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DE102018201481A1 - Apparatus and method for determining the three-dimensional surface geometry of objects - Google Patents

Apparatus and method for determining the three-dimensional surface geometry of objects Download PDF

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DE102018201481A1
DE102018201481A1 DE102018201481.7A DE102018201481A DE102018201481A1 DE 102018201481 A1 DE102018201481 A1 DE 102018201481A1 DE 102018201481 A DE102018201481 A DE 102018201481A DE 102018201481 A1 DE102018201481 A1 DE 102018201481A1
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DE
Germany
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potential
measuring
surface geometry
determining
electrostatic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102018201481.7A
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German (de)
Inventor
Mykola Ieltanskyi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Vision International GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Vision International GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Vision International GmbH filed Critical Carl Zeiss Vision International GmbH
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    • GPHYSICS
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Bestimmung einer dreidimensionalen Oberflächengeometrie eines Objekts (8). Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung (10) einen elektrostatischen Ladungsgenerator (1) zum elektrostatischen Aufladen des Objekts (8), eine Messeinrichtung (2) zum Messen einer Differenz (z) eines elektrostatischen Potentials (φ) an einer Vielzahl an Messpunkten (i) auf der Oberfläche (8a, 8b) des Objekts (8) gegenüber einem Referenzpotential (φ(0)) und eine Recheneinrichtung zum Berechnen der Oberflächengeometrie des Objekts (8) aus den gemessenen Differenzen (z) des elektrostatischen Potentials (φ) an der Vielzahl an Messpunkten (i) auf der Oberfläche (8a, 8b) des Objekts (8) gegenüber dem Referenzpotential (φ(0)).The invention relates to a device (10) for determining a three-dimensional surface geometry of an object (8). According to the invention, the device (10) comprises an electrostatic charge generator (1) for electrostatically charging the object (8), measuring means (2) for measuring a difference (z) of an electrostatic potential (φ) at a plurality of measuring points (i) on the Surface (8a, 8b) of the object (8) against a reference potential (φ (0)) and a calculator for calculating the surface geometry of the object (8) from the measured differences (z) of the electrostatic potential (φ) at the plurality of measurement points (i) on the surface (8a, 8b) of the object (8) with respect to the reference potential (φ (0)).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der dreidimensionalen Oberflächengeometrie von Objekten nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 6.The invention relates to a device and a method for determining the three-dimensional surface geometry of objects according to the preambles of claims 1 and 6.

Es gibt eine Vielzahl an Methoden, die Oberflächengeometrie eines Gegenstands, insbesondere eines Brillenglases zu vermessen. Es sind insbesondere mechanisch oder optisch abtastende Verfahren, deflektometrische Verfahren oder auch interferometrische Verfahren bekannt.There are a variety of methods to measure the surface geometry of an object, in particular a spectacle lens. In particular, mechanically or optically scanning methods, deflektometric methods or else interferometric methods are known.

Die EP 2 090 861 A1 offenbart das Vermessen von Flächen mittels eines berührenden Tasters.The EP 2 090 861 A1 discloses the measurement of areas by means of a touching button.

Laserscanning (auch Laserabtastung) bezeichnet das zeilen- oder rasterartige Überstreichen von Oberflächen oder Körpern mit einem Laserstrahl, um deren Objektgeometrie zu erfassen. In der US 6 122 063 A ist z.B. eine hierzu geeignete Vorrichtung beschrieben.Laser scanning (also laser scanning) refers to the line or raster-like sweeping of surfaces or bodies with a laser beam in order to detect their object geometry. In the US 6 122 063 A For example, a device suitable for this purpose is described.

Aus der WO 2007/018118 A1 , 15 EP 2 261 629 A2 , US 2005/0174566 A1 und JP 2010-008193 A ist das Erfassen von unerwünschten Exzentrizitäten von zwei einander gegenüberliegenden, optisch wirksamen Flächen einer Linse durch Abtasten der Linse mit einem Laserlichtstrahl bekannt.From the WO 2007/018118 A1 , 15 EP 2 261 629 A2 . US 2005/0174566 A1 and JP 2010-008193 A For example, detecting unwanted eccentricities of two opposing optically active surfaces of a lens by scanning the lens with a laser light beam is known.

Ein deflektometrisches Verfahren ist z.B. aus der US 5 106 183 A zu entnehmen. Dort wird vorgeschlagen, die Topografie der Oberfläche eines Gegenstands zu vermessen, indem auf der Oberfläche des Gegenstands hervorgerufene Reflexionen von Leuchtdioden, die auf der Innenseite eines Kugeloberflächenabschnitts angeordnet sind, mit einem Fotodetektor erfasst und einer Auswertung unterzogen werden.A deflektometric method is eg from the US 5 106 183 A refer to. There, it is proposed to measure the topography of the surface of an object by detecting reflections of light-emitting diodes arranged on the inside of a spherical surface portion on the surface of the object with a photodetector and subjecting them to evaluation.

Die DE 10 2013 208 091 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum deflektometrischen Vermessen der Topografie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer optisch wirksamen Fläche eines Gegenstands. Diese Vorrichtung hat eine Einrichtung zum Anordnen des Gegenstands in einem Aufnahmebereich, in dem die Lage wenigstens eines Punktes auf der Fläche des Gegenstands in einem vorrichtungsfesten Koordinatensystem ermittelbar ist. Die Vorrichtung enthält eine Vielzahl von Punktlichtquellen, die Licht bereitstellen, das an der zu vermessenden Fläche eines in dem Aufnahmebereich angeordneten Gegenstands reflektiert wird. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Kamera für das Erfassen einer Helligkeitsverteilung auf, die von dem an der zu vermessenden Fläche reflektierten Licht der Punktlichtquellen auf einem Bildsensor hervorgerufen wird. Bei der in diesem Dokument beschriebenen Einrichtung sind die Punktlichtquellen auf der Mantelfläche eines Polyeders angeordnet.The DE 10 2013 208 091 A1 describes a device for deflectometrically measuring the topography and / or the gradient and / or the curvature of an optically active surface of an object. This device has a device for arranging the object in a receiving area, in which the position of at least one point on the surface of the object in a device-fixed coordinate system can be determined. The apparatus includes a plurality of point light sources that provide light that is reflected at the surface to be measured of an object disposed in the receiving area. The device has at least one camera for detecting a brightness distribution which is caused by the light of the point light sources reflected on the surface to be measured on an image sensor. In the device described in this document, the point light sources are arranged on the lateral surface of a polyhedron.

Ein anderes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Vermessen der Topografie und/oder des Gradienten und/oder der Krümmung einer das Licht reflektierenden Fläche eines in einem Aufnahmebereich angeordneten Brillenglases ist in der DE 10 2014 222 628 A1 beschrieben. Die Vorrichtung hat eine Lichtquelle und weist eine Detektionseinrichtung für das Erfassen einer Helligkeitsverteilung auf einer Detektionsfläche auf, die dort von dem an der das Licht reflektierenden Fläche reflektierten Licht der Lichtquelle auf der Detektionsfläche hervorgerufenen wird. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Abtasteinrichtung für das Beaufschlagen der das Licht reflektierenden Fläche mit wenigstens einem gerichteten Lichtstrahl aus der Lichtquelle an unterschiedlichen Orten durch relatives Verlagern des wenigstens einen Lichtstrahls und des Brillenglases zueinander.Another method and a corresponding device for measuring the topography and / or the gradient and / or the curvature of a light-reflecting surface of a spectacle lens arranged in a receiving region is shown in FIG DE 10 2014 222 628 A1 described. The device has a light source and has a detection device for detecting a brightness distribution on a detection surface, which is caused there by the light of the light reflecting surface reflected light of the light source on the detection surface. The apparatus further comprises a scanning device for applying the light-reflecting surface with at least one directed light beam from the light source at different locations by relative displacement of the at least one light beam and the spectacle lens to each other.

Die EP 2 228 623 A1 und die JP 2001-227908 A beschreiben das Bestimmen der Topografie zweier einander gegenüberliegender Oberflächen eines Gegenstands, indem der Abstand dieser Flächen mittels eines interferometrischen Messverfahrens an einer Vielzahl von Messpunkten aufeinanderfolgend ermittelt wird.The EP 2 228 623 A1 and the JP 2001-227908 A describe determining the topography of two opposing surfaces of an object by sequentially determining the distance of these surfaces by means of an interferometric measurement method at a plurality of measurement points.

Obwohl sich die vorstehend angegebenen Verfahren und Vorrichtungen dem Grunde nach bewährt haben, besteht der Bedarf nach einem einfachen, kostengünstigen und dennoch schnellen Gerät zur Bestimmung der dreidimensionalen Oberflächengeometrie von Objekten, insbesondere von Brillengläsern.Although the above-mentioned methods and devices have proven their worth, there is a need for a simple, inexpensive and yet fast apparatus for determining the three-dimensional surface geometry of objects, in particular spectacle lenses.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine einfache, kostengünstige und vergleichsweise schnell messende Vorrichtung zur Bestimmung der dreidimensionalen Oberflächengeometrie von Objekten, insbesondere von Brillengläsern bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfaches, kostengünstiges und vergleichsweise schnelles Verfahren zur Bestimmung der dreidimensionalen Oberflächengeometrie von Objekten, insbesondere von Brillengläsern bereitzustellen.The object of the invention is therefore to provide a simple, cost-effective and comparatively quickly measuring device for determining the three-dimensional surface geometry of objects, in particular of spectacle lenses. A further object of the invention is to provide a simple, inexpensive and comparatively fast method for determining the three-dimensional surface geometry of objects, in particular of spectacle lenses.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a device having the features of patent claim 1 and a method having the features of patent claim 6. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der dreidimensionalen Oberflächengeometrie eines Objekts umfasst

  • - einen elektrostatischen Ladungsgenerator zum elektrostatischen Laden des Objekts,
  • - eine Messeinrichtung zum Messen einer Differenz des elektrostatischen Potentials an einer Vielzahl an Messpunkten auf der Oberfläche des Objekts gegenüber einem Referenzpotential und
  • - eine Recheneinrichtung zum Berechnen der Oberflächengeometrie aus den gemessenen Differenzen des elektrostatischen Potentials an der Vielzahl an Messpunkten.
The device according to the invention for determining the three-dimensional surface geometry of an object comprises
  • - an electrostatic charge generator for electrostatically charging the object,
  • a measuring device for measuring a difference of the electrostatic potential at a plurality of measuring points on the surface of the object with respect to a reference potential and
  • - A computing device for calculating the surface geometry from the measured differences in the electrostatic potential at the plurality of measurement points.

Die oben gestellte Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung vollumfänglich gelöst.The above object is achieved in full by the device according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der dreidimensionalen Oberflächengeometrie eines Objekts umfasst die Schritte:

  • - elektrostatisches Aufladen des Objekts,
  • - Messen einer Differenz des elektrostatischen Potentials an einer Vielzahl an Messpunkten auf der Oberfläche des Objekts gegenüber einem Referenzpotential und
  • - Berechnen der Oberflächengeometrie aus den gemessenen Differenzen des elektrostatischen Potentials an der Vielzahl an Messpunkten.
The method according to the invention for determining the three-dimensional surface geometry of an object comprises the steps:
  • - electrostatic charging of the object,
  • Measuring a difference of the electrostatic potential at a plurality of measuring points on the surface of the object with respect to a reference potential and
  • Calculating the surface geometry from the measured differences in the electrostatic potential at the plurality of measurement points.

Die oben gestellte Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren vollumfänglich gelöst.The above object is achieved by the inventive method in full.

Vorteilhafterweise umfasst die Messeinrichtung eine Scan-Kassette, wobei die Scan-Kassette eine Mehrzahl an Sonden aufweist. Die Scan-Kassette weist im Allgemeinen eine geradlinige Gestalt auf, längs der die Sonden hintereinander angeordnet sind. Auf diese Weise lassen sich die Potentialdifferenzen in einer Richtung (z.B. längs einer x-Koordinate) bestimmen.Advantageously, the measuring device comprises a scan cassette, wherein the scan cassette has a plurality of probes. The scan cassette generally has a rectilinear shape along which the probes are arranged one behind the other. In this way, the potential differences in one direction (eg along a x Coordinate).

Weiter kann die Scan-Kassette eine Mehrzahl an parallel zueinander angeordneten mit Masse verbundenen Platten umfasst, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Platten, jeweils eine der Sonden angeordnet ist. Jede Sonde ist auf diese Weise von der benachbarten Sonde abgeschirmt.Furthermore, the scan cassette may comprise a plurality of mutually parallel connected to ground plates, wherein between each two adjacent plates, each one of the probes is arranged. Each probe is shielded from the adjacent probe in this way.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die Scan-Kassette translatorisch verschiebbar ausgebildet. Damit können nicht nur Potentialdifferenzen in einer Richtung, sondern auch in einer dazu senkrechten Richtung (z.B. längs einer y-Koordinate) erfasst werden.In a preferred embodiment, the scan cassette is designed to be translationally displaceable. This not only potential differences in one direction, but also in a direction perpendicular thereto (eg along a y- Coordinate).

Es kann ein Motor zum translatorischen Verschieben der Scan-Kassette vorhanden sein. Die Scan-Kassette lässt sich auf diese Weise in vorbestimmter Weise über das Objekt hinweg bewegen.There may be a motor for translationally moving the scan cassette. The scan cassette can thus be moved over the object in a predetermined manner.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen.

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen 3D-Scanners im Querschnitt
  • 2 den erfindungsgemäßen 3D-Scanner nach der 1 in perspektivischer Darstellung
  • 3 eine Potentialverteilung des in der 2 gezeigten Diaphragmas, welches Bestandteil des in den 1 und 2 gezeigten 3D-Scanners ist
  • 4 eine Messeinrichtung zur Bestimmung des elektrostatischen Potentials, welches bei dem 3D-Scanner nach den 1 und 2 verwendet wird
The invention will be described below with reference to the drawing. Show it.
  • 1 An embodiment of a 3D scanner according to the invention in cross section
  • 2 the inventive 3D scanner according to the 1 in perspective view
  • 3 a potential distribution of in the 2 Diaphragm shown, which is part of the in the 1 and 2 shown 3D scanner is
  • 4 a measuring device for determining the electrostatic potential, which in the 3D scanner after the 1 and 2 is used

Die 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines 3D-Scanners 10 im Querschnitt und in perspektivischer Darstellung. Der vorgeschlagene 3D-Scanner 10 kann als preiswerte Alternative zu den z.B. in der DE 10 2013 208 091 A1 oder der DE 10 2014 222 628 A1 beschriebenen Geräten verwendet werden.The 1 and 2 show an embodiment of a device according to the invention in the form of a 3D scanner 10 in cross-section and in perspective view. The proposed 3D scanner 10 can be used as an inexpensive alternative to, for example, in the DE 10 2013 208 091 A1 or the DE 10 2014 222 628 A1 described devices are used.

Während die in der DE 10 2013 208 091 A1 oder der DE 10 2014 222 628 A1 beschriebenen Geräte nicht geeignet sind, die Geometrie des gesamten Objekts zu bestimmen, ist der 3D-Scanner 10 nach der Erfindung in der Lage einzelne Oberflächen zu vermessen. Der 3D-Scanner 10 nach der Erfindung kann daher kostengünstiger arbeiten.While in the DE 10 2013 208 091 A1 or the DE 10 2014 222 628 A1 described devices are not suitable to determine the geometry of the entire object is the 3D scanner 10 according to the invention able to measure individual surfaces. The 3D scanner 10 According to the invention can therefore work more cheaply.

Das Prinzip des erfindungsgemäßen 3D-Scanners 10 basiert auf der Bestimmung der Differenz zwischen dem elektrostatischen Potential φ eines elektrostatisch mit einer Ladung q geladenen zu untersuchenden Objekts -im Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 eine optische Linse 8- und einer Kathode 6, die ein Referenzpotential φ(0) bestimmt. Das Objekt 8 wird mittels eines elektrostatischen Ladungsgenerators 2 elektrostatisch aufgeladen. Das elektrostatische Potential φ an jedem Punkt i auf dem Objekt 8 ist dann gegeben durch die Gleichung φ i = k q r

Figure DE102018201481A1_0001
wobei k einen Koeffizienten bezeichnet, der vom verwendeten Einheitensystem abhängt, q die Größe der Ladung angibt und r den Abstand der Ladung q zu dem Punkt i angibt.The principle of the inventive 3D scanner 10 is based on the determination of the difference between the electrostatic potential φ of an electrostatic charge q loaded object to be examined - in the embodiment according to the 1 and 2 an optical lens 8th - and a cathode 6 which is a reference potential φ (0) certainly. The object 8th is by means of an electrostatic charge generator 2 electrostatically charged. The electrostatic potential φ at each point i on the object 8th is then given by the equation φ i = k q r
Figure DE102018201481A1_0001
in which k denotes a coefficient that depends on the unit system used, q indicates the size of the cargo and r the distance of the charge q to the point i indicates.

Aus der Kenntnis der Potentialdifferenz φl-φ(0) zwischen dem elektrostatische Potential φ an jedem Punkt i auf dem elektrostatisch geladenen Objekt 8 und einem elektrischen Grundpotential φ(0) der Kathode 6 mit ein und derselben Ladung q kann der Abstand r des Messpunkts i auf dem Objekt 8 zur Kathode 6 bestimmt werden und mit einer Anzeige 3 zur Anzeige gebracht werden.From the knowledge of the potential difference φ l -φ (0) between the electrostatic potential φ at each point i on the electrostatically charged object 8th and a basic electrical potential φ (0) the cathode 6 with one and the same charge q can he distance r of the measuring point i on the object 8th to the cathode 6 be determined and with an ad 3 be displayed.

Auf Grundlage dieses Prinzips kann das in den 1 und 2 gezeigte Schema eines 3D-Scanners 10 realisiert werden.On the basis of this principle that can be in the 1 and 2 shown scheme of a 3D scanner 10 will be realized.

Der 3D-Scanner 10 nach den 1 und 2 umfasst neben dem elektrostatischen Ladungsgenerator 1 und der Anzeige 3 zwei Scan-Kassetten 4, welche ober- und unterhalb einer Aufnahme 12 für das Objekt 8, welches von einem Objekthalter 7 gehalten wird, angeordnet sind. Jede Scan-Kassette 4 umfasst eine Mehrzahl an parallel zueinander angeordneten mit Masse verbundenen Platten 4a, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Platten 4a, jeweils eine Sonde 4b angeordnet ist. Jede Sonde 4b stellt einen dünnen abgeschirmten Draht dar. Die Distanz zwischen zwei benachbarten Sonden 4b definiert die x-Auflösung des 3D-Scanners 10, wie in 1 gezeigt.The 3D scanner 10 after the 1 and 2 includes in addition to the electrostatic charge generator 1 and the ad 3 two scan cartridges 4 , which above and below a recording 12 for the object 8th that of a object holder 7 is held, are arranged. Every scan cartridge 4 comprises a plurality of grounded plates arranged parallel to one another 4a , wherein between each two adjacent plates 4a , one probe each 4b is arranged. Every probe 4b represents a thin shielded wire. The distance between two adjacent probes 4b defines the x-resolution of the 3D scanner 10, as in 1 shown.

Die Länge jeder Kassette 4 ist größer als die Ausdehnung des zu messenden Objekts 8 in dieser Richtung x. Die das Objekt 8 überragenden linke und rechte Seiten jeder Kassette 4 (angedeutet bis zur gepunkteten Linie 14a, 14b, 14c, 14d) dienen zur Messung des elektrischen Grundpotentials φ(0).The length of each cassette 4 is greater than the extent of the object to be measured 8th in this direction x , The the object 8th outstanding left and right sides of each cassette 4 (indicated to the dotted line 14a . 14b . 14c . 14d) are used to measure the electrical ground potential φ (0) ,

Für jeden Punkt i ergibt sich dann ein von einem Komparator 2 ermittelbarer Messwert z, der proportional zur Potentialdifferenz φl -φ(0) ist, entsprechend der Gleichung: z i = m ( φ ι φ ( 0 ) )

Figure DE102018201481A1_0002
For every point i then results from a comparator 2 Measurable measured value z, which is proportional to the potential difference φ l - φ (0) is, according to the equation: z i = m ( φ ι - φ ( 0 ) )
Figure DE102018201481A1_0002

Es versteht sich von selbst, dass eine Bestimmung der Oberflächengeometrie, also der Geometrie der Oberflächen 8a, 8b, eines Objekts 8 eine Messung in einer zu der x-Richtung senkrechten y-Richtung erfordert. Die Kassetten 4 sind aus diesem Grund längs der y-Koordinate beweglich bzw. verschiebbar ausgebildet, wie dies durch die Doppelpfeile in der 2 angedeutet ist. Die Bewegung in diese Richtung y erfolgt im Ausführungsbeispiel mittels eines (nicht gezeichneten) Elektromotors.It goes without saying that a determination of the surface geometry, ie the geometry of the surfaces 8a . 8b , an object 8th a measurement in one of the x Direction vertical y Direction required. The cassettes 4 are for that reason along the y Coordinate formed movable or displaceable, as indicated by the double arrows in the 2 is indicated. The movement in this direction y takes place in the embodiment by means of a (not shown) electric motor.

Der Elektromotor nach dem Ausführungsbeispiel ist kein Schrittmotor. Um die y-Koordinate, in der sich die Kassetten 4 momentan befinden, bestimmen zu können, ist nach dem Ausführungsbeispiel ein Trigger notwendig. Das Funktionsprinzip des Triggers ist wie folgt: Oberhalb und unterhalb der Kathoden 6 sind dünne Diaphragmen 5 angeordnet, wie in 2 gezeigt.The electric motor according to the embodiment is not a stepping motor. To the y -Coordinate, in which the cassettes 4 currently be able to determine, according to the embodiment, a trigger is necessary. The operating principle of the trigger is as follows: above and below the cathodes 6 are thin diaphragms 5 arranged as in 2 shown.

Jedes Diaphragma 5 ist schmaler als die Kathodenbreite. Dies ermöglicht es, nicht nur das Potential φ(0) zu messen, sondern auch das Potential φ(d) oberhalb der Diaphragmen 5 zu bestimmen. Die Potentialverteilung φ(d) oberhalb der Diaphragmen kann z.B. wie in 3 gezeigt verlaufen.Each diaphragm 5 is narrower than the cathode width. This does not only allow the potential φ (0) but also the potential φ (d) above the diaphragms 5 to determine. The potential distribution φ (d) above the diaphragms can, for example, as in 3 shown run.

Der Trigger kann mit dem Maximum oder mit dem Minimum des gemessenen Potentials cp(d) ausgelöst werden. Es werden Messungen an vorbestimmten Punkten auf der y-Achse vorgenommen. Die vollständige Messung des Objekts 8 wird aus einem Datensatz der folgenden Art bestehen: {x, y, φl , φ(0), φ(c)}{x, y, φ2 , φ(0), φ(c)}{x, y, φi , φ(0), φ(c)}, ..., {x, y, φN , φ(0), φ(c)} aus allen Kassetten 4, wobei φ(c) das Potential der Kathode 6 ist. Der Wert des Kathodenpotentials φ(c) dient dazu, Abweichungen des Grundpotentials φ(0) aufgrund mechanischer Ungenauigkeiten bei der Herstellung des 3D-Scanners 10 auszuschließen. Nach der Verarbeitung der Daten mit einer geeigneten Software ergibt sich eine ziemlich genaue Darstellung des Objekts in 3D.The trigger can be triggered with the maximum or the minimum of the measured potential cp (d). Measurements are made at predetermined points on the y-axis. The complete measurement of the object 8th will consist of a record of the following kind: {x, y, φ l . φ (0) , φ (c)} {x, y, φ 2 . φ (0) , φ (c)} {x, y, φ i . φ (0) . φ (c) }, ..., {x, y, φ N . φ (0) , φ (c)} from all cassettes 4 , where φ (c) is the potential of the cathode 6 is. The value of the cathode potential φ (c) serves to deviations of the basic potential φ (0) due to mechanical inaccuracies in the production of the 3D scanner 10 excluded. After processing the data with suitable software, the result is a fairly accurate representation of the object in 3D.

Die Software kann eine Selbstabstimmungssoftware enthalten, die ein Kalibrierungsobjekt verwendet. Dieses dient dazu, die verschiedenen Koeffizienten k, m der o.a. Gleichungen zu bestimmen.The software may include auto-tuning software that uses a calibration object. This serves to different the coefficients k . m to determine the above equations.

Ein Komparator 2 kann beispielsweise mit Hilfe kaskadenartig angeordneter Feldeffekttransistoren der in der 4 gezeigten Art realisiert werden.A comparator 2 For example, with the aid of cascaded field effect transistors in the 4 be realized type realized.

Es sei erwähnt, dass eine kleine Revision des Gerätes (nur Software) es erlaubt, die Messwerte als Maß für optische Eigenschaften von optischen Linsen zu verwenden. It should be noted that a small revision of the device (software only) allows to use the measurements as a measure of optical properties of optical lenses.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
elektrostatischer Ladungsgeneratorelectrostatic charge generator
22
Komparatorcomparator
33
Anzeigedisplay
44
Scan KassetteScan cassette
4a4a
Platteplate
4b4b
Sondeprobe
55
Diaphragmadiaphragm
66
Kathodecathode
77
Kathode/ObjekthalterCathode / object holder
88th
Messobjektmeasurement object
8a8a
Oberflächesurface
8b8b
Oberflächesurface
1010
3D-Scanner3D scanner
1212
Aufnahmeadmission
14a14a
Linieline
14b14b
Linieline
14c 14c
Linieline
14d14d
Linie line
φl φ l
elektrostatisches Potentialelectrostatic potential
φ(0)φ (0)
elektrisches Grundpotentialbasic electric potential
qq
Ladungcharge
ii
PunktPoint
kk
Koeffizientcoefficient
mm
Koeffizientcoefficient
rr
Abstanddistance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2090861 A1 [0003]EP 2090861 A1 [0003]
  • US 6122063 A [0004]US 6122063 A [0004]
  • WO 2007/018118 A1 [0005]WO 2007/018118 A1 [0005]
  • EP 2261629 A2 [0005]EP 2261629 A2
  • US 2005/0174566 A1 [0005]US 2005/0174566 A1 [0005]
  • JP 2010008193 A [0005]JP 2010008193 A [0005]
  • US 5106183 A [0006]US 5106183 A [0006]
  • DE 102013208091 A1 [0007, 0022, 0023]DE 102013208091 A1 [0007, 0022, 0023]
  • DE 102014222628 A1 [0008, 0022, 0023]DE 102014222628 A1 [0008, 0022, 0023]
  • EP 2228623 A1 [0009]EP 2228623 A1 [0009]
  • JP 2001227908 A [0009]JP 2001227908A [0009]

Claims (6)

Vorrichtung (10) zur Bestimmung einer dreidimensionalen Oberflächengeometrie eines Objekts (8) mit - einem elektrostatischen Ladungsgenerator (1) zum elektrostatischen Aufladen des Objekts (8), - einer Messeinrichtung (2) zum Messen einer Differenz (z) eines elektrostatischen Potentials (φi) an einer Vielzahl an Messpunkten (i) auf der Oberfläche (8a, 8b) des Objekts (8) gegenüber einem Referenzpotential (φ(0)) und - einer Recheneinrichtung zum Berechnen der Oberflächengeometrie des Objekts (8) aus den gemessenen Differenzen (z) des elektrostatischen Potentials (φi) an der Vielzahl an Messpunkten (i) auf der Oberfläche (8a, 8b) des Objekts (8) gegenüber dem Referenzpotential (φ(0)).Device (10) for determining a three-dimensional surface geometry of an object (8) with - an electrostatic charge generator (1) for electrostatically charging the object (8), - a measuring device (2) for measuring a difference (z) of an electrostatic potential (φ i ) at a plurality of measuring points (i) on the surface (8a, 8b) of the object (8) with respect to a reference potential (φ (0)) and - a computing device for calculating the surface geometry of the object (8) from the measured differences (e.g. ) of the electrostatic potential (φ i ) at the plurality of measuring points (i) on the surface (8a, 8b) of the object (8) with respect to the reference potential (φ (0)). Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (2) eine Scan-Kassette (4) umfasst, wobei die Scan-Kassette (4) eine Mehrzahl an Sonden (4b) aufweist.Device (10) according to Claim 1 , characterized in that the measuring device (2) comprises a scan cassette (4), wherein the scan cassette (4) has a plurality of probes (4b). Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scan-Kassette (4) eine Mehrzahl an parallel zueinander angeordneten mit Masse verbundenen Platten (4a) umfasst, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Platten (4a), jeweils eine der Sonden (4b) angeordnet ist.Device (10) according to Claim 2 , characterized in that the scan cassette (4) comprises a plurality of mutually parallel connected to ground plates (4a), wherein between each two adjacent plates (4a), one of the probes (4b) is arranged. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Scan-Kassette (4) translatorisch verschiebbar ausgebildet ist.Device (10) according to Claim 2 or 3 , characterized in that the scan cassette (4) is designed to be translationally displaceable. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motor zum translatorischen Verschieben der Scan-Kassette (4) vorhanden ist.Device (10) according to Claim 4 , characterized in that a motor for translational displacement of the scan cassette (4) is present. Verfahren zur Bestimmung einer dreidimensionalen Oberflächengeometrie eines Objekts (8) mit den Schritten: - elektrostatisches Aufladen des Objekts (8), - Messen einer Differenz (z) eines elektrostatischen Potentials (φi) an einer Vielzahl an Messpunkten (i) auf der Oberfläche des Objekts (8) gegenüber einem Referenzpotential (φ(0)) und - Berechnen der Oberflächengeometrie aus den gemessenen Differenzen (z) des elektrostatischen Potentials (φi) an der Vielzahl an Messpunkten (i) auf der Oberfläche (8a, 8b) des Objekts (8) gegenüber dem Referenzpotential (φ(0)).Method for determining a three-dimensional surface geometry of an object (8) comprising the steps of: - electrostatically charging the object (8), - measuring a difference (z) of an electrostatic potential (φ i ) at a plurality of measuring points (i) on the surface of the object Object (8) against a reference potential (φ (0)) and - calculating the surface geometry from the measured differences (z) of the electrostatic potential (φ i ) at the plurality of measurement points (i) on the surface (8a, 8b) of the object (8) against the reference potential (φ (0)).
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5106183A (en) 1987-11-25 1992-04-21 Taunton Technologies, Inc. Topography measuring apparatus
US6122063A (en) 1997-04-10 2000-09-19 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Measuring device and method for contactless determining of the 3-dimensional form of a peripheral groove in a spectacle frame
JP2001227908A (en) 2000-02-18 2001-08-24 Canon Inc Optical measuring apparatus
US20050174566A1 (en) 2003-11-07 2005-08-11 Mitsuru Namiki Apparatus and method for measuring eccentricity of aspherical surface
WO2007018118A1 (en) 2005-08-05 2007-02-15 Mitaka Kohki Co., Ltd. Method for measuring decentralization of optical axis on the front and the rear surface of lens
EP2090861A1 (en) 2008-02-18 2009-08-19 Mitutoyo Corporation Method of measuring front and back surfaces of target object
JP2010008193A (en) 2008-06-26 2010-01-14 Mitsutoyo Corp Fixture for measuring shape of object to be measured and method for measuring three-dimensional shape
EP2228623A1 (en) 2009-03-11 2010-09-15 Fujinon Corporation Three-dimensional shape measuring method and device
EP2261629A2 (en) 2009-06-08 2010-12-15 Fujinon Corporation Asphere measurement method and apparatus
DE102013208091A1 (en) 2013-05-02 2014-11-06 Carl Zeiss Ag Apparatus and method for measuring a surface topography
DE102014222628A1 (en) 2014-11-05 2016-05-12 Carl Zeiss Vision International Gmbh Measuring the topography and / or the gradient and / or the curvature of a light-reflecting surface of a spectacle lens

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5106183A (en) 1987-11-25 1992-04-21 Taunton Technologies, Inc. Topography measuring apparatus
US6122063A (en) 1997-04-10 2000-09-19 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Measuring device and method for contactless determining of the 3-dimensional form of a peripheral groove in a spectacle frame
JP2001227908A (en) 2000-02-18 2001-08-24 Canon Inc Optical measuring apparatus
US20050174566A1 (en) 2003-11-07 2005-08-11 Mitsuru Namiki Apparatus and method for measuring eccentricity of aspherical surface
WO2007018118A1 (en) 2005-08-05 2007-02-15 Mitaka Kohki Co., Ltd. Method for measuring decentralization of optical axis on the front and the rear surface of lens
EP2090861A1 (en) 2008-02-18 2009-08-19 Mitutoyo Corporation Method of measuring front and back surfaces of target object
JP2010008193A (en) 2008-06-26 2010-01-14 Mitsutoyo Corp Fixture for measuring shape of object to be measured and method for measuring three-dimensional shape
EP2228623A1 (en) 2009-03-11 2010-09-15 Fujinon Corporation Three-dimensional shape measuring method and device
EP2261629A2 (en) 2009-06-08 2010-12-15 Fujinon Corporation Asphere measurement method and apparatus
DE102013208091A1 (en) 2013-05-02 2014-11-06 Carl Zeiss Ag Apparatus and method for measuring a surface topography
DE102014222628A1 (en) 2014-11-05 2016-05-12 Carl Zeiss Vision International Gmbh Measuring the topography and / or the gradient and / or the curvature of a light-reflecting surface of a spectacle lens

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