Konfokale Flächensensoren

Beim Bewegen des Messkopfs gegenüber dem Objekt entsteht deshalb ein Intensitätsverlauf. Dieser wird über einen fotoempfindlichen Sensor aufgenommen. Das Maximum des Intensitätsverlaufs repräsentiert den Ort der Objektoberfläche. Um mit diesem Prinzip mehrere Punkte gleichzeitig messen zu können, muss eine gegenseitige Beeinflussung benachbarter Punkte bei der Defokussierung (Abb. 24f) vermieden werden.

Dies könnte durch einen ausreichend großen Abstand zwischen den Punkten gewährleistet werden. Um eine hohe Punktedichte zu erreichen, wird eine rotierende Blendenanordnung (Nipkow-Scheibe) eingesetzt. Indem die von verschiedenen Orten des Messobjekts innerhalb des Sehfelds des Sensors ausgehenden Intensitäten nacheinander aufgenommen werden, ergibt sich eine hohe Punktedichte ohne gegenseitige Beeinflussung (Abb. 24g). Hierzu wird die Integrationszeit des Sensors mit der Scheibenrotation synchron gesteuert. So werden scheinbar stehende Bilder erzeugt. Für jede Punktposition beim Bewegen des Messkopfs in Achsenrichtung entsteht so sukzessive ein Intensitätsverlauf, aus dem anschließend die Messpunktewolke berechnet wird (s. Abb. 19a).

Zur Bildaufnahme wird üblicherweise eine Matrixkamera (CCD oder CMOS) eingesetzt, um die Intensitäten für die Messorte getrennt erfassen zu können. Durch die Intensitätsauswertung können konfokale Flächensensoren im Unterschied zu Fokusvariationssensoren unabhängig vom Kontrast der Werkstückoberflächen z. B. auch spiegelnde Oberflächen messen. Die Erfahrung zeigt, dass sich diese Sensoren auch zum flächenhaften Messen der Rauheit eignen. Mit dieser Sensorik sind sehr geringe Messabweichungen im Zehntelmikrometerbereich erzielbar. Anwendungen sind z. B. das Messen der Komplettgeometrie von Einsätzen für Stanzbiegewerkzeuge oder von Münzprägestempeln. Voraussetzung hierfür ist wie bei allen Sensoren, die die Objektivapertur (Winkel) ausnutzen (Abb. 6), dass die Apertur ausreichend groß ist, um genügend reflektiertes Licht von den meist geneigten Objektoberflächen aufzufangen. Ein großer Arbeitsabstand ist deshalb nur mit großen und somit teuren Objektiven möglich.