<Desc/Clms Page number 1>
WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET VERGROTEN VAN HET MEETVOLUME VAN
EEN OPTISCH MEETSYSTEEM.
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het vergroten van het meetvolume van een optisch meetsysteem met minstens een camera voor het bepalen van de positie van minstens een punt van een object ten opzichte van een basis-assenstelsel.
Volgens de huidige werkwijzen en met de bestaande optische meetsystemen is het niet mogelijk om de positie te meten van punten die buiten het gezichtsveld van de camera's van het optisch meetsysteem gelegen zijn. Zo is het bijvoorbeeld niet mogelijk om de positie te meten van punten die aan de achterzijde van een te meten object gelegen zijn aangezien in dergelijk geval het object zelf zich tussen de camera en het te meten punt bevindt. verder is het eveneens niet mogelijk om op een nauwkeurige wijze de positie te meten van punten zich aan de achterzijde van de camera bevinden.
De uitvinding wil aan deze nadelen verhelpen door een eenvoudige en nauwkeurige werkwijze en een optisch meetsysteem voor te stellen die toelaten om de positie te meten van punten die zich niet in het gezichtsveld van de camera bevinden.
Tot dit doel verplaatst men de camera van het optisch meetsysteem ten opzichte van een referentie, die een vaste positie inneemt ten opzichte van genoemd basis-assenstelsel, naar een meetpositie zodat genoemd punt zich in het gezichtsveld van de camera bevindt, waarbij men de verplaatsing van de camera ten opzichte van genoemde referentie bepaalt en men de positie van genoemd punt waameemt met genoemde camera teneinde de positie ervan te berekenen ten opzichte van genoemd basis-assenstelsel rekening houdend met de verplaatsing van de camera.
<Desc/Clms Page number 2>
Doelmatig maakt men gebruik van een houder met een meetpunt en minstens drie, niet op een rechte gelegen, referentiepunten, waarbij men genoemd meetpunt tegen genoemd punt, waarvan de positie dient bepaald te worden, plaatst, meet men de positie van genoemde referentiepunten vervolgens op met behulp van genoemde camera en, aan de hand van de positie van deze referentiepunten berekent men de positie van genoemd punt, waarbij men de referentiepunten met genoemde camera waarneemt en de camera automatisch verplaatst wanneer genoemde houder van positie verandert teneinde deze laatste in het gezichtsveld van de camera te houden.
Op een voordelige wijze wordt genoemde camera geroteerd zodat genoemd te meten punt zich binnen het gezichtsveld ervan bevindt.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de uitvinding, wordt genoemde referentie gevormd door minstens drie, niet op een rechte gelegen, referentieorganen die in genoemd meetvolume worden aangebracht op een vaste positie ten opzichte van het basis-assenstelsel.
Volgens een interessante uitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de uitvinding, vertoont elk van de referentieorganen minstens drie referentiepunten die een vaste positie ten opzichte van elkaar innemen, waarbij de positie van deze referentiepunten gemeten wordt teneinde hieruit de overeenkomstige positie van genoemde referentieorganen te berekenen.
Eventueel worden genoemde referentieorganen geroteerd ten opzichte van genoemde vaste positie zodat de referentiepunten ervan waarneembaar zijn door genoemde camera.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een optisch meetsysteem met minstens een camera teneinde de positie van een punt van een object te meten, in het bijzonder een optisch meetsysteem voor het toepassen van bovenstaande werkwijze, met het kenmerk dat dit minstens een referentieorgaan bevat dat op een vaste positie in het meetvolume van het optisch meetsysteem dient geplaatst te worden, waarbij dit referentieorgaan minstens drie referentiepunten vertoont welke toelaten om, met behulp van genoemde camera, de positie van het referentieorgaan te
<Desc/Clms Page number 3>
bepalen, waarbij verder middelen voorzien zijn die toelaten om de camera ten opzichte van genoemd referentieorgaan te verplaatsen en om deze verplaatsing op te meten.
Verder heeft de uitvinding betrekking op een optisch meetsysteem met minstens een camera teneinde de positie van een punt van een object te meten, in het bijzonder een optisch meetsysteem waarbij genoemde camera roteerbaar ten opzichte van de omgeving gemonteerd is, en waarbij middelen voorzien zijn om de rotatieverplaatsing ervan te bepalen.
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiema volgende beschrijving van enkele specifieke uitvoeringsvormen van de werkwijze en het optisch meetsysteem volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de draagwijdte niet van de gevorderde bescherming ; de hierna gebruikte verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.
Figuur l is een schematisch perspectief aanzicht van een object en de camera's van een optisch meetsysteem volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding.
Figuur 2 is een schematisch perspectief aanzicht van een referentieorgaan, volgens de uitvinding.
Figuur 3 is een schematisch perspectief aanzicht van de camera's van een optisch meetsysteem volgens een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding.
In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde of analoge elementen.
De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een optisch meetsysteem waarbij gebruik gemaakt wordt van minstens een camera om de positie van een punt te meten. Bij voorkeur bevat het meetsysteem twee of drie camera's die vanuit verschillende positie het te meten punt waamemen. Deze camera's kunnen bijvoorbeeld lineaire camera's of matrix camera's zijn.
De punten waarvan de positie kan gemeten worden met het optisch meetsysteem bevinden zieh in het meetvolume ervan. Dit meetvolume wordt gevormd door de ruimte die waarneembaar is door de camera's van het meetsysteem waarin de positie van een punt met een voldoende nauwkeurigheid kan gemeten worden.
<Desc/Clms Page number 4>
Wanneer de positie van een punt dient gemeten te worden wordt dit punt gemarkeerd d. m. v. bijvoorbeeld een lichtpunt zoals bijvoorbeeld een LED zodat dit duidelijk waameembaar is door de camera's van het meetsysteem.
Volgens een andere en veel gebruikte werkwijze wordt het te meten punt aangeraakt met het meetpunt van een daarvoor voorziene houder. Een dergelijke houder vertoont, naast genoemd meetpunt, minstens drie, niet op een rechte gelegen, referentiepunten waarvan de positie wordt gemeten met behulp van genoemde camera's wanneer het meetpunt tegen genoemd te meten punt is geplaatst. Aan de hand van de positie van deze referentiepunten wordt vervolgens de positie van het meetpunt en bijgevolg van het te meten punt berekend. Deze referentiepunten worden bijvoorbeeld gevormd door een lichtpunt of een element dat een optisch signaal geeft zoals bijvoorbeeld een lichtemitterende diode (LED).
Het gebruik van een dergelijke houder in optische meetsystemen is reeds voldoende op zieh bekend en wordt bijvoorbeeld beschreven in de octrooiaanvraag WO 98/48241.
In figuur 1 is een object 1, in de vorm van een personenwagen weergegeven, dat waargenomen wordt door drie camera's 2,3 en 4 van een optisch meetsysteem. Deze camera's zijn in een gemeenschappelijke behuizing 5 gemonteerd.
De behuizing 5 is voorzien van middelen welke toelaten om deze op een eenvoudige wijze te verplaatsen. Meer bepaald is de behuizing 5 aan de onderzijde voorzien van wieltjes 6.
Aldus kan met behulp van deze behuizing 5 de positie van de punten van het object 1, die binnen het gezichtsveld van de camera's 2,3 en 4 vallen, worden bepaald ten opzichte van een basis-assenstelsel dat een vaste positie inneemt ten opzichte van de camera's 2,3 en 4. Het is echter niet mogelijk om vanuit de positie waarin de behuizing 5 zich bevindt de positie van punten te bepalen die zieh ten opzichte van de camera's 2,3 en 4 aan de achterzijde van het object 1 bevinden en dus buiten het gezichtsveld van deze camera's liggen.
Teneinde de positie van dergelijke punten te bepalen, die zieh niet in het gezichtsveld van de camera's 2,3 en 4 bevinden in deze initiële positie ervan, wordt een referentie 7 in genoemd meetvolume voorzien. De positie van deze
<Desc/Clms Page number 5>
referentie 7 ten opzichte van het basis-assenstelsel wordt gemeten. Dit gebeurt bij voorkeur met het optisch meetsysteem.
Om de positie van punten die zich aan genoemde achterzijde van het object 1 bevinden te meten, wordt de behuizing 5 met de camera's 2,3 en 4 naar een zogenaamde meetpositie verplaatst waarbij deze achterzijde in het gezichtsveld van de camera's ligt en erdoor kan waargenomen worden. Nadat de camera's aldus verplaatst zijn, wordt de positie van genoemde referentie 7 opnieuw gemeten met het optisch meetsysteem zodanig dat de verplaatsing van de behuizing 5 en van de camera's 2,3 en 4 bepaald is. Op deze manier is de verplaatsing van de camera's ten opzichte van het basis-assenstelsel gekend.
Vervolgens wordt de positie van de te meten punten van deze achterzijde van het object 1 gemeten met behulp van genoemde camera's 2,3 en 4. Hierbij wordt voor het berekenen van de positie van deze punten ten opzichte van genoemd basis-assenstelsel rekening gehouden met de verplaatsing van de camera's vanuit hun initiële positie naar genoemde meetpositie.
In de uitvoeringsvorm van het optisch meetsysteem, volgens de uitvinding, die voorgesteld is in figuur 1, wordt genoemde referentie 7 gevormd door drie referentieorganen 8,9 en 10 die op een vaste positie zijn bevestigd in het meetvolume van het meetsysteem. Meer bepaald zijn deze referentieorganen 8,9 en 10 bevestigd op de bovenzijde van het object 1.
In figuur 2 is een specifieke uitvoeringsvorm van een dergelijk referentieorgaan weergegeven dat een fixatiedeel 11 en een referentiedeel 12 met drie niet op een rechte gelegen referentiepunten 13,14 en 15 bevat. Deze referentiepunten worden, bij voorkeur, elk gevormd door een lichtpunt of een element dat een optisch signaal geeft zoals bijvoorbeeld een lichtemitterende diode (LED). Het referentiedeel 12 is aan het fixatiedeel 11 gemonteerd via een kogelschamier 16 zodanig dat het referentiedeel 12 vrij rond een kogelschamierpunt, dat door deze kogelschamier 16 bepaald wordt, kan roteren ten opzichte van het fixatiedeel 11, zoals weergegeven door de pijlen 17 en 18.
<Desc/Clms Page number 6>
Het fixatiedeel 11 is bij voorkeur voorzien van bevestigingsmiddelen, zoals bijvoorbeeld een zuignap, teneinde in genoemd meetvolume op een vaste positie bevestigd te worden.
Verder is de onderlinge positie van de referentiepunten 13,14 en 15 en de positie van deze referentiepunten ten opzichte genoemde kogelscharnier 16 en het overeenkomstig kogelschamierpunt bepaald. Aldus kan uit de positie van de referentiepunten 13,14 en 15 de positie van dit kogelschamierpunt afgeleid worden.
In een variante op deze uitvoeringsvorm, is het niet vereist dat de onderlinge positie van de referentiepunten 13,14 en 15 en de positie ervan ten opzichte van het kogelschamierpunt bekend is. Om de positie van het kogelschamierpunt te bepalen wordt het referentieorgaan 12 in minstens twee verschillende posities geroteerd rond het kogelschamierpunt waarbij telkens de positie van de referentiepunten 13,14 en 15 wordt gemeten met behulp van genoemde camera's. Hierbij verplaatst elk van de referentiepunten 13,14 en 15 zieh volgens het oppervlak van een sfeer. Aan de hand van de aldus gemeten posities van de referentiepunten 13,14 en 15 wordt door het optisch meetsysteem de positie van het middelpunt van de sferen, die de referentiepunten 13,14 en 15 van het referentiedeel 12 beschrijven, berekend.
De positie van dit middelpunt stemt dan overeen met de positie van het kogelschamierpunt.
In figuur 1 werden drie referentieorganen 8,9 en 10 met genoemd fixatiedeel 11 op de bovenzijde van het object 1 bevestigd.
Wanneer de positie van genoemde referentie 7 wordt gemeten, wordt bijgevolg de positie van de kogelschamierpunten 16 van elk van de referentieorganen 8,9 en 10 berekend uitgaande van de gemeten posities van elk van de overeenkomstige referentiepunten 13,14 en 15 ervan.
Doordat het referentiedeel 12 roteerbaar is ten opzichte van het fixatiedeel 11 van elk referentieorgaan 8,9 en 10, is het mogelijk het referentiedeel 12 zodanig te roteren dat de referentiepunten 13,14 en 15 ervan waameembaar zijn door de camera's 2,3 en 4.
Op een voordelige wijze wordt elk van de referentieorganen 8,9 en 10 aangedreven door, bijvoorbeeld, een elektrische motor. Meer bepaald wordt het
<Desc/Clms Page number 7>
referentiedeel 12 ten opzichte van het fixatiedeel 11 op een zodanige manier aangedreven dat de referentiepunten 13,14 en 15, bij het verplaatsen van de camera's 2,3 en 4, steeds naar deze laatste gericht zijn en bijgevolg erdoor kunnen waargenomen worden. Hierbij worden de referentieorganen 8,9 en 10 bestuurd met behulp van een op zichzelf bekend volgalgortime. In een variante op deze uitvoeringsvorm, worden de referentiepunten 13,14 en 15, die bijvoorbeeld gevormd worden door lichtemitterende diodes, zelf aangedreven teneinde de verplaatsing van de camera's te volgen.
Figuur 3 geeft een behuizing 5 met drie camera's 2,3 en 4 van een optisch meetsysteem weer volgens een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding. De behuizing 5 is op een voetstuk 19 bevestigd op een zodanige manier dat deze tezamen met de camera's 2,3 en 4 een verplaatsing kan ondergaan ten opzichte van het voetstuk 19. Meer bepaald is de behuizing 5 roteerbaar ten opzichte van het voetstuk 19 gemonteerd rond een verticale rotatieas 20.
Teneinde aldus de posities van bepaalde punten ten opzichte van een vast basis-assenstelsel van een object 1 te meten die zich buiten het meetvolume, en dus buiten het gezichtsveld van de camera's, bevinden, kan de behuizing 5 geroteerd worden zoals weergegeven door pijl 23.
Het object 1 dat voorgesteld wordt in figuur 3 bestaat uit een Uvormig kader met twee parallelle opstaande balken die bovenaan met elkaar verbonden zijn met een horizontale balk. Wanneer de positie van meerdere punten van het object 1 dient gemeten te worden, waarbij een aantal van deze punten zich binnen het gezichtsveld van de camera bevinden en de overige punten zich aan de achterzijde van de camera's bevinden, en dus buiten het gezichtsveld ervan, wordt de behuizing 5 met de camera's vanuit de initiële positie, zoals voorgesteld in figuur 3, geroteerd ten opzichte van genoemde rotatieas 20 totdat de overige te meten punten binnen het gezichtsveld van de camera's vallen.
Hierbij worden de camera's tussen genoemde verticale balken van het object 1 geplaatst zodanig dat het mogelijk is om, in een eerste stap, in een initiële positie van de camera's, de positie van een punt 21 van een eerste van deze balken ten opzichte van genoemd basis-assenstelsel te meten.
<Desc/Clms Page number 8>
Om vervolgens de positie van het punt 22 te meten dat op de tegenoverliggende verticale balk gelegen is, wordt de behuizing 5 met de camera's, in een tweede stap, geroteerd rond de rotatieas 20 ten opzichte van een vaste referentie, die gevormd wordt door het voetstuk 19, naar een zogenaamde meetpositie waarbij het punt 22 binnen het gezichtsveld van de camera's valt. Bij deze verplaatsing van de camera's 2,3 en 4 wordt de hoek en de zin van de rotatie van de behuizing 5 met de camera's tussen genoemde initiële positie en de meetpositie bepaald. Dit laatste kan gebeuren door het gebruik van een zogenaamde hoek-encoder, die bijvoorbeeld voorzien is aan het voetstuk 19.
Tenslotte wordt de met behulp van de camera's 2,3 en 4 het punt 22 waargenomen en wordt de positie ervan berekend ten opzichte van genoemde basisassenstelsel rekening houdend met de bepaalde verplaatsing van de behuizing 5 en de camera's 2,3 en 4.
Wanneer bovenvermelde houder, voorzien van minstens drie referentiepunten, wordt aangewend om de posities van bepaalde punten van een object 1 te meten, wordt genoemd voetstuk 19 waarop de behuizing 5 met de camera's steunt, volgens een specifieke uitvoeringsvorm van de uitvinding, uitgerust met bijvoorbeeld een elektrische motor. Met behulp van genoemde camera's worden de referentiepunten van deze houder waargenomen, waarbij door het meetsysteem een signaal wordt gegeven aan genoemde motor wanneer de houder wordt verplaatst teneinde de behuizing 5 aan te drijven en te roteren rond genoemde rotatieas en aldus de houder in het gezichtsveld van de camera's te houden. Op een dergelijke manier wordt ervoor gezorgd dat de camera's automatisch verplaatst worden wanneer genoemde houder van positie verandert zonder dat de behuizing 5 manueel dient verplaatst te worden.
Niettegenstaande dat de behuizing 5 met de camera's 2,3 en 4, die werd voorgesteld in figuur 3, slechts een rotatieas vertoont, kunnen in een variante op deze uitvoeringsvorm van het meetsysteem, meerdere rotatieassen voorzien worden. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk dat naast genoemde verticale rotatieas eveneens een horizontale rotatieas met een bijhorende hoek-encoder is voorzien zodat de posities
<Desc/Clms Page number 9>
van punten die zieh boven de camera's bevinden eveneens kunnen gemeten worden ten opzichte van hetzelfde basis-assenstelsel.
Verder is het eveneens mogelijk dat genoemd voetstuk 19 waarop de behuizing roteerbaar gemonteerd is eveneens middelen vertoont om een translatie te ondergaan in bijvoorbeeld een horizontaal vlak. Aldus kan het voetstuk 19 bijvoorbeeld verplaatst worden in een geleidingsrail naar een meetpositie waarbij de afstand waarover het voetstuk zich verplaatst wordt gemeten.
Bovenstaande optisch meetsysteem en de overeenkomstige werkwijze laten bijgevolg toe om de positie van alle punten van een object te bepalen ten opzichte van eenzelfde vast basis-assenstelsel.
De werkwijze en het optisch meetsysteem, volgens de uitvinding, zijn uiteraard niet beperkt tot de hierboven beschreven en in bijgaande figuren voorgestelde uitvoeringsvormen en an.
Niettegenstaande dat het referentieorgaan, zoals dit werd voorgesteld in figuur 2, een referentledeel 12 vertoont dat roteerbaar is ten opzichte van een kogelscharnierpunt, is het eveneens mogelijk dat dit referentiedeel 12 slechts een rotatie rond een scharmeras kan ondergaan ten opzichte van het fixatiedeel 11 of zelfs dat het referentiedeel 12 vast is met dit laatste.