden, durch- läuft das Tastelement bei dem Messvorgang in der Regel relativ große Hübe. Diese sollen möglichst innerhalb des Messbereichs des entsprechenden Messsystems liegen.

Zur Messung linearer Verschiebungen sind bspw. induk- tive Messsysteme bekannt. Diese geben in der Regel ein der Auslenkung proportionales Signal ab und müssen deshalb als Analog-Messsysteme gelten. Darüber hinaus sind sogenannte inkrementale Geber bekannt, die auch auf optischen Prinzi- pien beruhen können. Bspw. ist aus der DE 19712622 Al eine Auswerteeinrichtung für eine optisch abgetastete Maßstab- teilung bekannt. Das optische Messsystem erzeugt zwei Sig- nale S1, S2, die als Abtastsignale der Auswerteeinheit zugeleitet werden. Die Abtastsignale sind um 90° phasen- versetzt und periodisch. Die Signale werden über einen Analog/Digital-Wandler geleitet. Die Anzahl der durchlau- fenen Maxima kennzeichnet eine Schrittzahl und der präzise Signalwert den über die Schrittzahl hinaus durchlaufenen Weg. Die genannte Offenlegungsschrift befasst sich jedoch nicht mit der Art der Signalgewinnung. Vielmehr werden sowohl optische als auch magnetische Maßstäbe und somit auch Sensoren in Betracht gezogen.

Aus der DE 19652563 A1 ist eine lichtelektrische Po- sitionsmesseinrichtung bekannt, zu der eine Lichtquelle, ein ruhendes Beugungsgitter, das als Strahlteiler dient, und ein bewegtes Beugungsgitter gehören. Das erste Beu- gungsgitter gibt gebeugte Lichtstrahlen + l. Ordnung und -l. Ordnung ab. Diese Lichtstrahlen treffen das bewegte Beugungsgitter, das die Teilstrahlen + 1. Ordnung und-1.

Ordnung zurückreflektiert. Sie durchlaufen nochmals den Strahlteiler und werden zur Interferenz gebracht. Das be- wegte und als Maßstab dienende Beugungsgitter wird somit von zerlegtem, in mehrere Teilstrahlen aufgefächerten, Licht getroffen. Nur ein Teil des aufgefächerten Lichts wird von dem als Strahlteiler dienenden Beugungsgitter wieder zusammengefasst und zur Interferenz gebracht.

Ein abweichendes Messprinzip zur Positionsmessung ist aus der EP 0586454 B1 bekannt. Hier wird ein Beugungsgit- ter mit einem parallelen interferenzfähigen Lichtbündel beleuchtet. Die zurückgestreuten Lichtbündel-1. Ordnung und + 1. Ordnung werden über einen Strahlteiler wechsel- weise miteinander zur Interferenz gebracht und die Inter- ferenzbilder werden von jeweils eigenen Detektoren ausge- wertet.

Die Positionsbestimmung des Maßstabs erfolgt aus- schließlich anhand der gebeugten Strahlen + l. Ordnung und-1. Ordnung. Diese tragen nur einen Teil der einge- setzten Lichtenergie.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen optischen Positionssensor. anzugeben, der eine gute Licht- ausnutzung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit einer Messeinrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.

Die erfindungsgemäße Messeinrichtung weist ein Beu- gungsgitter auf, das von einem interferenzfähigen Licht- bündel getroffen wird. Das Beugungsgitter erzeugt einen ungebeugten Lichtstrahl sowie mehrere gebeugte Lichtstrah- len, von denen der gebeugte Lichtstrahl + 1. Ordnung und der gebeugte Lichtstrahl-1. Ordnung gemeinsam mit dem ungebeugten Lichtstrahl (0. Ordnung), der das Beugungs- gitter passiert hat, zur Erzeugung eines Interferenzbilds herangezogen werden. Die Strahlmaxima nulltes Maximum, plus erstes Maximum und minus erstes Maximum überdecken sich dabei teilweise, so dass ein insgesamt helles Inter- ferenzmuster schon bei lichtquellengeringster Leistung erzeugbar ist. Dadurch können sehr leistungsschwache La- serdioden zur Erzeugung des interferenzfähigen Lichtbün- dels verwendet werden. Dies hat den Vorteil eines sehr geringen Wärmeeintrags in die gesamte Messeinrichtung, was wiederum deren Genauigkeit erhöht. Fehler infolge von thermischen Ausdehnungen, infolge von Temperaturerhöhungen können bspw. reduziert oder ausgeschlossen werden. Das gesamte Messsystem kann sehr klein gebaut werden. Auf eine thermische Trennung von Lichtquelle, Beugungsgitter und Sensoren kommt es kaum noch an.

Die Messeinrichtung gestattet eine hohe Auflösung.

Diese kann durch Änderung der Gitterkonstante des Beu- gungsgitter sowie des Abstands zwischen der Lichtquelle und dem Beugungsgitter beeinflusst werden, wenn mit einem nicht parallelen interferenzfähigen Lichtbündel gearbeitet wird. Vorzugsweise wird das von der Lichtquelle ausgesen- dete Lichtbündel über eine entsprechende optische Einrich- tung (Optik) fokussiert und das Beugungsgitter wird in der Nähe des Fokuspunkts (Brennpunkt) oder genau auf diesem angeordnet. Dabei ist das Beugungsgitter vorzugsweise quer zu dem Lichtstrahl ausgerichtet. Das Beugungsgitter muss jedoch nicht zwingend präzise rechtwinklig zu dem Licht- strahl angeordnet sein. Kleinere Abweichungen vom rechten Winkel stören nicht oder kaum. Auch spielt eine Verdrehung oder Verschwenkung des optischen Beugungsgitters sowie eine Bewegung desselben in Richtung der optischen Achse kaum eine Rolle.

Die von dem Beugungsgitter gebeugten Lichtstrahlen erzeugen ein Interferenzmuster, das von der optischen Sen- soranordnung erfasst wird. Die optische Sensoranordnung kann ein oder mehrere lichtempfindliche Elemente aufwei- sen. Sie registriert Hell-/Dunkeldurchgänge des Interfe- renzmusters. Im einfachsten Fall kann durch Auszählen der registrierten Hell/Dunkeldurchgänge an dem Sensorelement der Betrag einer Relativverschiebung des Beugungsgitters bestimmt werden. Soll mit der Messeinrichtung außerdem die Richtung der Relativverschiebung bestimmt werden, sind an der Auswertung der Verschiebung des Interferenzmusters vorzugsweise mehrere Sensorelemente beteiligt. Die Sensor- elemente können bspw. um die halbe Breite eines gebeugten Lichtstrahls oder eines Interferenzstreifens gegeneinander versetzt angeordnet sein, so dass ein Sensor oder eine Sensorgruppe ein Kosinussignal liefert, während der andere Sensor oder die andere Sensorgruppe ein Sinussignal lie- fert. Die Sensoren dürfen dabei breiter sein als ein In- terferenzstreifen. Vorzugsweise werden vier Sensorelemente verwendet, die nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind und auf die der aus ungebeugtem Lichtstrahl sowie gebeugten Lichtstrahl + 1. Ordnung und-1. Ordnung ge- bildete Lichtfleck fällt. Drei der vier Sensorelemente nehmen eine Länge ein, die mit der Länge des Lichtflecks übereinstimmt. Dieser trifft die Sensorelemente etwa mit- tig, d. h. die beiden außenständigen Sensorelemente werden gerade noch beleuchtet. Der Meßhub kann sehr groß gewählt werden und hängt nur von der Länge des Beugungsgitters ab.

Die Auflösung stimmt dabei, wenn nur ganze InterferenzLi- nien gezählt werden, mit dem Gitterlinienabstand überein.

Dies erlaubt hochpräzise Messungen.

Soll die Auflösung noch höher sein als durch reines Zählen der an einem Sensorelement vorbeilaufenden Interfe- renzlinien möglich, kann zusätzlich eine Analogauswertung der Signale vorgenommen werden. Hier kann der Umstand ge- nutzt werden, dass die Hell-/Dunkelübergänge an den ein- zelnen Sensorelementen nicht abrupt, sondern sinus-oder kosinusförmig verlaufen. Eine Auswertung der aktuellen Helligkeit kann dadurch eine Interpolation der Verschie- bung zwischen verschiedenen Interferenzlinien ermöglichen.

Die Messeinrichtung ist vorzugsweise Teil eines Mess- geräts, bspw. zur Kontur oder Rauheitsmessung. Zu dem Messgerät gehört dann auch eine Positionierungseinrich- tung, bspw. eine Vorschubeinrichtung, mit der das Tast- element und ggfs. mit diesem gemeinsam die Messeinrichtung über die Oberfläche des Werkstücks bewegt werden.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen, der Zeichnung oder der Beschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zei- gen : Fig. 1 ein Messgerät mit einem optischen Messsystem an einem Werkstück, in schematischer Prinzipdarstellung, Fig. 2 das Messgerät nach Figur 1, in einer perspek- tivischen Gesamtansicht und ohne Gehäuse, Fig. 3 die Lagerung des Tastarms des Messgeräts nach Figur 2, in perspektivischer Explosionsdarstellung, Fig. 4 das optische Messsystem des Messgeräts nach Figur 1 und 2, in schematischer Draufsicht, Fig. 4a Tastarm und Beugungsgitter des optischen Messsystems nach Figur 4, in einer schematisierten Seiten- ansicht, Fig. 5 das optische Messsystem nach Figur 4, in einer Funktionsdarstellung, und Fig. 6 eine Auswerteeinrichtung des Messsystems als Blockschaltbild.

In Figur 1 ist eine Messeinrichtung 1 ver- anschaulicht, die zur Bestimmung des Profils oder der Kon- tur einer Oberfläche 2 eines Werkstücks 3 dient. Zusatz- lich kann die Rauheit der Oberfläche 2 bestimmt werden.

Die Messeinrichtung 1 weist ein Tastelement 4, z. B. eine Tastspitze, auf, das in einer durch einen Pfeil 5 bezeich- neten Richtung etwa rechtwinklig zu der Oberfläche 2 des Werkstücks 3 bewegbar gelagert ist. Dazu dient eine Lager- einrichtung, die im vorliegenden Fall durch einen schwenk- bar gelagerten Tastarm 6 gebildet wird. Der Tastarm 6 ist an einem als zweiarmiger Hebel ausgebildeten Träger 6a gehalten, der bei einer Schwenklagerung 7 durch geeignete Lagermittel wie Kugellager, Nadellager, Schneidenlagerun- gen oder Federn aufgehängt ist. An seinem einen freien Ende trägt er das Tastelement 4. An dem davon abliegenden freien Ende des Trägers 6a ist dieser mit einer optischen Messanordnung 8 verbunden, die jede Verschwenkung des Tastarms 6 und somit jede Bewegung des Tastelements 4 in Richtung des Pfeils 5 registriert und in elektrische Sig- nale umsetzt. Diese gelangen über eine Leitung 9 an ein Auswertegerät 10.

Um mit der Messeinrichtung 1 die Oberflächenkontur und/oder die Oberflächenrauheit der Oberfläche 2 des Werk- stücks 3 bestimmen zu können, enthält die Messeinrichtung 1 eine Positionierungseinrichtung 11, die dazu eingerich- tet ist, das Tastelement 4 entlang eines vorbestimmten Wegs über die Werkstückoberfläche 2 zu bewegen. Dazu dient eine Führungsschiene 12, die in einem Gehäuse 14 der orts- fest anzuordnenden Messeinrichtung 1 angeordnet ist. An der Führungsschiene 12 ist ein Schlitten 15 verschiebbar gelagert, der die Lagerung 7 für den Tastarm 6 und die optische Messanordnung 8 trägt. Außerdem gehört zu der Positionierungseinrichtung 11 ein Stellantrieb 16, der über ein Getriebemittel 17 mit dem Schlitten 15 oder einem mit dem Schlitten 15 verbundenen Element verbunden ist.

Das Getriebemittel 17 kann bspw. eine Gewindespindel sein, die von dem Stellantrieb 16 gesteuert in Drehung versetzt werden kann. Eine auf der Gewindespindel sitzende Mutter kann dann mit dem Schlitten 15 verbunden sein, wobei sie an dem Schlitten 15 axial unverschiebbar und unverdrehbar gelagert ist. Andere Linearantriebe, wie bspw. Zahnriemen, Zugseile oder Drähte sind ebenfalls anwendbar.

An den mit der optischen Messanordnung 8 verbundenen Ende des Tastarms 6 greift, bspw. über magnetische Kupp- lung, ein bedarfsweise aktivierbarer Hubantrieb 18 an, über den der Tastarm 6 gezielt verschwenkt werden kann, bspw. um das Tastelement 4 von der Merkstückoberfläche 2 abzuheben. Außerdem kann der Hubantrieb 18 dazu herangezo- gen werden, eine Messkraft aufzubringen. Dazu kann der Hubantrieb 18 als magnetischer Linearmotor ausgebildet sein. Alternativ kann die Messkraft auch durch Federmittel oder ähnliche Einrichtungen aufgebracht werden.

Anders als bei dem in Figur l veranschaulichten Aus- führungsbeispiel kann die Messeinrichtung 1 auch ohne Po- sitioniereinrichtung 11 und Stelleinrichtung 16 auskommen.

Ist dies der Fall, kann eine nicht weiter veranschaulichte äußere Positioniervorrichtung vorgesehen werden, die die gesamte Messeinrichtung 1 in der gewünschten Richtung be- wegt. Dies kann bspw. durch einen in ein-oder mehreren Richtungen gesteuert bewegbaren Träger erfolgen, der die Messeinrichtung 1 trägt.

Während die Messeinrichtung 1 in Figur 1 relativ schematisch veranschaulicht ist, geben die Figuren 2 und 3 die Ansicht einer praktisch ausgeführten Messeinrichtung 1 wieder. Einzelheiten und Elemente die mit der in Figur 1 schematisch veranschaulichten Ausführungsform übereinstim- men, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wie Figur 3 veranschaulicht, ist der Tastarm 6 als abnehmbarer Tast- armabschnitt lösbar an dem fest an der Messeinrichtung 1 montierten Träger 6a gehalten. Zur Lagerung des Tastarms 6 an dem Träger 6a dient eine auch als magnetische Tastarm- halterung bezeichnete Kupplungseinrichtung 21. Diese ist in Figur 3 gesondert veranschaulicht. Dem Träger 6a sind zwei Kugelköpfe 22 und ein Magnet zugeordnet, der an der in Figur 3 dem Betrachter abgewandten Seite des Tragers 6a angeordnet ist. Eine dem Magneten benachbarte Stellschrau- be 23 weist eine Stirnfläche auf, der eine entsprechende plane Anlagefläche 24 an einem Halterungsteil 25 des Tast- arms 6 zugeordnet ist. Außerdem ist an dem Halterungsteil 25 eine kegelförmige Ausnehmung 26 (90°-Senkung) angeord- net, die einer der Kugelköpfe 22 zugeordnet ist. Zur ein- deutigen Positionierung des Tastarms 6 in Bezug auf den Träger 6a dient außerdem eine prismenförmige Ausnehmung 27, der der andere der Kugelköpfe 22 zugeordnet ist.

Eine wesentliche Besonderheit der Messeinrichtung 1 liegt in der Ausbildung der optischen Messanordnung 8.

Diese ist in Figur 4 und Figur 4a schematisch veranschau- licht. Zu der Messanordnung 8 gehören eine Lichtquelle 31, ein Beugungsgitter 32 und eine Sensoranordnung 33 sowie ggfs. weitere optische oder mechanische Elemente. Die Lichtquelle 31 erzeugt einen vorzugsweise konvergenten Strahl 34 interferenzfähigen Lichts. Dazu ist eine Laser- diode 35 vorgesehen, deren Licht durch ein Objektiv, im einfachsten Fall eine Sammellinse 36, zu einem Lichtbündel mit der gewünschten Konvergenz (oder Divergenz) umgeformt wird. In dem hier bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Lichtbündel 34 mit Konvergenz bezüglich einer optischen Achse 37 erzeugt. Um die Messanordnung 8 möglichst kompakt auszubilden, können in dem Strahlengang, der von der Lichtquelle 31 über das Beugungsgitter 32 zu der Sensor- anordnung 33 führt, ein oder mehrere Spiegel 38,39 an- geordnet sein. Bedarfsweise können auch Lichtleitelemente oder andere Einrichtungen zur Lichtübertragung vorgesehen sein.

Das Beugungsgitter 32 ist unmittelbar mit dem als Schwenkträger dienenden Teil 6b verbunden, das den Tast- armteil 6a trägt, der den eigentlichen Ta. starm bildet. Das Beugungsgitter 32 kann ein einfaches Strichgitter sein, dessen lichtbeugende Gitterlinien parallel zueinander und etwa quer zu der in Figur 4a durch einen Pfeil 41 bezeich- neten Bewegungsrichtung des Beugungsgitters 32 orientiert sind. Die einzelnen Gitterlinien können somit sowohl etwa parallel zu dem Tastarm 6 oder parallel zu seiner Dreh- achse orientiert sein-je nachdem in welcher Richtung das Lichtbündel 34 geführt wird (quer zu dem Tastarm 6 oder parallel zu diesem).

Die Gitterlinien des Beugungsgitters können in glei- chen Abständen oder bedarfsweise auch in wechselnden Ab- ständen angeordnet werden. Die Gitterteilung beeinflusst die Auflösung und somit die Linearität des Tastsystems.

Wechselnde Gitterteilungen können dazu dienen, sonst vor- handene Linearitätsfehler auszugleichen oder eine ge- wünschte nichtlineare Kennlinie zu erzeugen.

Die Gitterlinien können bedarfsweise auch spitzwinklig zueinander angeordnet sein, so dass sich die gedachten Verlängerungen aller Gitterlinien bei dem in Figur 4a veranschaulichten, jedoch etwas abgewandelten Beispiel in der Drehachse der Lagereinrichtung 7 treffen.

Ebenso kann das Beugungsgitter, das vorzugsweise eben aus- gebildet ist, auch gewölbt oder gekrümmt ausgebildet sein.

Es ist in der Nähe des Fokuspunkts 42 des konvergierenden Lichtbündels 34 angeordnet, so dass'nur wenige, z. B. nur 3 oder 5, Gitterlinien beleuchtet werden.

Das von dem Beugungsgitter 32 reflektierte oder wie im dargestellten Beispiel durchgelassene Licht bildet ein Interferenzlichtbündel 34a, das gebeugte und gebeugte Anteile enthält, die als interferierende Lichtstrahlen auf die Sensoranordnung 33 treffen. Diese ist, wie bspw. Figur 6 veranschaulicht, vorzugsweise in mehrere, bspw. in vier Elemente 43,44,45,46 unterteilt, die gemeinsam einen optoelektrischen Wandler (die Sensoranordnung 33) bilden.

Die einzelnen Elemente 43 bis 46 der Sensoranordnung 33 werden von einem Interferenzmuster getroffen, das in dem Teil des Interferenzlichtbündels 34a entsteht, der das Beugungsgitter passiert hat. Wie in Figur 5 angedeutet, ist parallel zur optischen Achse ein erstes Helligkeits- maximum vorhanden, das einen ungebeugten Strahlanteil dar- stellt. Rechts und links (in Figur 5 oberhalb und unter- halb) des ungebeugten Strahls ist ein + 1. Maximum und ein -1. Maximum vorhanden. Der in Figur 5 links dargestellte Lichtbalken (balkenförmiger Lichtfleck) 44, der von der Laserdiode 35 und dem Objektiv 36 erzeugt wird, wird somit durch Beugung aufgefächert. Der aufgefächerte Lichtfleck, der durch Überlagerung des. 0. Maximums mit dem +. 1. Maxi- mum und dem-1. Maximum entsteht, ist somit größter als der Lichtbalken 44. Er enthält ein Muster von Interferenz- linien, die in Figur 5 bei 46 angedeutet sind. Sie charak- terisieren die Relativposition des Beugungsgitters 32 zu dem Lichtbündel 34 bzw. zu-seiner optischen Achse.

Das Beugungsgitter 32 ist ziemlich nahe an dem Fokus 42 oder auch demselben angeordnet, so dass nur relativ wenige Linien des als Beugungsgitter 32 dienenden Strich- gitters die Bildung des Interferenzmusters bewirken. Die- ses fällt auf die Elemente 43 bis 46 der Sensoranordnung.

Dabei ist der das Interferenzmuster enthaltende Lichtbal- ken 46 vorzugsweise kürzer als die Sensoranordnung 33, so dass die außenständigen Sensorzellen 43,46 nur von dem überlagerten Lichtfleck 46 nur noch teilweise überdeckt werden.

Jedes Element 43,44,45,46 ist jeweils an einen Kanal eines Analogverstärkers 47 angeschlossen. Dazu sind entsprechende Eingänge 53,54,55,56 vorgesehen, die paarweise (53 und 54 ; 55 und 56) einen Differenzeingang bilden. Entsprechend wird aus den an den Eingängen 53,54 anstehenden Signalen ein erstes Ausgangssignal an einem Ausgang 61 erzeugt. Ein Ausgang 62 des Verstärkers 47 gibt das verstärkte Differenzsignal der Eingänge 55 und 56 ab.

Aufgrund der Anordnung der Sensorzellen 43,44,45,46 auf eine Weise, dass das Sensorzellenpaar 43,44 gegen das Sensorzellenpaar 45,46 um eine halbe Interferenzlinien- breite versetzt ist, stehen an den Ausgängen 61,62 des Verstärkers 47 um 90° phasenversetzte sinusförmige Signale an. Die Signale der Ausgänge 61,62 werden an Triggers- tufen 63,64 weitergegeben, die die Sinunssignale in Rechtecksignale umwandeln. Ein nachgeschalteter Vorwärts/Rückwärts-Zähler 65 enthält die getriggerten Sinus-und Kosinussignale und zählt diese. Durch den 90°- Phasenversatz zwischen dem Sinus-und dem Kosinussignal ist eine eindeutige Richtungsbestimmung möglich, so dass der Vorwärts/Rückwärts-Zähler 65 entsprechend der Bewe- gungsrichtung des Beugungsgitters 32 seinen Zählwert in- krementiert oder dekrementiert.

Parallel zu den Triggerstufen 63,64 sind Analog/Digital-Wandlerstufen 66,67 geschaltet, die den aktuellen Signalwert der Ausgänge 61,62 in Digitalwerte umsetzen. Die so erhaltenen Digitalwerte sind ein Kennzei- chen für die aktuelle Helligkeitsdifferenz zwischen den Sensorzellen 43,44 und entsprechend 45,46. Mit dieser Information ist eine Interpolation der Winkelposition auf der Sinuskurve zwischen einem Maximum und einem Minimum der Helligkeit bzw. des Signalwerts möglich. Die Auflösung kann deshalb besser sein als die Gitterliniendichte des Beugungsgitters 32 vorgibt. Die Analog/Digital-Wandlers- tufen 66,67 bilden mit einer angeschlossenen Auswerte- schaltung 68 eine Analog-Auswerteschaltung zur Bestimmung des Winkels zwischen Helligkeitsmaximum und Helligkeits- minimum.

Die Ausgänge des Vorwärts/Rückwärts-Zählers 65 und die an die Analog/Digital-Wandler 67, 66 angeschlossenen Auswerteschaltung 68 sind mit einer Kombinierstufe 69 ver- bunden, die die von der Vorwärts/Rückwärts-Zählstufe 65 vorgegebenen Schrittzahlen und den von der Auswerteschal- tung 68 abgegebenen Zwischenschrittwert addiert, um einen Messwert zu erhalten. Dieser wird an einem Ausgang 70 aus- gegeben.

Die insoweit beschriebene Messeinrichtung 1 arbeitet wie folgt : Soll mittels der Messeinrichtung die Oberfläche 2 vermessen werden, wird der Tastarm 6 mit dem Tastelement 4 über die Oberfläche 2 des Werkstücks 3 geführt. Dazu wird bspw. bei der Messeinrichtung nach Figur 1 die Stellen- richtung 16 betätigt. Das Tastelement 4 folgt dabei der Kontur und der Rauheit der Oberfläche 2, wodurch der Tast- arm 6 entsprechend ausgelenkt wird. Die Bewegung des Tast- arms 6 überträgt sich auf das Beugungsgitter 32, das ent- sprechend der Auslenkung des Tastelements 4 bewegt wird.

Damit wird das Beugungsgitter 32 relativ zu dem Lichtbün- del 34 bzw. seiner optischen Achse verschoben. Entspre- chend laufen die Interferenzlinien des Lichtflecks 46 über die Sensoranordnung 33. Jede Interferenzlinie erzeugt da- bei eine Sinuswelle an den Ausgängen 31,32. Der Zählin- halt des Vorwärts/Rückwärts-Zählers 65 gibt richtungsab- hängig die Anzahl der durchgelaufenen Interferenzlinien wieder. Die Zwischenwerte werden mit der Auswerteschaltung 68 bestimmt. Die Kombinierstufe 69 gibt dadurch an ihrem Ausgang ein Positionssignal aus, dass die aktuelle Aus- lenkung des Tastelements 4 präzises kennzeichnet.

Der veranschaulichte interferenzoptische Sensor kann nicht nur für eindimensionale Messaufgaben, sondern be- darfsweise auch für zweidimensionale Messaufgaben genutzt werden. Dazu werden zur Erzeugung des Interferenzbilds bspw. anstelle eines Strichgitters, zwei um 90° gegenein- ander verdrehte Strichgitter verwendet, die entweder un- abhängig voneinander oder gemeinsam bewegbar sind. In ei- nigen Fällen kann auch ein Punktgitter (Raster) zur Anwen- dung kommen. Das Punktgitter kann durch kreisförmige oder anderweitig geformte Punkte auf lichtdurchlässigem oder lichtreflektierendem Untergrund gebildet sein. Auch die inverse Anordnung, bei der die Punkte durchsichtig oder reflektierend und die übrige Fläche undurchsichtig bzw. nichtreflektierend ausgebildet ist, ist anwendbar. Sensor- seitig wird dann nicht mit einem linienhaften Sensor ge- arbeitet, wie er in Figur 6 angedeutet ist, sondern mit einem Flächensensor oder mit zwei kreuzweise angeordneten Liniensensoren, die miteinander bspw. einen Winkel von 90° einschließen.

Eine interferenzoptische Messeinrichtung zur Erfas- sung und Verfolgung der Bewegung eines mechanischen Ele- ments 4 weist eine Lichtquelle 31 zur Abgabe eines inter- ferenzfähigen Lichtbündels sowie ein Beugungsgitter und eine Sensoranordnung 33 auf. Von der Lichtquelle führt ein Strahlengang über das Beugungsgitter 32 zu der Sensoran- ordnung 33. Das Beugungsgitter zerlegt das Lichtbündel in mindestens drei Teilkomponenten, so dass auf der optischen Sensoranordnung 33 ein Lichtfleck mit drei einander über- lappenden Maxima, dem mittleren nullten Maximum und dem beidseits davon liegenden minus ersten und plus ersten Maximum entsteht. Die Lichtstrahlen zur Erzeugung der drei Helligkeitsmaxima interferieren miteinander, so dass der resultierende überlagerte Leuchtfleck 46 Interferenzlinien enthält, die in einer oder anderen Richtung laufen, wenn das Beugungsgitter bewegt wird. Die Bewegung der Interfe- renzlinien wird mit der Sensoranordnung 33 erfasst und in einer Auswerteschaltung ausgewertet. Damit ist die präzise Erfassung jeder Bewegung des Beugungsgitters 32 möglich.

Mit der vorgestellten Anordnung wird nahezu das gesamte von der Lichtquelle ausgesendete Licht zu erzeugendes In- terferenzbilds ausgenutzt. Es entstehen somit lichtstarke Interferenzbilder schon bei geringen Lichtleistungen der Lichtquelle 31. Es können deshalb Bauelemente geringer Leistung zum Einsatz kommen.