DE102014108353A1 - Method and device for the determination of geometries on measured objects by means of a combined sensor system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Geometrie von Werkstücken mittels eines kombinierten Sensorsystems, zumindest bestehend aus einem Bildverarbeitungssensor und diesem zugeordneter Optik und zumindest einem Abstandssensor und/oder einem taktil-optischem Fasertaster und/oder einer Lichtfeldkamera. Ein kombiniertes Sensorsystem soll zur Verfügung gestellt werden, dass die Funktionalitäten mehrerer, möglichst vieler Sensoren zur Messung komplexer Werkstücke in einem kompakten Sensorkopf ermöglicht. Hierzu wird vorgeschlagen, dass Oberflächenpunkte und/oder Konturen an dem Messobjekt bestimmt werden, wobei die Bestimmung wahlweise mittels zumindest einem der im Sensorsystem integrierten Sensoren erfolgt, und für alle im Sensorsystem integrierten Sensoren zumindest teilweise ein gemeinsamer Strahlengang verwendet wird.The invention relates to a method and a device for measuring the geometry of workpieces by means of a combined sensor system, at least consisting of an image processing sensor and optics associated therewith and at least one distance sensor and / or a tactile-optical fiber sensor and / or a light field camera. A combined sensor system is to be made available that enables the functionalities of several, as many as possible sensors for measuring complex workpieces in a compact sensor head. For this purpose, it is proposed that surface points and / or contours on the measurement object be determined, the determination optionally being made by means of at least one of the sensors integrated in the sensor system, and a common beam path being at least partially used for all sensors integrated in the sensor system.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Geometrie von Werkstücken mittels eines kombinierten Sensorsystems, umfassend zumindest einen Bildverarbeitungssensor und diesem zugeordnete Optik. The invention relates to a method and a device for measuring the geometry of workpieces by means of a combined sensor system, comprising at least one image processing sensor and optics associated therewith.
Nach dem Stand der Technik sind Bildverarbeitungssensoren bekannt, wobei diese Kanten bzw. Konturen von Messobjekten auswerten, deren Abbild mittels einer optischen Anordnung wie Optik mit festem Arbeitsabstand und fester Vergrößerung oder Zoom-Optik, auf eine matrixförmige Erfassungseinrichtung wie CCD- oder CMOS-Kamera abgebildet werden. Als Abstandssensoren sind insbesondere optische Abstandssensoren zu verstehen, bei denen das Licht einer Lichtquelle mittels einer Optik auf das Messobjekt gerichtet, an diesem reflektiert und durch die Optik oder eine weitere Optik auf einen Empfänger abgebildet wird. Eine entsprechende Kombination dieser beiden Sensortypen ist beispielsweise in der
Neben Optiken mit festem Arbeitsabstand und festen Vergrößerungen sind Zoom-Optiken beispielsweise in der
Eine zum Anmeldedatum dieser Anmeldung noch unveröffentlichte Patentanmeldung des Anmelders bezieht sich unter anderem auf die Kombination eines Bildverarbeitungssensors mit einem chromatischen Abstandsensor. Hierbei handelt es sich um die
Für die Bildverarbeitungsmessung notwendige Beleuchtungen des Messobjektes sind die Hellfeld-Auflichtbeleuchtung, die Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung, insbesondere mit mehreren Leuchtringen, deren Licht die optische Achse in unterschiedlichen Entfernungen entlang der optischen Achse in unterschiedlichen Winkeln schneiden, wie der
Nach dem Stand der Technik gemäß der
Auf die Ausführung in den oben beschriebenen Schriften wird insbesondere Bezug genommen. Die beschriebenen Sensoren und Beleuchtungsmöglichkeiten werden vorzugsweise in Koordinatenmessgeräten, besonders bevorzugt in Multisensorkoordinatenmessgeräten eingesetzt. Particular reference is made to the embodiment in the publications described above. The described sensors and illumination options are preferably used in coordinate measuring machines, particularly preferably in multi-sensor coordinate measuring machines.
Sollen mehrere der beschriebenen Sensoren in einem Multisensorkoordinatenmessgerät eingesetzt werden, so sind diese unter Umständen nebeneinander anzuordnen. Dies schränkt den gemeinsam für beide Sensoren zur Verfügung stehenden Messbereich am Messobjekt ein, da die Bewegungsachsen des Koordinatenmessgerätes einen begrenzten Bewegungsbereich aufweisen. Zudem ergibt sich ein erhöhter konstruktiver Aufwand für die getrennte Befestigung der einzelnen Sensoren sowie erhöhte Kollisionsgefahr für den jeweils nicht zur Messung eingesetzten Sensor. Soll diese vermieden werden, sind konstruktiv und steuerungstechnisch aufwändige, zusätzliche Bewegungsachsen, sogenannte Sensorrückzugsachsen notwendig. If several of the sensors described are to be used in a multi-sensor coordinate measuring device, then these may possibly be arranged next to one another. This restricts the measuring range available jointly for both sensors on the measuring object, since the axes of motion of the coordinate measuring machine have a limited range of motion. In addition, there is an increased design effort for the separate attachment of the individual sensors and increased risk of collision for the sensor not used for the measurement. If this is to be avoided, constructive and control technology-consuming, additional movement axes, so-called sensor retraction axes are necessary.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein kombiniertes Sensorsystem zur Verfügung zu stellen, dass die Funktionalitäten mehrerer, möglichst vieler Sensoren zur Messung komplexer Werkstücke in einem kompakten Sensorkopf ermöglicht. Object of the present invention is therefore to provide a combined sensor system that allows the functionality of multiple, as many sensors for the measurement of complex workpieces in a compact sensor head.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein kombiniertes Sensorsystem vorgesehen, bei dem Oberflächenpunkte bzw. Konturen an Messobjekten bestimmt werden, wobei die Bestimmung wahlweise mittels zumindest einem der neben dem Bildverarbeitungssensor im Sensorsystem integrierten Sensoren erfolgt. Es ist dazu vorgesehen zumindest einer der Sensoren: erster Abstandsensor nach dem Foucault-Prinzip, zweiter Abstandssensor nach dem chromatischen Prinzip und/oder konfokalen Prinzip oder chromatisch konfokalen Prinzip oder interferometrischen Prinzip, taktil-optischen Fasertaster oder Lichtfeldkamera im Sensorsystem zu integrieren, und wobei für alle im Sensorsystem integrierten Sensoren, zumindest teilweise ein gemeinsamer Strahlengang verwendet wird, vorzugsweise gleiches objektseitiges Objektiv verwendet wird. Auch ein Fotogrammetriesensor kann verwendet werden, wobei vorzugsweise zumindest für dessen Beleuchtungsstrahlengang zumindest teilweise der gemeinsame Strahlengang verwendet wird. In order to achieve the object, a combined sensor system is provided in which surface points or contours of measurement objects are determined, wherein the determination optionally takes place by means of at least one of the sensors integrated in the sensor system in addition to the image processing sensor. It is intended to integrate at least one of the sensors: first distance sensor according to the Foucault principle, second distance sensor according to the chromatic principle and / or confocal principle or chromatic confocal principle or interferometric principle, tactile-optical fiber probe or light field camera in the sensor system, and wherein for all integrated sensors in the sensor system, at least partially a common beam path is used, preferably the same object-side lens is used. A photogrammetry sensor can also be used, with the common beam path preferably being used at least partially for its illumination beam path.
Eine entsprechende erfindungsgemäße Lehre sieht zur Lösung der Aufgabe ein Sensorsystem vor, in dem die wahlweise einsetzbaren Sensoren Bildverarbeitungssensor, erster Abstandssensor nach dem Foucault-Prinzip, vorzugsweise zweiter Abstandssensor nach dem chromatischen Prinzip und/oder konfokalen Prinzip oder chromatisch konfokalen Prinzip oder interferometrischen Prinzip, vorzugsweise taktil optischer Fasertaster, Lichtfeldkamera integriert sind, wobei für alle im Sensorsystem integrierten Sensoren zumindest teilweise ein gemeinsamer Strahlengang verwendet wird, vorzugsweise gleiches objektseitiges Objektiv verwendet wird. A corresponding inventive teaching provides for solving the problem, a sensor system, in which the selectively usable sensors image processing sensor, first distance sensor according to the Foucault principle, preferably second distance sensor according to the chromatic principle and / or confocal principle or chromatic confocal principle or interferometric principle, preferably tactile optical fiber probe, light field camera are integrated, with at least partially a common beam path is used for all sensors integrated in the sensor system, preferably the same object-side lens is used.
Es wird insbesondere vorgeschlagen, dass das kombinierte Sensorsystem einen Messkopf enthält, in dem:
- – der Bildverarbeitungssensor und der erster Abstandssensor nach dem Foucault-Prinzip und der zweite Abstandsensor nach dem chromatisch konfokalen Prinzip oder
- – der Bildverarbeitungssensor und der erster Abstandssensor nach dem Foucault-Prinzip und der zweite Abstandsensor nach dem konfokalen Prinzip oder
- – der Bildverarbeitungssensor und der erster Abstandssensor nach dem Foucault-Prinzip und der zweite Abstandsensor nach dem interferometrischen Prinzip oder
- – der Bildverarbeitungssensor und der erster Abstandssensor nach dem Foucault-Prinzip und die Lichtfeldkamera oder
- – der Bildverarbeitungssensor und der zweite Abstandssensor und die Lichtfeldkamera oder
- – der Bildverarbeitungssensor und der erster Abstandssensor nach dem Foucault-Prinzip und der zweite Abstandssensor und die Lichtfeldkamera oder
- – der Bildverarbeitungssensor und der Beleuchtungsstrahlengang des Fotogrammetriesensors und vorzugsweise der bzw. die Beobachtungs-strahlengänge des Fotogrammetriesensors integriert werden und die Sensoren des kombinierten Sensorsystems die Oberfläche des Werkstücks erfassen.
- - The image processing sensor and the first distance sensor according to the Foucault principle and the second distance sensor according to the chromatic confocal principle or
- - The image processing sensor and the first distance sensor according to the Foucault principle and the second distance sensor according to the confocal principle or
- - The image processing sensor and the first distance sensor according to the Foucault principle and the second distance sensor according to the interferometric principle or
- - The image processing sensor and the first distance sensor according to the Foucault principle and the light field camera or
- The image processing sensor and the second distance sensor and the light field camera or
- - The image processing sensor and the first distance sensor according to the Foucault principle and the second distance sensor and the light field camera or
- - The image processing sensor and the illumination beam path of the photogrammetry sensor and preferably the or the observation beam paths of the photogrammetry sensor are integrated and detect the sensors of the combined sensor system, the surface of the workpiece.
Insbesondere wird mit zumindest einem der im kombinierten Sensorsystem integrierten Sensoren das Antastelement oder eine dem Antastelement zugeordnete Marke eines taktiloptischen Fasertasters erfasst. In particular, with at least one of the sensors integrated in the combined sensor system, the probe element or a marker of a tactile-optical fiber probe associated with the probe element is detected.
Vorzugsweise wird als Optik eine Zoomoptik verwendet, die im Messkopf des kombinierten Sensorsystems integriert ist und vorzugsweise objektseitig im Messkopf angeordnet wird. Preferably, a zoom optics is used as the optics, which is integrated in the measuring head of the combined sensor system and is preferably arranged on the object side in the measuring head.
Kennzeichnend für die Erfindung ist also, dass möglichst viele Sensoren in einem gemeinsamen kombinierten Sensorsystem integriert sind, um mit Hilfe des gleichen objektseitigen Objektivs, bzw. Optik-Elementes an der gleichen oder annähernd gleichen Stelle an einem Messobjekt messen zu können. Die Sensoren erfassen dabei entweder einen einzelnen Messpunkt gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig, also in einem Messvorgang, mehrere Messpunkte innerhalb des Sensormessbereichs, also des vom in einer festen Position des Sensors erfassten Bereichs des Werkstücks. Characteristic of the invention is therefore that as many sensors are integrated in a common combined sensor system in order to be able to measure with the help of the same object-side lens, or optical element at the same or approximately the same place on a measurement object. In this case, the sensors detect either a single measuring point simultaneously or substantially simultaneously, that is to say in a measuring operation, a plurality of measuring points within the sensor measuring range, that is to say the region of the workpiece detected by the sensor in a fixed position.
In Multisensorkoordinatemessgeräten wird ein großer gemeinsamer Messbereich ermöglicht. Hierzu erfassen die Sensoren des kombinierten Sensorsystems im Wesentlichen den gleichen Bereich des Werkstücks. Senkrecht zur optischen Achse der Optik liegt also im Wesentlichen kein Versatz zwischen den Messbereichsmitten bzw. dem erfassten Messpunkt der zum Einsatz gelangten Sensoren. Vorteil des Einsatzes in Koordinatenmessgeräten ist, dass die Messwerte jeglicher Sensoren im gleichen Koordinatensystem vorliegen. Hierzu werden die Sensoren, also insbesondere die Sensorpositionen, also der immer vorliegende geringe Versatz von zumeist weniger als einem Millimeter, zueinander eingemessen. Multi-sensor coordinate measuring instruments enable a large common measuring range. For this purpose, the sensors of the combined sensor system essentially detect the same area of the workpiece. Thus, perpendicular to the optical axis of the optics, there is essentially no offset between the measuring range centers or the detected measuring point of the sensors used. The advantage of using coordinate measuring machines is that the measured values of all sensors are in the same coordinate system. For this purpose, the sensors, that is to say in particular the sensor positions, that is to say the ever-present small offset of usually less than one millimeter, are measured with respect to one another.
Die Erfindung zeichnet sich also durch ein Verfahren zur Messung der Geometrie von Werkstücken mittels eines kombinierten Sensorsystems, zumindest bestehend aus einem Bildverarbeitungssensor und diesem zugeordneter Optik und zumindest einem Abstandssensor und/oder einem taktil-optischem Fasertaster und/oder einer Lichtfeldkamera aus, wobei Oberflächenpunkte und/oder Konturen an dem Messobjekt bestimmt werden, wobei die Bestimmung wahlweise mittels zumindest einem der im Sensorsystem integrierten Sensoren erfolgt, wobei neben dem Bildverarbeitungssensor einer oder mehrere der Sensoren:
- – erster Abstandssensor nach dem Foucault-Prinzip,
- – zweiter Abstandssensor nach dem chromatischen Prinzip und/oder konfokalen Prinzip oder chromatisch konfokalen Prinzip oder interferometrischen Prinzip,
- – taktil-optischer Fasertaster,
- – Fotogrammetriesensor,
- First distance sensor according to the Foucault principle,
- Second distance sensor according to the chromatic principle and / or confocal principle or chromatic confocal principle or interferometric principle,
- - tactile-optical fiber probe,
- - photogrammetry sensor,
Insbesondere für die Messung mit dem Bildbearbeitungssensor ist eine Beleuchtung des Messobjektes notwendig. Diese erfolgt erfindungsgemäß mittels einer Hellfeldbeleuchtung und gegebenenfalls zusätzlich mit einer Musterprojektion zur Erhöhung des Kontrastes für die Fokusauswertung der mittels des Bildbearbeitungssensors aufgenommenen Bilder im Rahmen eines Autofokus- bzw. Fokusvariationsverfahrens. Ebenso ist eine Dunkelfeldbeleuchtung mit einem oder mehreren Leuchtringen vorgesehen. In particular, for the measurement with the image processing sensor illumination of the measurement object is necessary. This takes place according to the invention by means of a bright field illumination and optionally additionally with a pattern projection for increasing the contrast for the focus evaluation of the images recorded by means of the image processing sensor as part of an autofocus or focus variation method. Similarly, a dark field illumination is provided with one or more light rings.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht also vor, dass zur Messung eine Hellfeldbeleuchtung und vorzugsweise eine Musterprojektion verwendet wird, die in den Strahlengang des kombinierten Sensorsystems eingespiegelt wird. The method according to the invention therefore provides that a bright field illumination and preferably a pattern projection is used for the measurement, which is reflected in the beam path of the combined sensor system.
Für möglichst große Vielfalt der zu lösenden Messaufgaben werden vorzugsweise Zoom-Optiken eingesetzt, die unterschiedliche Vergrößerungen ermöglichen. Insbesondere soll auch der Arbeitsabstand solcher Zoom-Optiken unabhängig von der Vergrößerung einstellbar sein. For the widest possible variety of measurement tasks to be solved, it is preferable to use zoom optics which allow different magnifications. In particular, the working distance of such zoom optics should be adjustable independently of the magnification.
Bevorzugterweise ist also vorgesehen, dass als Optik eine Zoomoptik verwendet wird, die durch separat motorisch verschiebbare Linsen oder Linsengruppen eine voneinander unabhängige Einstellung von Vergrößerung und Arbeitsabstand ermöglicht und vorzugsweise für zumindest einige der Zoomstufen telezentrisch ist oder dass als Optik eine telezentrische Optik mit festem Arbeitsabstand und fester Vergrößerung verwendet wird. Preferably, it is therefore provided that a zoom optics is used as the optics, which allows independent adjustment of magnification and working distance by separately motorized lenses or lens groups and is preferably telecentric for at least some of the zoom levels or that as optics telecentric optics with a fixed working distance and fixed magnification is used.
Nach dem Stand der Technik wird zur Projektion von Mustern auf kontrastschwache Werkstückoberflächen ein Muster zeitweise, zumeist automatisch gesteuert, in den Strahlengang einer Hellfeldbeleuchtung eingebracht. Hierdurch wird das Muster auf die Werkstückoberfläche abgebildet und erzeugt für Fokusverfahren (Einzelpunktmessung) oder Fokusvariationsverfahren (Mehrpunktmessung) den notwendigen Kontrast, um entsprechende Kontraständerungen in den Bildern, welche in verschiedenen Abständen zwischen Sensor und Werkstückoberfläche aufgenommen werden, zu erzeugen und eine Kontrastauswertung zu ermöglichen. Für die Messung von Kanten mittels Bildverarbeitung bei einer Hellfeldbeleuchtung sind entsprechend abgebildete Muster jedoch störend. Daher muss für die Messung mit dem Bildverarbeitungssensor das Muster aus dem Strahlengang der Hellfeldbeleuchtung mechanisch entfernt werden. According to the prior art, a pattern is temporarily, usually automatically controlled, introduced into the beam path of a bright field illumination for the projection of patterns on low-contrast workpiece surfaces. As a result, the pattern is imaged onto the workpiece surface and generates the necessary contrast for focus method (single-point measurement) or focus variation method (multipoint measurement) in order to generate corresponding contrast changes in the images, which are recorded at different distances between sensor and workpiece surface, and to enable a contrast evaluation. For the measurement of edges by means of image processing in a bright field illumination correspondingly displayed patterns are disturbing. Therefore, for the measurement with the image processing sensor, the pattern from the beam path of the bright field illumination must be mechanically removed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher auch, einen vereinfachten Aufbau und ein schnelles Umschalten zwischen Bildverarbeitungsmessung und Oberflächenmessung mittels Fokusverfahren oder Fokusvariationsverfahren unter Verwendung einer Musterprojektion zu ermöglichen. It is therefore also an object of the present invention to make possible a simplified construction and a fast switching between image processing measurement and surface measurement by means of focus method or focus variation method using a pattern projection.
Zur Lösung ist vorgesehen, entsprechende Muster fest in den Strahlengang der Hellfeldbeleuchtung zu integrieren. Erfolgt die Einspiegelung des Musters objektseitig zu den verschiebbaren Linsengruppen einer Zoomoptik, so wird das Muster nur in einem oder wesentlich einem Arbeitsabstand der Zoomoptik und dem entsprechenden Abstand zwischen Werkstück und Sensorsystem, scharf abgebildet erfasst. Dieser Arbeitsabstand dient als Arbeitsabstand für die Messung mit dem Fokussensor bzw. Fokusvariationssensor. In allen anderen Arbeitsabständen der Zoomoptik erscheint die Marke unscharf, wodurch diese Arbeitsabstände für die Bildverarbeitungsmessung benutzt werden können. To solve this problem, it is planned to integrate corresponding patterns firmly into the beam path of the bright field illumination. If the reflection of the pattern on the object side to the displaceable lens groups of a zoom lens, so the pattern is detected only in one or substantially a working distance of the zoom lens and the corresponding distance between the workpiece and the sensor system, in focus. This working distance serves as a working distance for the measurement with the focus sensor or focus variation sensor. At all other working distances of the zoom optics the mark appears blurred, whereby these working distances can be used for the image processing measurement.
Die Erfindung zeichnet sich daher u. a. auch dadurch aus, dass das zur Musterprojektion eingesetzte Muster im Strahlengang der Hellfeldbeleuchtung fest, insbesondere nicht automatisch auswechselbar, angeordnet ist. The invention is therefore u. a. also by the fact that the pattern used for pattern projection in the beam path of the bright field illumination fixed, in particular not automatically interchangeable, is arranged.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Muster in im Wesentlichen nur einem Arbeitsabstand der Zoomoptik scharf auf das Werkstück abgebildet wird, vorzugsweise um Messungen kontrastschwacher Werkstückoberflächen mittels Autofokusverfahren zur Messung von Einzelpunkten oder Fokusvariationsverfahren zur Messung von vielen Punkten auf der Werkstückoberfläche, vorzugsweise unter Verwendung zumindest der Optik und des Empfängers (Kamera) des Bildverarbeitungssensors, zu realisieren, und dass die Marke in den weiteren Arbeitsabständen der Zoomoptik unscharf abgebildet wird, um Messungen mit dem Bildverarbeitungssensor zu realisieren, indem die Einspiegelung der Hellfeldbeleuchtung, in dessem Strahlengang das Muster für die Musterprojektion fest enthalten ist, in den Strahlengang des kombinierten Sensorsystems objektseitig zu den motorisch verschiebbaren Linsen oder Linsengruppen erfolgt. In particular, it is provided that the pattern is imaged sharply on the workpiece in essentially only one working distance of the zoom optics, preferably by measurements of low-contrast workpiece surfaces by means of autofocus method for measuring individual points or focus variation methods for measuring many points the workpiece surface, preferably using at least the optics and the receiver (camera) of the image processing sensor, and that the mark is blurred in the further working distances of the zoom lens to realize measurements with the image processing sensor by the reflection of the bright field illumination, in the beam path of which the pattern for the pattern projection is fixed, into the beam path of the combined sensor system on the object side relative to the motor-displaceable lenses or lens groups.
Nach dem Stand der Technik bekannte Zoomoptiken besitzen in der Regel eine feste Frontlinse. Um eine Einstellung des Arbeitsabstandes bei gleichem optischen Abbildungsmaßstab mit einfachen Mitteln zu erreichen, sieht die Erfindung auch vor, eine bewegliche Linse oder Linsengruppe am objektseitigen Ende einer Zoomoptik zusätzlich anzubringen. Hierdurch wird es ermöglicht, Bilderserien in verschiedenen Fokussierungszuständen des Messobjektes aufzunehmen, wie dies bei den typischen Fokus- bzw. Fokusvariationsverfahren durchgeführt wird. Wird gleichzeitig durch Relativbewegung zwischen Werkstück und Sensorsystem für eine Nachpositionierung der Werkstückoberfläche in den jeweiligen Schärfebereich des jeweils eingestellten Arbeitsabstandes gesorgt, so ergeben sich in den unterschiedlichen Arbeitsabständen scharfgestellte aufnehmbare Bilder des Werkstücks, bei denen unterschiedliche Neigungen einer Dunkelfeldbeleuchtung eingestellt sind. Aus dieser Beleuchtungsvariation bzw. den daraus resultierenden Bildern wird erfindungsgemäß ein Gesamtbild durch Fusion erzeugt, welches beispielsweise zur Ermittlung eines verbesserten Bildes für den Bildverarbeitungssensor herangezogen werden kann. Es werden hierdurch zusätzlich Kanten sichtbar, die nur in bestimmten Arbeitsabständen und den dazu eingestellten Beleuchtungsrichtungen sichtbar sind. Hierbei wird ausgenutzt, dass in den verschiedenen Arbeitsabständen der typische Schattenwurf bei Dunkelfeldbeleuchtung aufgrund der unterschiedlich vorliegenden Neigungswinkel zur optischen Achse jeweils verschoben auftritt. Um dies auch für unterschiedlich orientierte Kanten zu optimieren, ist zudem vorgesehen, unterschiedliche Segmente auf den Ringen der ringförmigen Dunkelfeldbeleuchtung zur Beleuchtung einzusetzen und die entsprechenden Bilder wiederum zu fusionieren. Zudem ist vorgesehen, durch den Einsatz unterschiedlicher Intensitäten der Beleuchtung oder Integrationszeiten der Kamera in einem oder auch in den vielen Arbeitsabständen fusionierte Bilder zur Verfügung zu stellen, die unterschiedlich stark reflektierende Teilbereiche, beispielsweise durch unterschiedliche vorliegende Neigung der Oberflächen, zur Verfügung zu stellen. Auch ist es mit diesem Verfahren der Bildfusion möglich, Oberflächenpunkte in Anlehnung an die bekannten Fokus- bzw. Fokusvariationsverfahren zu ermitteln. Zoom optics known in the prior art generally have a fixed front lens. In order to achieve an adjustment of the working distance with the same optical magnification by simple means, the invention also provides, in addition to attach a movable lens or lens group at the object end of a zoom lens. This makes it possible to record image series in different focusing states of the measurement object, as is the case with the typical focus or focus variation methods. If, at the same time, relative movement between the workpiece and the sensor system provides for a subsequent positioning of the workpiece surface in the respective focus range of the respective adjusted working distance, then the recordable images of the workpiece, in which different inclinations of a dark field illumination are set, are produced in the different working distances. From this illumination variation or the resulting images, an overall image is generated by fusion according to the invention, which can be used, for example, to determine an improved image for the image processing sensor. As a result, edges are additionally visible that are only visible at certain working distances and the illumination directions set for this purpose. This exploits the fact that, in the various working distances, the typical shadow cast occurs in the dark field illumination due to the different angles of inclination to the optical axis, which are shifted in each case. In order to optimize this also for differently oriented edges, it is also intended to use different segments on the rings of the annular dark field illumination for illumination and in turn to fuse the corresponding images. In addition, it is provided to provide images which are fused by the use of different intensities of the illumination or integration times of the camera in one or even in the many working distances, to make available the subregions of differing degrees of reflection, for example by different present inclination of the surfaces. It is also possible with this method of image fusion to determine surface points based on the known focus or focus variation method.
Die Erfindung zeichnet sich daher auch dadurch aus, dass die Zoomoptik eine zusätzlich separat motorisch verschiebbare Linse oder Linsengruppe enthält, die objektseitig vor einer fest angeordneten Linse oder Linsengruppe angeordnet ist, wobei die zusätzliche Linse bzw. Linsengruppe ausgebildet ist, verschiedene Arbeitsabstände bei gleichbleibendem optischen Abbildungsmaßstab einzustellen. The invention is therefore also distinguished by the fact that the zoom lens additionally contains a motor-displaceable lens or lens group, which is arranged on the object side in front of a fixed lens or lens group, wherein the additional lens or lens group is formed, different working distances at a constant optical magnification adjust.
Insbesondere ist vorgesehen, dass unter Verwendung der zusätzlichen separat motorisch verstellbaren Linse oder Linsengruppe der Zoomoptik Bilder mittels der Kamera in verschiedenen Arbeitsabständen der Zoomoptik aufgenommen werden, wobei in den verschiedenen Arbeitsabständen der gleiche optische Abbildungsmaßstab vorliegt, und wobei die Integrationszeit der Kamera und/oder die Intensität einer Dunkelfeldbeleuchtung und/oder in den verschiedenen Arbeitsabständen die Richtung, insbesondere die Neigung der Beleuchtungseinrichtung, insbesondere ringförmigen Dunkelfeld-Beleuchtungseinrichtung, zur optischen Achse und/oder das ausgewählte Segment einer Dunkelfeldbeleuchtungseinrichtung auf einem Ring um die optische Achse, einer Dunkelfeldbeleuchtung variiert werden, und dass die Bilder für die Auswertung mittels eines Fokusvariationsverfahrens zur Ermittlung mehrerer Oberflächenpunkte zur Verfügung gestellt werden oder dass die Bilder für die Ermittlung eines optimierten Bildes für den Bildverarbeitungssensor zur Verfügung gestellt werden, wobei dabei vorzugsweise der Abstand zwischen kombiniertem Sensorsystem und Werkstück unter Verwendung der Koordinatengeräteachsen verstellt wird, vorzugsweise so verstellt wird, dass jeweils scharfe Bilder entstehen. In particular, it is provided that using the additional separately motor-adjustable lens or lens group of the zoom optics images are taken by the camera at different working distances of the zoom optics, wherein the same optical magnification is present in the different working distances, and wherein the integration time of the camera and / or Intensity of a dark field illumination and / or in the different working distances the direction, in particular the inclination of the illumination device, in particular annular dark field illumination device to the optical axis and / or the selected segment of a dark field illumination device on a ring about the optical axis, a dark field illumination can be varied, and in that the images are provided for the evaluation by means of a focus variation method for determining a plurality of surface points or that the images are used for the determination of an optimized image are made available for the image processing sensor, wherein preferably the distance between the combined sensor system and workpiece is adjusted using the Koordinatengeräteachsen, preferably adjusted so that in each case sharp images.
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass eine Dunkelfeldbeleuchtung in Form von einem oder mehreren Leuchtringen, vorzugsweise jeweils bestehend aus mehreren Leuchtelementen wie LEDs, eingesetzt wird, wobei die Leuchtringe die Optik des kombinierten Sensorsystems vorzugsweise konzentrisch umgeben und vorzugsweise das Licht der einzelnen Leuchtringe die optische Achse in unterschiedlichen Entfernungen entlang der optischen Achse in unterschiedlichen Winkeln schneiden und vorzugsweise jeweils der Leuchtring aktiviert wird, dessen Licht die optische Achse im jeweils gewählten Arbeitsabstand der Optik schneidet. In particular, the invention is characterized in that a dark field illumination in the form of one or more light rings, preferably each consisting of several light elements such as LEDs, is used, wherein the light rings surround the optics of the combined sensor system preferably concentric and preferably the light of the individual light rings optical axis at different distances along the optical axis intersect at different angles and preferably each of the illuminated ring is activated, the light intersects the optical axis in each selected working distance of the optics.
Wird objektseitig vor der Optik ein Antastelement, beispielsweise eines taktil-optischen Sensors wie Fasertaster oder ein formstabiles, steifes Tastelementes wie Taststift oder Tastnadel eines Tastschnittsensors, vorzugsweise eingesetzt für die Formmessung, Konturmessung oder Rauheitsmessung, angeordnet, muss zur Erfassung der Auslenkung dieses Antastelementes der Arbeitsabstand der Optik, im Vergleich zur direkten Messung der Oberfläche des Werkstücks mittels des in die Optik integrierten Abstandsensors, verändert werden. Hierzu kann einerseits die Zoom-Optik selbst verwendet werden, indem deren Arbeitsabstand verändert wird. Anderseits ist auch vorgesehen, eine Vorsatzlinse einzuwechseln, bzw. bei Messung der Auslenkung des Antastelementes auszuwechseln. Is the object side of the optics a probing element, such as a tactile-optical sensor such as fiber probe or a dimensionally stable, rigid probe element such as stylus or stylus of a Tastschnittsensors, preferably used for the shape measurement, contour measurement or roughness measurement, arranged to capture the Deflection of this probing the working distance of the optics, compared to the direct measurement of the surface of the workpiece by means of the built-in optics distance sensor to be changed. For this purpose, on the one hand, the zoom lens itself can be used by their working distance is changed. On the other hand, it is also envisaged to exchange an auxiliary lens, or to replace it when measuring the deflection of the probe element.
Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass der Arbeitsabstand der Optik für die direkte Messung der Oberfläche des Werkstücks mit dem jeweils verwendeten Abstandssensors oder für die Messung der Auslenkung eines Antastelementes, vorzugsweise Antastelement des taktil-optischen Sensors, mittels der Zoomoptik oder durch Einwechseln oder Auswechseln einer Vorsatzlinse, eingestellt wird. Preferably, the invention provides that the working distance of the optics for the direct measurement of the surface of the workpiece with the distance sensor used in each case or for the measurement of the deflection of a probing element, preferably probe element of the tactile-optical sensor, by means of zoom optics or by replacing or replacing a Attachment lens, is set.
Hervorzuheben ist des Weiteren, dass ein Abstandssensors wahlweise für die direkte Messung der Oberfläche des Werkstücks oder die Messung der Auslenkung eines Antastelementes, vorzugsweise Tastnadel, eingesetzt wird, wobei das Antastelement objektseitig vor der Optik des kombinierten Sensors auswechselbar angebracht wird, vorzugsweise mit Hilfe einer Magnetschnittstelle. It should also be emphasized that a distance sensor is optionally used for the direct measurement of the surface of the workpiece or the measurement of the deflection of a probing element, preferably a stylus, wherein the probing element is interchangeable on the object side in front of the optics of the combined sensor, preferably by means of a magnetic interface ,
Bevorzugt wird als Abstandssensor zur Bestimmung der Auslenkung eines Antastelementes ein Sensor nach dem Foucaultschen Schneideprinzip eingesetzt. Alternativ ist die Messung aber auch mit einem interferometrischen Abstandsensor vorgesehen. Ein Antastelement wird dabei objektseitig vor der Optik des kombinierten Sensors auswechselbar angebracht, vorzugsweise mit Hilfe einer Magnetschnittstelle. Es ist aber gegebenenfalls auch vorgesehen, das Werkstück direkt zu messen, indem das Antastelement in einer Wechselstation abgelegt wird. Preferably, a sensor according to the Foucault cutting principle is used as the distance sensor for determining the deflection of a probing element. Alternatively, the measurement is also provided with an interferometric distance sensor. A probing element is interchangeably mounted on the object side in front of the optics of the combined sensor, preferably with the aid of a magnetic interface. However, if necessary, it is also provided to measure the workpiece directly by depositing the probe element in a changing station.
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung also dadurch aus, dass der erste oder zweite Abstandsensor, vorzugsweise der Abstandssensor nach dem Foucault-Prinzip oder der interferometrische Sensor, zur Bestimmung der Auslenkung eines Antastelementes, vorzugsweise Antastelement des taktil-optischen Sensors, eingesetzt wird, wobei das Antastelement objektseitig vor der Optik des kombinierten Sensors auswechselbar angebracht wird, vorzugsweise mit Hilfe einer Magnetschnittstelle, und vorzugsweise der Abstandsensor wahlweise für die direkte Messung der Oberfläche des Werkstücks verwendet wird. In particular, the invention is characterized in that the first or second distance sensor, preferably the distance sensor according to the Foucault principle or the interferometric sensor, for determining the deflection of a probing element, preferably probing element of the tactile-optical sensor, is used, wherein the probing element on the object side is replaceably mounted in front of the optics of the combined sensor, preferably by means of a magnetic interface, and preferably the distance sensor is optionally used for the direct measurement of the surface of the workpiece.
Als interferometrischer Sensor ist insbesondere ein Sensor vorgesehen, der auf der Auswertung von Interferenzbedingten Speckel-Erscheinungen basiert. Die Messung erfolgt dabei unter Verwendung einer kohärenten Lichtquelle, wie beispielsweise eines Lasers oder einer Laserdiode. Das Licht der Lichtquelle wird mittels eines Strahlteilers in einen Messarm und einen Referenzarm aufgeteilt. Das hierbei entstehende Messlicht wird in das Antastelement geleitet und von diesem abgestrahlt. Vorzugsweise ist das Antastelement als Fasertaster ausgebildet, so dass das Messlicht in die Faser eingekoppelt wird und ein Teil der Faser, vorzugsweise eine am unteren Faserende oder oberhalb des unteren Faserendes befindliche kugelförmige Verdickung, das Messlicht abstrahlen. Dieses wird anschließend von der Optik erfasst und auf den Empfänger abgebildet, wobei eine Überlagerung mit dem Referenzlicht erfolgt, welches auf den Empfänger geleitet wird, ohne das Antastelement zu durchlaufen. Die hierbei entstehenden Speckel-Muster sind abhängig von der Position, insbesondere der Position in Richtung der optischen Achse der Optik, des Antastelementes, insbesondere der leuchtenden kugelförmigen Verdickung. Durch die Auswertung der Speckle-Muster wird also die Auslenkung des Antastelementes in Richtung der optischen Achse der Optik ermittelt. Wird zudem die Lage des Speckle-Musters auf dem Empfänger ausgewertet, so ist auch die Auslenkung des Antastelementes in den zwei Richtungen senkrecht zur optischen Achse der Optik möglich. As an interferometric sensor, in particular, a sensor is provided, which is based on the evaluation of interference-induced speckle phenomena. The measurement is carried out using a coherent light source, such as a laser or a laser diode. The light of the light source is divided by means of a beam splitter into a measuring arm and a reference arm. The resulting measuring light is directed into the probing element and emitted by it. Preferably, the probing element is designed as a fiber probe, so that the measuring light is coupled into the fiber and a part of the fiber, preferably a spherical thickening located at the lower fiber end or above the lower fiber end, emit the measuring light. This is then detected by the optics and imaged on the receiver, wherein an overlay with the reference light, which is passed to the receiver without passing through the probe element. The resulting speckle patterns are dependent on the position, in particular the position in the direction of the optical axis of the optics, the probing element, in particular the luminous spherical thickening. By evaluating the speckle pattern, therefore, the deflection of the probing element in the direction of the optical axis of the optics is determined. If, in addition, the position of the speckle pattern on the receiver is evaluated, the deflection of the probe element in the two directions perpendicular to the optical axis of the optics is also possible.
Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist daher vorgesehen, dass der interferometrische Sensor auf der Auswertung von Speckeln basiert, die durch die Überlagerung von Messlicht und Referenzlicht von dem Empfänger des Bildverarbeitungssensors aufgenommen werden, wobei das Licht einer kohärenten Lichtquelle wie Laserdiode mittels eines Strahlteiler in einen Mess- und einen Referenzlichtweg aufgeteilt wird, wobei das Messlicht in das Antastelement gleitet wird und von diesem abgegeben und mittels der Optik zum Empfänger geleitet wird und das Referenzlicht auf den Empfänger geleitet wird, ohne das Antastelement zu durchlaufen, und dass aus dem jeweils vorliegenden Speckelmuster die Auslenkung des Antastelementes in Richtung der optischen Achse der Optik ermittelt wird und vorzugsweise die Auslenkung des Antastelementes in den zwei Richtungen senkrecht zur optischen Achse der Optik ermittelt wird, wobei vorzugsweise mehrere kohärente Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlänge eingesetzt werden. According to one particularly noteworthy proposal, it is therefore provided that the interferometric sensor is based on the evaluation of speckles picked up by the superposition of measuring light and reference light from the receiver of the image processing sensor, the light of a coherent light source such as a laser diode by means of a beam splitter in a Mess - And a reference light path is divided, wherein the measuring light is slid into the probe and is emitted by this and directed by the optics to the receiver and the reference light is passed to the receiver without passing through the probe element, and that from the respective present Speckelmuster the Deflection of the probing element in the direction of the optical axis of the optics is determined and preferably the deflection of the probing element in the two directions is determined perpendicular to the optical axis of the optics, wherein preferably a plurality of coherent light sources of different wavelengths ge be used.
Neben Abstandsensoren nach dem Foucault-Prinzip sind auch chromatische Abstandssensoren bekannt. Diese sind zumeist als Einzelpunktsensoren ausgeführt. Erfindungsgemäß sind jedoch auch chromatische Sensoren bzw. chromatisch konfokale Sensoren inbegriffen, die mehrere Oberflächenpunkte am Werkstück erfassen. Benachbarte Bereiche der Oberfläche des Messobjektes werden hierbei mittels einer Abbildung unter Zuhilfenahme einer Vielzahl einzelner optischer Leiter, wie optischer Fasern in einem Bündel bzw. auch Bildleiter genannt, ermöglich. Die konfokale Abbildung wird für jeden Messpunkt hierbei durch die jeweiligen einzelnen optischen Leiter je Messpunkt realisiert. In addition to distance sensors according to the Foucault principle and chromatic distance sensors are known. These are mostly designed as single-point sensors. According to the invention, however, also chromatic sensors or chromatic confocal sensors are included, which detect multiple surface points on the workpiece. Adjacent areas of the surface of the measurement object are in this case made possible by means of a mapping with the aid of a plurality of individual optical conductors, such as optical fibers in a bundle or image guide. The confocal mapping becomes for each measurement point realized by the respective individual optical conductors per measuring point.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass als ein Abstandssensors ein Sensor nach dem chromatisch konfokalen Prinzip eingesetzt wird, wobei zur Bestimmung von Messpunkten, wie Oberflächenpunkten am Werkstück, eine konfokale Abbildung mehrerer, vorzugsweise benachbarter, Bereiche der Oberfläche des Werkstücks durch ein Vielzahl einzelner optischer Leiter, wie optischen Fasern, vorzugsweise Bildleiter, erfolgt, wobei die einzelnen Fasern als Konfokalblende je Messpunkt angeordnet sind. The invention is characterized in that a sensor according to the chromatic confocal principle is used as a distance sensor, wherein for the determination of measuring points, such as surface points on the workpiece, a confocal image of several, preferably adjacent, areas of the surface of the workpiece by a plurality of individual optical Conductor, such as optical fibers, preferably image guide, takes place, wherein the individual fibers are arranged as Konfokalblende per measurement point.
Als weiterer Abstandsensor sind Sensoren nach dem konfokalen Prinzip bekannt. Auch hierbei werden mehrere Messpunkte gleichzeitig, also in einem Messvorgang an einer Stelle am Werkstück, gemessen. Um dabei für die mehreren Messpunkte eine konfokale Abbildung zu erreichen, werden in einer Zwischenbildebene der Optik entweder rotierende Blenden, sogenannte Nipkov-Schreiben, oder eine feststehende Blendenanordnung eingesetzt. Die erfindungsgemäße feststehende Blendenanordnung besteht aus einem Blendengitter, das aus einer Vielzahl von vorzugsweise kreisförmigen Öffnungen besteht, und wird nur vorübergehend für die Messung mit dem konfokalen Sensor in den Strahlengang der Optik eingebracht. Für die Auswertung sind anschließend zwei alternative Vorgehensweisen vorgesehen. Die erste Alternative sieht vor, dass entsprechend der bekannten Fokusvariationsverfahren der Abstand zwischen Sensor und Werkstück variiert wird und dabei mehrere Bilder aufgenommen werden. Je Messpunkt, wobei die Messpunkte zur Vermeidung von Übersprechen örtlich getrennt angeordnet sind, indem die Blendenöffnungen entsprechend beabstandet sind, wird eine Fokuskurve aus den vorliegenden Bildschärfe- bzw. Kontrast- oder Intensitäts-Werten innerhalb des Bereiches des Empfängers, der dem jeweiligen Messpunkt zugeordnet ist, bestimmt. Die Auswertung der Fokuskurve, also die Anwendung eines Fokuskriteriums wie beispielsweise Ermittlung des Ortes des höchsten Kontrasts bzw. der höchsten Intensität, liefert den Abstand zwischen Sensor und Werkstückoberfläche für die einzelnen Messpunkte. Eine zweite Alternative sieht vor, auf die Aufnahme von Bildern in verschiedenen Entfernungen zu verzichten, und nur ein Bild in einer vorgegebenen Entfernung aufzunehmen. Hierzu ist vorgesehen, ein chromatisch konfokales Prinzip zu verwenden. Hierbei wird eine Weißlichtquelle und eine chromatische Linse bzw. Linsenanordnung eingesetzt und je Messpunkt die am schärfsten abgebildete Wellenlänge der Weißlichtquelle mittels einer Farbkamera als Empfänger bestimmt. Die chromatische Linse bzw. Linsenanordnung wird dabei nur zur Messung mit dem chromatisch konfokalen Sensor an einer Wechselschnittstelle am objektseitigen Ende der Optik automatisch angeordnet. As a further distance sensor sensors are known according to the confocal principle. Here, too, several measuring points are measured simultaneously, that is to say in one measuring operation at one point on the workpiece. In order to achieve a confocal imaging for the several measuring points, either rotating diaphragms, so-called Nipkov writing, or a fixed diaphragm arrangement are used in an intermediate image plane of the optics. The fixed diaphragm arrangement according to the invention consists of a diaphragm grille which consists of a plurality of preferably circular openings, and is introduced only temporarily for the measurement with the confocal sensor in the optical path of the optical system. For evaluation, two alternative approaches are provided. The first alternative provides that, in accordance with the known focus variation method, the distance between the sensor and the workpiece is varied and several images are taken. For each measuring point, with the measuring points being arranged separately from each other in order to avoid crosstalk, with the apertures being correspondingly spaced, a focus curve will be obtained from the present image or contrast or intensity values within the range of the receiver associated with the respective measuring point , certainly. The evaluation of the focus curve, ie the application of a focus criterion such as determining the location of the highest contrast or the highest intensity, provides the distance between the sensor and the workpiece surface for the individual measurement points. A second alternative is to dispense with taking pictures at different distances and to take only one picture at a given distance. For this purpose, it is provided to use a chromatic confocal principle. In this case, a white light source and a chromatic lens or lens arrangement is used, and the sharpest wavelength of the white light source determined by means of a color camera as a receiver per measuring point. In this case, the chromatic lens or lens arrangement is automatically arranged only for measurement with the chromatically confocal sensor at an exchange interface at the object-side end of the optics.
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung also dadurch aus, dass als ein Abstandssensors ein Sensor nach dem konfokalem Prinzip eingesetzt wird, wobei eine Vielzahl von Messpunkten weitestgehend gleichzeitig ermittelt wird, wobei die konfokale Abbildung auf dem Empfänger für die Vielzahl der Messpunkte erreicht wird, indem in einer Zwischenbildebene der Optik ein Blendengitter, bestehend aus einer Vielzahl von vorzugsweise kreisförmigen Öffnungen, vorübergehend für die Messung eingebracht wird, und in mehreren Entfernungen zwischen Sensor und Werkstück Bilder mit dem Empfänger aufgenommen werden, aus denen je Messpunkt durch Auswertung eines Fokuskriteriums, vorzugsweise der Bildschärfe oder Intensität innerhalb des Bereiches des Empfängers, der dem jeweiligen Messpunkt zugeordnet ist, der jeweilige Abstand zwischen Sensor und Werkstückoberfläche und damit die Messpunkte ermittelt werden. In particular, the invention is characterized by the fact that a sensor according to the confocal principle is used as a distance sensor, wherein a plurality of measurement points is largely determined simultaneously, wherein the confocal imaging on the receiver for the plurality of measurement points is achieved by in one Intermediate image plane of the optics, a diaphragm grille, consisting of a plurality of preferably circular openings, temporarily introduced for the measurement, and images are recorded at several distances between sensor and workpiece with the receiver, from which each measurement point by evaluating a focus criterion, preferably the image sharpness or Intensity within the range of the receiver, which is assigned to the respective measuring point, the respective distance between sensor and workpiece surface and thus the measuring points are determined.
Hervorzuheben ist des Weiteren, dass als ein Abstandssensors ein Sensor nach dem chromatisch konfokalen Prinzip mit einer Weißlichtquelle eingesetzt wird, wobei eine Vielzahl von Messpunkten weitestgehend gleichzeitig ermittelt wird, wobei die konfokale Abbildung auf dem Empfänger für die Vielzahl der Messpunkte erreicht wird, indem eine chromatische Linse oder chromatische Linsenanordnung in den Strahlengang der Optik und in einer Zwischenbildebene der Optik ein Blendengitter, bestehend aus einer Vielzahl von vorzugsweise kreisförmigen Öffnungen, vorübergehend für die Messung eingebracht wird, und in der jeweils vorliegenden Entfernungen zwischen Sensor und Werkstück ein Bild mit dem als Farbkamera ausgebildeten Empfänger aufgenommen wird, aus dem je Messpunkt durch Auswertung der am schärfsten abgebildeten Wellenlänge der Weißlichtquelle, vorzugsweise intensitätsstärksten Wellenlänge innerhalb des Bereiches des Empfängers, der dem jeweiligen Messpunkt zugeordnet ist, der jeweilige Abstand zwischen Sensor und Werkstückoberfläche und damit die Messpunkte ermittelt werden. It should also be emphasized that a sensor according to the chromatic confocal principle with a white light source is used as a distance sensor, whereby a multiplicity of measuring points are determined at the same time as far as possible, whereby the confocal imaging on the receiver for the multiplicity of measuring points is achieved by a chromatic Lens or chromatic lens assembly in the optical path of the optics and in an intermediate image plane of the optics, a diaphragm grating, consisting of a plurality of preferably circular openings, is temporarily introduced for the measurement, and in each available distances between the sensor and the workpiece an image with the color camera trained receiver is taken from the per measurement point by evaluating the sharpest imaged wavelength of the white light source, preferably the strongest intensity wavelength within the range of the receiver, which is assigned to the respective measuring point, the distance between the sensor and the workpiece surface and thus the measuring points are determined.
Als ein weiterer in den Sensorkopf integrierbarer Sensor kann eine Lichtfeldkamera vorgesehen sein. Durch diesen Sensor können mehrere Oberflächenpunkte im Wesentlichen gleichzeitig in allen drei Raumkoordinaten durch Aufnahme eine Bildes bzw. sogenannten Lichtfeldes gemessen werden, ohne dass dabei eine Bewegung zwischen Sensor und Werkstück erfolgt. Hierzu muss vor dem Empfänger des Bildverarbeitungssensors ein Mikrolinsenarray angeordnet werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Optik des kombinierten Systems verwendet wird und das Mikrolinsenarray nur vorübergehend für die Messung in den Strahlengang der Optik eingebracht wird. As a further sensor which can be integrated into the sensor head, a light field camera can be provided. By means of this sensor, a plurality of surface points can be measured essentially simultaneously in all three spatial coordinates by recording an image or a so-called light field, without a movement taking place between the sensor and the workpiece. For this purpose, a microlens array must be arranged in front of the receiver of the image processing sensor. According to the invention it is provided that the optics of the combined system is used and the microlens array only is temporarily introduced for the measurement in the optical path of the optics.
Bevorzugterweise ist daher vorgesehen, dass mittels einer Lichtfeldkamera, zumindest bestehend aus der Optik, dem Empfänger des Bildverarbeitungssensors und einem Mikrolinsenarray, eine Vielzahl von Oberflächenmesspunkten weitestgehend gleichzeitig, also in einer Messung ermittelt wird, wobei das Mikrolinsenarray vorübergehend für die Messung in den Strahlengang der Optik eingebracht wird und in der jeweils vorliegenden Entfernungen zwischen Sensor und Werkstück ein Bild mit dem Empfänger aufgenommen wird, aus dem je Messpunkt durch Anwendung der Lichtfeldtechnik der jeweilige Abstand zwischen Sensor und Werkstückoberfläche und damit die Messpunkte ermittelt werden. Preferably, it is therefore provided that by means of a light field camera, at least consisting of the optics, the receiver of the image processing sensor and a microlens array, a plurality of surface measuring points largely simultaneously, ie determined in a measurement, the microlens array temporarily for the measurement in the optical path of the optics is introduced and in the respective distances between the sensor and the workpiece an image is taken with the receiver from which each measurement point by applying the light field technology, the respective distance between the sensor and the workpiece surface and thus the measurement points are determined.
Für das Einbringen des Mikrolinsenarrays sind erfindungsgemäß zwei Positionen im Strahlengang der Optik vorgesehen, zwischen der bildseitig äußeren Linse der Optik und dem Empfänger, wie dies nach dem Stand der Technik bevorzugt wird, oder zwischen Werkstück und objektseitig äußerer Linse der Optik, wobei dies besonders einfach durch die Verwendung einer Standard-Wechselschnittstelle gelingt. For the introduction of the microlens array according to the invention two positions in the beam path of the optics are provided between the image side outer lens of the optics and the receiver, as is preferred in the prior art, or between the workpiece and the object side outer lens optics, and this is particularly simple by using a standard change interface succeeds.
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung also dadurch aus, dass das Mikrolinsenarray der Lichtfeldkamera in den Strahlengang der Optik zwischen der bildseitig äußeren Linse der Optik und dem Empfänger, vorzugsweise direkt vor dem Empfänger, oder zwischen Werkstück und objektseitig äußerer Linse der Optik eingebracht wird. In particular, the invention is characterized in that the microlens array of the light field camera in the beam path of the optics between the image side outer lens of the optics and the receiver, preferably directly in front of the receiver, or between the workpiece and the object side outer lens of the optics is introduced.
Alternativ zu der erfinderischen Idee, den Empfänger des Bildverarbeitungssensors zur Auswertung des Lichtfeldes zu verwenden, indem ein entsprechendes Mikrolinsenarray vor dem Empfänger zeitweise angeordnet wird, kann der Strahlengang der Lichtfeldkamera auch in den Strahlengang des Bildverarbeitungssensors, insbesondere oberhalb, also zwischen Bildverarbeitungssensor und verschiebbaren Linsen, der verschiebbaren Linsen einer Zoomoptik, angeordnet werden. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, dass mittels der Zoomoptik der Arbeitsabstand, in dem das Lichtfeld erzeugt wird bzw. aufgenommen wird, variiert wird. Es ergibt sich somit die Möglichkeit, Lichtfelder in unterschiedlichen Entfernungen des Sensorsystems, also in unterschiedlichen Bereichen entlang der Abbildungsrichtung der Zoomoptik aufzunehmen. Dies ist alternativ auch dadurch möglich, dass der Abstand zwischen kombinierten Sensorsystemen und Werkstück mittels Koordinatenmessgeräteachsen verstellt wird. Die Koordinatenmessgeräteachsen können zudem dazu verwendet werden, auch rechtwinklig zur Abbildungsachse mehrere Positionen einzustellen, in denen mittels Lichtfeldkamera Werkstückbereiche erfasst werden. Die unterschiedlichen in Abbildungsrichtung oder rechtwinklig zur Abbildungsrichtung erfassten Bereiche und daraus ermittelten 3D-Punkte werden in einem gemeinsamen Koordinatenmesssystem angeordnet und ausgewertet. As an alternative to the inventive idea of using the receiver of the image processing sensor to evaluate the light field by temporarily placing a corresponding microlens array in front of the receiver, the beam path of the light field camera can also be projected into the beam path of the image processing sensor, in particular above, ie between image processing sensor and displaceable lenses. the sliding lenses of a zoom lens are arranged. This results in the possibility that the working distance, in which the light field is generated or recorded, is varied by means of the zoom optics. Thus, it is possible to record light fields at different distances of the sensor system, ie in different areas along the imaging direction of the zoom lens. This is alternatively also possible because the distance between combined sensor systems and workpiece is adjusted by means of coordinate measuring machine axes. The coordinate measuring machine axes can also be used to set several positions at right angles to the imaging axis in which workpiece areas are detected by means of a light field camera. The different regions detected in the imaging direction or at right angles to the imaging direction and 3D points determined therefrom are arranged and evaluated in a common coordinate measuring system.
Hierzu werden beispielsweise die Maßstabsysteme der Koordinatenmessgeräteachsen bzw. die eingemessenen Arbeitsabstände der Zoomoptik herangezogen. For this purpose, for example, the scale systems of the coordinate measuring machine axes or the measured working distances of the zoom optics are used.
Zudem ergibt sich die Möglichkeit vom selben Bereich des Werkstücks mittels Lichtfeldkamera und mittels Bildverarbeitungssensor Bilder aufzunehmen. Diese werden zur Verbesserung der Bildqualität fusioniert. Hierdurch ist insbesondere eine Erhöhung der Auflösung bzw. des Kontrasts in den Bildern realisierbar, die aus dem mit der Lichtfeldkamera aufgenommenen Lichtfeld erzeugt werden. Zur Erhöhung des Kontrastes auf kontrastschwachen Werkstückoberflächen ist es zudem wiederum möglich, eine entsprechende Musterprojektion auf die Werkstückoberfläche vorzunehmen. Da diese nur in einem definierten Schärfentiefebereich scharf auf der Oberfläche abgebildet wird, wird das Muster in den mittels der Lichtfeldkamera in mehreren Abständen zwischen Werkstück und Lichtfeldkamera erzeugten Bilder teilweise unscharf. Dies beeinflusst die Auswertung mittels Lichtfeldkamera aber nur in unbedeutendem Maße. In addition, there is the possibility of taking pictures of the same area of the workpiece by means of a light field camera and by means of an image processing sensor. These are fused to improve image quality. In this way, in particular, an increase in the resolution or the contrast in the images can be realized, which are generated from the light field recorded with the light field camera. To increase the contrast on low-contrast workpiece surfaces, it is also possible in turn to make a corresponding pattern projection on the workpiece surface. Since this is imaged sharply on the surface only in a defined depth of field, the pattern is partially blurred in the images produced by means of the light field camera at several distances between the workpiece and the light field camera. This affects the evaluation by light field camera but only insignificantly.
Die Erfindung zeichnet sich daher auch dadurch aus, dass eine aus zumindest Mikrolinsenarray und zugeordnetem Empfänger bestehende Lichtfeldkamera über einen optischen Teiler in den Abbildungsstrahlengang des Bildverarbeitungssensors, insbesondere in den Abbildungsstrahlengang der Zoomoptik, insbesondere zwischen Empfänger des Bildverarbeitungssensors und den separat motorisch verstellbaren Linsen oder Linsengruppen der Zoomoptik, eingespiegelt wird. The invention is therefore also characterized in that a consisting of at least microlens array and associated receiver light field camera via an optical splitter in the imaging beam path of the image processing sensor, in particular in the imaging beam path of the zoom lens, in particular between the receiver of the image processing sensor and the separately adjustable motor lenses or lens groups Zoom optics, is reflected.
Hervorzuheben ist auch, dass mit der Lichtfeldkamera mehrere in Abbildungsrichtung versetzt vorliegende Bereiche der Werkstückoberfläche erfasst und gemeinsam ausgewertet werden, indem der Arbeitsabstand mittels der Zoomoptik verändert wird, wobei vorzugsweise der Abbildungsmaßstab konstant bleibt oder 3D-Punkte in einen gemeinsamen Abbildungsmaßstab umgerechnet werden, vorzugsweise mittels Resampling, oder der Abstand zwischen kombinierten Sensorsystemen und Werkstück vorzugsweise mittels der Koordinatengeräteachsen, verstellt wird, wobei je Arbeitsabstand bzw. Relativposition die mehreren 3D-Punkte mittels der Lichtfeldkamera ermittelt werden und entsprechend ihrer Aufnahmeposition in einem gemeinsamen Koordinatenmesssystem angeordnet werden. It should also be emphasized that several areas of the workpiece surface which are offset in the imaging direction are detected and evaluated together by the light field camera by changing the working distance by means of the zoom optics, wherein preferably the magnification remains constant or 3D points are converted into a common magnification, preferably by means of Resampling, or the distance between the combined sensor systems and workpiece preferably by means of Koordinatengeräteachsen, is adjusted, each working distance or relative position, the plurality of 3D points are determined by the light field camera and are arranged according to their recording position in a common coordinate measuring system.
Des Weiteren ist bevorzugterweise vorgesehen, dass mittels der Lichtfeldkamera mehrere senkrecht zur Abbildungsrichtung versetzt zueinander liegende Bereiche des Werkstücks erfasst und die ermittelten 3D-Punkte in einem gemeinsamen Koordinatensystem angeordnet und ausgewertet werden, indem Lichtfeldkamera und Werkstück relativ zueinander mittels der Koordinatengeräteachsen verschoben werden. Furthermore, it is preferably provided that a plurality of regions of the workpiece lying perpendicular to the imaging direction are detected by means of the light field camera and the determined 3D points are arranged and evaluated in a common coordinate system by shifting the light field camera and workpiece relative to one another by means of the coordinate device axes.
Vorteilhafterweise ist die Erfindung auch dadurch gekennzeichnet, dass mit der Lichtfeldkamera aufgenommene Bilder oder Bildausschnitte mit Bildern oder Bildausschnitten desselben Werkstückbereichs, aufgenommen mit dem Bildverarbeitungssensor, kombiniert werden. Advantageously, the invention is also characterized in that images or image sections taken with the light field camera are combined with images or image sections of the same workpiece region, recorded with the image processing sensor.
Ferner kann vorgesehen sein, dass bei der Aufnahme des Lichtfeldes mittels der Lichtfeldkamera ein Muster auf die Objektoberfläche projiziert wird. Furthermore, provision can be made for a pattern to be projected onto the object surface when the light field is recorded by means of the light field camera.
Für höchste Flexibilität der unterschiedlichen Funktionen die der kombinierte Sensorkopf erfüllen soll, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Schnittstelle am objektseitigen Ende des kombinierten Sensors vorgesehen ist. Diese wird beispielsweise als Magnetschnittstelle ausgeführt und ermöglicht es teilweise unterschiedliche Komponenten zu befestigen. Mittels einer Vorsatzlinse wird beispielsweise der Strahlengang eines optischen Abstandssensors optimiert oder für ein Bildverarbeitungssensor die Vergrößerung bzw. der Arbeitsabstand verändert. An der gleichen Schnittstelle kann auch ein Antastelement wie eine Antastnadeln für ein Tastschnittsensor oder ein Antastelement für einen taktil-optischen Sensor wie Fasertaster befestigt werden. Mittels einer an der gleichen Schnittstelle anbringbaren Winkeloptik lässt sich die optische Achse für den Abstandssensor bzw. Bildbearbeitungssensor verändern, beispielsweise um 90 Grad umlenken. Ebenso sieht die Erfindung vor, dass vor dem kombinierten Sensorsystem ein taktiler Messkopf an der Schnittstelle angebracht wird. Hierzu sind in der Schnittstelle entsprechende elektrische Verbindungsleitungen integriert, die wahlweise für den Betrieb des taktilen Messkopfes umgeschaltet werden, um somit auch eine taktile Messung an annähernd dem gleichen Punkt des Messobjektes zu ermöglichen. Ebenso ist vorgesehen, an der Schnittstelle ein Mikrolinsenarray für eine Lichtfeldkamera auswechselbar anzubringen oder alternativ eine chromatische Linse oder chromatische Linsenanordnung für einen chromatisch konfokalen Abstandsensor. For maximum flexibility of the different functions that the combined sensor head should fulfill, it is provided according to the invention that an interface is provided at the object-side end of the combined sensor. This is performed, for example, as a magnetic interface and allows partially different components to attach. By means of an auxiliary lens, for example, the beam path of an optical distance sensor is optimized or changed for an image processing sensor, the magnification or the working distance. At the same interface, a probing element such as probing probes for a Tastschnittsensor or a probe for a tactile-optical sensor such as fiber probe can be attached. By means of an attachable to the same interface angle optics, the optical axis for the distance sensor or image processing sensor can change, for example, deflect 90 degrees. Likewise, the invention provides that a tactile measuring head is attached to the interface before the combined sensor system. For this purpose, corresponding electrical connecting lines are integrated in the interface, which are optionally switched over for the operation of the tactile measuring head, in order thus to enable a tactile measurement at approximately the same point of the measuring object. It is likewise provided to interchangeably mount a microlens array for a light field camera at the interface, or alternatively a chromatic lens or chromatic lens arrangement for a chromatically confocal distance sensor.
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass an einer Schnittstelle, vorzugsweise Magnetschnittstelle, am objektseitigen Ende der Optik des kombinierten Sensors je nach Bedarf des eingesetzten Sensors, wahlweise
- – eine Vorsatzlinse für einen Abstandsensor oder den Bildverarbeitungssensor oder
- – ein Antastelement, vorzugsweise Tastnadel oder Antastelement des taktil-optischen Sensors oder
- – eine Winkeloptik für einen Abstandsensor oder den Bildverarbeitungssensor oder
- – ein taktiler Messkopf oder
- – ein Mikrolinsenarray für eine Lichtfeldkamera
- – eine chromatische Linse oder chromatische Linsenanordnung für einen chromatisch konfokalen Abstandsensor
- A conversion lens for a distance sensor or the image processing sensor or
- - A probing element, preferably Tastnadel or probing element of the tactile-optical sensor or
- An angle optics for a distance sensor or the image processing sensor or
- - a tactile measuring head or
- - A microlens array for a light field camera
- A chromatic lens or chromatic lens arrangement for a chromatic confocal distance sensor
Alternativ zu den dem vorgenannten Stand der Technik zu entnehmenden Fasertastern sind auch Taster mit steifen Taststiften, also fester Verbindungen zwischen Antastelement, insbesondere Antastkugel, und einer oberhalb befindlichen Marke, dem Stand der Technik bekannt. Hierbei erfolgt die Bestimmung der Auslenkung des Antastelementes durch Bestimmung der Auslenkung der jeweils zugeordneten Marke mit speziellen Messsystemen. Zur Vereinfachung dieses Aufbaus sieht die Erfindung vor, die ohnehin vorhandene Bildverarbeitungssensorik, aber besonders bevorzugt die ohnehin vorhandene Abstandssensorik als ersten oder zweiten Abstandssensor zur Bestimmung der Auslenkung der Marke zu verwenden. Hierzu wird bevorzugt die Auslenkung der Marke in Abbildungsrichtung mittels des ersten oder zweiten Abstandssensors realisiert und zusätzlich vorzugsweise in senkrechter Richtung zur Abbildungsrichtung mittels des Bildverarbeitungssensors. Hierzu ist vorzugsweise eine Struktur wie Muster auf der Marke aufgebracht, welches mit dem Bildverarbeitungssensor erfassbar ist. As an alternative to the above-mentioned prior art fiber buttons are also buttons with stiff styli, so solid connections between probe, in particular probing ball, and a mark located above, known in the art. Here, the determination of the deflection of the probing element by determining the deflection of each associated brand with special measuring systems. In order to simplify this structure, the invention provides for using the already existing image processing sensor system, but particularly preferably the already existing distance sensor system as the first or second distance sensor for determining the deflection of the brand. For this purpose, the deflection of the mark in the imaging direction is preferably realized by means of the first or second distance sensor and additionally preferably in the direction perpendicular to the imaging direction by means of the image processing sensor. For this purpose, a structure such as pattern is preferably applied to the mark, which can be detected by the image processing sensor.
Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass ein Antastelement verwendet wird, welches eine starre Verbindung zu einer Marke aufweist, wobei Antastelement, steife Verbindung und Marke zur optischen Abbildungsrichtung kippbar gelagert werden, und dass zur Bestimmung der Auslenkung des Antastelementes, die Auslenkung der Marke zumindest mit dem ersten oder zweiten Abstandssensor, bevorzugt mit dem ersten oder zweiten Abstandssensor und dem Bildverarbeitungssensor, ermittelt wird, vorzugsweise wobei mittels des ersten oder zweiten Abstandssensors die Auslenkung der Marke in Richtung der Abbildungsrichtung erfasst wird und zusätzlich mit dem Bildverarbeitungssensor die Auslenkung einer auf der Marke aufgebrachten Struktur senkrecht zur Abbildungsrichtung erfasst wird. The invention is also characterized in that a probing element is used which has a rigid connection to a mark, wherein the probing element, rigid connection and mark are tiltably mounted to the optical imaging direction, and that for determining the deflection of the probing element, the deflection of the mark at least with the first or second distance sensor, preferably with the first or second distance sensor and the image processing sensor is determined, preferably wherein by means of the first or second distance sensor, the deflection of the mark is detected in the direction of the imaging direction and in addition to the image processing sensor, the deflection of the on the Mark applied structure is detected perpendicular to the imaging direction.
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung auch dadurch aus, dass der Beleuchtungsstrahlengang des Fotogrammetriesensors, zumindest bestehend aus Lichtquelle und mittels dieser Lichtquelle beleuchtetes Muster, in den Strahlengang der Zoomoptik mittels optischem Teiler eingespiegelt wird, wobei die Einspiegelung vorzugsweise bildseitig der separat motorisch verschiebbaren Linsen oder Linsengruppe der Zoomoptik erfolgt, und dass der Fotogrammetriesensor zwei Empfänger aufweist, vorzugsweise CCD- oder CMOS-Kameras, mit denen das auf das Objekt projizierte Muster aus zwei unterschiedlich zur optischen Achse geneigten Richtungen beobachtet wird, wobei die den beiden Empfängern jeweils zugordneten Beobachtungsstrahlengänge die objektseitige Linse oder Linsengruppe des Zoomobjektivs nutzen oder jeweils eine separate objektseitige Linse oder Linsengruppe enthalten. In particular, the invention is also distinguished by the fact that the illumination beam path of the photogrammetry sensor, at least consisting of light source and pattern illuminated by means of this light source, enters the beam path of the Zoom optics is mirrored by means of optical splitter, the reflection is preferably the image side of the separately motorically displaceable lenses or lens group zoom optics, and that the photogrammetry sensor has two receivers, preferably CCD or CMOS cameras, with which the projected on the object pattern of two different is observed to the optical axis inclined directions, wherein the two receivers respectively assigned observation beam paths use the object-side lens or lens group of the zoom lens or each containing a separate object-side lens or lens group.
Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass in den beiden Beobachtungsstrahlengängen eine oder mehrere motorisch verschiebbare Linsen oder Linsengruppen verwendet werden, die zusammen mit den separat motorisch verschiebbaren Linsen oder Linsengruppen der Zoomoptik verschoben werden, vorzugsweise indem jeweils Verbindungselemente zwischen diesen existieren und gemeinsame motorische Antriebe verwendet werden. Preferably, it is provided that one or more motor-displaceable lenses or lens groups are used in the two observation beam paths, which are moved together with the separately motorized sliding lenses or lens groups zoom optics, preferably by each connecting elements exist between them and common motor drives are used.
Nach einem weiteren Vorschlag zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass in den beiden Beobachtungsstrahlengängen zwischen den motorisch verschiebbaren Linsen oder Linsengruppen und der objektseitigen Linse oder Linsengruppe jeweils ein Umlenkspiegel angeordnet wird, der jeweils die Neigung des Beobachtungsstrahlengangs zur optischen Achse bewirkt. According to a further proposal, the invention is characterized in that in each of the two observation beam paths between the motor-displaceable lenses or lens groups and the object-side lens or lens group, a deflection mirror is arranged, each causing the inclination of the observation beam path to the optical axis.
Hervorzuheben ist des Weiteren, dass in den beiden Beleuchtungsstrahlengängen jeweils separat motorisch verschiebbare Linsen oder Linsengruppen angeordnet werden, die beiden Beobachtungsstrahlengänge jeweils separate objektseitige Linsen oder Linsengruppen enthalten, wobei die beiden Beobachtungsstrahlengänge und der jeweils zugeordnete Empfänger geneigt zur optischen Achse angeordnet werden. It should also be emphasized that in each of the two illumination beam paths, separate motor-displaceable lenses or lens groups are arranged, the two observation beam paths each contain separate object-side lenses or lens groups, wherein the two observation beam paths and the respective associated receiver are arranged inclined to the optical axis.
Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass durch Verstellen der separat motorisch verschiebbaren Linsen oder Linsengruppen der Zoomoptik und gemeinsames oder getrennt voneinander realisiertes Verstellen der motorisch verschiebbaren Linsen oder Linsengruppen der Beobachtungsstrahlengänge der Abbildungsmaßstab für den Beobachtungsstrahlengang und für den Beleuchtungsstrahlengang, und damit die Abbildungsgröße des Musters auf dem Werkstück, gemeinsam eingestellt werden. Preferably, it is provided that by adjusting the separately movable motor lenses or lens groups of the zoom optics and shared or separately realized adjusting the motorically displaceable lenses or lens groups of the observation beam paths of the magnification of the observation beam path and the illumination beam path, and thus the image size of the pattern on the workpiece , be set together.
Nach einem besonders hervorzuhebenden Vorschlag ist vorgesehen, dass das Sensorsystem in einem Koordinatenmessgerät integriert betrieben wird. After a particularly noteworthy proposal, it is provided that the sensor system is operated integrated in a coordinate measuring machine.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass alle im Sensorsystem integrierten Sensoren auf den im Wesentlichen gleichen Bereich des Werkstücks ausgerichtet werden, vorzugsweise senkrecht zur optischen Achse im Wesentlichen kein Versatz zwischen der Mitte der Messbereiche der integrierten Sensoren vorliegt. Furthermore, it is preferably provided that all sensors integrated in the sensor system are aligned with the substantially same region of the workpiece, preferably there is substantially no offset between the center of the measuring ranges of the integrated sensors perpendicular to the optical axis.
Insbesondere wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe im Wesentlichen gelöst durch eine Vorrichtung in Form eines kombinierten Sensorsystems, zumindest bestehend aus einem Bildverarbeitungssensor und diesem zugeordneter Optik und zumindest einem Abstandssensor und/oder einem taktil-optischem Fasertaster und/oder einer Lichtfeldkamera, wobei mit den Sensoren des Sensorsystems Oberflächenpunkte und/oder Konturen an einem Werkstück bestimmbar sind, wobei neben dem Bildverarbeitungssensor im Sensorsystem einer oder mehrere der folgenden Sensoren integriert und wahlweise einsetzbar sind:
- – erster Abstandssensor nach dem Foucault-Prinzip,
- – zweiter Abstandssensor nach dem chromatischen Prinzip und/oder konfokalen Prinzip oder chromatisch konfokalen Prinzip oder interferometrischen Prinzip,
- – taktil-optischer Fasertaster,
- – Lichtfeldkamera,
- – Fotogrammetriesensor,
- First distance sensor according to the Foucault principle,
- Second distance sensor according to the chromatic principle and / or confocal principle or chromatic confocal principle or interferometric principle,
- - tactile-optical fiber probe,
- - light field camera,
- - photogrammetry sensor,
Bezüglich des Fotogrammetriesensors besteht die Möglichkeit, dass die beiden Beobachtungsstrahlengänge die gemeinsame Frontlinse benutzen. Alternativ benutzen die beiden Beobachtungsstrahlengänge des Fotogrammetriesensors jeweils getrennte Frontlinsen, die neben der Frontlinse des gemeinsamen Sensorsystems angeordnet sind. With regard to the photogrammetry sensor, there is the possibility that the two observation beam paths use the common front lens. Alternatively, the two observation beam paths of the photogrammetry sensor each use separate front lenses, which are arranged next to the front lens of the common sensor system.
Besonderes Kennzeichen der erfinderischen Vorrichtung ist, dass Mittel zur Einspiegelung einer Hellfeldbeleuchtung, und vorzugsweise einer Musterprojektion, in den Strahlengang des kombinierten Sensorsystems integriert sind. A particular feature of the inventive device is that means for reflecting a bright field illumination, and preferably a pattern projection, are integrated in the beam path of the combined sensor system.
Alternativ ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Optik eine Zoomoptik ist, die durch separat motorisch verschiebbare Linsen oder Linsengruppen eine voneinander unabhängige Einstellung von Vergrößerung und Arbeitsabstand ermöglicht und vorzugsweise für zumindest einige der Zoomstufen telezentrisch ist oder dass die Optik eine telezentrische Optik mit festem Arbeitsabstand und fester Vergrößerung ist. Alternatively, the device is characterized in that the optics is a zoom lens, which allows independent adjustment of magnification and working distance by separately movable lenses or lens groups and is preferably telecentric for at least some of the zoom levels or that the optics telecentric optics with fixed working distance and fixed magnification.
Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass eine Dunkelfeldbeleuchtung in Form von einem oder mehreren Leuchtringen, vorzugsweise jeweils bestehend aus mehreren Leuchtelementen wie LEDs, dem kombinierten Sensorsystem zugeordnet sind, wobei die Leuchtringe die Optik des kombinierten Sensorsystems vorzugsweise konzentrisch umgeben und vorzugsweise das Licht der einzelnen Leuchtringe die optische Achse in unterschiedlichen Entfernungen entlang der optischen Achse in unterschiedlichen Winkeln schneiden. Preferably, it is provided that a dark field illumination in the form of one or more light rings, preferably each consisting of several light elements such as LEDs, the combined sensor system are assigned, wherein the light rings surround the optics of the combined sensor system preferably concentric and preferably the light of the individual light rings the optical Cut the axis at different distances along the optical axis at different angles.
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass der Arbeitsabstand der Optik für die direkte Messung der Oberfläche des Werkstücks mit dem jeweils verwendeten Abstandssensors oder für die Messung der Auslenkung eines Antastelementes, vorzugsweise Antastelement des taktil-optischen Sensors, mittels der Zoomoptik oder durch Einwechseln oder Auswechseln einer Vorsatzlinse, einstellbar ist. In particular, the invention is characterized in that the working distance of the optics for the direct measurement of the surface of the workpiece with the distance sensor used in each case or for the measurement of the deflection of a probing element, preferably probe element of the tactile-optical sensor, by means of zoom optics or by replacing or Replacing a conversion lens, is adjustable.
Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass ein Antastelement objektseitig vor der Optik des kombinierten Sensors auswechselbar angebracht wird, vorzugsweise mit Hilfe einer Magnetschnittstelle, wobei ein Abstandssensors wahlweise für die direkte Messung der Oberfläche des Werkstücks oder für die Messung der Auslenkung eines Antastelementes, vorzugsweise Tastnadel, einsetzbar ist. Preferably, the invention provides that a probing element is interchangeable on the object side in front of the optics of the combined sensor, preferably by means of a magnetic interface, wherein a distance sensor optionally for the direct measurement of the surface of the workpiece or for the measurement of the deflection of a probing element, preferably a stylus, can be used.
Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass der erste oder zweite Abstandsensor, vorzugsweise der Abstandssensor nach dem Foucault-Prinzip oder der interferometrische Sensor, zur Bestimmung der Auslenkung eines Antastelementes, vorzugsweise Antastelement des taktil-optischen Sensors, einsetzbar ist, wobei das Antastelement objektseitig vor der Optik des kombinierten Sensors auswechselbar angebracht ist, vorzugsweise mit Hilfe einer Magnetschnittstelle, und vorzugsweise der Abstandsensor wahlweise für die direkte Messung der Oberfläche des Werkstücks verwendbar ist. The invention is also characterized in that the first or second distance sensor, preferably the distance sensor according to the Foucault principle or the interferometric sensor, for determining the deflection of a probing element, preferably probing element of the tactile-optical sensor, can be used, the probing element on the object side is mounted interchangeably before the optics of the combined sensor, preferably by means of a magnetic interface, and preferably the distance sensor is selectively usable for the direct measurement of the surface of the workpiece.
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass der interferometrische Sensor zumindest besteht aus dem Empfänger des Bildverarbeitungssensors, einer oder mehrerer kohärenter Lichtquellen wie Laserdioden, einem Strahlteiler zur Aufteilung des Lichtes der Lichtquelle in einen Mess- und einen Referenzlichtweg, wodurch das Messlicht in das Antastelement geleitet wird und von diesem abgegeben und mittels der Optik zum Empfänger geleitet wird und das Referenzlicht auf den Empfänger geleitet wird, ohne das Antastelement zu durchlaufen. In particular, the invention is characterized in that the interferometric sensor at least consists of the receiver of the image processing sensor, one or more coherent light sources such as laser diodes, a beam splitter for dividing the light of the light source into a measuring and a reference light path, whereby the measuring light in the probe element is passed and emitted by this and is guided by the optics to the receiver and the reference light is passed to the receiver, without passing through the probe element.
Hervorzuheben ist des Weiteren, dass einem Abstandssensor nach dem chromatisch konfokalen Prinzip eine Vielzahl einzelner optischer Leiter, wie optische Fasern, vorzugsweise Bildleiter, als Konfokalblende für mehrere zu messende Messpunkte, wie Oberflächenpunkte am Werkstück, zugeordnet sind. It should also be emphasized that a distance sensor according to the chromatic confocal principle is assigned a plurality of individual optical conductors, such as optical fibers, preferably image conductors, as a confocal diaphragm for a plurality of measurement points to be measured, such as surface points on the workpiece.
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass als ein Abstandssensors ein Sensor nach dem konfokalem Prinzip eingesetzt wird, wobei eine Vielzahl von Messpunkten weitestgehend gleichzeitig ermittelbar sind, wobei die konfokale Abbildung auf dem Empfänger für die Vielzahl der Messpunkte erreicht wird, indem in einer Zwischenbildebene der Optik ein Blendengitter, bestehend aus einer Vielzahl von vorzugsweise kreisförmigen Öffnungen, vorübergehend für die Messung einbringbar ist, und in mehreren Entfernungen zwischen Sensor und Werkstück Bilder mit dem Empfänger aufnehmbar sind, aus denen je Messpunkt durch Auswertung eines Fokuskriteriums, vorzugsweise der Bildschärfe oder Intensität innerhalb des Bereiches des Empfängers, der dem jeweiligen Messpunkt zugeordnet ist, der jeweilige Abstand zwischen Sensor und Werkstückoberfläche und damit die Messpunkte ermittelbar sind. In particular, the invention is characterized in that a sensor according to the confocal principle is used as a distance sensor, wherein a plurality of measurement points are largely simultaneously determined, the confocal imaging on the receiver for the plurality of measurement points is achieved by in an intermediate image plane the optics, a diaphragm grille, consisting of a plurality of preferably circular openings, temporarily for the measurement can be introduced, and in several distances between sensor and workpiece images are receivable with the receiver from which each measurement point by evaluating a focus criterion, preferably the image sharpness or intensity within the range of the receiver, which is assigned to the respective measuring point, the respective distance between sensor and workpiece surface and thus the measuring points can be determined.
Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass als ein Abstandssensors ein Sensor nach dem chromatisch konfokalen Prinzip mit einer Weißlichtquelle eingesetzt wird, wobei eine Vielzahl von Messpunkten weitestgehend gleichzeitig ermittelbar ist, wobei die konfokale Abbildung auf dem Empfänger für die Vielzahl der Messpunkte erreicht wird, indem eine chromatische Linse oder chromatische Linsenanordnung in den Strahlengang der Optik und in einer Zwischenbildebene der Optik ein Blendengitter, bestehend aus einer Vielzahl von vorzugsweise kreisförmigen Öffnungen, vorübergehend für die Messung einbringbar sind, und in der jeweils vorliegenden Entfernung zwischen Sensor und Werkstück ein Bild mit dem als Farbkamera ausgebildeten Empfänger aufnehmbar ist, aus dem je Messpunkt durch Auswertung der am schärfsten abgebildeten Wellenlänge der Weißlichtquelle, vorzugsweise intensitätsstärksten Wellenlänge innerhalb des Bereiches des Empfängers, der dem jeweiligen Messpunkt zugeordnet ist, der jeweilige Abstand zwischen Sensor und Werkstückoberfläche und damit die Messpunkte ermittelbar sind. Preferably, the invention provides that a sensor according to the chromatic confocal principle with a white light source is used as a distance sensor, wherein a plurality of measuring points can be determined as far as possible simultaneously, wherein the confocal imaging on the receiver for the plurality of measuring points is achieved by a chromatic lens or chromatic lens assembly in the optical path of the optics and in an intermediate image plane of the optics, a diaphragm grille, consisting of a plurality of preferably circular openings, temporarily introduced for the measurement, and in the respective present distance between the sensor and the workpiece, an image can be recorded with the receiver designed as a color camera, from each measurement point by evaluating the sharpest imaged wavelength of the white light source, preferably the strongest intensity wavelength within the range of the receiver, which is associated with the respective measuring point, the respective distance between the sensor and workpiece surface and thus the measuring points can be determined.
Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass eine Lichtfeldkamera, zumindest bestehend aus der Optik, dem Empfänger des Bildverarbeitungssensors und einem Mikrolinsenarray einsetzbar ist, um eine Vielzahl von Oberflächenmesspunkten weitestgehend gleichzeitig zu ermitteln, wobei das Mikrolinsenarray vorübergehend für die Messung in den Strahlengang der Optik einbringbar ist und in der jeweils vorliegenden Entfernungen zwischen Sensor und Werkstück ein Bild mit dem Empfänger aufnehmbar ist, aus dem je Messpunkt durch Anwendung der Lichtfeldtechnik der jeweilige Abstand zwischen Sensor und Werkstückoberfläche und damit die Messpunkte ermittelbar ist. The invention is also characterized in that a light field camera, at least consisting of the optics, the receiver of the image processing sensor and a microlens array can be used to determine a plurality of surface measuring points as far as possible simultaneously, wherein the microlens array temporarily for the measurement in the optical path of the optics can be introduced and in the respective distances between the sensor and the workpiece an image with the receiver can be received, from which each measurement point by applying the light field technology, the respective distance between the sensor and the workpiece surface and thus the measuring points can be determined.
Hervorzuheben ist des Weiteren, dass das Mikrolinsenarray der Lichtfeldkamera in den Strahlengang der Optik zwischen der bildseitig äußeren Linse der Optik und dem Empfänger, vorzugsweise direkt vor dem Empfänger, oder zwischen Werkstück und objektseitig äußerer Linse der Optik einbringbar ist. It should also be emphasized that the microlens array of the light field camera in the optical path of the optics between the image side outer lens of the optics and the receiver, preferably directly in front of the receiver, or between the workpiece and the object side outer lens of the optics can be introduced.
Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass an einer Schnittstelle, vorzugsweise Magnetschnittstelle, am objektseitigen Ende der Optik des kombinierten Sensors je nach Bedarf des eingesetzten Sensors, wahlweise
- – eine Vorsatzlinse für einen Abstandsensor oder den Bildverarbeitungssensor oder
- – ein Antastelement, vorzugsweise Tastnadel oder Antastelement des taktil-optischen Sensors oder
- – eine Winkeloptik für einen Abstandsensor oder den Bildverarbeitungssensor oder
- – ein taktiler Messkopf oder
- – ein Mikrolinsenarray für eine Lichtfeldkamera
- – eine chromatische Linse oder chromatische Linsenanordnung für einen chromatisch konfokalen Abstandsensor
- A conversion lens for a distance sensor or the image processing sensor or
- - A probing element, preferably Tastnadel or probing element of the tactile-optical sensor or
- An angle optics for a distance sensor or the image processing sensor or
- - a tactile measuring head or
- - A microlens array for a light field camera
- A chromatic lens or chromatic lens arrangement for a chromatic confocal distance sensor
Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass zur Verringerung der Gesamtbaugröße und zur schnellen Messung des gleichen Bereichs eines Werkstücks mit verschiedenen Sensoren, auch bei einstellbarem Messbereich und damit einzustellender Mustergröße oder sogar einstellbarem Arbeitsabstand, ein Fotogrammetriesensorsystem, insbesondere Stereogrammetriesensorsystem, zumindest aber der Beleuchtungsstrahlengang eines Fotogrammetriesensors, zumindest teilweise in den Strahlengang des kombinierten Sensorsystems integriert wird. Nach dem Stand der Technik bekannte Fotogrammetriesensoren besitzen in der Regel drei getrennte Strahlengänge. Ein erster Beleuchtungsstrahlengang enthält eine Lichtquelle, die ein vor der Lichtquelle angeordnetes Muster, beispielsweise Streifenmuster, mit einer Abbildungsoptik auf das Werkstück projiziert. Zwei mit unterschiedlicher Neigung (beispielsweise +30 Grad und –30 Grad) zum Abbildungsstrahlengang geneigte Beobachtungsstrahlengänge weisen getrennte optische Strahlengänge auf, die die Beobachtung der Werkstückoberfläche durch zwei getrennten Empfängern wie Kameras, aus unterschiedlichen Richtungen realisieren. Entsprechende Beleuchtungs- und Beobachtungsoptiken sind nach dem Stand der Technik mit festem Arbeitsabstand und fester Vergrößerung ausgeführt. The invention is also characterized in that to reduce the overall size and for rapid measurement of the same area of a workpiece with different sensors, even with adjustable measuring range and thus adjustable pattern size or even adjustable working distance, a Fotogrammetriesensorsystem, in particular stereogrammetry sensor system, but at least the illumination beam path of a Photogrammetry sensor, at least partially integrated into the beam path of the combined sensor system. Photogrammetry sensors known in the prior art generally have three separate beam paths. A first illumination beam path contains a light source which projects a pattern arranged in front of the light source, for example stripe patterns, with imaging optics onto the workpiece. Two observation beam paths inclined at different inclinations (for example +30 degrees and -30 degrees) to the imaging beam path have separate optical beam paths which realize the observation of the workpiece surface by two separate receivers, such as cameras, from different directions. Corresponding illumination and observation optics are designed according to the prior art with fixed working distance and fixed magnification.
In der vorliegenden Erfindung wird zumindest der Beleuchtungsstrahlengang in den Strahlengang des kombinierten Sensorsystems integriert. Vorzugsweise erfolgt die Einspiegelung der Musterprojektionen des Fotogrammetriesensors oberhalb der verschiebbaren Linsen bzw. Linsengruppen, wodurch die Abbildung des Musters auf dem Werkstück durch Verschieben der motorisch verschiebbaren Linsen bzw. Linsengruppen in seiner Größe, gegebenenfalls auch zusätzlich in seinem Arbeitsabstand, variiert werden kann. Um eine optimale Messung zu gewährleisten, müssen Abbildungsmaßstab, und gegebenenfalls auch Arbeitsabstand, der beiden Beleuchtungsstrahlengänge entsprechend mit angepasst werden. Die Erfindung sieht dazu vor, dass auch in den Beobachtungstrahlengängen der beiden Empfänger entsprechend verschiebbare Linsen bzw. Linsengruppen angeordnet sind. Vorzugsweise werden diese Linsengruppen gemeinsam mit den verschiebbaren Linsengruppen der Zoomoptik, also beispielsweise durch die gleichen Antriebe, bewegt. In dieser ersten bevorzugten Lösung erfolgt die Verschiebung der bewegbaren Linsen bzw. Linsengruppen in den Beobachtungsstrahlengängen parallel zur Bewegung der verschiebbaren Linsen bzw. Linsengruppen im Strahlengang der Zoomoptik (der erfindungsgemäß Teil des Beleuchtungsstrahlengangs ist), wodurch in den Beobachtungsstrahlengängen objektseitig der bewegbaren Linsen bzw. Linsengruppen Umlenkspiegel angeordnet werden müssen, um die geneigte Beobachtung der Werkstückoberfläche zu realisieren. Objektseitig nach der Umlenkung durch diese Umlenkspiegel erfolgt die Beobachtung der Werkstückoberfläche mittels der gemeinsamen objektseitigen Linse oder Linsengruppe oder aber mit Hilfe getrennter objektseitiger Linsen bzw. Linsengruppen für jeweils die beiden Beobachtungsstrahlengänge. In einer alternativen Lösung wird auf den Umlenkspiegel verzichtet und die getrennten objektseitigen Linsen oder Linsengruppen und die in den Beobachtungsstrahlengängen jeweils vorhandenen bewegbaren Linsen bzw. Linsengruppen inklusive der Empfänger bereits geneigt anzuordnen. In the present invention, at least the illumination beam path is integrated into the beam path of the combined sensor system. The reflection of the pattern projections of the photogrammetry sensor preferably takes place above the displaceable lenses or lens groups, as a result of which the pattern of the pattern on the workpiece can be varied by displacing the motor-displaceable lenses or lens groups in size, and optionally also in its working distance. In order to ensure optimum measurement, the magnification and, if necessary, the working distance of the two illumination beam paths must be adapted accordingly. The invention provides that correspondingly displaceable lenses or lens groups are arranged in the observation beam paths of the two receivers. These lens groups are preferably moved together with the displaceable lens groups of the zoom optics, that is, for example, by the same drives. In this first preferred solution, the displacement of the movable lenses or lens groups in the observation beam paths takes place parallel to the movement of the displaceable lenses or lens groups in the optical path of the zoom optical system (which is part of the illumination beam path according to the invention), whereby the movable lenses or lens groups in the observation beam paths on the object side Deflection mirror must be arranged to realize the inclined observation of the workpiece surface. On the object side after deflection by these deflecting mirrors, the workpiece surface is observed by means of the common object-side lens or lens group or else by means of separate object-side lenses or lens groups for the two observation beam paths. In an alternative solution, the deflecting mirror is dispensed with and the separate object-side lenses or lens groups and the respectively present in the observation beam paths movable lenses or lens groups including the receiver already tilted.
Die Erfindung zeichnet sich daher auch dadurch aus, dass der Beleuchtungsstrahlengang des Fotogrammetriesensors, zumindest bestehend aus Lichtquelle und mittels dieser Lichtquelle beleuchtetes Muster, in den Strahlengang der Zoomoptik mittels optischem Teiler einspiegelbar ist, wobei die Einspiegelung vorzugsweise bildseitig der separat motorisch verschiebbaren Linsen oder Linsengruppe der Zoomoptik erfolgt, und dass der Fotogrammetriesensor zwei Empfänger aufweist, vorzugsweise CCD- oder CMOS-Kameras, mit denen das auf das Objekt projizierte Muster aus zwei unterschiedlich zur optischen Achse geneigten Richtungen beobachtbar ist, wobei die den beiden Empfängern jeweils zugordneten Beobachtungsstrahlengänge die objektseitige Linse oder Linsengruppe des Zoomobjektivs nutzen oder jeweils eine separate objektseitige Linse oder Linsengruppe enthalten. The invention is therefore also characterized in that the illumination beam path of the photogrammetry sensor, at least consisting of light source and illuminated by this light source pattern, in the beam path of the zoom optics by means of optical divider einspiegelbar, the reflection preferably on the image side of separately movable motor lenses or lens group Zoom optics, and that the photogrammetry sensor has two receivers, preferably CCD or CMOS cameras, with which the pattern projected onto the object from two directions different from the optical axis is observable, wherein each of the two receivers associated observation beam paths use the object-side lens or lens group of the zoom lens or each containing a separate object-side lens or lens group.
Kennzeichnend für die Erfindung kann auch sein, dass in den beiden Beobachtungsstrahlengängen eine oder mehrere motorisch verschiebbare Linsen oder Linsengruppen enthalten sind, die zusammen mit den separat motorisch verschiebbaren Linsen oder Linsengruppen der Zoomoptik verschiebbar sind, vorzugsweise indem jeweils Verbindungselemente zwischen diesen existieren und gemeinsame motorische Antriebe verwendbar sind. Characteristic of the invention may also be that in the two observation beam paths, one or more motorically displaceable lenses or lens groups are included, which are displaceable together with the separately motorically displaceable lenses or lens groups of the zoom optics, preferably by each connecting elements exist between them and common motor drives are usable.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dadurch gekennzeichnet sein, dass in den beiden Beobachtungsstrahlengängen zwischen den motorisch verschiebbaren Linsen oder Linsengruppen und der objektseitigen Linse oder Linsengruppe jeweils ein Umlenkspiegel angeordnet ist, der jeweils die Neigung des Beobachtungsstrahlengangs zur optischen Achse bewirkt. Furthermore, the invention may also be characterized in that in each of the two observation beam paths between the motor-displaceable lenses or lens groups and the object-side lens or lens group, a deflection mirror is arranged, which in each case causes the inclination of the observation beam path to the optical axis.
Insbesondere ist vorgesehen, dass in den beiden Beleuchtungsstrahlengängen jeweils separat motorisch verschiebbare Linsen oder Linsengruppen angeordnet sind, die beiden Beobachtungsstrahlengänge jeweils separate objektseitige Linsen oder Linsengruppen enthalten, wobei die beiden Beobachtungsstrahlengänge und der jeweils zugeordnete Empfänger geneigt zur optischen Achse angeordnet sind. In particular, it is provided that separately motor-displaceable lenses or lens groups are arranged in the two illumination beam paths, the two observation beam paths each contain separate object-side lenses or lens groups, wherein the two observation beam paths and the respectively associated receiver are arranged inclined to the optical axis.
Bevorzugterweise wird vorgeschlagen, dass durch Verstellen der separat motorisch verschiebbaren Linsen oder Linsengruppen der Zoomoptik und gemeinsames oder getrennt voneinander realisiertes Verstellen der motorisch verschiebbaren Linsen oder Linsengruppen der Beobachtungsstrahlengänge der Abbildungsmaßstab für den Beobachtungsstrahlengang und für den Beleuchtungsstrahlengang, und damit die Abbildungsgröße des Musters auf dem Werkstück, gemeinsam einstellbar ist. Preferably, it is proposed that by adjusting the separately movable motor lenses or lens groups of the zoom optics and shared or separately realized adjusting the motorically displaceable lenses or lens groups of observation beam paths of the magnification of the observation beam path and the illumination beam path, and thus the image size of the pattern on the workpiece , is adjustable together.
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass das Sensorsystem in einem Koordinatenmessgerät integriert ist. In particular, the invention is characterized in that the sensor system is integrated in a coordinate measuring machine.
Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass alle im Sensorsystem integrierten Sensoren auf den im Wesentlichen gleichen Bereich des Werkstücks ausgerichtet sind, vorzugsweise senkrecht zur optischen Achse im Wesentlichen kein Versatz zwischen der Mitte der Messbereiche der integrierten Sensoren vorliegt. Preferably, the invention provides that all integrated sensors in the sensor system are aligned on the substantially same area of the workpiece, preferably perpendicular to the optical axis substantially no offset between the center of the measuring ranges of the integrated sensors is present.
Zu erwähnen ist des Weiteren, dass die Möglichkeit besteht, dass eine oder mehrere Linsen einer oder mehrerer Linsengruppen asphärisch ausgebildet sind. It should also be mentioned that there is the possibility that one or more lenses of one or more lens groups are aspherical.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Further details, advantages and features of the invention will become apparent not only from the
Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmale – für sich und/oder in Kombination – sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren. Claims, the features to be taken these - alone and / or in combination - but also from the following description of the figures.
Es zeigen: Show it:
Die
Der erste Abstandssensor
Der zweite Abstandssensor
Alternativ zur in der
Zusätzlich ist eine Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtung
Die Reihenfolge der Elemente
Die
In
Alternativ zum in der
In
In der
Das kombinierte Sensorsystem
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Claims (60)
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DE102014108353.9A DE102014108353A1 (en) | 2013-06-13 | 2014-06-13 | Method and device for the determination of geometries on measured objects by means of a combined sensor system |
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