DE10345586B4

DE10345586B4 - Method and device for determining the structure of a surface

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Publication number: DE10345586B4
Application number: DE2003145586
Authority: DE
Inventors: Thorsten Dipl.-Phys. Bothe
Original assignee: Bremer Institut fuer Angewandte Strahltechnik BIAS GmbH
Current assignee: Bremer Institut fuer Angewandte Strahltechnik BIAS GmbH
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: EP1668315A1; WO2005031251A1; DE10345586A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche, bei dem aufeinanderfolgend mehrere flächige Streifenmuster mit flächigen Strukturen punktweise von einem Streifenmustererzeuger (12, 18) erzeugt werden, bei dem die Strukturen zweier Muster voneinander verschiedene Breiten haben, bei dem das Streifenmuster an der Oberfläche (11, 19) gespiegelt wird, bei dem das gespiegelte Muster von einer Optik auf einen Bildaufnehmer (14) abgebildet wird, bei dem das von dem Bildaufnehmer (14) aufgenommene Bild von einer Steuerung (17) ausgewertet wird, und bei dem für jeden Bildpunkt des vom Bildaufnehmer aufgenommenen Bildes eines Streifenmusters jeweils die zugehörige reflektierte Position bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenmuster eine sinusförmige Grauwert-, Helligkeits- und/oder Intensitätsverteilung haben, und daß die Optik auf die Oberfläche scharf eingestellt wird.method for determining the structure of a surface in which successive several areal Striped pattern with flat Structures pointwise from a stripe pattern generator (12, 18) be generated, in which the structures of two patterns from each other Have widths at which the striped pattern on the surface (11, 19) is mirrored, wherein the mirrored pattern of an optic is imaged on an image sensor (14), in which the of the Image recorder (14) recorded image by a controller (17) evaluated is, and at the for each pixel of the image taken by the image sensor Strip pattern, respectively, the associated reflected position is determined, characterized in that the fringe pattern is a sinusoidal gray value, Brightness and / or intensity distribution have, and that the Optics on the surface is focused.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche, bei dem aufeinander folgend mehrere flächige Streifenmuster mit flächigen Strukturen punktweise von einem Streifenmustererzeuger erzeugt werden, bei dem die Strukturen zweier Muster voneinander verschiedene Breiten haben, bei dem das Streifenmuster an der Oberfläche gespiegelt wird, bei dem das gespiegelte Muster von einer Optik auf einen Bildaufnehmer abgebildet wird, bei dem das von dem Bildaufnehmer aufgenommene Bild von einer Steuerung ausgewertet wird, und bei dem für jeden Bildpunkt des vom Bildaufnehmer aufgenommenen Bildes eines Streifenmusters jeweils die zugehörige reflektierte Position bestimmt wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche, mit einem Streifenmustererzeuger, der mittels einer Steuerung zum punktweisen Erzeugen von flächigen Streifenmustern verschiedener Streifenbreite ansteuerbar ist, mit einer Optik zum Abbilden des in einer Oberfläche gespiegelten Musters auf einen Bildaufnehmer, wobei mittels der Steuerung ein von dem Bildaufnehmer aufgenommenes Bild auswertbar ist, wobei der Streifenmustererzeuger mehrere flächig angeordnete Punkterzeugerelemente zum punktweisen Erzeugen der Punkte des Musters an jeweils definierten Positionen aufweist, und wobei mittels der Steuerung für jeden Bildpunkt des vom Bildaufnehmer aufgenommenen Bildes eines Streifenmusters jeweils die zugehörige reflektierte Position bestimmbar ist.The The invention relates to a method for determining the structure of a Surface, in succession, several flat stripe patterns with flat structures are generated pointwise by a stripe pattern generator at the structures of two patterns of different widths in which the striped pattern is mirrored on the surface, in which the mirrored pattern of an optic imaged on an image sensor in which the image taken by the imager of a Control is evaluated, and for each pixel of the image sensor recorded image of a stripe pattern in each case the associated reflected Position is determined. Furthermore The invention relates to a device for determining the structure a surface, with a stripe pattern generator, which by means of a control for Pointwise generation of areal Stripe patterns of different stripe width is controllable, with an optic for imaging the pattern mirrored in a surface an imager, wherein by means of the controller one of the imager recorded image is evaluated, wherein the striped pattern generator several areas arranged dot generator elements for pointwise generating the points of the pattern at respectively defined positions, and wherein by means of the control for each pixel of the image taken by the image sensor Strip pattern each of the associated reflected position determinable is.

Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind beispielsweise dem Artikel „Automatische Inspektion spiegelnder Freiformflächen anhand von Rasterreflexionen" J. Beyerer, D. Pérard, tm – Technisches Messen 64 (1997) 10, S. 394–400, zu entnehmen. Eine ähnliche Vorrichtung und ein ähnliches Verfahren sind auch der DE 199 44 354 A1 zu entnehmen.Such an apparatus and method can be found, for example, in the article "Automatic Inspection of Reflecting Free Form Surfaces Based on Scanning Reflections" J. Beyerer, D. Pérard, tm - Technisches Messen 64 (1997) 10, pp. 394-400 and a similar process are also the DE 199 44 354 A1 refer to.

Eine weitere Vorrichtung und ein weiteres Verfahren zur Oberflächenuntersuchung sind beispielsweise der WO 97/40367 zu entnehmen. Das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung dienen dazu, mittels spiegelnder Betrachtung eines Musters Oberflächendefekte der spiegelnden Oberfläche zu bestimmen. Nachteilig hierbei ist, daß sich mittels Auswerten des Fortschreitens einer Veränderung des aufgenommenen Bildes bei einer Vorwärtsbewegung des betrachteten Objektes zwar die tatsächliche Position eines detektierten Defektes bestimmen läßt. Es sind hierbei allerdings nur schwierig Aussagen über die tatsächliche Topographie der betrachteten Oberfläche zu treffen. Auch bei ähnlichen Verfahren, die sich üblicherweise der Triangulation bedienen, ist es aufwendig und mit Fehlern behaftet, die tatsächliche Topographie der Oberfläche zu Bestimmen. Insbesondere ist üblicherweise bei einer Vermessung der Oberfläche mit hoher Auflösung nur ein verhältnismäßig kleiner Bereich dieser Vermessung zugänglich. Soll hingegen ein großer Oberflächenbereich vermessen werden, ist dies entweder nur mit geringer Auflösung möglich, oder es müssen viele aufeinander folgende Messungen mit hoher Auflösung durchgeführt werden.A another device and another method for surface investigation can be found for example in WO 97/40367. The known method and the known device serve, by means of specular observation a pattern surface defects the reflective surface to determine. The disadvantage here is that by means of evaluating the Progression of change of the recorded image in a forward movement of the considered Object though the actual Determine the position of a detected defect. There are, however, here only difficult statements about the actual Topography of the surface considered. Also with similar procedures, usually Using triangulation, it is complex and error-prone, the actual Topography of the surface to determine. In particular, it is customary during a survey of the surface with high resolution only a relatively small one Area of this survey accessible. If you want a big one surface area measured, this is possible only with low resolution, or there have to be many consecutive high-resolution measurements.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche anzugeben, mit denen sich einfach und zuverlässig und insbesondere ohne großen Aufwand zur Kalibrierung und Justage die Struktur einer Oberfläche in einem großen Bereich mit hoher Auflösung bestimmen läßt.The The problem underlying the invention is a device and to provide a method for determining the structure of a surface which are easy and reliable and especially without huge Effort to calibrate and adjust the structure of a surface in a large area with high resolution determine.

Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren der eingangs genannten Art die Streifenmuster eine sinusförmige Grauwert-, Helligkeits- und/oder Intensitätsverteilung haben, und daß die Optik auf die Oberfläche schart eingestellt wird. Außerdem wird das Problem erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mittels des Streifenmustererzeugers Streifenmuster mit sinusförmiger Verteilung des Grauwertes, der Helligkeit und/oder der Intensität erzeugbar sind, und daß die Optik auf die Oberfläche schart eingestellt ist.The Problem is inventively achieved in that in the Method of the type mentioned above, the fringe pattern is a sinusoidal gray value, Brightness and / or intensity distribution have, and that the Optics on the surface is set. Furthermore The problem is inventively characterized solved, that at a device of the type mentioned by means of the Streifenmustererzeugers Strip pattern with sinusoidal distribution gray value, brightness and / or intensity can be generated are, and that the Optics on the surface is set.

Durch das Erzeugen mehrerer flächiger Muster mit Strukturen unterschiedlicher Abmessungen kann auf verhältnismäßig schnelle und einfache Art und Weise die vollständige Topographie der Oberfläche mit hoher Auflösung in einem großen Raumbereich bestimmt werden. Zu diesem Zweck wird zunächst mit einer groben Struktur die grobe Position und anschließend mit immer feineren Strukturen die tatsächliche Position und die tatsächliche Höhe der Erhebung beziehungsweise Tiefe der Einsenkung bestimmt. Weil dabei die aufeinander folgenden mehreren flächigen Muster von dem gleichen Streifenmustererzeuger punktweise erzeugt werden, wobei die einzelnen Punkte jeweils definierte Positionen aufweisen, ist ein verhältnismäßig geringer Kalibrier- und Justageaufwand erforderlich. Auf diese Weise ist immer gewährleistet, daß die Lage jedes Punktes auch bei aufeinander folgenden flächigen Mustern unverändert bleibt. Die Auswertung der Position der aufgenommenen Bildpunkte liefert dabei in einem großen Bereich Ergebnisse mit hoher Auflösung. Weil die Streifenmuster eine sinusförmige Grauwert-, Helligkeits- und/oder Intensitätsverteilung haben, läßt sich die Auflösung weiter erhöhen, da in diesem Fall auch zwischen den Maxima beziehungsweise Minima eine exakte Zuordnung der Position und der Höhe möglich ist. Die Auflösung wird durch das Scharfstellen der Optik auf die Oberfläche weiter positiv beeinflußt, da eine unerwünschte Tiefpaßfilterung wie bei der Scharfstellung der Optik auf das zu spiegelnde Streifenmuster dadurch vermieden wird.By creating a plurality of planar patterns having structures of different dimensions, the complete topography of the high resolution surface in a large spatial area can be determined in a relatively fast and simple manner. For this purpose, the coarse position and then with ever finer structures the actual position and the actual height of the elevation or depth of the depression is first determined with a coarse structure. In this case, since the successive multiple areal patterns are generated pointwise by the same stripe pattern generator, with the individual points each having defined positions, a relatively small amount of calibration and adjustment is required. In this way it is always ensured that the position of each point remains unchanged even in successive planar patterns. The evaluation of the position of the recorded pixels delivers high-resolution results over a wide range. Because the stripe patterns have a sinusoidal gray-scale, brightness and / or intensity distribution, the resolution can be further increased, since in this case an exact assignment of the position also exists between the maxima or minima and the height is possible. The resolution is further positively influenced by the focusing of the optics on the surface, as an undesirable low-pass filtering as in the focusing of the optics is to be reflected on the pattern to be reflected thereby avoided.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt das punktweise Erzeugen der Muster mittels des Bilderzeugers digital. Als Streifenmustererzeuger eignet sich ein Flachbildschirm, ein TFT-Monitor oder ein Plasmabildschirm. Dieses digital punktweise Ansteuern der Streifenmustererzeuger, die einzelne Bilderzeugungszellen aufweisen, stellt so sicher, daß jeder Punkt immer an der gleichen Position liegt. Bei einer Weiterbildung steuert die Steuerung den Streifenmustererzeuger zum Erzeugen des flächigen Musters an. Dabei wird mittels der Steuerung eine Korrektur eines Grauwertes, der Helligkeit und/oder der Intensität des Bilderzeugers zum Erzeugen des sinusförmigen Streifenmusters durchgeführt. Insbesondere bei digitaler Ansteuerung läßt sich sonst den jeweiligen Punkten nicht der erforderliche Wert für die Darstellung einer sinusförmigen Struktur zuweisen. Dies würde gegebenenfalls zu systematischen Fehlern bei der Auswertung führen.in a development of the invention is the pointwise generating the pattern digitally using the imager. As a striped pattern generator suitable is a flat screen, a TFT monitor or a plasma screen. This digital pointwise driving the stripe pattern generator, The individual imaging cells thus ensure that each dot always in the same position. In a continuing education controls the controller controls the fringe pattern generator to generate the areal pattern at. In this case, by means of the controller, a correction of a gray value, the brightness and / or intensity of the imager for generating of the sinusoidal Strip pattern performed. In particular, with digital control can be otherwise the respective Not the required value for the representation of a sinusoidal structure to assign. This would possibly lead to systematic errors in the evaluation.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die optische Achse des Bildaufnehmers und die Oberflächennormale des Streifenmustererzeugers einen kleinen Winkel einschließen. Besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, wenn die optische Achse und die Oberflächennormale parallel zueinander sind. Auf diese Weise läßt sich eine besonders hohe Auflösung erzielen. Insbesondere kann auch durch Variation des Abstandes von Streifenmustererzeuger beziehungsweise Bildaufnehmer zur zu untersuchenden Oberfläche die Auflösung beziehungsweise die Größe des untersuchten Bildes variiert werden.A Further development of the invention is characterized in that the optical Axis of the imager and the surface normal of the fringe pattern generator include a small angle. It has proven to be particularly advantageous if the optical Axis and the surface normal are parallel to each other. In this way, a particularly high resolution achieve. In particular, by varying the distance of Strip pattern generator or image sensor to be examined Surface the resolution or the size of the examined Picture to be varied.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das gespiegelte Muster von dem Bildaufnehmer bildpunktweise mit Bildpunktaufnehmern definierter Position aufgenommen wird. Hierbei ist auch für den Bildaufnehmer selbst keine zusätzliche Kalibrierung oder Justierung erforderlich, da jeder Bildpunktaufnehmer immer an der gleichen Stelle sitzt.A other embodiment The invention is characterized in that the mirrored pattern of the image sensor pixel by pixel defined with pixel receivers Position is recorded. Here is also for the image sensor itself no additional Calibration or adjustment required as each pixel pickup always sitting in the same place.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Steuerung aus mehreren Bildern die Topographie der Oberfläche bestimmt. Diese Steuerung kann beispielsweise ein konventioneller Computer sein. Es ist möglich, daß die Steuerung ein Phasenschiebeverfahren durchführt, bei dem mehrere Bilder eines Streifenmusters mit gegeneinander verschobener Phase miteinander verglichen werden.One Another advantage arises when the controller of several Images determines the topography of the surface. This control may be, for example, a conventional computer. It is possible that the controller performs a phase shift method in which multiple images a stripe pattern with mutually shifted phase with each other be compared.

Zur Untersuchung nicht oder nur schlecht spiegelnder Oberflächen kann der Streifenmustererzeuger das Muster mittels Infrarotstrahlung oder Wärme erzeugen. Bei diesen verhältnismäßig langwelligen Strahlungsarten erscheinen auch die meisten sonst nicht spiegelnden Oberflächen spiegelnd. Insbesondere die Verwendung der derzeit in der Entwicklung befindlichen Teraherzstrahlung ist dabei von Vorteil. Zur Erzeugung von Infrarotstrahlungen kann beispielsweise ein Plasmabildschirm verwendet werden. Bei diesem Plasmabildschirm sind einzelne Mikroplasmaentladungen an definierten Orten ansteuerbar, welche als definierte Wärmequellen benutzt werden können.to Examination of no or only poorly reflecting surfaces can the stripe pattern generator the pattern by means of infrared radiation or heat produce. In these relatively long-wave Radiation types also appear most otherwise non-reflective surfaces specular. In particular, the use of currently under development located Teraherzstrahlung is advantageous. To produce of infrared radiation, for example, a plasma picture screen be used. In this plasma screen are single micro plasma discharges controlled at defined locations, which as defined heat sources can be used.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:in the Following are embodiments of Invention explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels mit den Erfindungsmerkmalen, 1 a schematic representation of a first embodiment with the features of the invention,

2 eine schematische Teildarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels mit den Erfindungsmerkmalen, 2 a schematic partial view of a second embodiment with the features of the invention,

3 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung ähnlich 2, 3 a third embodiment in a schematic representation similar 2 .

4 ein Ausführungsbeispiel mit zwei Kameras in einer schematischen Teildarstellung, und 4 an embodiment with two cameras in a partial schematic representation, and

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Bestimmen der Struktur einer stark gekrümmten Oberfläche. 5 a further embodiment for determining the structure of a strongly curved surface.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche mit den Erfindungsmerkmalen. Gezeigt ist ein zu untersuchender Gegenstand 10 mit einer Oberfläche 11. Der Oberfläche 11 zugewandt ist Streifenmustererzeuger 12 angeordnet, der zentral eine Öffnung 13 aufweist. In der Öffnung 13 ist ein Bildaufnehmer 14 angeordnet, der eine Optik aufweist und ebenfalls der Oberfläche 11 zugewandt ist. Der Bilderzeuger 12 und der Bildaufnehmer 14 sind mittels Steuerleitungen 15, 16 mit einer Steuerung 17 verbunden. 1 shows a schematic representation of an apparatus for determining the structure of a surface with the features of the invention. Shown is an object to be examined 10 with a surface 11 , The surface 11 facing is striped pattern generator 12 arranged, the centrally an opening 13 having. In the opening 13 is an imager 14 arranged, which has an appearance and also the surface 11 is facing. The imager 12 and the imager 14 are via control lines 15 . 16 with a controller 17 connected.

Die optische Achse des Bildaufnehmers 14 sowie die Flächennormale der der Oberfläche 11 zugewandten Seite des Streifenmustererzeugers 12 sind parallel zur Flächennormalen der Oberfläche 11 ausgerichtet. Mit dieser Geometrie ergibt sich eine besonders gute Auflösung und eine leichterte Kalibrierung.The optical axis of the image sensor 14 as well as the surface normal of the surface 11 facing side of the Streifenmustererzeugers 12 are parallel to the surface normal of the surface 11 aligned. With this geometry results in a particularly good resolution and easier calibration.

Der Streifenmustererzeuger 12 weist der Oberfläche 11 zugewandt eine Vielzahl einzeln ansteuerbarer Punkte auf. Beispielsweise kann der Streifenmustererzeuger 12 selbstleuchtend sein wie ein Monitor. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein TFT-Monitor 12 verwendet. Es kann zur Erzeugung von Bildern mittels Infrarotstrahlung oder Wärmestrahlung auch ein Plasmabildschirm verwendet werden. Weiter ist es auch möglich, einen Projektor zu benutzen oder sogenannte Passivdisplays. Außerdem ist auch die Verwendung sogenannten e-Papers möglich, wie es neuerdings in der Erprobung ist. Der Bildaufnehmer 14 weist ebenfalls eine Matrix von Bildpunktaufnehmern auf. Beispielsweise kann dies ein CCD-Chip oder ein CMOS-Chip oder für Thermographie eine Thermographiekamera sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird als Bildaufnehmer eine CCIR-Kamera 14 verwendet. Es können statt einer CCIR-Kamera aber auch andere Kameraformate und beliebige Sensortypen verwendet werden. Ferner ist auch der Einsatz bolometrischer Sensoren möglich.The stripe pattern generator 12 indicates the surface 11 facing a variety individually controllable points on. For example, the stripe pattern generator 12 be self-luminous like a monitor. In the embodiment shown becomes a TFT monitor 12 used. It can be used to generate images by means of infrared radiation or thermal radiation and a plasma screen. Furthermore, it is also possible to use a projector or so-called passive displays. In addition, the use of so-called e-paper is possible, as it is recently in the trial. The imager 14 also has a matrix of pixel pickups. For example, this may be a CCD chip or a CMOS chip or, for thermography, a thermographic camera. In the embodiment shown, the image recorder is a CCIR camera 14 used. Instead of a CCIR camera, other camera formats and any type of sensor can be used. Furthermore, the use of bolometric sensors is possible.

Nachfolgend wird der Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Zunächst wird mittels der Steuerung 17, die im vorliegenden Fall ein Computer 17 ist, ein Ansteuersignal über die Steuerleitung 15 an den TFT-Monitor 12 übertragen. Der TFT-Monitor 12 erzeugt daraufhin ein sinusförmiges Streifenmuster. Dieses sinusförmige Streifenmuster kann beispielsweise mittels verschiedener Graustufen erzeugt werden. Damit hier mittels der verfügbaren Graustufen ein möglichst echter Sinus dargestellt werden kann, erfolgt eine Korrektur der von dem TFT-Monitor 12 darzustellenden Grauwerte dahingehend, daß ein möglichst echter Sinus entsteht. Hierfür wird in einem vorhergehenden Kalibriervorgang für eine Kamera/Monitorfunktion der darstellbare Grauwertbereich Wert für Wert erzeugt und aufgenommen. Die hieraus ermittelte Responsefunktion wird invertiert und als Linearisierungsfunktion für die Auswertung benutzt. Das von dem TFT-Monitor 12 erzeugte sinusförmige Streifenmuster wird an der Oberfläche 11 gespiegelt und das gespiegelte Streifenmuster von der CCIR-Kamera 14 aufgenommen. Zu diesem Zweck ist die Optik der CCIR-Kamera 14 auf die Oberfläche 11 scharf gestellt. Dies sorgt für die unverfälschte Aufnahme von Daten der Oberfläche 11 mit hoher Auflösung. Dieses Scharfstellen auf die Oberfläche sorgt dafür, daß keine ungewünschte Verwaschung bei der digitalen Bildaufnahme stattfindet. Da bei diesem Verfahren feine Streifen eines Streifenmusters nicht mehr mit der CCIR-Kamera 14 aufnehmbar sind, werden verhältnismäßig breite Streifen für das Streifenmuster verwendet. Damit hier aus der Ermittlung des bildpunktweise aufgenommenen Grauwertes Fehler bei der Bestimmung der Oberflächenkrümmung und damit über eine Integration der jeweiligen Phasen der absoluten Erhebung beziehungsweise Einsenkung möglichst vermieden werden, ist es deshalb erforderlich, einen möglichst echten Sinus zu verwenden. Zu diesem Zweck dient die vorstehend beschriebene von dem Computer 17 durchgeführte Linearisierung.The method sequence of the method according to the invention will be explained in more detail below. First, by means of the controller 17 which in the present case is a computer 17 is, a drive signal via the control line 15 to the TFT monitor 12 transfer. The TFT monitor 12 then generates a sinusoidal striped pattern. This sinusoidal striped pattern can be generated, for example, by means of different gray levels. In order to be able to represent as real a sine as possible using the available gray levels, the TFT monitor is corrected 12 Gray values to be displayed in such a way that a sine as real as possible arises. For this purpose, the displayable gray value range value for value is generated and recorded in a previous calibration process for a camera / monitor function. The response function determined from this is inverted and used as a linearization function for the evaluation. That of the TFT monitor 12 generated sinusoidal striped pattern becomes on the surface 11 mirrored and the mirrored stripe pattern from the CCIR camera 14 added. For this purpose, the optics of the CCIR camera 14 on the surface 11 in focus. This ensures the unadulterated uptake of surface data 11 with high resolution. This focus on the surface ensures that no unwanted blurring takes place during digital image acquisition. As with this method, fine stripes of a stripe pattern are no longer with the CCIR camera 14 relatively wide strips are used for the striped pattern. In order to avoid errors in the determination of the surface curvature and thus in an integration of the respective phases of the absolute collection or depression from the determination of the pixel value recorded gray value, it is therefore necessary to use as real as possible sine. For this purpose, the one described above is used by the computer 17 performed linearization.

Zur Bestimmung der Topographie der Oberfläche 11 wird zunächst ein verhältnismäßig breites Streifenmuster auf dem TFT-Monitor 12 dargestellt. Dieses breite sinusförmige Streifenmuster kann beispielsweise nur einen hellen und einen dunklen Streifen enthalten, die einer Periode des Sinus entsprechen. Dadurch ist bereits eine verhältnismäßig grobe Zuordnung der absoluten Phasen des erzeugten Sinus und damit der den jeweiligen Punkten zugehörigen Orten auf der Oberfläche des TFT-Monitors 12 möglich. Als nächstes kann ein Sinus mit einer kleineren Periode verwendet werden, bei dem beispielsweise zwei dunkle und zwei helle Streifen auf dem TFT-Monitor 12 dargestellt werden. Nachfolgend werden mehrere immer feinere Streifenmuster von dem TFT-Monitor 12 erzeugt und an der Oberfläche 11 gespiegelt, um sodann von der CCIR-Kamera 14 aufgenommen zu werden. Dadurch läßt sich mittels einer von dem Computer 17 durchgeführten Auswertung eine immer präzisere Bestimmung des jeweiligen Neigungswinkels an den verschiedenen Orten der Oberfläche 11 bestimmen. Aus diesen Neigungswinkeln, sind wiederum die tatsächlichen Höhen- beziehungsweise Tiefenabweichungen bestimmbar. Hierzu werden mittels einer zweidimensionalen Integration aus den aus dem Neigungswinkel ermittelten lokalen Höhenänderungen die tatsächlichen Höhenwerte bestimmt.To determine the topography of the surface 11 First, a relatively wide stripe pattern on the TFT monitor 12 shown. For example, this broad sinusoidal stripe pattern may contain only a light and a dark stripe corresponding to one period of the sine. As a result, there is already a relatively rough assignment of the absolute phases of the generated sine and thus of the locations associated with the respective points on the surface of the TFT monitor 12 possible. Next, a sine with a smaller period can be used, for example, two dark and two light stripes on the TFT monitor 12 being represented. Below are several finer and finer stripe patterns from the TFT monitor 12 generated and on the surface 11 mirrored, then from the CCIR camera 14 to be included. This can be done by means of one of the computer 17 evaluation carried out an increasingly precise determination of the respective angle of inclination at the various locations of the surface 11 determine. From these angles of inclination, in turn, the actual height or depth deviations are determined. For this purpose, the actual height values are determined by means of a two-dimensional integration from the local height changes determined from the angle of inclination.

Diese nacheinander folgenden Aufnahmen mit verschiedener Periode der sinusförmigen Streifenmuster lassen sich mittels des gezeigten Aufbaus verhältnismäßig schnell durchführen. So sind für die Aufnahme und Auswertung eines einzelnen Streifenmusters nur einige hundert Millisekunden erforderlich. Da hier eine aktiv digital ansteuerbare Matrix des TFT-Monitors 12 verwendet wird, so daß für jedes einzelne Bild die Positionen der einzelnen Punkte exakt bekannt sind und andererseits auch die Orte der einzelnen Bildpunktaufnehmer zwischen aufeinander folgenden Bildern nicht verändert werden, so daß auch deren Positionen jeweils exakt bekannt sind, ist keine zusätzliche Eichung beziehungsweise Kalibrierung erforderlich. Im Einzelnen kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Meßstation eingerichtet werden, indem TFT-Monitor 12 und CCIR-Kamera 14 zueinander justiert und auf eine Position ausgerichtet werden, auf der die zu prüfenden Objekte 10 anzuordnen sind. Das Objekt muß nur verhältnismäßig grob positioniert werden. Wesentlich dabei ist, daß der Fokus der CCIR-Kamera 14 auf der Oberfläche 11 angeordnet ist. Durch die Auswertung der Oberflächenstruktur aus mehreren Bildern sinusförmiger Streifenmuster mit unterschiedlicher Periode läßt sich so gleichzeitig eine große Fläche betrachten und trotzdem eine hohe Auflösung über die gesamte Fläche erzielen.These successive shots with different period of the sinusoidal stripe pattern can be performed relatively quickly by means of the structure shown. Thus, only a few hundred milliseconds are required to record and evaluate a single stripe pattern. Here is an active digitally controllable matrix of the TFT monitor 12 is used, so that the positions of the individual points are known exactly for each individual image and on the other hand, the locations of the individual Bildpunktaufnehmer between successive images are not changed, so that their positions are each exactly known, no additional calibration or calibration is required , In detail, with the device according to the invention, a measuring station can be set up by the TFT monitor 12 and CCIR camera 14 adjusted to each other and aligned to a position on which the objects to be tested 10 are to be arranged. The object only has to be positioned relatively coarsely. It is essential that the focus of the CCIR camera 14 on the surface 11 is arranged. By evaluating the surface structure from several images of sinusoidal stripe patterns with different periods, a large area can be viewed simultaneously while still achieving a high resolution over the entire area.

Die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verwendete Geometrie mit der CCIR-Kamera 14 in einer Öffnung des TFT-Monitors 12 ergibt eine besonders hohe Meßempfindlichkeit. Für jeden Bildpunkt der CCIR-Kamera 14 wird die zugehörige, reflektierte Position φ in einer Positionsmatrix bestimmt. Die erreichbare Auflösung Δφ legt dabei die kleinsten unterscheidbaren Ausgangsorte Δx_P des reflektierten Lichtes und damit detektierbaren Winkeländerungen Δα fest: tan(Δα) = xP/I The geometry used in the embodiment shown with the CCIR camera 14 in an opening of the TFT monitor 12 results in a particularly high measuring sensitivity. For every pixel of the CCIR camera 14 the associated, reflected position φ is determined in a position matrix. The achievable resolution Δφ determines the smallest distinguishable starting point Δx _{P of} the reflected light and thus detectable angle changes Δα: tan (Δα) = x P / I

Der kleinste auflösbare Winkel des gemessenen Objektbereiches zur Kamera beträgt Δα/2. Wenn folglich zwei einander benachbarte Kamerapixel gerade Bereiche mit gleichem Winkel abdecken, dann kann von einem Pixel zum nächsten Pixel eine Winkeländerung von Δα/2 nachgewiesen werden. Diese Winkeländerung kann bei bekannter Pixelgröße x_Cam der Kamerapixel auf dem Objekt in eine Höhenänderung Δz umgerechnet werden: Δz/xCam = tan(Δα/2) ≈ tan(Δα)/2 The smallest resolvable angle of the measured object area to the camera is Δα / 2. Thus, if two adjacent camera pixels cover even areas of the same angle, then an angle change of Δα / 2 can be detected from one pixel to the next pixel. If the pixel size x _{Cam of} the camera pixels on the object is known, this angle change can be converted into a height change Δz: Az / x Cam = tan (Δα / 2) ≈ tan (Δα) / 2

Mit der ersten Gleichung ergibt sich so: Δz ≈ ΔxP·xCam/2·I The first equation yields: Δz ≈ Δx P .x Cam / 2 * I

Δx_P ist proportional zu Δφ über die Periodenlänge Px der benutzen Streifen: Δx_P = Px·Δφ/2π. Dabei ist typischerweise eine Unterscheidung einer 10tel Periode möglich: Δφ = 2π/10 und somit: Δx_P ≈ Px/10. Gibt man zur Veranschaulichung die Periode Px in Pixel P an und geht von 1024 Gesamtpixeln aus, so wird mit der Kantenlänge S des TFT-Monitors Px = P·S/1024: ΔxP ≈ P·S/10·1024 ≈ P·S/10000 Δx _P is proportional to Δφ over the period Px of the strips used: Δx _P = Px · Δφ / 2π. In this case, a distinction of a 10th period is typically possible: Δφ = 2π / 10 and thus: Δx _P ≈ Px / 10. By way of illustration, given the period Px in pixel P and assuming 1024 total pixels, the edge length S of the TFT monitor becomes Px = P · S / 1024: Ax P ≈ P · S / 10 · 1024 ≈ P · S / 10000

Aus der Geometrie des Aufbaus ergibt sich, daß auf dem Objekt ein Bereich S/2 Licht reflektiert. Eine Standard-Megapixel-Kamera tastet diesen Bereich mit 1000 Pixeln ab. Somit ergibt sich: XCam ≈ S/2000 From the geometry of the structure it follows that on the object an area S / 2 reflects light. A standard megapixel camera scans this area with 1000 pixels. This results in: X Cam ≈ S / 2000

Faßt man die letzten drei Gleichungen zusammen, so ergibt sich: Δz ≈ P·S·S/10000·2000·2·I = P·S2·25·10–9/I If one summarizes the last three equations, the result is: Δz ≈ P · S · S / 10000 · 2000 · 2 · I = P · S 2 · 25 · 10 -9 / I

Für eine pessimistische Abschätzung ergibt sich für eine Positionsmatrix mit S = 1 m, mit der bei der verwendeten Geometrie ein Objekt mit 0,5 m Größe untersucht werden kann, einem Meßabstand von I = 1 m und einer Streifenperiode von P = 100 Pixel: Δzpess ≈ 100·25·10–9m = 2,5 μm For a pessimistic estimation results for a position matrix with S = 1 m, with the geometry used, an object with 0.5 m size can be examined, a measuring distance of I = 1 m and a strip period of P = 100 pixels: Az pess ≈ 100 · 25 · 10 -9 m = 2.5 μm

Für einen Messabstand von I = 4m und eine Streifenperiode von 10 Pixeln ergibt sich hier der kleinste detektierbare Höhenunterschied rein rechnerisch zu: Δzopt ≈ 10·25·10–9m/4 = 62,5 nm For a measurement distance of I = 4m and a strip period of 10 pixels, the smallest detectable height difference results purely mathematically from: Az opt ≈ 10 · 25 · 10 -9 m / 4 = 62.5 nm

Bei der Abschätzung wurde vernachlässig, daß auch die Optik einen begrenzenden Einfluß auf die Auflösung haben kann. Wenn hier also Auflösungen im nm-Bereich erzielt werden sollen, sind zwangsläufig an die Optik besondere Anforderungen zu stellen.in the estimate was neglected that the Optics have a limiting effect on the resolution may have. So here are resolutions in the nm range are inevitably on to make the optics special requirements.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel mit den Erfindungsmerkmalen in einer schematischen Teildarstellung. Gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern. Nicht in der Fig. gezeigt sind die Steuerleitungen 15, 16 und die Steuerung 17. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die CCIR-Kamera 14 nicht in einer Öffnung sondern am Rand eines TFT-Monitors 18 angeordnet. Mit dieser Geometrie läßt sich nur eine etwas schlechtere Auflösung erzielen, als bei der Geometrie von 1. Dafür läßt sich hierfür beispielsweise ein Standard-TFT-Monitor 18 verwenden, wie er kostengünstig und in hoher Qualität, kommerziell verfügbar ist. Für das gezeigte Ausführungsbeispiel ergibt sich eine vorteilhafte Geometrie, wenn die CCIR-Kamera 14 um einen Winkel α gegen die Flächennormale der Oberfläche 11, die im gezeigten Ausführungsbeispiel senkrecht verläuft, derart verkippt ist, daß die optische Achse der CCIR-Kamera 14 ungefähr mittig unter dem TFT-Monitor 18 auf die Oberfläche 11 trifft. Gleichzeitig ist dann die Flächennormale des TFT-Monitors 18 um den Winkel α gegen die Flächennormale der Oberfläche 11 verkippt, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel vertikal angeordnet ist. Auf diese Weise trifft die gespiegelte optische Achse der CCIR-Kamera 14 rechtwinklig auf den TFT-Monitor 18, wodurch sich ein gleichmäßiger Kontrast und geringere geometrische Verzerrungen ergeben. 2 shows a second embodiment with the features of the invention in a schematic partial representation. The same elements bear the same reference numbers. Not shown in the figure are the control lines 15 . 16 and the controller 17 , In the embodiment shown, the CCIR camera is 14 not in an opening but on the edge of a TFT monitor 18 arranged. With this geometry, only a slightly worse resolution can be achieved than with the geometry of 1 , This can be done, for example, a standard TFT monitor 18 use as it is cost-effective and in high quality, commercially available. For the embodiment shown results in a favorable geometry when the CCIR camera 14 by an angle α against the surface normal of the surface 11 which is perpendicular in the embodiment shown, is tilted such that the optical axis of the CCIR camera 14 approximately in the middle of the TFT monitor 18 on the surface 11 meets. At the same time, then, the surface normal of the TFT monitor 18 by the angle α against the surface normal of the surface 11 tilted, which is arranged vertically in the embodiment shown. In this way, the mirrored optical axis of the CCIR camera hits 14 at right angles to the TFT monitor 18 , which results in a uniform contrast and lower geometric distortions.

3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel mit den Erfindungsmerkmalen in einer schematischen Teildarstellung. Gleiche Elemente tragen wiederum die gleichen Bezugsziffern. Nicht eingezeichnet sind wiederum Steuerleitungen 15, 16 sowie eine Steuerung 17. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei TFT-Monitore 18 verwendet. Dabei ist die CCIR-Kamera 14 zwischen den beiden TFT-Monitoren 18 angeordnet. Auf diese Weise läßt sich eine nahezu gleichgute Geometrie erzielen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei trotzdem Standard-TFT-Monitore verwendet werden können. Außerdem läßt sich so auf einfache Weise durch Hinzufügen eines weiteren TFT-Monitors 18 die Größe des erzeugten Bildes verdoppeln. Auf diese Weise lassen sich auch größere Objekte problemlos vermessen. 3 shows a third embodiment with the features of the invention in a schematic partial representation. The same elements in turn bear the same reference numbers. Not shown in turn are control lines 15 . 16 and a controller 17 , In the embodiment shown are two TFT monitors 18 used. Here is the CCIR camera 14 between the two TFT monitors 18 arranged. In this way, an almost same good geometry can be achieved as in the first embodiment, while still standard TFT monitors can be used. It is also easy to do this by adding another TFT monitor 18 double the size of the generated image. In this way, even larger objects can be measured easily.

4 zeigt. ein viertes Ausführungsbeispiel mit den Erfindungsmerkmalen in einer schematischen Teildarstellung, bei der wiederum die Steuerleitungen 15, 16 und die Steuerung 17 nicht dargestellt sind. Gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern. Gezeigt ist eine Abbildung ähnlich 2, wobei zwei CCIR-Kameras 14 jeweils dem TFT-Monitor 18 benachbart angeordnet sind. Dadurch läßt sich eine größere Fläche untersuchen. Es kann auch an jeder Ecke des TFT-Monitors beziehungsweise an jedem Rand des TFT-Monitors eine CCIR-Kamera 14 angeordnet sein, was wiederum zu einer Vergrößerung des untersuchbaren Bereiches führt. 4 shows. a fourth embodiment with the features of the invention in a schematic partial representation, in turn, the control lines 15 . 16 and the controller 17 are not shown. The same elements bear the same reference numbers. Shown is an illustration similar 2 where two CCIR cameras 14 each to the TFT monitor 18 are arranged adjacent. This allows you to examine a larger area. It can also be on each corner of the TFT monitor or on each edge of the TFT monitor a CCIR camera 14 be arranged, which in turn leads to an enlargement of the inspected area.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit den Erfindungsmerkmalen. Gleiche Elemente tragen wiederum die gleichen Bezugsziffern. Auch hier sind Steuerleitungen 15, 16 sowie eine Steuerung 17 nicht eingezeichnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei TFT-Monitore 18 über Eck angeordnet, wobei im Bereich der einander zugewandten Seiten der TFT-Monitore 18 eine CCIR-Kamera 14 angeordnet ist. Mittels dieser über Eck Anordnung der TFT-Monitore 18 läßt sich auch eine verhältnismäßig stark gekrümmte Oberfläche 19 eines Objektes 20 untersuchen. Der Winkel zwischen den beiden TFT-Monitoren 18 muß nicht, wie im dargestellten Fall 90° betragen. Vielmehr sind auch kleinere oder größere Winkel möglich. 5 shows a further embodiment with the features of the invention. The same elements in turn bear the same reference numbers. Again, there are control lines 15 . 16 and a controller 17 not shown. In the embodiment shown are two TFT monitors 18 arranged over the corner, wherein in the region of the mutually facing sides of the TFT monitors 18 a CCIR camera 14 is arranged. By means of this over corner arrangement of the TFT monitors 18 can also be a relatively strong curved surface 19 an object 20 investigate. The angle between the two TFT monitors 18 does not have to be, as shown in the case 90 °. Rather, smaller or larger angles are possible.

Mittels der Anordnung mehrerer CCIR-Kameras 14 sowie mehrerer TFT-Monitore 18 kann eine Art kompletter Meßraum oder eine Meßwand ausgestaltet werden. Dadurch lassen sich auch sehr große und unregelmäßig geformte Objekte, wie beispielsweise komplette Kraftfahrzeuge vermessen. Anstelle digitaler CCIR-Kameras 14 und digital ansteuerbarer Bilderzeuger 12, 18 können auch analoge Bilderzeuger und Bildaufnehmer verwendet werden. In diesem Fall sollte eine sogenannte Pixelclock verwendet werden, um die einzelnen Punkte des Bilderzeugers und des Bildaufnehmers jeweils zuverlässig zugeordnet aufnehmen zu können. Es ist auch möglich, einen Projektor zu verwenden, der ein Muster auf eine Wand projiziert. Dadurch läßt sich ein verhältnismäßig großes Bild erzeugen. Wichtig hierbei ist dann, daß die Wand möglichst präzise gearbeitet ist und daß die Justierung des Projektors zu der Wand derart erfolgt, daß jeder Punkt eine definierte Lage auf der Wand erhält.By means of the arrangement of several CCIR cameras 14 and several TFT monitors 18 a kind of complete measuring space or a measuring wall can be configured. As a result, it is also possible to measure very large and irregularly shaped objects, such as, for example, complete motor vehicles. Instead of digital CCIR cameras 14 and digitally controlled image generator 12 . 18 You can also use analogue imagers and imagers. In this case, a so-called pixel clock should be used in order to record the individual points of the image generator and the image sensor reliably assigned. It is also possible to use a projector that projects a pattern onto a wall. This can produce a relatively large image. Important in this case is that the wall is worked as precisely as possible and that the adjustment of the projector to the wall takes place in such a way that each point receives a defined position on the wall.

Für alle gezeigten Ausführungsbeispiele sollten umso breitere Streifen verwendet werden, je rauher die zu untersuchende Oberfläche ist. Wenn die erforderlichen Streifen zu breit werden, kann der Fokus der Kamera leicht Richtung Monitor verstellt werden. Auf diese Weise lassen sich bei einem geringfügigen Verlust lateraler Auflösung immer noch auswertbare Ergebnisse erzielen.For all shown embodiments the wider the stripes should be, the rougher they should be examining surface is. If the required strips are too wide, the Focus the camera slightly towards the monitor. To this You can always do this with a slight loss of lateral resolution still achieve evaluable results.

1010: Objektobject
1111: Oberflächesurface
1212: StreifenmusterererzeugerStreifenmusterererzeuger
1313: Öffnungopening
1414: Bildaufnehmerimager
1515: Steuerleitungcontrol line
1616: Steuerleitungcontrol line
1717: Steuerungcontrol
1818: StreigenmustererzeugerStreigenmustererzeuger
1919: Oberflächesurface
2020: Objektobject

Claims

Verfahren zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche, bei dem aufeinanderfolgend mehrere flächige Streifenmuster mit flächigen Strukturen punktweise von einem Streifenmustererzeuger (12, 18) erzeugt werden, bei dem die Strukturen zweier Muster voneinander verschiedene Breiten haben, bei dem das Streifenmuster an der Oberfläche (11, 19) gespiegelt wird, bei dem das gespiegelte Muster von einer Optik auf einen Bildaufnehmer (14) abgebildet wird, bei dem das von dem Bildaufnehmer (14) aufgenommene Bild von einer Steuerung (17) ausgewertet wird, und bei dem für jeden Bildpunkt des vom Bildaufnehmer aufgenommenen Bildes eines Streifenmusters jeweils die zugehörige reflektierte Position bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenmuster eine sinusförmige Grauwert-, Helligkeits- und/oder Intensitätsverteilung haben, und daß die Optik auf die Oberfläche scharf eingestellt wird.Method for determining the structure of a surface, in which a plurality of flat stripe patterns with flat structures are produced sequentially from a stripe pattern generator ( 12 . 18 ), in which the structures of two patterns have different widths from each other, in which the striped pattern on the surface ( 11 . 19 ) is mirrored, in which the mirrored pattern from an optical system to an image sensor ( 14 ), in which the image from the image sensor ( 14 ) captured image from a controller ( 17 ) is evaluated, and in which for each pixel of the image picked up by the image pickup of a stripe pattern respectively the associated reflected position is determined, characterized in that the stripe patterns have a sinusoidal gray scale, brightness and / or intensity distribution, and that the optics on the Surface is focused.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das punktweise Erzeugen der Muster mittels des Streifenmustererzeugers (12, 18) digital erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that the pointwise generation of the patterns by means of the strip pattern generator ( 12 . 18 ) digitally.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Streifenmustererzeuger (12, 18) ein Flachbildschirm, ein TFT-Monitor oder ein Plasmabildschirm verwendet wird.Method according to Claim 2, characterized in that the strip pattern generator ( 12 . 18 ) a flat screen, a TFT monitor or a plasma screen is used.

Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (17) den Streifenmustererzeuger (12, 18) zum Erzeugen des flächigen Musters ansteuert, und daß mittels der Steuerung (17) eine Korrektur eines Grauwertes, der Helligkeit und/oder der Intensität des Streifenmustererzeugers (12, 18) zum Erzeugen des sinusförmigen Streifenmusters durchgeführt wird.Method according to Claim 2 or 3, characterized in that the controller ( 17 ) the stripe pattern generator ( 12 . 18 ) to generate the areal pattern, and that by means of the controller ( 17 ) a correction of a gray value, the brightness and / or the intensity of the stripe pattern generator ( 12 . 18 ) is performed to generate the sinusoidal stripe pattern.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des Bildaufnehmers (14) und die Oberflächennormale des Streifenmustererzeugers (12, 18) einen kleinen Winkel einschließen oder insbesondere parallel sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the optical axis of the image sensor ( 14 ) and the surface normal of the striped pattern generator ( 12 . 18 ) include a small angle or in particular are particularly parallel.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gespiegelte Muster von dem Bildaufnehmer (14) bildpunktweise mit Bildpunktaufnehmern definierter Position aufgenommen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mirrored pattern is read by the image recorder ( 14 ) is recorded pixel by pixel with a defined position.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (17) aus mehreren Bildern die Topographie der Oberfläche bestimmt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the controller ( 17 ) determines the topography of the surface from several images.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (17) ein Phasenschiebeverfahren durchführt, bei dem mehrere Bilder eines Streifenmusters mit gegeneinander verschobenen Phasen miteinander verglichen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the controller ( 17 ) performs a phase shift method in which a plurality of images of a stripe pattern having phases shifted from each other are compared with each other.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifenmustererzeuger (12, 18) das Muster mittels Infrarotstrahlung oder Wärme erzeugt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the strip pattern generator ( 12 . 18 ) generates the pattern by means of infrared radiation or heat.

Vorrichtung, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Bestimmen der Struktur einer Oberfläche, mit einem Streifenmustererzeuger (12, 18), der mittels einer Steuerung (17) zum punktweisen Erzeugen von flächigen Streifenmustern verschiedener Streifenbreite ansteuerbar ist, mit einer Optik zum Abbilden des an einer Oberfläche (11 19) gespiegelten Musters auf einen Bildaufnehmer (14), wobei mittels der Steuerung ein von dem Bildaufnehmer (14) aufgenommenes Bild auswertbar ist, wobei der Streifenmustererzeuger (12, 18) mehrere flächig angeordnete Punkterzeugerelemente zum punktweisen Erzeugen der Punkte des Musters an jeweils definierten Positionen aufweist, und wobei mittels der Steuerung (17) für jeden Bildpunkt des vom Bildaufnehmer (14) aufgenommenen Bildes eines Streifenmusters jeweils die zugehörige reflektierte Position bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Streifenmustererzeugers Streifenmuster mit sinusförmiger Verteilung des Grauwertes, der Helligkeit und/oder der Intensität erzeugbar sind, und daß die Optik auf die Oberfläche (11, 19) scharf eingestellt ist.Device, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, for determining the structure of a surface, with a strip pattern generator ( 12 . 18 ), which by means of a controller ( 17 ) is controllable for the pointwise generation of flat stripe patterns of different stripe width, with an optical system for imaging the on a surface ( 11 19 ) mirrored pattern on an image sensor ( 14 ), wherein by means of the control one of the image sensor ( 14 ) is evaluable, wherein the striped pattern generator ( 12 . 18 ) has a plurality of areally arranged dot generator elements for pointwise generating the points of the pattern at respectively defined positions, and wherein by means of the controller ( 17 ) for each pixel of the imager ( 14 In each case the associated reflected position can be determined, characterized in that strip patterns with sinusoidal distribution of gray value, brightness and / or intensity can be generated by means of the strip pattern generator, and in that the optics are applied to the surface ( 11 . 19 ) is in focus.

Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen digitalen Streifenmustererzeuger (12, 18).Apparatus according to claim 10, characterized by a digital stripe pattern generator ( 12 . 18 ).

Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifenmustererzeuger (12, 18) ein Flachbildschirm, ein TFT-Monitor oder ein Plasmabildschirm ist.Apparatus according to claim 11, characterized in that the strip pattern generator ( 12 . 18 ) is a flat screen, a TFT monitor or a plasma screen.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch Korrekturmittel zum Korrigieren eines Grauwertes, der Helligkeit und/oder der Intensität des Streifenmustererzeugers (12, 18) zum Erzeugen des sinusförmigen Streifenmusters.Device according to one of Claims 10 to 12, characterized by correction means for correcting a gray value, the brightness and / or the intensity of the fringe pattern generator ( 12 . 18 ) for generating the sinusoidal stripe pattern.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Normalrichtung des Streifenmustererzeugers (12, 18) und die optische Achse des Bildaufnehmers (14) einen kleinen Winkel einschließen und insbesondere parallel sind.Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the normal direction of the strip pattern generator ( 12 . 18 ) and the optical axis of the image sensor ( 14 ) include a small angle and in particular are parallel.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildaufnehmer (14) mehrere flächig angeordnete Bildpunktaufnehmer zum bildpunktweisen Aufnehmen des gespiegelten Musters an jeweils definierten Positionen aufweist.Device according to one of Claims 10 to 14, characterized in that the image recorder ( 14 ) has a plurality of surface arranged pixel receiver for imagewise recording of the mirrored pattern at respectively defined positions.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–15, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifenmustererzeuger (12, 18) ein Bild mittels Infrarotstrahlung oder Wärmeeinstrahlung erzeugt, und daß der Bildaufnehmer (14) Infrarotstrahlung oder Wärmestrahlung aufnimmt.Device according to one of claims 10-15, characterized in that the strip pattern generator ( 12 . 18 ) generates an image by means of infrared radiation or heat radiation, and that the image sensor ( 14 ) Receives infrared radiation or heat radiation.