DE102022125220A1 - Measuring device for determining an extrapolated position of an object, processing device, method, computer program and computer-readable medium - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (10) zum Ermitteln einer extrapolierten Lage (RC) eines Objektes (7) mit mindestens einer Messsteuereinrichtung (12), wobei die Messvorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, aus zumindest zwei Lagen (RA, RB) des Objektes (7) nach einem vorbestimmten Extrapolationsverfahren die extrapolierte Lage (RC) des Objektes (7) zu ermitteln. Die Messvorrichtung (10) umfasst zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung (11), die dazu eingerichtet ist, in einem jeweiligen Messvorgang zumindest einen Messstrahl (14) auszugeben. Eine Detektoreinrichtung (13) der Messvorrichtung (10) ist dazu eingerichtet, in dem jeweiligen Messvorgang Reflexionspunktekoordinaten (17) von Reflexionspunkten (16) auf einer Oberfläche (8) des Objektes (7) zu erfassen.The invention relates to a measuring device (10) for determining an extrapolated position (RC) of an object (7) with at least one measurement control device (12), wherein the measuring device (10) is designed to determine the extrapolated position (RC) of the object (7) from at least two positions (RA, RB) of the object (7) according to a predetermined extrapolation method. The measuring device (10) comprises at least one laser diode measuring beam device (11) which is designed to output at least one measuring beam (14) in a respective measuring process. A detector device (13) of the measuring device (10) is designed to detect reflection point coordinates (17) of reflection points (16) on a surface (8) of the object (7) in the respective measuring process.
Description
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Ermitteln einer extrapolierten Lage eines Objektes gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Bearbeitungsvorrichtung umfassend zumindest eine Messvorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 19, ein Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 21, ein Computerprogramm gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 22 und ein computerlesbares Medium gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 23.The invention relates to a measuring device for determining an extrapolated position of an object according to the features of the preamble of claim 1. The invention also relates to a processing device comprising at least one measuring device according to the features of the preamble of
Bearbeitungsvorrichtungen zum laserbasierten Bearbeiten eines Objektes sind aus dem Stand der Technik bekannt und kommen beispielsweise bei der Oberflächenbearbeitung von Objekten aus Metall zum Einsatz. Ein weiteres Anwendungsgebiet der Bearbeitungsvorrichtungen zum laserbasierten Bearbeiten ist die Medizintechnik. Die laserbasierten Bearbeitungsvorrichtungen werden in der Medizintechnik beispielsweise zur Korrektur einer optischen Fehlsichtigkeit und/oder krankhaft oder unnatürlich veränderten Bereichen der Hornhaut (Kornea) angewandt. Dabei können zum Beispiel ein gepulster Laser und eine Strahlfokussierungseinrichtung so ausgebildet sein, dass Laserpulse in einem innerhalb eines organischen Gewebes gelegenen Fokus eine Photodisruption und/oder Photoablation bewirken, um ein Gewebe, insbesondere ein Gewebelentikel, aus der Hornhaut zu entfernen.Processing devices for laser-based processing of an object are known from the prior art and are used, for example, in the surface processing of metal objects. Another area of application for processing devices for laser-based processing is medical technology. The laser-based processing devices are used in medical technology, for example, to correct optical ametropia and/or pathological or unnaturally changed areas of the cornea. For example, a pulsed laser and a beam focusing device can be designed such that laser pulses cause photodisruption and/or photoablation in a focus located within an organic tissue in order to remove a tissue, in particular a tissue lenticule, from the cornea.
Die Strahlfokussierungseinrichtung, ist dazu eingerichtet ist, den Bearbeitungslaser zur Bearbeitung des Objekts auf vorgegebene Punkte zu fokussieren, deren Positionen in Bezug auf das Objekt definiert sind. Die vorgegebenen Punkte können dabei in einem vorgegebenen Muster in oder auf dem Objekt angeordnet sein, um beispielsweise eine vorgegebene Abtrennfläche bereitstellen zu können. Während der Bearbeitung des Objekt kann der Bearbeitungslaserstrahl durch die Bearbeitungsvorrichtung sequentiell auf die vorgegebenen Punkte fokussiert werden, um das vorgegebene Muster in das Objekt einzuarbeiten und/oder das Objekt entlang der vorgegebenen Punkte zu schneiden.The beam focusing device is set up to focus the processing laser for processing the object on predetermined points whose positions are defined in relation to the object. The predetermined points can be arranged in a predetermined pattern in or on the object in order, for example, to be able to provide a predetermined separation surface. During processing of the object, the processing laser beam can be sequentially focused on the predetermined points by the processing device in order to incorporate the predetermined pattern into the object and/or to cut the object along the predetermined points.
Insbesondere bei relativ fein gestalteten Mustern ist es erforderlich, das zu bearbeitende Objekt entsprechend zu fixieren, um Bewegungen und Schwingungen des Objekt während der Bearbeitung zu minimieren, um eine Fehlerhafte Bearbeitung des Objekts zu vermeiden. Eine ausreichende Fixierung des Objekts ist jedoch unter Umständen nicht möglich beziehungsweise reicht eine mögliche Fixierung nicht aus, um Bewegungen und/oder Schwingungen des Objekt in einem ausreichenden Umfang minimieren zu können.Particularly with relatively finely designed patterns, it is necessary to appropriately fix the object to be processed in order to minimize movements and vibrations of the object during processing in order to avoid incorrect processing of the object. However, sufficient fixation of the object may not be possible or possible fixation may not be sufficient to minimize movements and/or vibrations of the object to a sufficient extent.
Um Bewegungen und/oder Schwingungen des Objekts bei der Bearbeitung kompensieren zu können, ist es verbreitet, die Bewegung des Objekts durch eine Messvorrichtung zu erfassen und den Bearbeitungslaser derart anzusteuern, dass die Bewegung des Objekts berücksichtigt wird. Zur Anwendung kommt dieses Verfahren unter anderem in der Augenbehandlung, wenn es sich bei dem Objekt um ein Auge handelt. Dieses Verfahren wir in diesem Zusammenhang als Eye-Tracking bezeichnet. Hierbei wird eine Blickrichtung des Auges während einer Augenbehandlung zu verschiedenen Zeitpunkten erfasst und basierend auf den erfassten Blickrichtungen des Auges eine zukünftige Blickrichtung des Auges prognostiziert, um den Bearbeitungslaser gemäß der zukünftigen Blickrichtung des Auges auszurichten, sodass trotz der Bewegung des Auges das gewünschte Muster auf dem Auge bereitgestellt wird.In order to be able to compensate for movements and/or vibrations of the object during processing, it is common to detect the movement of the object using a measuring device and to control the processing laser in such a way that the movement of the object is taken into account. This procedure is used, among other things, in eye treatment if the object is an eye. In this context, this process is referred to as eye tracking. Here, a viewing direction of the eye is recorded at different times during an eye treatment and, based on the recorded viewing directions of the eye, a future viewing direction of the eye is predicted in order to align the processing laser according to the future viewing direction of the eye, so that the desired pattern is displayed on the eye despite the movement of the eye eye is provided.
Aus dem Stand der Technik ist es beispielsweise bekannt, ein vorbestimmtes Infrarotmuster auf das Auge zu projizieren, welches durch eine Kameraeinheit der Messvorrichtung erfasst wird. Nachteilig an dieser Art des Eye-Trackings ist der relativ hohe Rechenaufwand, der erforderlich ist, um das Muster in Aufnahmen der sowie die erforderliche Bereitstellung einer entsprechenden Lichtquelle, welche einen Platzbedarf der Messvorrichtung erhöht.For example, it is known from the prior art to project a predetermined infrared pattern onto the eye, which is detected by a camera unit of the measuring device. The disadvantage of this type of eye tracking is the relatively high computational effort that is required to capture the pattern in images and the necessary provision of a corresponding light source, which increases the space required by the measuring device.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung bereitzustellen, welche eine platzsparende und wenig rechenintensive Ermittlung einer zukünftigen Position des Objekts ermöglicht.The invention is based on the object of providing a measuring device which enables a space-saving and less computationally intensive determination of a future position of the object.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Messvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, die erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 19, das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 21, das erfindungsgemäße Computerprogramm gemäß den Merkmalen des Anspruchs 22 und das erfindungsgemäße computerlesbare Medium gemäß den Merkmalen des Anspruchs 23 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen der jeweils anderen Erfindungsaspekte anzusehen sind.This object is achieved by the measuring device according to the invention according to the features of claim 1, the processing device according to the invention according to the features of
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Ermitteln einer extrapolierten Lage eines Objekts mit mindestens einer Messsteuereinrichtung. Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung dazu eingerichtet, eine zukünftige Lage des Objekts in einem Extrapolationsverfahren zu ermitteln. Die Messvorrichtung ist dazu eingerichtet, zu zumindest zwei unterschiedlichen Zeitpunkten jeweilige Messvorgänge durchzuführen, um jeweilige Lagen des Objektes zu den zumindest zwei Zeitpunkten in einem vorbestimmten Referenzsystem zu ermitteln. Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung dazu eingerichtet, in einem jeweiligen der Messvorgänge die Lage zu ermitteln, welche das Objekt zu den jeweiligen Zeitpunkten aufweist. Das vorbestimmte Referenzsystem kann beispielsweise ein kartesisches Koordinatensystem beschreiben, welches in Bezug auf einen vorgegebenen Referenzpunkt und vorgegebene Referenzrichtungen beschrieben sein kann. Der Referenzpunkt kann beispielsweise auf die Messvorrichtung oder einen Bearbeitungslaser einer Bearbeitungsvorrichtung bezogen sein.A first aspect of the invention relates to a measuring device for determining an extrapolated position of an object with at least one measurement control device. In other words, the measuring device is set up to determine a future position of the Object to be determined in an extrapolation process. The measuring device is set up to carry out respective measuring processes at at least two different times in order to determine respective positions of the object at the at least two times in a predetermined reference system. In other words, the measuring device is set up to determine the position of the object at the respective times in each of the measuring processes. The predetermined reference system can, for example, describe a Cartesian coordinate system, which can be described in relation to a predetermined reference point and predetermined reference directions. The reference point can, for example, be related to the measuring device or a processing laser of a processing device.
Die Messvorrichtung ist dazu eingerichtet, aus den zumindest zwei Lagen nach einem vorbestimmten Extrapolationsverfahren die extrapolierte Lage des Objekts zu ermitteln. Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung dazu eingerichtett, aus den zumindest zwei Lagen des Objekts nach dem vorbestimmten Extrapolationsverfahren die extrapolierte Lage des Objekts zu ermitteln, welche eine Lage des Objekts zu einem bestimmten, zukünftigen Zeitpunkt beschreibt. Die extrapolierte Lage des Objekts kann beispielsweise einer Bearbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um einen Strahlenverlauf eines Bearbeitungslasers und/oder eine Fokussierung des Bearbeitungslasers in Abhängigkeit von der extrapolierten Lage des Objekts auszurichten.The measuring device is set up to determine the extrapolated position of the object from the at least two layers according to a predetermined extrapolation method. In other words, the measuring device is set up to determine the extrapolated position of the object from the at least two positions of the object according to the predetermined extrapolation method, which describes a position of the object at a specific, future point in time. The extrapolated position of the object can, for example, be provided to a processing device in order to align a beam path of a processing laser and/or a focusing of the processing laser depending on the extrapolated position of the object.
Die Messvorrichtung umfasst zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung, die dazu eingerichtet ist, in einem jeweiligen Messvorgang zumindest einen Messstrahl entlang einem vorgegebenen jeweiligen Strahlenverlauf zur Projektion einer vorgegebenen Messmusterfläche auf eine Oberfläche des Objekts auszugeben. Mit anderen Worten ist die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung der Messvorrichtung dazu eingerichtet, den zumindest einen Messstrahl auf das Objekt entlang des vorgegebenen Strahlenverlaufs auszugeben, um auf der Oberfläche des Objektes die vorgegebene Messmusterfläche abzubilden. Die vorgegebene Messmusterfläche kann durch vorbestimmte geometrische Relationen des vorgegebenen Strahlenverlaufs des zumindest einen Messstrahls zu vorgegebenen Strahlenverläufen anderer Messtrahlen definiert sein. Die vorgegebene Messmusterfläche kann eine vorbestimmte Anordnung von Reflexionspunkten jeweiliger Messtrahlen vorgeben und/oder eine durch den zumindest einen Messstrahl auf der Oberfläche zu erzeugende Reflexionsfläche, wobei die Reflexionsfläche eine vorgegebene oder bekannte Intensitätsverteilung aufweisen kann. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung kann beispielsweise zumindest eine Linsenspiegeleinrichtung aufweisen, welche insbesondere als MEMS eingerichtet sein kann, welcher zumindest eine, mittels eines Aktuators eine vorgegebene Richtung ausrichtbare Spiegeleinheit aufweisen kann. Die Messvorrichtung kann eine oder eine Vielzahl von Strahlenquellen aufweisen. Die eine oder die mehreren Strahlenquellen können durch einen oder mehrere Aktuatoren in vorgegebene Richtungen ausrichtbar sein. Es kann zusätzlich oder alternativ dazu vorgesehen sein, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung als Array eingerichtet sein kann, welches mehrere Strahlenquellen aufweisen kann. Die Messstrahleneinrichtung kann aufgrund der beispielhaften Merkmale dazu eingerichtet sein, den zumindest einen Messstrahl in eine jeweilige, vorgegebene Richtung auszugeben. Es kann vorgesehen sein, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung als Digital-Mirror-Device eingerichtet ist, welcher mehrere Spiegel aufweist. Die Spiegel können individuell eingestellt werden, um den jeweiligen Messstrahl entweder auszugeben oder die Ausgabe zu blockieren. Durch die Ausführung als Digital-Mirror-Device kann es ermöglicht sein, die Messmusterfläche durch eine Einstellung der jeweiligen Spiegel bereitzustellen. Einer jeweiligen der Strahlenquellen kann dabei ein jeweiliger Spiegel zugeordnet sein. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, den Messstrahl durch eine Stellung des Spiegels in eine vorgegebene Richtung auszurichten. Die Ausrichtung des Spiegels kann durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung angepasst werden, um den Messstrahl während eines Messvorgangs in unterschiedliche Richtungen abzugeben, um beispielsweise ein Abrastern der Oberfläche zu ermöglichen. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Wellenlänge des Messstrahls innerhalb eines vorgegebenen Spektrums einzustellen. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung kann beispielsweise als Tunable Laserdevice eingerichtet sein.The measuring device comprises at least one laser diode measuring beam device which is designed to output at least one measuring beam along a predetermined respective beam path in order to project a predetermined measuring pattern area onto a surface of the object in a respective measuring process. In other words, the laser diode measuring beam device of the measuring device is designed to output the at least one measuring beam onto the object along the predetermined beam path in order to image the predetermined measuring pattern area on the surface of the object. The predetermined measuring pattern area can be defined by predetermined geometric relations of the predetermined beam path of the at least one measuring beam to predetermined beam paths of other measuring beams. The predetermined measuring pattern area can specify a predetermined arrangement of reflection points of respective measuring beams and/or a reflection surface to be generated on the surface by the at least one measuring beam, wherein the reflection surface can have a predetermined or known intensity distribution. The laser diode measuring beam device can, for example, have at least one lens mirror device, which can be set up in particular as a MEMS, which can have at least one mirror unit that can be aligned in a predetermined direction by means of an actuator. The measuring device can have one or a plurality of radiation sources. The one or more radiation sources can be aligned in predetermined directions by one or more actuators. In addition or as an alternative, it can be provided that the laser diode measuring beam device can be set up as an array, which can have several radiation sources. The measuring beam device can be set up based on the exemplary features to output the at least one measuring beam in a respective, predetermined direction. It can be provided that the laser diode measuring beam device is set up as a digital mirror device, which has several mirrors. The mirrors can be individually adjusted to either output the respective measuring beam or to block the output. By designing it as a digital mirror device, it can be possible to provide the measurement pattern area by adjusting the respective mirrors. A respective mirror can be assigned to each of the radiation sources. The laser diode measuring beam device can also be set up to align the measuring beam in a predetermined direction by positioning the mirror. The alignment of the mirror can be adjusted by the laser diode measuring beam device in order to emit the measuring beam in different directions during a measuring process, for example to enable scanning of the surface. The laser diode measuring beam device can be set up to set a wavelength of the measuring beam within a predetermined spectrum. The laser diode measuring beam device can be set up as a tunable laser device, for example.
Die Messvorrichtung umfasst zumindest eine Detektoreinrichtung, die dazu eingerichtet ist, in dem jeweiligen Messvorgang zumindest einen reflektierten Messstrahl des Messstrahls zu erfassen. Bei dem zumindest einen reflektierten Messstrahl kann es sich um den zumindest einen Messstrahl handeln, welcher durch eine Reflexion des von der Laserdiodenmessstrahleneinrichtung ausgesandten Messstrahls, an zumindest einem jeweiligen Reflexionspunkt auf der Oberfläche des Objektes reflektiert ist. Die Detektoreinrichtung ist dazu eingerichtet, Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunkts der Messmusterfläche in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem zu ermitteln. Mit anderen Worten weist die Messvorrichtung die zumindest eine Detektoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, den zumindest einen reflektierten Messstrahl zu erfassen und die Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunktes, an welchem der der zumindest eine Messstrahl an der Oberfläche des Objektes reflektiert ist, zu ermitteln. Die Detektoreinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunktes in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem nach einem Verfahren nach dem Stand der Technik, beispielsweise mittels Triangulation, Intensitätsmessung, Laufzeiterfassung zu ermitteln.The measuring device comprises at least one detector device, which is set up to detect at least one reflected measuring beam of the measuring beam in the respective measuring process. The at least one reflected measuring beam can be the at least one measuring beam, which is reflected at at least one respective reflection point on the surface of the object by a reflection of the measuring beam emitted by the laser diode measuring beam device. The detector device is set up to determine reflection point coordinates of the at least one reflection point of the measurement pattern surface in relation to the predetermined reference system. In other words, the measuring device has the at least one detector device, which is set up to detect the at least one reflected measuring beam and the reflection points to determine coordinates of the at least one reflection point at which the at least one measuring beam is reflected on the surface of the object. The detector device can be set up to determine the reflection point coordinates of the at least one reflection point in relation to the predetermined reference system using a method according to the prior art, for example by means of triangulation, intensity measurement, transit time detection.
Die mindestens eine Messsteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, nach einem vorbestimmten Identifizierungsverfahren mittels dem zumindest einen Reflexionspunkt der vorbestimmten Messmusterfläche des jeweiligen Messvorgangs ein vorbestimmtes Referenzierungsmerkmal in Bezug auf das Objekt zu identifizieren. Das vorbestimmte Referenzierungsmerkmal ist in der mindestens einen Messsteuereinrichtung gespeichert. Das vorbestimmte Referenzierungsmerkmal kann beispielsweise ein Bereich des Objekts sein, welcher beispielsweise aufgrund einer besonderen Beschaffenheit an dem Objekt zu identifizieren sein kann, und zur Ermittlung der Lage des Objekts besonders geeignet sein kann.The at least one measurement control device is set up to identify a predetermined referencing feature in relation to the object according to a predetermined identification method by means of the at least one reflection point of the predetermined measurement pattern surface of the respective measurement process. The predetermined referencing feature is stored in the at least one measurement control device. The predetermined referencing feature can, for example, be an area of the object, which can be identified, for example, due to a special nature of the object, and can be particularly suitable for determining the position of the object.
Die mindestens eine Messsteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, nach einem vorbestimmten Lageermittlungsverfahren ein eine Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem in Abhängigkeit von den Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunkts der Messmusterfläche zu ermitteln. Mit anderen Worten ist die Messsteuereinrichtung dazu vorgesehen, den zumindest einen Reflexionspunkte in dem vorbestimmten Identifizierungsverfahren zu verwenden, um das vorbestimmte Referenzierungsmerkmal des Objekts zu identifizieren. In dem vorbestimmten Identifizierungsverfahren kann beispielsweise eine erfasste Intensität des Reflexionspunktes oder die Reflexionspunktekoordinaten dazu verwendet werden, das Referenzierungsmerkmal des Objekts zu identifizieren. Es kann beispielsweise vorgesehen sein das die Anwesenheit des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung festgestellt wird, wenn die erfasste Intensität des zumindest einen Reflexionspunkt des einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Referenzierungsmerkmal ein vorbestimmter Punkt des Objektes ist, welcher anhand seiner Reflexionseigenschaften von anderen Bereichen des Objektes einfach abzugrenzen ist. Die Lage des Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das Objekt ist in der mindestens einen Messsteuereinrichtung gespeichert.The at least one measurement control device is designed to determine a position of the predetermined reference feature in relation to the predetermined reference system according to a predetermined position determination method as a function of the reflection point coordinates of the at least one reflection point of the measurement pattern surface. In other words, the measurement control device is intended to use the at least one reflection point in the predetermined identification method in order to identify the predetermined reference feature of the object. In the predetermined identification method, for example, a detected intensity of the reflection point or the reflection point coordinates can be used to identify the reference feature of the object. It can be provided, for example, that the presence of the predetermined reference feature is determined by the at least one measurement control device when the detected intensity of the at least one reflection point exceeds a predetermined threshold value. This can be the case, for example, if the reference feature is a predetermined point of the object which can be easily delimited from other areas of the object based on its reflection properties. The position of the reference feature in relation to the object is stored in the at least one measurement control device.
Die mindestens eine Messsteuereinrichtung ist dazu eingerichtet nach einem vorbestimmten Lageermittlungsverfahren eine Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem in Abhängigkeit von den Reflexionspunktekoordinaten zumindest einen Reflexionspunktes in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem zu ermitteln. In dem besagten Fall kann es vorgesehen sein, dass die Reflexionspunktekoordinaten des Reflexionspunktes, dessen Intensitätswert den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet als Lage des Referenzmerkmal in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem definiert wird. Mit anderen Worten wird in dem vorbestimmten Lageermittlungsverfahren ermittelt, an welchem Ort sich das Referenzmerkmal des Objekts in dem Referenzsystem befindet.The at least one measurement control device is set up to determine, according to a predetermined position determination method, a position of the predetermined referencing feature in relation to the predetermined reference system as a function of the reflection point coordinates of at least one reflection point in relation to the predetermined reference system. In the said case, it can be provided that the reflection point coordinates of the reflection point whose intensity value exceeds the predetermined threshold value is defined as the position of the reference feature in relation to the predetermined reference system. In other words, the predetermined position determination method determines at which location the reference feature of the object is located in the reference system.
Mindestens eine Messsteuereinrichtung ist dazu eingerichtet aus der Lage des Referenzmerkmals in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem und der Lage des Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das Objekt die Lage des Objekts in dem Referenzsystem des jeweiligen Messvorgangs zu ermitteln. Mit anderen Worten ist die Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals des Objekts sowohl in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem, als auch in Bezug auf das Objekt bekannt. Die mindestens eine Messsteuereinrichtung ist aufgrund der bekannten Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das Referenzsystem der bekannten Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das Objekt befähigt, die Lage des Objekts in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem zu ermitteln.At least one measurement control device is set up to determine the position of the object in the reference system of the respective measurement process from the position of the reference feature in relation to the predetermined reference system and the position of the referencing feature in relation to the object. In other words, the position of the predetermined referencing feature of the object is known both in relation to the predetermined reference system and in relation to the object. The at least one measurement control device is able to determine the position of the object in relation to the predetermined reference system due to the known position of the predetermined referencing feature in relation to the reference system of the known position of the predetermined referencing feature in relation to the object.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass Lagen des Objekts aus jeweiligen Messvorgänge nach dem Lidar-Verfahren erfasst und zur Prognose der zukünftigen Lage verwendet werden können.The invention has the advantage that positions of the object can be recorded from respective measurement processes using the lidar method and used to predict the future position.
Die Erfindung umfasst auch Weiterbildungen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes further developments which result in additional advantages.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Objekt ein menschliches oder tierisches Auge ist. Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung dazu eingerichtet, eine Lage eines Volumenmodells eines menschlichen oder tierischen Auges in dem Referenzsystem zu ermitteln. Die Messvorrichtung ist dazu eingerichtet, aus den zumindest zwei Lagen die extrapolierte Lage des Volumenmodells zu bestimmen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Messvorrichtung zur Durchführung eines sogenannten Eye-Trackings eingerichtet ist. Die extrapolierte Lage des Volumenmodells kann beispielsweise in einer Laserbehandlung des Auges verwendet werden oder in Vorrichtungen, welche zur Bereitstellung einer virtuellen Realität eingerichtet sind.A further development of the invention provides that the object is a human or animal eye. In other words, the measuring device is set up to determine a position of a volume model of a human or animal eye in the reference system. The measuring device is set up to determine the extrapolated position of the volume model from the at least two positions. This results in the advantage that the measuring device is set up to carry out so-called eye tracking. The extrapolated position of the volume model can be used, for example, in a laser treatment of the eye or in devices that are set up to provide virtual reality.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Messstrahl als kollimierten Strahl auszugeben. Mit anderen Worten ist die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet, den zumindest einen Messstrahl mit einem Brennpunkt auszugeben der im unendlichen liegt. Die zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung kann beispielsweise einen Kollimator aufweisen, durch welchen der erzeugte Messstrahl geführt werden kann, bevor er auf das Objekt geführt wird.A further development of the invention provides that the at least one laser diode measuring beam device is set up to output the at least one measuring beam as a collimated beam. In other words, the laser diode measuring beam device is set up to output the at least one measuring beam with a focal point that is at infinity. The at least one laser diode measuring beam device can, for example, have a collimator through which the generated measuring beam can be guided before it is guided onto the object.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung zumindest ein Weitungselement in dem jeweiligen Strahlenverlauf des zumindest einen Messstrahls aufweist, das dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Messstrahl auf einen vorbestimmten optischen Strahldurchmesser zu weiten, um den zumindest einen Reflexionspunkt des Messmusters mit einer vorgegebenen Reflexionsfläche auf der Oberfläche des Objektes zu erzeugen. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Messstrahl mit einem vorbestimmten optischen Strahldurchmesser bereitzustellen. Zur Bereitstellung des Messstrahls mit dem vorbestimmten optischen Strahlendurchmesser umfasst die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung zumindest ein Weitungselement auf. Das Weitungselement kann beispielsweise Linsen umfassen die in umgekehrter Galilei-Anordnung angeordnet sind und eine Sammellinse und eine Zerstreuungslinse aufweisen können. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung ist dazu eingerichtet, den Messstrahl durch das Weitungselement zu führen sodass der optische Strahlendurchmesser des Messstrahls durch das Weitungselement auf den vorgegebenen optischen Strahlendurchmesser vergrößert wird. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung mittels des Weitungselement ins den Messstrahl mit einem optischen Strahlendurchmesser von 2-4 mm bereitstellen kann. Mit anderen Worten kann der durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung bereitgestellte Messstrahl den Strahlendurchmesser aufweisen, der beispielsweise 2,0 mm, 2,1 mm, 2,2 mm, 2,3 mm, 2,4 mm, 2,5 mm, 2,6 mm, 2,7 mm, 2,8 mm, 2,9 mm, 3,0 mm, 3,1 mm, 3,2 mm, 3,3 mm, 3,4 mm, 3,5 mm, 3,6 mm, 3,7 mm, 3,8 mm, 3,9 mm oder 4,0 mm beträgt. Der Strahlendurchmesser von 2 mm bis 4 mm kann beispielsweise vorgesehen sein, wenn durch den zumindest einen Messstrahl eine Messmusterfläche zur Erfassung eines Apex einer Hornhaut bereitgestellt werden soll. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, einen Messstrahl des Strahlendurchmesser bis zu 3 cm bereitzustellen. Mit anderen Worten kann der Strahlendurchmesser 0,1 cm, 0,2 cm, 0,3 cm, 0,4 cm, 0,5 cm, 0,6 cm, 0,7 cm, 0,8 cm, 0,9 cm, 1,0 cm, 1,1 cm, 1,2 cm, 1,3 cm, 1,4 cm, 1,5 cm, 1,6 cm, 1,7 cm, 1,8 cm, 1,9 cm, 2,0 cm, 2,1 cm, 2,2 cm, 2,3 cm, 2,4 cm, 2,5 cm, 2,6 cm, 2,7 cm, 2,8 cm, 2,9 cm oder 3,0 cm aufweisen. Die Bereitstellung dieses Strahlendurchmessers kann beispielsweise vorgesehen sein, falls eine Messmusterfläche zur Erfassung eines Auges bereitgestellt werden soll. Durch die Weiterungen des Messstrahls ist es ermöglicht, eine Messmusterfläche mit einem Messstrahl zu erzeugen. Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Messtrahlen durch jeweilige Weitungselemente oder das zumindest eine Weitungselement geführt werden um deren Strahlendurchmesser zu vergrößern. A further development of the invention provides that the at least one laser diode measuring beam device has at least one expansion element in the respective beam path of the at least one measuring beam, which is designed to expand the at least one measuring beam to a predetermined optical beam diameter in order to generate the at least one reflection point of the measuring pattern with a predetermined reflection surface on the surface of the object. In other words, it is provided that the laser diode measuring beam device is designed to provide the at least one measuring beam with a predetermined optical beam diameter. To provide the measuring beam with the predetermined optical beam diameter, the laser diode measuring beam device comprises at least one expansion element. The expansion element can, for example, comprise lenses that are arranged in an inverted Galilean arrangement and can have a converging lens and a diverging lens. The laser diode measuring beam device is designed to guide the measuring beam through the expansion element so that the optical beam diameter of the measuring beam is increased by the expansion element to the predetermined optical beam diameter. It can be provided, for example, that the laser diode measuring beam device can provide the measuring beam with an optical beam diameter of 2-4 mm by means of the expansion element. In other words, the measuring beam provided by the laser diode measuring beam device can have a beam diameter that is, for example, 2.0 mm, 2.1 mm, 2.2 mm, 2.3 mm, 2.4 mm, 2.5 mm, 2.6 mm, 2.7 mm, 2.8 mm, 2.9 mm, 3.0 mm, 3.1 mm, 3.2 mm, 3.3 mm, 3.4 mm, 3.5 mm, 3.6 mm, 3.7 mm, 3.8 mm, 3.9 mm or 4.0 mm. The beam diameter of 2 mm to 4 mm can be provided, for example, if the at least one measuring beam is to provide a measuring pattern area for detecting an apex of a cornea. The laser diode measuring beam device can also be designed to provide a measuring beam with a beam diameter of up to 3 cm. In other words, the beam diameter can be 0.1 cm, 0.2 cm, 0.3 cm, 0.4 cm, 0.5 cm, 0.6 cm, 0.7 cm, 0.8 cm, 0.9 cm, 1.0 cm, 1.1 cm, 1.2 cm, 1.3 cm, 1.4 cm, 1.5 cm, 1.6 cm, 1.7 cm, 1.8 cm, 1.9 cm, 2.0 cm, 2.1 cm, 2.2 cm, 2.3 cm, 2.4 cm, 2.5 cm, 2.6 cm, 2.7 cm, 2.8 cm, 2.9 cm or 3.0 cm. The provision of this beam diameter can be provided, for example, if a measuring pattern area is to be provided for detecting an eye. By expanding the measuring beam, it is possible to create a measuring pattern area with one measuring beam. It can also be provided that several measuring beams are guided through respective expansion elements or at least one expansion element in order to increase their beam diameter.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messvorrichtung als Laufzeitmessungslidar eingerichtet ist. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Messvorrichtung um eine Lidarvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen Abstand eines Reflexionspunktes, zu der Sensoreinrichtung oder einem sonstigen Bezug, über eine Laufzeitmessung zu ermitteln. Lidar bedeutet Light detection and ranging oder Light imaging, detection and ranging. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung ist dazu eingerichtet, den zumindest einen Messstrahl gepulst auszugeben. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass der zumindest eine Messstrahl nicht als Dauerstrich ausgegeben wird, sondern nur als zeitlich beschränkte Pulse, einer vorbestimmten Pulsdauer. Die Ausgabe des zumindest einen Messstrahls erfolgt somit derart, dass die jeweilige Ausgabe während des Messvorgangs einen vorbestimmten Startzeitpunkt und einen vorbestimmten Endzeitpunkt aufweist. Die zumindest eine Detektoreinrichtung ist dazu eingerichtet, die Koordinaten des zumindest einen Reflexionspunktes unter Verwendung einer Laufzeitmessung zu erfassen, welche eine Messung einer Laufzeit des jeweiligen reflektierten Messstrahls von einem Zeitpunkt der Aussendung durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung bis zu einem Zeitpunkt eines Empfangs des reflektierten Messstrahls durch die Detektoreinrichtung beschreibt. Mit anderen Worten ist die Detektoreinrichtung dazu eingerichtet, einen Zeitpunkt zu ermitteln, ab welchen der ausgesandte Puls durch die Detektoreinrichtung empfangen wird. Die Messvorrichtung ist dazu eingerichtet, aus dem Zeitpunkt der Aussendung des Pulses und dem Zeitpunkt des Empfangs des Pulses durch die Messvorrichtung die Laufzeit zu ermitteln. Unter Berücksichtigung geometrischer Relationen kann aus der Laufzeit der Abstand zwischen dem Reflexionspunktes und der Detektoreinrichtung ermittelt werden. Unter Einbeziehung des ermittelten Abstands können durch die Detektoreinrichtung die Reflexionspunktekoordinaten des jeweiligen Reflexionspunktes bestimmt werden.A further development of the invention provides that the measuring device is set up as a time-of-flight measurement lidar. In other words, the measuring device is a lidar device which is set up to determine a distance of a reflection point from the sensor device or another reference via a time-of-flight measurement. Lidar means light detection and ranging or light imaging, detection and ranging. The laser diode measuring beam device is set up to output the at least one measuring beam in a pulsed manner. In other words, it is provided that the at least one measuring beam is not output as a continuous wave, but only as time-limited pulses of a predetermined pulse duration. The at least one measuring beam is thus output in such a way that the respective output has a predetermined start time and a predetermined end time during the measuring process. The at least one detector device is set up to detect the coordinates of the at least one reflection point using a time-of-flight measurement which describes a measurement of a time-of-flight of the respective reflected measuring beam from a time of transmission by the laser diode measuring beam device to a time of reception of the reflected measuring beam by the detector device. In other words, the detector device is set up to determine a point in time from which the emitted pulse is received by the detector device. The measuring device is set up to determine the transit time from the point in time at which the pulse is emitted and the point in time at which the pulse is received by the measuring device. Taking geometric relationships into account, the distance between the reflection point and the detector device can be determined from the transit time. Taking the determined distance into account, the detector device can determine the reflection point coordinates of the respective reflection point.
Die Messvorrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, einen Empfangszeitpunkt zu ermitteln, zu welchem der jeweilige reflektierte Messstrahl durch die Detektoreinrichtung erfasst ist. Die Messvorrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, einen jeweiligen Aussendezeitpunkt des Messstrahls durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung vorzugeben und/oder in der Laserdiodenmessstrahleneinrichtung abzurufen. Die Messvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Empfangszeitpunkt des reflektierten Messstrahls durch die Detektoreinrichtung aus der Detektoreinrichtung abzurufen und aus einer zeitlichen Differenz zwischen dem Aussendezeitpunkt und dem Empfangszeitpunkt eine Laufzeit des Messstrahls zu ermitteln. Bei einem bekannten Strahlenverlauf des Messstrahls kann dabei aus der Laufzeit des Messstrahls ein Abstand des Reflexionspunktes zu der Detektoreinrichtung und somit der Oberfläche des Objektes durch die Messvorrichtung ermittelt werden. Die Messvorrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, eine Richtung des Reflexionspunktes in Bezug auf die zumindest eine Detektoreinrichtung zu ermitteln. Zu diesem Zweck kann die Detektoreinrichtung beispielsweise ein vorgegebenes zweidimensionales Muster von Detektoreinheiten aufweisen. Die Detektoreinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Detektoreinheit zu ermitteln, welche den reflektierten Messstrahl empfängt. Dadurch ist eine Auftreffposition des reflektierten Messstrahls auf der Detektoreinrichtung bekannt. Die Detektoreinrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, aus einer Lage der Detektoreinrichtung, einer Lage der Laserdiodenmessstrahleneinrichtung, dem Strahlenverlauf und der Laufzeit des Messstrahls die Reflexionspunktekoordinaten des Reflexionspunktes in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem zu ermitteln. Das vorbestimmte Referenzsystem kann durch einen Referenzursprung und Referenzrichtungen definiert sein, welche beispielsweise in Bezug auf eine Bearbeitungsvorrichtung definiert sein können, welche die Messvorrichtung aufweisen kann.The measuring device can be set up, for example, to determine a reception time at which the respective reflected measuring beam is detected by the detector device. The measuring device can be set up, for example, to specify a respective emission time of the measuring beam by the laser diode measuring beam device and/or to call it up in the laser diode measuring beam device. The measuring device can be set up to call up the reception time of the reflected measuring beam by the detector device from the detector device and to determine a running time of the measuring beam from a time difference between the emission time and the reception time. If the beam path of the measuring beam is known, a distance of the reflection point to the detector device and thus the surface of the object can be determined by the measuring device from the running time of the measuring beam. The measuring device can also be set up to determine a direction of the reflection point in relation to the at least one detector device. For this purpose, the detector device can have, for example, a predetermined two-dimensional pattern of detector units. The detector device can be set up to determine the detector unit that receives the reflected measuring beam. As a result, an impact position of the reflected measuring beam on the detector device is known. The detector device can be set up, for example, to determine the reflection point coordinates of the reflection point in relation to the predetermined reference system from a position of the detector device, a position of the laser diode measuring beam device, the beam path and the travel time of the measuring beam. The predetermined reference system can be defined by a reference origin and reference directions, which can be defined, for example, in relation to a processing device that the measuring device can have.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messvorrichtung als moduliertes Dauerstrichlidar eingerichtet ist. Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung dazu eingerichtet, den zumindest einen Messstrahl während des Messvorgangs über einen vorbestimmten Zeitraum auszugeben, wobei der zumindest eine Messstrahl eine zeitabhängige vorbestimmte Modulation aufweist. Die Modulation kann sich beispielsweise auf eine Frequenz des zumindest einen Messstrahl beziehen. Die zumindest eine Detektoreinrichtung ist dazu eingerichtet, die Koordinaten der jeweiligen Reflexionspunkte unter Verwendung einer Modulationsabweichung zwischen einer aktuellen Modulation und einer erfassten Modulation des reflektierten Messstrahls zu ermitteln. Mit anderen Worten kann die Modulation, welche der durch die Detektoreinrichtung erfassten reflektierten Messstrahl aufweist, mit dem ausgesandten zumindest eine Messstrahl in Relation gesetzt werden, wodurch eine Laufzeit ermittelt werden kann.A further development of the invention provides that the measuring device is set up as a modulated continuous wave lidar. In other words, the measuring device is set up to output the at least one measuring beam during the measuring process over a predetermined period of time, wherein the at least one measuring beam has a time-dependent predetermined modulation. The modulation can, for example, relate to a frequency of the at least one measuring beam. The at least one detector device is set up to determine the coordinates of the respective reflection points using a modulation deviation between a current modulation and a detected modulation of the reflected measuring beam. In other words, the modulation which the reflected measuring beam detected by the detector device has can be related to the at least one measuring beam emitted, whereby a runtime can be determined.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messvorrichtung als Intensitätslidar eingerichtet ist, wobei die zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Messstrahl mit einer Ausgabeintensität auszugeben, und die zumindest eine Detektoreinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Empfangsintensität des jeweiligen reflektierten Messstrahls zu erfassen.A further development of the invention provides that the measuring device is designed as an intensity lidar, wherein the at least one laser diode measuring beam device is designed to output the at least one measuring beam with an output intensity, and the at least one detector device is designed to detect a reception intensity of the respective reflected measuring beam.
Die zumindest eine Detektoreinrichtung ist dazu eingerichtet, die Reflexionspunktekoordinaten des jeweiligen zumindest einen Reflexionspunktes in Abhängigkeit eines Intensitätsunterschieds zwischen der Ausgabeintensität und der Empfangsintensität zu ermitteln. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist die Koordinaten des zumindest einen Reflexionspunktes aus einem Unterschied zwischen einer Intensität des durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung ausgesandten Messstrahls und einer Intensität des durch zumindest eine Detektoreinrichtung empfangenen reflektierten Messstrahl zu ermitteln.The at least one detector device is set up to determine the reflection point coordinates of the respective at least one reflection point depending on an intensity difference between the output intensity and the reception intensity. In other words, it is provided that the measuring device is set up to determine the coordinates of the at least one reflection point from a difference between an intensity of the measuring beam emitted by the laser diode measuring beam device and an intensity of the reflected measuring beam received by at least one detector device.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet ist, in dem jeweiligen Messvorgang mehrere Messstrahlen entlang vorbestimmter jeweiliger Strahlenverläufe zur Projektion der vorbestimmten Messmusterfläche auf die Oberfläche des Objektes auszugeben. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet ist zu Projektion der vorbestimmten Messmusterfläche auf die Oberfläche des Objektes mehrere der Messstrahlen in dem jeweiligen Messvorgang auszugeben. Es ist somit vorgesehen, dass die vorbestimmten Messmusterfläche durch mehrere Messstrahlen erzeugt wird. Die Messstrahlen können entlang jeweiliger, unterschiedlicher Strahlenverläufe geführt werden, sodass die vorbestimmte Messmusterfläche mehrere Reflexionspunkte aufweisen kann. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass die Messmusterfläche mehrere Reflexionspunkte aufweisen kann, welche jeweilige Reflexionspunktekoordinaten aufweisen können. Dadurch ist es möglich, die Lage des Merkmals aus mehreren Reflexionspunktekoordinaten ermitteln zu können.A development of the invention provides that the laser diode measuring beam device is set up to output a plurality of measuring beams along predetermined respective beam paths in order to project the predetermined measuring pattern area onto the surface of the object in the respective measuring process. In other words, it is provided that the laser diode measuring beam device is set up to output a plurality of the measuring beams in order to project the predetermined measuring pattern area onto the surface of the object in the respective measuring process. It is thus provided that the predetermined measuring pattern area is generated by a plurality of measuring beams. The measuring beams can be guided along respective, different beam paths so that the predetermined measuring pattern area can have a plurality of reflection points. The development results in the advantage that the measuring pattern area can have a plurality of reflection points, which can have respective reflection point coordinates. This makes it possible to determine the position of the feature from a plurality of reflection point coordinates.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist, die Messstrahlen simultan auszugeben. Mit anderen Worten werden die Messstrahlen zu einem identischen Zeitpunkt während eines Messvorgangs ausgegeben. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Messstrahlen durch eine Aufteilung eines Ursprungsstrahls durch eine Optik in die Messstrahlen ausgegeben werden. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass eine Dauer eines Messvorgangs reduziert werden kann.A further development of the invention provides that the measuring device is set up to output the measuring beams simultaneously. In other words, the measuring beams become identical given point in time during a measurement process. For example, it can be provided that the measuring beams are output by splitting an original beam into the measuring beams through an optic. The further development has the advantage that the duration of a measuring process can be reduced.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist, die Messtrahlen in einem Messvorgang sequenziell auszugeben. Mit anderen Worten werden die jeweiligen Messstrahlen zeitlich hintereinander ausgegeben. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Objekt während eines Messvorgangs abgerastert wird, wobei die einzelnen Messstrahlen nacheinander ausgegeben werden. Die Messvorrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, den Ursprungsstrahl auf einen Spiegel zu leiten und eine Ausrichtung des Spiegels während des Messvorgangs zu verändern, um die einzelnen Messstrahlen entlang der jeweiligen Strahlenverläufe bereitzustellen.A further development of the invention provides that the measuring device is set up to output the measuring beams sequentially in a measuring process. In other words, the respective measuring beams are output one after the other. For example, it can be provided that the object is scanned during a measuring process, with the individual measuring beams being output one after the other. The measuring device can, for example, be set up to direct the original beam onto a mirror and to change an alignment of the mirror during the measuring process in order to provide the individual measuring beams along the respective beam paths.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor das die Messsteuereinrichtung dazu eingerichtet ist, dem vorbestimmten Identifizierungsverfahren eine Intensitätsverteilung der Messmusterfläche zu ermitteln. Mit anderen Worten ist die Messsteuereinrichtung dazu eingerichtet zu ermitteln, welche Intensität die vorbestimmte Messmusterfläche an jeweiligen Positionen auf der Oberfläche des Objektes aufweist. Mit anderen Worten ist die Messsteuereinrichtung zur ortsaufgelösten Intensitätserfassung der Messmusterfläche eingerichtet. Es kann bei Spitze vorgesehen sein, dass die Messmusterfläche mehrere Reflexionspunkte aufweist. Die Messsteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, die Intensität zu erfassen welche der zumindest eine durch einen jeweiligen Reflexionspunkt reflektierte Messstrahl aufweist. Dadurch kann jedem der Reflexionspunkte die Intensität des jeweiligen reflektierten Messstrahl zugewiesen werden. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein das die Messsteuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Intensitätsverteilung innerhalb eines jeweiligen Reflexionspunkts zu ermitteln. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Reflexionspunkt durch einen Messstrahl mit einem vergrößerten Strahlendurchmesser erzeugt ist. Die Messsteuereinrichtung kann somit dazu eingerichtet sein, zu ermitteln, wie die Intensität innerhalb des jeweiligen Reflexionspunkt des verteilt ist. Die Messvorrichtung dazu eingerichtet in vorbestimmten Identifizierungsverfahren das vorgegebene Referenzierungsmerkmal des Objektes in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Intensitätsmerkmal des vorgegebenen Referenzierungsmerkmals zu identifizieren. Das vorgegebene Intensitätsmerkmal beispielsweise eine Eigenschaft beschreiben welche auf die Intensität des Referenzierungsmerkmals bezogen ist und eine Identifikation des Referenzierungsmerkmals anhand der Intensität ermöglicht. Das vorgegebene Intensitätsmerkmal kann beispielsweise ein Schwellenwert vorgeben, wobei das Referenzierungsmerkmal durch ein unterschreiten oder überschreiten des Schwellenwertes durch die Intensität identifiziert werden kann. Dadurch kann es Beispielsweise möglich sein, als Punkte oder Flächen definierte Referenzierungsmerkmal alle anhand ihres Reflexionsverhaltens zu identifizieren. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Referenzierungsmerkmal eine vorgegebene Fläche ist. Diese kann eine Oberflächenbeschaffenheit aufweisen welche absorbieren und wirkt, wodurch Reflexionspunkte innerhalb der vorgegebenen Fläche eine geringere Intensität aufweisen als Reflexionspunkte die außerhalb der vorgegebenen Fläche angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, die vorgegebene Fläche durch ein unterschreiten der Intensität der jeweiligen Reflexionspunkte zu identifizieren.A further development of the invention provides that the measurement control device is set up to determine an intensity distribution of the measurement pattern area for the predetermined identification method. In other words, the measurement control device is set up to determine which intensity the predetermined measurement pattern area has at respective positions on the surface of the object. In other words, the measurement control device is set up for spatially resolved intensity detection of the measurement pattern area. It can be provided at peak that the measurement pattern area has several reflection points. The measurement control device is set up to detect the intensity of the at least one measurement beam reflected by a respective reflection point. This means that the intensity of the respective reflected measurement beam can be assigned to each of the reflection points. Additionally or alternatively, it can be provided that the measurement control device is set up to determine the intensity distribution within a respective reflection point. This is particularly advantageous if the reflection point is generated by a measurement beam with an enlarged beam diameter. The measurement control device can thus be set up to determine how the intensity is distributed within the respective reflection point. The measuring device is set up to identify the specified reference feature of the object in a predetermined identification process depending on a predetermined intensity feature of the specified reference feature. The specified intensity feature can, for example, describe a property which is related to the intensity of the reference feature and enables identification of the reference feature based on the intensity. The specified intensity feature can, for example, specify a threshold value, whereby the reference feature can be identified by the intensity falling below or exceeding the threshold value. This can, for example, make it possible to identify all reference features defined as points or areas based on their reflection behavior. It can, for example, be provided that the reference feature is a specified area. This can have a surface texture which absorbs and acts, whereby reflection points within the specified area have a lower intensity than reflection points which are arranged outside the specified area. This makes it possible to identify the specified area by the intensity of the respective reflection points falling below.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor das die mindestens eine Messsteuereinrichtung dazu eingerichtet ist, in dem vorbestimmten Identifizierungsverfahren eine Höhenverteilung der Messmusterfläche zu ermitteln und das vorgegebene Referenzierungsmerkmal des Objektes in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Höhenmerkmal des vorgegebenen Referenzierungsmerkmals zu identifizieren. Mit anderen Worten ist die Messsteuereinrichtung dazu eingerichtet die Höhenverteilung der Messmusterfläche zu ermitteln. Die Höhenverteilung der Messmusterfläche kann beispielsweise aus Reflexionspunktekoordinaten auf der Oberfläche ermittelt werden. Die Messvorrichtung ist dazu eingerichtet, zu Identifizierung des vorgegebenen Referenzierungsmerkmals das vorbestimmte Identifizierungsverfahren unter Einbeziehung der ermittelten Höhenverteilung der Messmusterfläche durchzuführen. Dabei wird das Referenzierungsmerkmal des Objektes in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Höhenmerkmal des Objektes in der Messmusterfläche identifiziert. Es kann, also vorgesehen sein das das vorgegebene Höhenmerkmal einen vorgegebenen Schwellenwert beschreibt, welcher einen Höhenunterschied des Referenzierungsmerkmals zu anderen Bereichen des Objektes beschreibt. Das vorbestimmte Höhenmerkmal kann beispielsweise vorgegeben, dass ein als Punkt vorgesehenes Referenzierungsmerkmal eine maximale Höhe in Bezug auf eine Referenz aufweist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, einen Apex eines Auges als Referenzmerkmal des Objektes anhand eines charakteristischen Höhenprofils als Höhenmerkmal zu identifizieren.A further development of the invention provides that the at least one measurement control device is set up to determine a height distribution of the measurement pattern area in the predetermined identification method and to identify the predetermined reference feature of the object depending on a predetermined height feature of the predetermined reference feature. In other words, the measurement control device is set up to determine the height distribution of the measurement pattern area. The height distribution of the measurement pattern area can be determined, for example, from reflection point coordinates on the surface. The measuring device is set up to carry out the predetermined identification method in order to identify the predetermined reference feature, taking into account the determined height distribution of the measurement pattern area. The reference feature of the object is identified in the measurement pattern area depending on the predetermined height feature of the object. It can therefore be provided that the predetermined height feature describes a predetermined threshold value which describes a height difference of the reference feature to other areas of the object. The predetermined height feature can, for example, specify that a reference feature provided as a point has a maximum height in relation to a reference. In particular, it can be provided to identify an apex of an eye as a reference feature of the object on the basis of a characteristic height profile as a height feature.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor das das Referenzierungsmerkmal zumindest einen vorgegebenen Referenzierungspunkt des Objektes umfasst. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Referenzierungsmerkmal um zumindest einen vorgegebenen Referenzierungspunkt. Das Referenzierungsmerkmal kann auch mehrere der Referenzierungspunkt der aufweisen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Referenzierungsmerkmal einen oder mehrere zuverlässig durch die Messvorrichtung zu erfassende Punkte aufweisen kann. Die vorgegebenen Referenzierungspunktekönnen auch dadurch gekennzeichnet sein, dass deren jeweilige Lage in Bezug auf das Objekt genau bekannt ist und relativ unabhängig von Randbedingungen des Messvorgangs. Es kann, also vorgesehen sein, dass das zumindest eine Referenzierungsmerkmal zumindest einen Referenzierungspunkt des Objektes umfasst, welcher auf einem relativ starken Bereich des Objektes angeordnet ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass davon auszugehen ist, dass sich die Lage des Referenzierungspunkt des in Bezug auf das Objekt nicht durch lokale Verformungen des Objektes verändert.A further development of the invention provides that the referencing feature comprises at least one predetermined referencing point of the object. In other words, it is the referencing feature by at least one predetermined referencing point. The referencing feature can also have several of the referencing points. For example, it can be provided that the referencing feature can have one or more points that can be reliably detected by the measuring device. The predetermined referencing points can also be characterized in that their respective position in relation to the object is known precisely and is relatively independent of the boundary conditions of the measuring process. It can therefore be provided that the at least one referencing feature comprises at least one referencing point of the object, which is arranged on a relatively strong area of the object. This results in the advantage that it can be assumed that the position of the referencing point in relation to the object does not change due to local deformations of the object.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Referenzierungsmerkmal eine vorgegebene Oberflächentopologie der Oberfläche des Objektes umfasst. Mit anderen Worten ist es vorgesehen das die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist die vorbestimmte Oberflächentopologie der Oberfläche des Objektes zu identifizieren und die Lage der Oberflächentopologie zu ermitteln. Es kann, vorgesehen sein, dass das zumindest eine Referenzierungsmerkmal eine charakteristische Vertiefung in einem Höhenprofil des Objektes umfasst.A further development of the invention provides that the reference feature comprises a predetermined surface topology of the surface of the object. In other words, it is provided that the measuring device is set up to identify the predetermined surface topology of the surface of the object and to determine the position of the surface topology. It can be provided that the at least one reference feature comprises a characteristic depression in a height profile of the object.
Mit anderen Worten ist es vorgesehen das die Messvorrichtung dazu eingerichtet, die vorgegebene Oberflächentopologie der Oberfläche des Objekts zu erfassen. Dadurch dass die Reflexionspunktekoordinaten der Reflexionspunkte in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem angegeben sind, ist die Messsteuereinrichtung dazu befähigt, die Oberflächentopologie der Oberfläche des Objekts ebenfalls in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem zu ermitteln. Die zumindest eine Messsteuereinrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, die jeweiligen Reflexionspunktekoordinaten der Reflexionspunkte in einer Punktwolke anzuordnen und die Reflexionspunkte der Punktwolke nach einem vorbestimmten Verfahren, wie beispielsweise einem Marching-Cubes-Algorithmus miteinander zu verbinden. Die Lageermittlung kann beispielsweise ein Suchen eines Abschnittes der Oberfläche des Objekts umfassen, dessen Oberflächentopologie eine maximalen Übereinstimmung mit der vorgegebenen Oberflächentopologie aufweist. Die Lage der Oberflächentopologie in dem Objekt kann beispielsweise in einem Koordinatensystem des Objekts ermittelt werden.In other words, it is provided that the measuring device is set up to record the predetermined surface topology of the surface of the object. Because the reflection point coordinates of the reflection points are specified in relation to the predetermined reference system, the measurement control device is able to determine the surface topology of the surface of the object also in relation to the predetermined reference system. The at least one measurement control device can, for example, be set up to arrange the respective reflection point coordinates of the reflection points in a point cloud and to connect the reflection points of the point cloud to one another according to a predetermined method, such as a marching cubes algorithm. The position determination can, for example, include searching for a section of the surface of the object whose surface topology has a maximum match with the predetermined surface topology. The position of the surface topology in the object can be determined, for example, in a coordinate system of the object.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor das das zumindest eine Referenzierungsmerkmal ein vorgegebenes Volumenmodell des Objektes umfasst. Mit anderen Worten ist es vorgesehen dass die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist ein vorgegebenes Volumenmodell des Objektes als Referenzierungsmerkmal zu erfassen. Die mindestens eine Messsteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, das vorgegebene Volumenmodell des Objektes zu identifizieren und eine Lage der des Volumenmodells des Objektes zu ermitteln.A further development of the invention provides that the at least one referencing feature comprises a predetermined volume model of the object. In other words, it is provided that the measuring device is set up to record a predetermined volume model of the object as a referencing feature. The at least one measurement control device is set up to identify the predetermined volume model of the object and to determine a position of the volume model of the object.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung zumindest eine Oberflächenemittereinheit umfasst. Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung dazu eingerichtet, Messstrahlen durch die zumindest eine Oberflächenemittereinheit auszusenden. Die Oberflächenemittereinheit ist insbesondere als Halbleiterelement ausgebildet, welches dazu eingerichtet ist, einen Messstrahl senkrecht zur Ebene des Halbleiterelements abzustrahlen. Durch die Weiterbildung der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung platzsparend und günstig bereitgestellt werden kann.A further development of the invention provides that the laser diode measuring beam device comprises at least one surface emitter unit. In other words, the measuring device is designed to emit measuring beams through the at least one surface emitter unit. The surface emitter unit is designed in particular as a semiconductor element which is designed to emit a measuring beam perpendicular to the plane of the semiconductor element. The further development of the invention results in the advantage that the laser diode measuring beam device can be provided in a space-saving and inexpensive manner.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung zumindest ein Oberflächenemitterarray umfasst. Mit anderen Worten weist die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung zur Ausgabe der Messstrahlen zumindest ein Array auf, welches mehrere der Oberflächenemittereinheiten umfasst. Bei dem Oberflächenemitterarray kann es sich um eine eindimensionale oder zweidimensionale Anordnung von Oberflächenemittereinheiten in einer Ebene handeln. Die Oberflächenemittereinheiten können beispielsweise in einem Schachbrettmuster bereitgestellt sein. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung eine Aussendung mehrerer Messstrahlen ermöglicht ist.A further development of the invention provides that the laser diode measuring beam device comprises at least one surface emitter array. In other words, the laser diode measuring beam device has at least one array for outputting the measuring beams, which comprises several of the surface emitter units. The surface emitter array can be a one-dimensional or two-dimensional arrangement of surface emitter units in a plane. The surface emitter units can be provided in a checkerboard pattern, for example. The further development has the advantage that the laser diode measuring beam device enables the emission of several measuring beams.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung zur Ausstrahlung des Messmusters in einem Infrarotspektrum und/oder einem Nah-Infrarotspektrum eingerichtet ist. Mit anderen Worten weisen die Messstrahlen, welche durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung ausgesandt werden, Wellenlängen im Infrarotspektrum und/oder in dem Nah-Infrarotspektrum auf. Die Messstrahlen können somit eine Wellenlänge im Nah-Infrarotspektrum zwischen 780 bis 3000 nm aufweisen, insbesondere im Infrarotspektrum zwischen780 nm bis 1000 nm. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass die Messstrahlen einen Wellenlängenbereich aufweisen, welcher eine geringe Schädigung von Oberflächen bewirkt. Dadurch ist es möglich, die Messvorrichtung auch bei sensiblen Oberflächen, insbesondere biologischen Oberflächen, anzuwenden. A further development of the invention provides that the laser diode measuring beam device is set up to emit the measurement pattern in an infrared spectrum and/or a near-infrared spectrum. In other words, the measuring beams that are emitted by the laser diode measuring beam device have wavelengths in the infrared spectrum and/or in the near-infrared spectrum. The measuring beams can therefore have a wavelength in the near-infrared spectrum between 780 to 3000 nm, in particular in the infrared spectrum between 780 nm to 1000 nm. The further development has the advantage that the measuring beams have a wavelength range which causes little damage to surfaces. This makes it possible to use the measuring device even on sensitive surfaces, in particular biological surfaces.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung mit mindestens einem Bearbeitungslaser zur Bearbeitung eines Objektes und mindestens einer Bearbeitungssteuereinrichtung, wobei die Bearbeitungsvorrichtung zumindest eine Messvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst.A second aspect of the invention relates to a processing device with at least one processing laser for processing an object and at least one processing control device, wherein the processing device comprises at least one measuring device according to the first aspect of the invention.
Der jeweilige Bearbeitungslaser kann dazu ausgebildet sein, ein vordefiniertes Objekt zu bearbeiten. Der jeweilige Bearbeitungslaser kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, ein Hornhautvolumen mit vordefinierten Grenzflächen eines menschlichen oder tierischen Auges mittels Photodisruption zumindest teilweise abzutrennen und/oder Hornhautschichten mittels Ablation abzutragen und/oder eine laserinduzierte Brechungsindexänderung in der Hornhaut und/oder der Augenlinse zu bewirken.The respective processing laser can be designed to process a predefined object. The respective processing laser can, for example, be designed to at least partially separate a corneal volume with predefined interfaces of a human or animal eye by means of photodisruption and/or to remove corneal layers by means of ablation and/or to cause a laser-induced refractive index change in the cornea and/or the lens of the eye.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Bearbeitungssteuereinrichtung der Bearbeitungsvorrichtungen dazu eingerichtet ist, eine Ausrichtung und/oder Fokussierung des jeweiligen Bearbeitungslasers zur Bearbeitung des Objektes in Abhängigkeit der extrapolierten Lage des Volumenmodells und/oder der Bewegung des Volumenmodells zu verändern. Mit anderen Worten ist die Bearbeitungssteuereinrichtung dazu eingerichtet, den jeweilige Bearbeitungslaser auszurichten und/oder zu fokussieren. Die Bearbeitungssteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, die Ausrichtung und/oder Fokussierung des jeweiligen Bearbeitungslasers in Abhängigkeit der ermittelten extrapolierten Lage des Volumenmodells einzustellen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der jeweilige Bearbeitungslaser in Abhängigkeit der extrapolierten Lage des Volumenmodells ausgerichtet und/oder fokussiert wird, damit eine Bewegung des Objekts ausgeglichen werden kann.A further development of the invention provides that the processing control device of the processing devices is set up to change an alignment and/or focusing of the respective processing laser for processing the object depending on the extrapolated position of the volume model and/or the movement of the volume model. In other words, the processing control device is set up to align and/or focus the respective processing laser. The processing control device is set up to adjust the alignment and/or focusing of the respective processing laser depending on the determined extrapolated position of the volume model. For example, it can be provided that the respective processing laser is aligned and/or focused depending on the extrapolated position of the volume model so that a movement of the object can be compensated.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung zum Ermitteln einer extrapolierten Lage eines Objektes durch eine Messvorrichtung mit mindestens einer Messsteuereinrichtung. In dem Verfahren werden durch die Messvorrichtung zu zumindest zwei unterschiedlichen Zeitpunkten jeweilige Messvorgänge durchgeführt, wobei jeweilige des Objektes zu den zumindest zwei Zeitpunkten in einem Referenzsystem ermittelt werden. A third aspect of the invention relates to a method for operating a measuring device for determining an extrapolated position of an object by a measuring device with at least one measurement control device. In the method, respective measurement processes are carried out by the measuring device at at least two different points in time, with each of the objects being determined at the at least two points in time in a reference system.
Durch die Messvorrichtung wird aus den zumindest zwei Lagen nach einem vorbestimmten Extrapolationsverfahren die extrapolierte Lage des Objektes erm ittelt.The measuring device determines the extrapolated position of the object from the at least two positions according to a predetermined extrapolation method.
In dem Verfahren ist es vorgesehen, dass durch zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung der Messvorrichtung, in dem jeweiligen Messvorgang zumindest ein Messstrahl entlang einem vorbestimmten jeweiligen Strahlenverlauf zur Projektion einer vorbestimmten Messmusterfläche auf eine Oberfläche des Objektes ausgeben wird. Durch zumindest eine Detektoreinrichtung der Messvorrichtung, wird in dem jeweiligen Messvorgang zumindest ein reflektierter Messstrahl des zumindest einen Messstrahls erfasst, der an einem jeweiligen Reflexionspunkt des zumindest einen Messstrahls der vorbestimmten Messmusterfläche auf der Oberfläche des Objektes reflektiert wird. Durch die zumindest eine Detektoreinrichtung werden Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunkts in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem ermittelt.In the method it is provided that at least one measuring beam is output by at least one laser diode measuring beam device of the measuring device in the respective measuring process along a predetermined respective beam path for projecting a predetermined measuring pattern area onto a surface of the object. In the respective measuring process, at least one reflected measuring beam of the at least one measuring beam is detected by at least one detector device of the measuring device, which is reflected at a respective reflection point of the at least one measuring beam of the predetermined measuring pattern area on the surface of the object. The at least one detector device determines reflection point coordinates of the at least one reflection point with respect to the predetermined reference system.
Durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung der Messvorrichtung wird nach einem vorbestimmten Identifizierungsverfahren mittels dem zumindest einem Reflexionspunkt des vorbestimmten Messmusters auf der Oberfläche des Objektes ein vorbestimmtes Referenzierungsmerkmal des Objektes identifiziert.The at least one measurement control device of the measuring device identifies a predetermined referencing feature of the object according to a predetermined identification method using the at least one reflection point of the predetermined measurement pattern on the surface of the object.
Es ist vorgesehen, dass eine vorgegebene Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das Objekt in der mindestens einen Messsteuereinrichtung gespeichert ist. Durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung der Messvorrichtung wird nach einem vorbestimmten Lageermittlungsverfahren eine Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem in Abhängigkeit von den Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunktes in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem ermittelt.It is provided that a predetermined position of the predetermined referencing feature in relation to the object is stored in the at least one measurement control device. The at least one measurement control device of the measuring device uses a predetermined position determination method to determine a position of the predetermined referencing feature in relation to the predetermined reference system as a function of the reflection point coordinates of the at least one reflection point in relation to the predetermined reference system.
Durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung der Messvorrichtung werden aus der Lage des Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem und der Lage des Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das Objekt die Lage des Objektes in dem Referenzsystem des jeweiligen Messvorgangs erm ittelt.The at least one measurement control device of the measuring apparatus determines the position of the object in the reference system of the respective measuring process from the position of the referencing feature in relation to the predetermined reference system and the position of the referencing feature in relation to the object.
Das jeweilige Verfahren kann zumindest einen zusätzlichen Schritt umfassen, der genau dann ausgeführt wird, wenn ein Anwendungsfall oder eine Anwendungssituation eintritt, die hier nicht explizit beschrieben wurde. Der Schritt kann zum Beispiel die Ausgabe einer Fehlermeldung und/oder die Ausgabe einer Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.The respective method can comprise at least one additional step that is carried out precisely when a use case or application situation occurs that has not been explicitly described here. The step can comprise, for example, the output of an error message and/or the output of a request to enter user feedback. Additionally or alternatively, it can be provided that a standard setting and/or a predetermined initial state is set.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm. Das Computerprogramm umfasst Befehle, die beispielsweise einen Programmcode ausbilden. Der Programmcode kann einen zumindest einen Steuerdatensatz mit den jeweiligen Steuerdaten für den jeweiligen Laser umfassen. Bei Ausführen des Programmcodes mittels eines Computers oder eines Computerverbunds, wird dieser veranlasst, das zuvor beschriebene Verfahren oder zumindest eine Ausführungsform davon auszuführen.Another aspect of the invention relates to a computer program. The computer program comprises instructions which, for example, execute a pro program code. The program code can comprise at least one control data record with the respective control data for the respective laser. When the program code is executed by means of a computer or a computer network, it is caused to execute the previously described method or at least one embodiment thereof.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium (Speichermedium), auf dem das vorgenannte Computerprogramm bzw. dessen Befehle gespeichert sind. Zum Ausführen des Computerprogramms kann ein Computer oder ein Computerverbund auf das computerlesbare Medium zugreifen und dessen Inhalt auslesen. Das Speichermedium ist beispielweis als ein Datenspeicher, insbesondere zumindest teilweise als ein flüchtiger oder nicht-flüchtiger Datenspeicher ausgebildet. Ein nicht-flüchtiger Datenspeicher kann ein Flash-Speicher und/oder ein SSD (solid state drive) und/oder eine Festplatte sein. Ein flüchtiger Datenspeicher kann ein RAM (random access memory) sein. Die Befehle können zum Beispiel als Quellcode einer Programmiersprache und/oder als Assembler und/oder als Binärcode vorliegen.A further aspect of the invention relates to a computer-readable medium (storage medium) on which the aforementioned computer program or its instructions are stored. To execute the computer program, a computer or a computer network can access the computer-readable medium and read out its contents. The storage medium is designed, for example, as a data memory, in particular at least partially as a volatile or non-volatile data memory. A non-volatile data storage can be a flash memory and/or an SSD (solid state drive) and/or a hard drive. A volatile data storage can be a RAM (random access memory). The commands can be present, for example, as source code of a programming language and/or as assembler and/or as binary code.
Weitere Merkmale und Vorteile eines der beschriebenen Aspekte der Erfindung können sich aus den Weiterbildungen eines anderen der Aspekte der Erfindung ergeben. Die Merkmale der Ausführungsformen der Erfindung können somit in beliebiger Kombination miteinander vorliegen, sofern sie nicht explizit als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.Further features and advantages of one of the described aspects of the invention can result from the developments of another of the aspects of the invention. The features of the embodiments of the invention can therefore be present in any combination with one another, unless they have been explicitly described as mutually exclusive.
Im Folgenden sind zusätzliche Merkmale und Vorteile der Einfindung anhand der Figuren in Form von vorteilhaften Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Merkmale oder Merkmalskombinationen der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele können in beliebiger Kombination miteinander und/oder den Merkmalen der Ausführungsformen vorliegen. Das heißt, die Merkmale der Ausführungsbeispiele können die Merkmale der Ausführungsformen ergänzen und/oder ersetzen und umgekehrt. Es sind somit auch Ausgestaltungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den Ausführungsbeispielen und/oder Ausführungsformen hervorgehen und erzeugbar sind. Somit sind auch Ausgestaltungen als offenbart anzusehen, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten Anspruchs aufweisen oder über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen. Zu den Ausführungsbeispielen zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Bearbeitungsvorrichtung, welche eine Messvorrichtung aufweist; -
2 eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung; -
3 eine schematische Darstellung einer weiteren Messvorrichtung; -
4 eine schematische Darstellung einer weiteren Messvorrichtung; -
5 eine schematische Darstellung einer weiteren Messvorrichtung; und -
6 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens zum Betreiben einer Messvorrichtung.
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1 a schematic representation of a processing device having a measuring device; -
2 a schematic representation of a measuring device; -
3 a schematic representation of another measuring device; -
4 a schematic representation of another measuring device; -
5 a schematic representation of another measuring device; and -
6 a schematic representation of a sequence of a method for operating a measuring device.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols.
Aus diesem Grund kann es erforderlich sein, dass eine Lage RA des Objekts 7 während der Bearbeitung bekannt ist. Dadurch kann beispielsweise sichergestellt sein, dass der Bearbeitungslaserstrahl 4 an die Lage RA des Objekts 7 angepasst wird, und somit trotz einer möglichen Änderung der Lage RA auf die vorbestimmte Tiefe fokussiert ist. Bei Lageänderungen des Objekts 7 kann sich die Situation ergeben, dass sich eine Latenz der Anpassung des Bearbeitungslaserstrahls 4 an eine in einem Messvorgang erfasste Lage RA des Objekts 7 ergeben kann, sodass das Objekt 7 nach der Anpassung des Bearbeitungslaserstrahl 4 bereits eine andere Lage RB aufweisen kann.For this reason, it may be necessary for a position RA of the object 7 to be known during processing. This can, for example, ensure that the
Es kann somit erforderlich sein, zu einem ersten Zeitpunkt einen ersten Messvorgang durchzuführen, um die erste Lage RA des Objekts 7 zu erfassen und zu einem zweiten Zeitpunkt einen zweiten Messvorgang durchzuführen, um die zweite Lage RB des Objekts 7 zu erfassen, um eine zukünftige, prognostizierte Lage RC des Objekts 7 in einem Extrapolationsverfahren ermitteln zu können. It may therefore be necessary to carry out a first measuring process at a first point in time in order to record the first position RA of the object 7 and to carry out a second measuring process at a second point in time in order to record the second position RB of the object 7 in order to be able to determine a future, predicted position RC of the object 7 in an extrapolation process.
Um die Ermittlung der Objektlagen RA, RB des Objekts 7 in einem vorbestimmten Referenzsystem R1 zu ermöglichen, welches beispielsweise auf die Bearbeitungsvorrichtung 1 bezogen sein kann, kann die Bearbeitungsvorrichtung 1 eine Messvorrichtung 10 aufweisen. Die Messvorrichtung 10 kann zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 aufweisen, welche durch eine Messsteuereinrichtung 12 der Messvorrichtung 10 betrieben werden kann. Die Messvorrichtung 10 kann auch zumindest eine Detektoreinrichtung 13 aufweisen. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 kann dazu eingerichtet sein, Messstrahlen 14 während eines Messvorgangs entlang vorbestimmter jeweiliger Strahlenverläufe auszugeben. Die Messstrahlen 14 können dabei vorbestimmte geometrische Relationen zueinander aufweisen, so dass sie in einem vorbestimmten geometrischen Messmuster angeordnet sein können. Es kann vorgesehen sein, dass die Aussendung der Messstrahlen 14 durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 derart erfolgen kann, dass keine Anpassung eines Fokus der jeweiligen Messstrahlen 14 erfolgt. Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein, reflektierte Messstrahlen 15 zu erfassen, welche an Reflexionspunkten 16 auf der Oberfläche 8 des Objekts 7 reflektiert wurden. Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein, für zumindest einige der Reflexionspunkte 16 auf der Oberfläche 8 des Objekts 7 jeweilige Reflexionspunktekoordinaten 17 zu erfassen. Die Reflexionspunkte 16 können dabei auf einer Hornhaut 18, auf welche der Bearbeitungslaser ausgerichtet sein kann, angeordnet sein. Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein, die Reflexionspunktekoordinaten 17 der Reflexionspunkte 16 der Messsteuereinrichtung 12 bereitzustellen. Die Messsteuereinrichtung 12 kann dazu eingerichtet sein, aus den Reflexionspunktekoordinaten 17 eine Oberflächentopologie 19 der Oberfläche 8 zu ermitteln. Die Messsteuereinrichtung 12 kann hierzu eingerichtet sein, die Reflexionspunkte 16 an jeweiligen Reflexionspunktekoordinaten 17 in einer Punktwolke anzuordnen und nach einem vorbestimmten Verfahren miteinander zu verbinden, um so die Oberfläche 8 rekonstruieren zu können. Die Reflexionspunktekoordinaten 17 können in dem Referenzsystem R1 beschrieben sein. Dadurch kann es möglich sein, dass die Messsteuereinrichtung 12 dazu eingerichtet ist, die Oberflächentopologie 19 ebenfalls in dem Referenzsystem zu beschreiben. Somit kann eine Lage der Hornhaut 18 in dem Referenzsystem R1 ermittelt werden. Die Ermittlung der Objektlage RA des Objekts 7 in dem Referenzsystem R1 kann durch die Messsteuereinrichtung 12 erfolgen, indem der Messsteuereinrichtung 12 ein Volumenmodell 20 des Objekts 7 bereitgestellt ist, welches das Volumen des Objekts 7 beschreiben kann. Die Messsteuereinrichtung 12 kann dazu eingerichtet sein, die erfasste Oberflächentopologie 19 in dem Volumenelement zu identifizieren und zu lokalisieren. Dadurch ist es möglich, eine Lage der Oberflächentopologie 19 in Bezug auf das Volumenmodell 20 zu ermitteln. Die Oberflächentopologie 19 kann in dem Volumenmodell 20 beispielsweise über eine Ermittlung einer maximalen Übereinstimmung der erfassten Oberflächentopologie 19 mit einer lokalen Topologie des Volumenmodells 20 erfolgen. Es kann vorgesehen sein, dass das Volumenmodell 20, welches dem Objekt 7 entspricht, vorab vorgegeben ist. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Messsteuereinrichtung 12 dazu eingerichtet ist, das Volumenmodell 20, aus vorhergehenden Messvorgängen zu rekonstruierenIn order to enable the determination of the object positions RA, RB of the object 7 in a predetermined reference system R1, which can be related to the processing device 1, for example, the processing device 1 can have a measuring device 10. The measuring device 10 can have at least one laser diode measuring beam device 11, which can be operated by a
Dadurch dass die Lage der Oberflächentopologie 19 in dem Referenzsystem R1 bekannt ist sowie die Lage R2 der Oberflächentopologie 19 in dem Volumenmodell 20, ist es möglich, die Objektlage RA des Volumenmodells 20 mit dem Referenzsystem R1 abzuleiten. Da das Volumenmodell 20 das Volumen des Objekts 7 beschreibt, kann somit die Objektlage RA des Objekts 7 in dem Referenzsystem R1 ermittelt werden.Because the position of the
Die Messvorrichtung 10 kann dazu eingerichtet sein, zu einem zweiten Zeitpunkt, einen zweiten Messvorgang durchzuführen, um eine zweite Objektlage RB des Objekts 7 zu ermitteln. Die Messvorrichtung 10 kann dazu eingerichtet sein, aus den zwei Objektlagen RA, RB eine zukünftige, prognostizierte Objektlage RC für einen bestimmten, zukünftigen Zeitpunkt zu ermitteln.The measuring device 10 can be configured to carry out a second measuring process at a second point in time in order to determine a second object position RB of the object 7. The measuring device 10 can be configured to determine a future, predicted object position RC for a specific future point in time from the two object positions RA, RB.
In einem weiteren Schritt kann es möglich sein, dass die Bearbeitungsvorrichtung 1 dazu eingerichtet ist, den Bearbeitungslaser in Abhängigkeit von der prognostizierten Objektlage RC des Objekts 7 auszugeben, um somit eine Bewegung des Objektes 7 zu berücksichtigen.In a further step, it may be possible for the processing device 1 to be set up to output the processing laser depending on the predicted object position RC of the object 7, in order to thus take a movement of the object 7 into account.
Es kann vorgesehen sein, dass die Messmusterfläche 9 durch den zumindest einen Messstrahl 14 auf die Oberfläche 8 des Objektes 7 projiziert werden soll, wobei es vorgesehen sein kann, dass der Messstrahl 14 einen vorbestimmten Strahlendurchmesser 28 aufweisen soll, um durch die Messstrahl 14 eine Fläche auf der Oberfläche 8 des Objektes 7 abzubilden. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 kann ein Weitungselement 27 aufweisen, welches dazu eingerichtet sein kann, den Messstrahl 14 auf den vorgegebenen Strahlendurchmesser 28 zu weiten. Die Messvorrichtung 10 10 kann als Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 eine Oberflächenemittereinheit 22 22 aufweisen, welche dazu eingerichtet sein kann, den zumindest einen Messstrahl 14 auszusenden. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 dazu eingerichtet sein, den durch die Oberflächenemittereinheit 22 ausgesandten Messstrahl 14 durch das Weitungselement 27 zu leiten, um vorgegebenen Strahlendurchmesser 28 bereitzustellen. Strahlendurchmesser 28 kann beispielsweise auf einen Wert von 3 mm geweitet werden, wodurch die durch den zumindest einen Messstrahl 14 gebildete Messmusterfläche 9 eine geeignete Größe aufweisen kann, um einen Zentralbereich eines Auges zu vermessen. Zur Vermessung eines ganzen sichtbaren Bereiches eines Auges kann es vorgesehen sein den Strahlendurchmesser 28 auf einen Wert von beispielsweise 2 cm durch das Weitungselement 27 zu weiten. Der geweitete Messstrahl 14 kann eine kontinuierliche Messmusterfläche 9 auf der Oberfläche 8 des Objektes 7 abbilden. Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein mehrere Reflexionspunkte 16 welche durch den zumindest einen Messstrahl 14 auf der Oberfläche 8 des Objekts 7 gebildet werden erfassen. Dabei wird an einem jeweiligen der Reflexionspunkte 16 ein jeweiliger reflektierte Messstrahl 14 ausgesandt. Ein jeweiliger der reflektierten Messstrahlen 14 kann eine jeweilige Intensität aufweisen. Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein Intensität eines jeweiligen Messstrahls 14 zu ermitteln. Intensität kann beispielsweise von eine Intensität des geweiteten Messstrahls 14 abhängen, der an dem jeweiligen Reflexionspunkte 16 reflektiert wurde. Es kann beispielsweise der Fall sein das der Messstrahl 14 in einem Zentrum eine maximale Intensität aufweist und dass die Intensität des Messstrahls 14 zum Rand des Messstrahls 14 abnimmt. Die Intensität des reflektierten Messstrahls 15 kann auch durch einen Winkel der Oberfläche 8 beeinflusst sein oder durch ein lokales Reflexionsvermögen der Oberfläche 8 des Objektes 7.It can be provided that the measuring
Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein, jeweilige Reflexionspunkte 16 in der Messmusterfläche 9 auf der Oberfläche 8 des Objektes 7 zu erfassen und deren Reflexionspunktekoordinaten 17 sowie deren jeweilige Intensität zu ermitteln. Aufgrund des kontinuierlichen Messmusters kann die Messmusterfläche 9 unendlich viele Reflexionspunkte 16 aufweisen. Die Detektoreinrichtung 13 kann aus diesem Grund Reflexionspunkte 16 nach einem vorbestimmten. Es kann beispielsweise vorgesehen sein das Reflexionen welche vorbestimmte Abstände zueinander aufweisen untersucht werden. Aus dem jeweiligen Reflexionspunktekoordinaten 17 kann die Detektoreinrichtung 13 ein Höhenprofil der Oberfläche 8 des Objektes 7 ermitteln. Aus den jeweiligen Intensitäten kann die Detektoreinrichtung 13 eine Intensitätsverteilung der Messmusterfläche 9 auf der Oberfläche 8 des Objektes 7 ermitteln. Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein, dass Referenzierungsmerkmal 26 anhand der Reflexionspunkte 16 zu identifizieren. Das Referenzierungsmerkmal 26 kann beispielsweise eine vorbestimmte Topologie der Oberfläche 8 des Objektes 7 sein oder ein vorbestimmter Referenzpunkt Objektes 7. Das Referenzierungsmerkmal 26 kann beispielsweise ein Höhenmerkmal und ein Intensitätsmerkmal aufweisen durch die Detektoreinrichtung 13 das Referenzierungsmerkmal 26 beispielsweise in der Intensitätsverteilung und oder dem Höhenprofil. In der gezeigten Figur kann das Referenzierungsmerkmal 26 ein Referenzierungspunkt sein welcher an einem Apex 29 eines Auges angeordnet sein kann. In der Messsteuereinrichtung 12 kann die Lage des Apex 29 in Bezug auf das Objekt 7 gespeichert sein. Der Apex 29 kann beispielsweise ein Höhenmerkmal aufweisen das der Apex 29 ein Punkt ist, welcher eine maximale Höhe aufweist. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Detektoreinrichtung 13 einen Höhenverlauf der Oberfläche 8 auswerten kann, um das Referenzierungsmerkmal 26 zu identifizieren. Aus den Reflexionspunktekoordinaten 17 der jeweiligen Reflexionspunkte 16 kann die Detektoreinrichtung 13 die Lage des Referenzierungsmerkmals 26 in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem R1 ermitteln. Aus der Lage des Referenzierungspunkts in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem R1 und aus der in der Steuereinrichtung gespeicherten Lage des Referenzierungspunkts in Bezug auf das Objekt 7 kann die Messsteuereinrichtung 12 die Lage des Objekts 7 in dem Referenzsystem R1 ermitteln.The detector device 13 can be set up to detect respective reflection points 16 in the
Die Messvorrichtung 10 kann als Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 ein Oberflächenemitterarray 21 aufweisen, welches mehrere Oberflächenemittereinheiten 22 aufweisen kann, die in einem vorbestimmten Muster eindimensional oder zweidimensional angeordnet sein können. Die Detektoreinrichtung 13 kann kombiniert in der Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 angeordnet sein und mehrere Detektoreinheiten 23 aufweisen, die ebenfalls in einem vorbestimmten Muster angeordnet sein können. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 kann dazu eingerichtet sein, mittels der Oberflächenemittereinheiten 22 jeweilige Messstrahlen 14 auszusenden, welche in dem vorbestimmten Muster zueinander angeordnet sind. Das vorbestimmte Muster kann beispielsweise mittels Abständen und/oder Winkeln zwischen den einzelnen Messstrahlen 14 definiert sein. Die Messstrahlen 14 können auf das Objekt 7 geführt werden und beispielsweise auf die Eintrittsfläche des Objekts 7 gerichtet sein. Die Messstrahlen 14 können an jeweiligen Reflexionspunkten 16 reflektiert werden und als reflektierte Messstrahlen 15 zurückgesandt werden. Die reflektierten Messstrahlen 15 können durch die Detektoreinheiten 23 der Detektoreinrichtung 13 erfasst werden. Die Messstrahlen 14 können in einem jeweiligen Messzyklus gepulst ausgegeben werden, so dass ein Aussendezeitpunkt der Messstrahlen 14 durch die jeweiligen Oberflächenemittereinheiten 22 bekannt ist. Die Detektoreinheiten 23 der Detektoreinrichtung 13 können dazu eingerichtet sein, die reflektierten Pulse zu erfassen und die Erfassungszeitpunkte der reflektierten Pulse zu messen. Dadurch kann die Messvorrichtung 10 dazu eingerichtet sein, eine Laufzeit des Messstrahls 14 zu dem Reflexionspunkt 16 und von dem Reflexionspunkt 16 zur Detektoreinheit 23 zu ermitteln. Unter Berücksichtigung der Lichtgeschwindigkeit kann somit eine Weglänge des Pulses ermittelt werden. Bei einer bekannten Richtung der erfassten reflektierten Messstrahlen 15 ist es somit möglich, dreidimensionale Reflexionspunktekoordinaten 17 der jeweiligen Reflexionspunkte 16 zu ermitteln. Die Reflexionspunktekoordinaten 17 können der Messsteuereinrichtung 12 bereitgestellt werden, welche daraus die Oberflächentopologie 19 des Objekts 7 rekonstruieren kann. Die Oberflächentopologie 19 kann beispielsweise eine allgemeine Ausrichtung der Hornhaut 18 und/oder Unebenheiten der Hornhaut 18 umfassen. Alternativ dazu kann es auch vorgesehen sein, dass die Messstrahlen 14 moduliert ausgegeben werden, beispielsweise mittels eines so genannten Chirpings, wobei keine gepulste Ausgabe der Messstrahlen 14 erfolgt, sondern eine kontinuierliche, wobei der Messstrahl 14 über die Zeit vorbestimmt moduliert wird. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, eine Frequenz des Messstrahls 14 zu modulieren und durch eine Überlagerung einer Frequenz eines ausgesandten Messstrahls 14 mit einer Frequenz eines erfassten reflektierten Messstrahls 15 die Zeit und somit die Weglänge des Messstrahls 14 und des reflektierten Messstrahls 15 zu ermitteln. Es kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung 10 in einem so genannten Flash Lidar-Verfahren arbeitet, wobei die Messstrahlen 14 zeitgleich ausgesandt werden und die Ankunftszeitpunkte der jeweiligen reflektierten Messstrahlen 15 durch die Detektoreinrichtung 13 zu den jeweiligen Zeitpunkten erfasst wird. Dadurch ist es möglich, eine zeitgleiche Messung durchzuführen im Gegensatz zu einer gerasterten Messung, bei der ein ausgesandter Messstrahl 14 entlang mehrerer Richtungen sequentiell geführt wird.The measuring device 10 can have a surface emitter array 21 as a laser diode measuring beam device 11, which can have a plurality of
Die gezeigte Messvorrichtung 10 kann örtlich voneinander getrennte Laserdiodenmessstrahleneinrichtungen 11 und Detektoreinrichtungen 13 aufweisen. Es kann möglich sein, dass mehrere der Detektoreinrichtungen 13 bereitgestellt werden, welche jeweilige Reflexionspunktekoordinaten 17 von zumindest einigen der Reflexionspunkte 16 erfassen. Die Reflexionspunktekoordinaten 17 können dann durch die Messsteuereinrichtung 12 zu einer Oberflächentopologie 19 zusammengeführt werden.The measuring device 10 shown can have laser diode measuring beam devices 11 and detector devices 13 that are locally separated from one another. It may be possible for several of the detector devices 13 to be provided, which detect respective reflection point coordinates 17 of at least some of the reflection points 16. The reflection point coordinates 17 can then be combined into a
Die Messvorrichtung 10 kann eine Umlenkeinheit 25 aufweisen, wobei es sich beispielsweise um einen Spiegel handeln kann, der einen bereitgestellten Ursprungslaserstrahl 24 zu unterschiedlichen Zeitpunkten in unterschiedliche Richtungen spiegeln kann, so dass die jeweiligen Messstrahlen 14 entlang der jeweiligen Strahlenverläufe bereitgestellt werden können. In diesem Fall kann ein sequentielles Abrastern der Oberfläche 8 des Objekts 7 erfolgen. Die Detektoreinrichtung 13 kann in diesem Fall ebenfalls ortsauflösend sein, es kann jedoch auch möglich sein, dass die Detektoreinrichtung 13 lediglich zur Erfassung einer Laufzeit der jeweiligen Messtrahlen, eingerichtet sein kann.The measuring device 10 can have a
Das Verfahren kann zum Ermitteln einer extrapolierten Lage RC eines Volumenmodells 20 eines Objektes 8 vorgesehen sein.The method can be provided for determining an extrapolated position RC of a
In dem Verfahren können durch die Messvorrichtung 10 zu zumindest zwei unterschiedlichen Zeitpunkten jeweilige Messvorgänge durchgeführt werden, wobei jeweilige Lagen RA, RB des Objektes 7 zu den zumindest zwei Zeitpunkten in einem Referenzsystem R1 ermittelt werden.In the method, respective measuring processes can be carried out by the measuring device 10 at at least two different points in time, wherein respective positions RA, RB of the object 7 are determined at the at least two points in time in a reference system R1.
In einem Schritt S1 kann durch zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 der Messvorrichtung 10, in dem jeweiligen Messvorgang zumindest ein Messstrahl 14 entlang einem vorbestimmten jeweiligen Strahlenverlauf zur Projektion einer vorbestimmten Messmusterfläche auf eine Oberfläche 8 des Objektes 7 ausgeben werden.In a step S1, at least one
In einem Schritt S2 kann durch zumindest eine Detektoreinrichtung 13 der Messvorrichtung 10, in dem jeweiligen Messvorgang zumindest ein reflektierter Messstrahl 15 des zumindest einen Messstrahls 14 erfasst werden, der an einem jeweiligen Reflexionspunkt 16 des zumindest einen Messstrahls 14 auf der Oberfläche 8 des Objektes 7 reflektiert wird. Durch die zumindest eine Detektoreinrichtung 13 der Messvorrichtung 10 können Reflexionspunktekoordinaten 17 des zumindest einigen der Reflexionspunktes 16 in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem R1 ermittelt werden,In a step S2, at least one reflected measuring
In einem Schritt S3 kann durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung 12 der Messvorrichtung 10 nach einem vorbestimmten Identifizierungsverfahren mittels dem zumindest einem Reflexionspunkt des vorbestimmten Messmusters auf der Oberfläche 8 des Objektes 7 des jeweiligen Messvorgangs ein vorbestimmtes Referenzierungsmerkmal des Objektes 7 identifiziert werden. Eine vorgegebene Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das Objekt 7 kann in der mindestens einen Messsteuereinrichtung 12 gespeichert sein.In a step S3, a predetermined reference feature of the object 7 can be identified by the at least one
In einem Schritt S4 kann durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung 12 der Messvorrichtung 10 nach einem vorbestimmten Lageermittlungsverfahren eine Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem R1 in Abhängigkeit von den Reflexionspunktekoordinaten 17 des zumindest einen Reflexionspunktes 16 in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem R1 ermittelt werden. In einem Schritt S5 kann durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung 12 der Messvorrichtung 10 aus der Lage des Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem R1 und der Lage des Referenzierungsmerkmals 19 in Bezug auf das Objekt die Lage RA, RB des Objektes 7 in dem Referenzsystem R1 des jeweiligen Messvorgangs zu ermittelt werden.In a step S4, the at least one
In einem Schritt S6 kann durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung 12 der Messvorrichtung 10 aus den zumindest zwei Lagen RA, RB nach einem vorbestimmten Extrapolationsverfahren die extrapolierte Lage RC des Objektes 7 ermittelt werden.In a step S6, the extrapolated position RC of the object 7 can be determined by the at least one
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie eine Messvorrichtung zur Ermittlung einer extrapolierten Lage eines Objekts bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how a measuring device can be provided to determine an extrapolated position of an object.
Claims (23)
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2022
- 2022-09-29 DE DE102022125220.5A patent/DE102022125220A1/en active Pending
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