DE19851176B4 - Arrangement for determining radii of curvature - Google Patents

Abstract

Anordnung zur Bestimmung von Krümmungsradien einer gewölbten Fläche (8),
mit mehreren Lichtquellen (10, 11), die sich beidseits einer Symmetrieachse (12) jeweils paarweise gegenüberliegen, die unter einem Winkel α gegen die Symmetrieachse (12) über der gewölbten Fläche stehen und deren einander gegenüberliegende Paare jeweils einer Meßebene angehören,
mit einer Empfangseinrichtung (19) für die Reflexbilder der Lichtquellen (10, 11) und
mit einer Auswerteeinheit (21), die jeweils den Abstand auf der Empfangseinrichtung bestimmt, der zwischen zwei Reflexbildern solcher Lichtquellen vorliegt, die derselben Meßebene angehören,
dadurch gekennzeichnet,
– daß der Empfangseinrichtung (19) eine Strahlumlenkeinrichtung mit drei Paaren von reflektierenden Flächen vorgeordnet ist, wobei die reflektierenden Flächen jedes der drei Paare einen Winkel von 90° und die Symmetrieachse (12) als Winkelhalbierende einschließen,
– daß drei Lichtquellenpaare (10, 11) vorhanden sind und
– daß jeweils einem Paar reflektierender Flächen ein Lichtquellenpaar (10, 11) und eine Meßebene zugeordnet sind.Arrangement for determining radii of curvature of a curved surface (8),
with a plurality of light sources (10, 11) which are opposite in pairs on both sides of an axis of symmetry (12), which are at an angle α to the symmetry axis (12) over the curved surface and whose mutually opposite pairs each belong to a measuring plane,
with a receiving device (19) for the reflection images of the light sources (10, 11) and
with an evaluation unit (21) which respectively determines the distance on the receiving device which is present between two reflex images of such light sources which belong to the same measuring plane,
characterized,
- That the receiving means (19) is preceded by a beam deflecting device with three pairs of reflective surfaces, wherein the reflective surfaces of each of the three pairs include an angle of 90 ° and the axis of symmetry (12) as an angle bisector,
- That three pairs of light sources (10, 11) are present and
- That each pair of reflective surfaces, a pair of light sources (10, 11) and a measuring plane are assigned.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Bestimmung der Krümmungsradien einer gewölbten Fläche.The The invention relates to an arrangement for determining the radii of curvature a domed one Area.

Anordnungen zur Ermittlung von Krümmungsradien an gewölbten Flächen sind im Stand der Technik beispielsweise bekannt im Zusammenhang mit der Vermessung parabolisch gekrümmter Satalitenantennen, der Vermessung von Fahrzeugkarosserieformen, zur Bestimmung von Krümmungsradien der Hornhaut des Auges und auch zur Vermessung von Kontaktlinsen.arrangements for determining radii of curvature at arched surfaces are known in the art, for example, in connection with the measurement of parabolically curved satalite antennas, the Measurement of vehicle body shapes, for determination of radii of curvature the cornea of the eye and also for the measurement of contact lenses.

Insbesondere für die beiden letztgenannten Anwendungen haben sich Anordnungen durchgesetzt, bei denen in mehreren Meßebenen jeweils zwei optische Testmarken auf die zu vermessende Fläche gerichtet, die Abstände der von der Fläche reflektierten Bilder der Testmarken für die einzelnen Meßebenen bestimmt und aus den Abständen beider Testmarken in den Meßebenen die Krümmungsradien errechnet werden.Especially for the In both latter applications, orders have prevailed where in multiple measurement levels two optical test marks each directed at the surface to be measured, the distances the of the area reflected images of the test marks for the individual measurement levels determined and from the distances Both test marks in the measurement levels the radii of curvature be calculated.

Zur Vermessung der Augenhornhaut sind automatische Keratometer entwickelt worden, bei denen mehrere, bevorzugt durch Infrarot-LEDs erzeugte Testmarken auf die Hornhaut abgebildet werden. Die Lage ihrer Spiegelbilder wird von optoelektronischen Empfangseinrichtungen erfaßt und die Positionswerte werden an einen Rechner weitergegeben, wo mit Hilfe entsprechender Rechenprogramme aus den Positionen der Spiegelbilder die Radien der Cornea für die Hauptkrümmungsrichtungen ermittelt werden. Als Empfangseinrichtungen kommen vorwiegend CCD-Zeilen oder auch komplette CCD-Kameras zum Einsatz. Um die Krümmungen in verschiedenen Meßebenen auswerten zu können, erfolgt bei bekannten Anordnungen dieser Art in der Regel eine Drehung der Reflexbilder bei feststehenden Lichtquellen und feststehender Empfangseinrichtung.to Measurement of the cornea are automatic keratometers developed in which several, preferably generated by infrared LEDs Test marks can be imaged on the cornea. The location of their mirror images is detected by optoelectronic receiving devices and the Position values are passed on to a computer, where with help appropriate computer programs from the positions of the mirror images the radii of the cornea for the main curvature directions be determined. The reception devices are predominantly CCD lines or even complete CCD cameras are used. To the bends in different measurement levels to be able to evaluate In known arrangements of this type is usually a rotation the reflex images with fixed light sources and fixed Receiving device.

Eine solche keratometrische Anordnung ist beispielsweise in der GB 21 77 813 A beschrieben. Hier sind zwei punktförmige Lichtquellen symmetrisch zu einer optischen Achse angeordnet und unter einem Winkel α auf die gekrümmte Fläche gerichtet. In dem von dieser Fläche reflektierten Strahlengang ist ein Paar optisch verdoppelnder Elemente zur Bildaufspaltung vorgesehen, wobei die verdoppelnden Elemente um eine zur optischen Achse senkrechte Drehachse schwenkbar sind. Dadurch sind zwei Abbildungen der Reflexe gegeneinander verschiebbar und können auf diese Weise zur Koinzidenz gebracht werden. Nachteilig hierbei ist der durch die verdrehbaren Teile bedingte recht aufwendige Aufbau der Anordnung und der mechanische Verschleiß, dem die gegeneinander gleitenden Teile unterliegen.Such a keratometric arrangement is for example in the GB 21 77 813 A described. Here, two point-shaped light sources are arranged symmetrically to an optical axis and directed at an angle α on the curved surface. A pair of optically-doubling elements for image splitting are provided in the beam path reflected by this surface, wherein the doubling elements are pivotable about a rotation axis perpendicular to the optical axis. As a result, two images of the reflexes are mutually displaceable and can be brought into coincidence in this way. The disadvantage here is caused by the rotatable parts quite complex structure of the arrangement and the mechanical wear, which are subject to the sliding parts against each other.

Eine Anordnung zur Ermittlung von Krümmungen der Augenhornhaut ist in der US 4,770,523 veröffentlicht.An arrangement for determining curvatures of the cornea is in the US 4,770,523 released.

Hier gelangt paralleles Licht aus zwei schlitzförmigen Lichtquellen über eine optische Einheit, die um eine Referenzachse drehbar ist, sowie über ein Objektiv auf die Cornea. Die beiden Lichtbündel sind vor dem Auftreffen auf die Cornea axialsymmetrisch zur Referenzachse ausgerichtet und um gleiche Winkel α zur Referenzachse geneigt. Das von der Cornea reflektierte Licht wird, wiederum über das Objektiv- und die zwischen den Lichtquellen und dem Objektiv angeordnete drehbare optische Einheit, auf einen linearen Empfänger abgebildet.Here Parallel light from two slit-shaped light sources passes through a optical unit which is rotatable about a reference axis, and via a lens on the cornea. The two light bundles are before the impact aligned to the cornea axisymmetric to the reference axis and by equal angles α to Reference axis inclined. The light reflected from the cornea becomes turn over the lens and the arranged between the light sources and the lens rotatable optical unit, mapped to a linear receiver.

Dabei ist ebenfalls von Nachteil, daß mechanisch bewegte und gegeneinander gleitende Teile vorhanden sind, wobei hier noch dazukommt, daß die drehbare optische Einheit sowie das Objektiv große Abmessungen aufweisen müssen, weil die volle Beleuchtungsapertur in die optische Einheit übertragen wird. Außerdem ist die hier beschriebene Anordnung nicht für punktförmige Lichtquellen geeignet, sondern es ist erforderlich, schlitzförmige Lichtquellen zu erzeugen, um ein Auswandern der Strahlengänge seitlich zur Empfängerzeile zu kompensieren, was wiederum erhöhten Aufwand bedeutet.there is also a disadvantage that mechanically moving and mutually sliding parts are present, wherein here is added that the rotatable optical unit and the lens must have large dimensions, because the full illumination aperture is transmitted to the optical unit. Furthermore the arrangement described here is not suitable for punctiform light sources, but it is necessary to produce slit-shaped light sources, to an emigration of the beam paths laterally to the recipient line to compensate, which in turn means increased effort.

In der US 4,597,648 sind Lichtleiter zur Erzeugung mehrerer, auf dem Umfang eines Kreises angeordneter Punktlichtquellen eingesetzt. Dabei sind die Austrittsenden einer Vielzahl von Lichtleitfasern in regelmäßigen Abständen auf einem Ring angeordnet und bewirken so eine ringförmige Beleuchtung der Cornea. Die Auswertung der reflektierten Lichtquellenbilder erfolgt über ein rotierendes Pechan-Prisma und eine nachgeordnete Empfängerzeile.In the US 4,597,648 optical fibers are used to generate a plurality of point light sources arranged on the circumference of a circle. The outlet ends of a plurality of optical fibers are arranged at regular intervals on a ring and thus cause an annular illumination of the cornea. The evaluation of the reflected light source images takes place via a rotating Pechan prism and a downstream receiver line.

Hier sind auf Grund des nicht telezentrischen Strahlenganges zusätzliche Mittel erforderlich, mit denen die Focuslage der Abbildung überprüft wird, was sich wiederum nachteilig auf die Baugröße eines nach diesen Prinzip arbeitenden Gerätes auswirkt. Außerdem sind auch hier wieder mechanisch bewegte Teile erforderlich.Here are additional due to the non-telecentric beam path Means required to check the focus of the figure, what is needed In turn, disadvantageous to the size of one according to this principle working device effect. Furthermore Here again mechanically moving parts are required.

Aus der DE 196 36 472 A1 ist eine Anordnung zur Bestimmung von Krümmungsradien bekannt, bei der einer Empfangseinrichtung eine drehbare Strahlumlenkeinrichtung mit reflektierenden Flächen, die einen Winkel von 90° einschließen, vorgeordnet ist. Auch hier ist eine mechanische Bewegung notwendig.From the DE 196 36 472 A1 For example, an arrangement for determining radii of curvature is known in which a receiving device is preceded by a rotatable beam deflecting device with reflecting surfaces which enclose an angle of 90 °. Again, a mechanical movement is necessary.

Die US 4 660 946 offenbart eine weitere Anordnung zur Bestimmung von Hornhautradien, bei der ein mehrflächiges prismatisches Element zur Strahlablenkung genutzt wird, wobei das Licht durch das prismatische Element hindurchtritt.The US 4,660,946 discloses another arrangement for the determination of corneal radii, in which a multi-surface prismatic element is used for beam deflection, wherein the light through the prismatic element passes.

Ausgehend vom dargelegten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Anordnung so weiterzubilden, daß unter Beibehaltung der vorteilhaften Möglichkeit einer automatischen Meßwerterfassung und Auswertung der Gesamtaufbau der Anordnung weiter vereinfacht und die Baugröße weiter verringert wird.outgoing Of the stated prior art, the invention has the object at the bottom, a generic arrangement educate so that under Maintaining the advantageous possibility of a automatic measured value acquisition and evaluation of the overall structure of the arrangement further simplified and the size continues is reduced.

Die Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 gelöst.The Task is achieved by an arrangement with the features of claim 1 solved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist als Umlenkeinrichtung eine Prismenanordnung mit drei Paar Prismenflächen vorgesehen. Diese Prismenanordnung hat die Form des Pyramidenstumpfes einer sechsseitigen Pyramide, deren gegenüberliegende Seiten miteinander jeweils einen Winkel von 90° einschließen. Auf Grund dieses charakteristischen Aufbaues wird die Prismenanordnung im folgenden als „Hexaprisma” bezeichnet.In A preferred embodiment of the invention is as a deflection a prism arrangement provided with three pairs of prism faces. This prism arrangement has the shape of the truncated pyramid of a six-sided pyramid, their opposite Each side at an angle of 90 °. Because of this characteristic Construction, the prism arrangement is hereinafter referred to as "hexaprism".

Von jedem der drei vorgesehenen Lichtquellenpaare, die erfindungsgemäß auf die zu vermessende Fläche gerichtet sind, erreicht ein Paar Reflexbilder das Hexaprisma. Die Reflexbilder der Lichtquellenpaare werden über die jeweils zugeordneten Prismenflächenpaare auf die Empfangseinrichtung abgebildet und dienen dort als Testmarken in der dem betreffenden Lichtquellenpaar bzw. dem Prismenflächenpaar zugeordneten Meßebene.From each of the three light source pairs provided, which according to the invention to the area to be measured a pair of reflex images reaches the hexaprism. The Reflex images of the pairs of light sources are transmitted via the respectively assigned prism surface pairs imaged on the receiving device and serve there as test marks in the respective light source pair or the prism surface pair assigned measuring plane.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, daß jedes Lichtquellenpaar getrennt ansteuerbar ist. Dazu ist eine Ansteuerschaltung zur periodisch aufeinanderfolgenden Ansteuerung der einzelnen Lichtquellenpaare vorgesehen, wobei die Ansteuerschaltung wie auch die Auswerteeinheit mit einer Synchronisiereinrichtung verbunden sind.It can also be provided that each pair of light sources separated is controllable. For this purpose, a drive circuit for periodic successive control of the individual light source pairs provided, wherein the drive circuit as well as the evaluation unit are connected to a synchronizer.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die drei Lichtquellenpaare gesondert zeitlich nacheinander ein- bzw., ausgeschaltet und damit zeitlich nacheinander die Testmarken bzw. Reflexbilder für die drei Meßebenen erzeugt werden können. Dabei sorgt die Synchronisiereinrichtung dafür, daß synchron mit der Einschaltung eines der Lichtquellenpaare die Abstände der Reflexbilder auf der Empfangseinrichtung durch die Auswerteeinheit erfaßt und gespeichert werden.On this way is achieved that the three pairs of light sources, one after the other, switched off and thus successively the test marks or Reflex pictures for the three measurement levels can be generated. In this case, the synchronizer ensures that synchronous with the switching one of the light source pairs the distances of the reflection images on the Receiving device detected and stored by the evaluation.

Zu diesem Zweck verfügt die Auswerteeinheit über einen Speicher, in den die Abstandswerte der Reflexbilder, der jeweiligen Meßebene zugeordnet, abgelegt werden. Weiterhin ist in der Auswerteeinheit eine Rechenschaltung zur Ermittlung der Krümmungsradien aus den gespeicherten Abstandswerten vorgesehen.To has this purpose the evaluation unit via a memory in which the distance values of the reflex images, the respective measuring plane assigned, be stored. Furthermore, in the evaluation unit an arithmetic circuit for determining the radii of curvature from the stored Distance values provided.

Beim Betreiben dieser Anordnung liegen, nachdem jedes der Lichtquellenpaare zeitlich nacheinander angesteuert worden ist, für jede der drei Meßebenen Abstandswerte der Reflexbilder bzw. als Rechenergebnis die Krümmungsradien in den Meßebenen vor. Aus diesen können die Lage der Hauptebenen und die Krümmungsradien in den beiden Halbachsen einer zu vermessenden torischen Fläche berechnet werden. Die Verfahrensweise hierzu entspricht dem Stand der Technik und muß deshalb an dieser Stelle nicht näher erläutert werden.At the Operate this arrangement after each of the light source pairs timed consecutively, for each of the three measurement levels Distance values of the reflex images or as arithmetic result the radii of curvature in the measurement levels in front. Out of these can the position of the main planes and the radii of curvature in the two semi-axes to be measured toric surface to be measured. The procedure this corresponds to the prior art and must therefore at this point not closer explained become.

In bevorzugten Ausgestaltungsvarianten der Erfindung ist als Empfangseinrichtung ein CCD-Zeilenempfänger vorgesehen und die Lichtquellen sind jeweils unter einem Winkel α = 18° auf die zu vermessende Fläche gerichtet.In preferred embodiments of the invention is as a receiving device a CCD line receiver provided and the light sources are each at an angle α = 18 ° on the area to be measured directed.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist im Strahlengang zwischen der zu vermessenden Fläche und der Prismenanordnung ein Objektiv zur Abbildung der Reflexbilder auf die Empfangseinrichtung vorgesehen. Weiterhin kann ein Strahlteilerwürfel vorhanden sein, der zur Auskopplung eines auf die Empfangseinrichtung gerichteten Strahlungsanteiles aus dem vom Hexaprisma zurückgeworfenen Licht dient.In a particularly preferred embodiment is in the beam path between the area to be measured and the prism arrangement, a lens for imaging the reflection images provided on the receiving device. Furthermore, a beam splitter cube may be present be, which is for decoupling a directed to the receiving device Part of the radiation from the light reflected by the hexaprism serves.

Zwischen Strahlteilerwürfel und Empfangseinrichtung können weiterhin eine telezentrische Blende und eine Zylinderlinse vorgesehen sein. Denkbar ist auch, zwischen Objektiv und Hexaprisma eine rotierende Blende oder eine als Flüssigkristall-Modulator ausgeführte, abschnittweise ansteuerbare Blende anzuordnen, durch die bei entsprechender Ansteuerung vorgegebene Prismenflächenpaare zeitweise abgedeckt werden können. Die Ansteuerung kann zum vorgesehenen Zeitpunkt z. B. synchron zur Ansteuerung der Lichtquellenpaare von der Synchronisiereinrichtung veranlaßt werden.Between Beam splitter cube and receiving device can furthermore provided a telecentric diaphragm and a cylindrical lens be. It is also conceivable between lens and hexaprism a rotating Aperture or as a liquid crystal modulator executed, to arrange sections controllable aperture, by the corresponding Control predetermined prism surface pairs temporarily covered can be. The control can at the scheduled time z. B. synchronous to Control of the light source pairs of the synchronizer causes become.

Die Ansteuerung der einzelnen Lichtquellenpaare dient der Unterscheidbarkeit der Reflexbilder auf der Empfangseinrichtung bzw. ihrer Zuordnung zu den betreffenden Meßebenen. Diese Unterscheidung kann alternativ zum Ein-/Ausgeschalten der Lichtquellenpaare auch dadurch erzielt werden, daß Wellenlänge, Polarisation und/oder Intensität der Lichtquellen in zeitlicher Folge moduliert werden oder die Lichtquellenpaare im Hinblick auf Wellenlänge oder Intensität unterschiedlich ausgebildet sind.The Control of the individual light source pairs serves to distinguish the reflection images on the receiving device or their assignment to the relevant measurement levels. This distinction may alternatively be used to turn on / off the pairs of light sources can also be achieved by wavelength, polarization and / or intensity the light sources are modulated in chronological order or the light source pairs in terms of wavelength or intensity are formed differently.

Werden beispielsweise als Lichtquellen LED's unterschiedlicher Wellenlängen benutzt und die Prismenflächen mit entsprechenden Farbfilterschichten versehen, können anhand der Wellenlängen unterscheidbare Reflexbilder in der Ebene der Empfängerzeile erzeugt werden.Become for example, used as light sources LED's of different wavelengths and the prism surfaces provided with corresponding color filter layers, can be based on the wavelengths distinguishable reflex images in the plane of the receiver line be generated.

Denkbar ist weiterhin auch eine Unterscheidung der Lichtquellen anhand polarisationsoptischer Maßnahmen, wodurch jeweils die Reflexbilder eines ausgewählten Lichtquellenpaares in unverminderter Helligkeit von den zugeordneten Prismenflächen transmittiert werden, während die Reflexbilder, die den anderen beiden Meßebenen zugeordnet sind, abgeschwächt transmittiert werden. Auch eine Unterscheidung aufgrund farbselektiver Beschichtungen der reflektierenden Flächen des Hexaprisma ist möglich.Also conceivable is a difference tion of the light sources by polarization-optical measures, whereby each of the reflection images of a selected pair of light sources are transmitted in undiminished brightness from the associated prism surfaces, while the reflection images, which are assigned to the other two measurement levels, transmitted attenuated. A distinction due to color-selective coatings of the reflective surfaces of the hexaprism is also possible.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe Invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the associated Drawings show

1 eine Darstellung des Hexaprismas in einer Draufsicht sowie in drei Seitenansicht A, B, C 1 a representation of the hexaprism in a plan view and in three side view A, B, C

2 eine perspektivische Darstellung des Hexaprismas 2 a perspective view of the hexaprism

3 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung. 3 a schematic diagram of the inventive arrangement.

In 1 ist die Prismenanordnung bzw. das Hexaprisma 1 dargestellt, wobei zu erkennen ist, daß es sich prinzipiell um einen Pyramidenstumpf einer sechsseitigen Pyramide handelt (vgl. auch 2). Dabei sind in der in der Mitte der 1 dargestellten Draufsicht auf die Pyramidenspitze sechs Prismenflächen 2 bis 7 erkennbar, von denen sich jeweils die Pyramidenflächen 2 und 3, 4 und 5 sowie 6 und 7 paarweise gegenüberstehen. Weiterhin ist aus den drei Seitenansichten A, B und C ersichtlich, daß die sich paarweise gegenüberstehenden Pyramidenflächen 2, 3; 4, 5; 6, 7 jeweils einen Winkel von 90° miteinander einschließen.In 1 is the prism arrangement or the hexaprism 1 It can be seen that, in principle, it is a truncated pyramid of a six-sided pyramid (cf. 2 ). Here are in the middle of the 1 illustrated top view of the pyramid tip six prism surfaces 2 to 7 recognizable, of which in each case the pyramid surfaces 2 and 3 . 4 and 5 such as 6 and 7 in pairs. Furthermore, it can be seen from the three side views A, B and C, that the pairwise opposite pyramid surfaces 2 . 3 ; 4 . 5 ; 6 . 7 each enclose an angle of 90 ° with each other.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht dieses Hexaprismas. 2 shows a perspective view of this hexaprism.

In 3 ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Prinzipskizze dargestellt. Erfindungsgemäß sind drei Lichtquellenpaare auf die gekrümmte Fläche 8 eines Objektes 9 gerichtet, bei der es sich beispielsweise um die Cornea des menschlichen Auges handeln kann.In 3 the structure of the arrangement according to the invention is shown in a schematic diagram. According to the invention, three pairs of light sources are on the curved surface 8th an object 9 directed, which may be, for example, the cornea of the human eye.

Von diesen drei Lichtquellenpaaren ist in 3 der Übersichtlichkeit halber lediglich ein Lichtquellenpaar 10, 11 dargestellt. Von diesem Lichtquellenpaar ist jede Lichtquelle unter einem Winkel α = 18° zu einer Symmetrieachse 12 geneigt auf die Fläche 8 gerichtet.Of these three light source pairs is in 3 for the sake of clarity, only one light source pair 10 . 11 shown. From this pair of light sources, each light source is at an angle α = 18 ° to an axis of symmetry 12 inclined to the surface 8th directed.

Die beiden übrigen, nicht dargestellten Lichtquellenpaare sind in Bezug auf die Symmetrieachse 12 und die Oberfläche 8 ebenso angeordnet, jedoch jeweils um einen Winkel von 120° um die Symmetrieachse 12 in die Zeichenebene hinein gedreht, wobei sich, in einem Schnitt senkrecht zur Zeiche nebene betrachtet, eine radialsymmetrische Anordnung der Lichtquellen ergibt. Somit befinden sich die drei Lichtquellenpaare in drei durch die Symmetrieachse 12 gelegten Schnittebenen, die um den besagten Winkel von 120° gegeneinander geneigt sind. Die Schnittebene, in der das in 3 dargestellte Lichtquellenpaar 10, 11 angeordnet ist, ist dabei mit der Zeichenebene identisch.The other two pairs of light sources, not shown, are in relation to the axis of symmetry 12 and the surface 8th also arranged, but each at an angle of 120 ° about the axis of symmetry 12 rotated in the plane of the drawing, wherein, viewed in a section perpendicular to the character side, a radially symmetrical arrangement of the light sources results. Thus, the three light source pairs are in three through the axis of symmetry 12 laid cutting planes, which are inclined by the said angle of 120 ° to each other. The section plane in which the in 3 illustrated light source pair 10 . 11 is arranged, is identical to the drawing plane.

In dem von der Oberfläche 8 reflektierten Strahlengang 13 ist weiterhin ein Strahlteiler 14, ein Objektiv 15 und das Hexaprisma 1 angeordnet. In einem von dem Strahlteiler 14 ausgekoppelten Strahlengang 16 ist weiterhin eine telezentrische Blende 17, eine Zylinderlinse 18 sowie eine Empfangseinrichtung 19, beispielsweise ein CCD-Zeilenempfänger, vorgesehen.In the from the surface 8th reflected beam path 13 is still a beam splitter 14 , a lens 15 and the hexaprism 1 arranged. In one of the beam splitter 14 decoupled beam path 16 is still a telecentric aperture 17 , a cylindrical lens 18 and a receiving device 19 , For example, a CCD line receiver provided.

Symbolisch sind weiterhin dargestellt eine Ansteuerschaltung 20 zum periodischen Anschalten des Lichtquellenpaares 10, 11 und auch der beiden weiteren, hier nicht dargestellten Lichtquellenpaare, und eine Auswerteeinheit 21, die eingangsseitig mit der Empfangseinrichtung 19 verbunden ist, und eine Synchronisiereinrichtung 22, deren Ausgänge sowohl an der Ansteuerschaltung 20 als auch an der Auswerteeinheit 21 anliegen.Symbolically also shown are a drive circuit 20 for periodically switching on the light source pair 10 . 11 and also the other two light source pairs, not shown here, and an evaluation unit 21 , the input side with the receiving device 19 is connected, and a synchronizer 22 whose outputs are connected both to the drive circuit 20 as well as at the evaluation unit 21 issue.

Wird nun beim Betreiben der Anordnung von der Ansteuerschaltung 20 das Einschalten der Lichtquellen 10, 11 veranlaßt, so erreichen die von der Fläche 8 kommenden Reflexbilder der beiden Lichtquellen 10, 11 durch den Strahlteiler 14 und das Objektiv 15 hindurch das Hexaprisma 1. Hier wird das Licht von allen Prismenflächen 2 bis 7 reflektiert und gelangt über das Objektiv 15, den Strahlteiler 14, die Teilerfläche 24, die telezentrische Blende 17 und die Zylinderlinse 18 in die Ebene der Empfangseinrichtung 19. Dabei werden die Reflexe dreifach konzentrisch in die Ebene der Empfangseinrichtung 19 abgebildet, wo in der beschriebenen Weise eine Auswertung vorgenommen werden kann. Dient als Empfangseinrichtung 19 eine Empfängerzeile, kann nur das von den Prismenflächen 2 und 3 reflektierte Licht ausgewertet werden.Will now when operating the arrangement of the drive circuit 20 switching on the light sources 10 . 11 cause the reach of the area 8th upcoming reflex images of the two light sources 10 . 11 through the beam splitter 14 and the lens 15 through the hexaprism 1 , Here is the light from all prism surfaces 2 to 7 reflects and passes over the lens 15 , the beam splitter 14 , the splitter surface 24 , the telecentric aperture 17 and the cylindrical lens 18 to the level of the receiving device 19 , The reflections are threefold concentric in the plane of the receiving device 19 shown where an evaluation can be made in the described manner. Serves as a receiving device 19 a receiver line, only that of the prism surfaces 2 and 3 reflected light will be evaluated.

Die Synchronisiereinrichtung 22 veranlaßt zeitgleich mit der Ansteuerung der Lichtquellen 10, 11 die Erfassung und Speicherung der Abstände der beiden von diesen Lichtquellen 10, 11 verursachten Reflexbilder auf der Empfangseinrichtung 19.The synchronizer 22 causes at the same time with the control of the light sources 10 . 11 the detection and storage of the distances of the two of these light sources 10 . 11 caused reflections on the receiving device 19 ,

Hiernach erfolgt das Ausschalten der Lichtquellen 10 und 11 und die Ansteuerung eines zweiten Lichtquellenpaares, welches beispielsweise der Schnittebene zugeordnet ist, denen auch die sich am Hexaprisma 1 gegenüberstehenden Prismenflächen 4 und 5 zugeordnet sind.After that, the light sources are switched off 10 and 11 and the control of a second pair of light sources, which is assigned, for example, the cutting plane, which also at the Hexaprisma 1 opposite prism faces 4 and 5 assigned.

Durch die Prismenflächen 4 und 5 des Hexaprismas 1 entstehen von diesem zweiten Lichtquellenpaar, das gegenüber dem ersten in Umfangsrichtung um die Symmetrieachse um 120° gedreht angeordnet ist, ebenfalls Bilder in der Ebene der Empfangseinrichtung 19 bzw. der CCD-Zeile. Analog zum vorgenannten Ablauf erfolgt nun die Erfassung und Speicherung der Abstände dieser Reflexbilder für die betreffende Schnittebene.Through the prismatic surfaces 4 and 5 of the hexaprism 1 arise from this second light source pair, which is arranged rotated relative to the first in the circumferential direction about the axis of symmetry by 120 °, also images in the plane of the receiving device 19 or the CCD line. Analogous to the aforementioned sequence, the detection and storage of the distances of these reflex images for the relevant cutting plane now takes place.

In der Folge wird in gleicher Weise die Ansteuerung des dritten Lichtquellenpaares vorgenommen, das ebenso wie die Prismenflächen 6 und 7 einer dritten Schnittebene zugeordnet ist. Nach Erfassung auch der Abstandswerte für diese Schnittebene liegen für alle drei Schnittebenen die Abstandswerte der Reflexbilder vor, aus denen in bekannter Weise in der Auswerteeinheit 21 die Krümmungsradien für die zu vermessende Fläche 8 berechnet werden.As a result, the control of the third pair of light sources is performed in the same way, as well as the prism surfaces 6 and 7 associated with a third cutting plane. After detection of the distance values for this cutting plane, the distance values of the reflection images for all three cutting planes are available, from which in the known manner in the evaluation unit 21 the radii of curvature for the surface to be measured 8th be calculated.

Im Gegensatz zum Stand der Technik ist in der erfindungsgemäßen Anordnung kein rotierendes Prisma erforderlich, da die gekrümmte Fläche 8 in drei Ebenen nacheinander von jedem Lichtquellenpaar beleuchtet werden kann. Die dabei entstehenden konzentrischen Bilder, die einen Winkelabstand von 120° zueinander haben, fallen somit zeitlich nacheinander auf die Empfangseinrichtung, von welcher für jede der drei Schnittebenen (die jeweils einer Meßebene entsprechen) die Abstände der Reflexbilder ausgelesen und aus den ermittelten Abstandswerten die zugehörigen Krümmungsradien berechnet werden können. Das Prinzip des Auswerteverfahrens ist beispielsweise der Patentschrift DD 251497 A1 entnehmbar.In contrast to the prior art, no rotating prism is required in the arrangement according to the invention, since the curved surface 8th can be illuminated in three levels in succession by each pair of light sources. The resulting concentric images, which have an angular distance of 120 ° to each other, thus fall consecutively on the receiving device, of which for each of the three cutting planes (each corresponding to a measurement plane) read the distances of the reflection images and from the determined distance values the associated radii of curvature can be calculated. The principle of the evaluation method is, for example, the patent DD 251497 A1 removable.

11

Prismenanordnungprism assembly

2, 3, 4, 5, 6, 72, 3, 4, 5, 6, 7

Prismenflächenprism faces

88th

gekrümmte Flächecurved surface

99

Objektobject

10, 1110 11

LichtquellenpaarPair of light sources

1212

Symmetrieachseaxis of symmetry

1313

Strahlengangbeam path

1414

Strahlteilerbeamsplitter

1515

Objektivlens

1616

Strahlengangbeam path

1717

Blendecover

1818

Zylinderlinsecylindrical lens

1919

Empfangseinrichtungreceiver

2020

Ansteuerschaltungdrive circuit

2121

Auswerteeinheitevaluation

2222

Synchronisiereinrichtungsynchronizer

Claims (7)

Anordnung zur Bestimmung von Krümmungsradien einer gewölbten Fläche (8), mit mehreren Lichtquellen (10, 11), die sich beidseits einer Symmetrieachse (12) jeweils paarweise gegenüberliegen, die unter einem Winkel α gegen die Symmetrieachse (12) über der gewölbten Fläche stehen und deren einander gegenüberliegende Paare jeweils einer Meßebene angehören, mit einer Empfangseinrichtung (19) für die Reflexbilder der Lichtquellen (10, 11) und mit einer Auswerteeinheit (21), die jeweils den Abstand auf der Empfangseinrichtung bestimmt, der zwischen zwei Reflexbildern solcher Lichtquellen vorliegt, die derselben Meßebene angehören, dadurch gekennzeichnet, – daß der Empfangseinrichtung (19) eine Strahlumlenkeinrichtung mit drei Paaren von reflektierenden Flächen vorgeordnet ist, wobei die reflektierenden Flächen jedes der drei Paare einen Winkel von 90° und die Symmetrieachse (12) als Winkelhalbierende einschließen, – daß drei Lichtquellenpaare (10, 11) vorhanden sind und – daß jeweils einem Paar reflektierender Flächen ein Lichtquellenpaar (10, 11) und eine Meßebene zugeordnet sind.Arrangement for determining the radii of curvature of a curved surface ( 8th ), with multiple light sources ( 10 . 11 ), which lie on both sides of an axis of symmetry ( 12 ) in pairs opposite each other, which at an angle α against the axis of symmetry ( 12 ) are located above the curved surface and whose mutually opposite pairs each belong to a measuring plane, with a receiving device ( 19 ) for the reflex images of the light sources ( 10 . 11 ) and with an evaluation unit ( 21 ), each determining the distance on the receiving device present between two reflex images of such light sources belonging to the same measuring plane, characterized in that - the receiving device ( 19 ) is preceded by a beam deflecting device with three pairs of reflecting surfaces, the reflecting surfaces of each of the three pairs being at an angle of 90 ° and the axis of symmetry ( 12 ) as an angle bisector, - that three pairs of light sources ( 10 . 11 ) are present and - that each pair of reflective surfaces, a light source pair ( 10 . 11 ) and a measuring plane are assigned. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Umlenkeinrichtung eine Prismenanordnung (1) mit drei Paar Prismenflächen (2, 3; 4, 5; 6, 7) vorgesehen ist.Arrangement according to claim 1, characterized in that a prism arrangement ( 1 ) with three pairs of prism surfaces ( 2 . 3 ; 4 . 5 ; 6 . 7 ) is provided. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Lichtquellenpaar (10, 11) getrennt ansteuerbar ist, eine Ansteuerschaltung (20) zur perio disch aufeinanderfolgenden Ansteuerung der einzelnen Lichtquellenpaare (10, 11) vorgesehen ist und die Ansteuerschaltung (20) und die Auswerteeinheit (21) mit einer Synchronisiereinrichtung (22) verbunden sind, durch welche die Speicherung der Abstände der Reflexbilder des jeweils angesteuerten Lichtquellenpaares (10, 11) veranlaßt wird.Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that each light source pair ( 10 . 11 ) is separately controllable, a drive circuit ( 20 ) for periodically consecutive activation of the individual light source pairs ( 10 . 11 ) is provided and the drive circuit ( 20 ) and the evaluation unit ( 21 ) with a synchronization device ( 22 ) are connected, by which the storage of the distances of the reflection images of the respective controlled light source pair ( 10 . 11 ) is caused. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinheit (21) ein Speicher für die Abstandswerte der Reflexbilder in der jeweiligen Meßebene und eine Rechenschaltung zur Ermittlung der Krümmungsradien der Fläche (8) aus den gespeicherten Abstandswerten vorgesehen ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the evaluation unit ( 21 ) a memory for the distance values of the reflection images in the respective measurement plane and an arithmetic circuit for determining the radii of curvature of the surface ( 8th ) is provided from the stored distance values. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Empfangseinrichtung (19) ein CCD-Zeilenempfänger vorgesehen ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that as a receiving device ( 19 ) a CCD line receiver is provided. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen eines jeden Lichtquellenpaares (10, 11) unter einem Winkel α = 18° auf die zu vermessende Fläche (8) gerichtet sind.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the light sources of each pair of light sources ( 10 . 11 ) at an angle α = 18 ° to the surface to be measured ( 8th ) are directed. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen der zu vermessenden Fläche (8) und der Prismenanordnung (1) ein Objektiv (15) zur Abbildung der Reflexbilder auf den Empfänger, eine Lochblende und ein Strahlteiler (14) vorgesehen sind.Arrangement according to one of the aforementioned An claims, characterized in that in the beam path between the surface to be measured ( 8th ) and the prism arrangement ( 1 ) a lens ( 15 ) for imaging the reflex images on the receiver, a pinhole and a beam splitter ( 14 ) are provided.