DE10108221A1 - Verfahren und Vorrichtung zur optischen Erfassung eines Objekts - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (10) zur optischen Erfassung eines Objekts (11). Um eine sichere und zuverlässige optische Erfassung eines Objekts (11) aus einem lichtdurchlässigen Material oder mit einer stark lichtabsorbierenden oder totalreflektierenden Oberfläche zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass vor oder während der optischen Erfassung Maßnahmen ergriffen werden, durch die während der optischen Erfassung ein Niederschlag zur Erzeugung einer diffus reflektierenden Oberfläche zumindest teilweise auf dem Objekt (11) vorhanden ist. Eine Einheit (15) benetzt die Oberfläche des Objekts (11) zumindest teilweise mit dem kleinsten Feuchtigkeitströpfchen, in einer Einheit (17) wird das Objekt (11) optisch erfasst, und in einer Einheit (20) wird der Feuchtigkeitsniederschlag, bspw. durch Erwärmung, wieder von der Oberfläche des Objekts (11) entfernt. Der Feuchtigkeitsniederschlag entfernt sich nach der optischen Erfassung vorzugsweise von alleine. Es ist insbesondere als kondensierter Wasserdampf ausgebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Erfassung einschließlich der Vermessung eines Objekts.

Zur optischen Erfassung eines Objekts kann bspw. eine digitale oder analoge Videokamera mit einer anschließenden Auswertung der aufgenommenen Bilder eingesetzt werden. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Lage und/oder Ausrichtung eines Objekts entweder absolut oder relativ zu einem Koordinatensystem oder einem weiteren Objekt zu ermitteln. Um den Abstand zweier Objekte bzw. den Abstand zweier Kanten der Objekte zueinander zu ermitteln, ist es bekannt, die Objekte im Bereich der Kanten derart zu beleuchten, dass sich auf den Oberflächen der Objekte großflächige Reflexionen ergeben. Bei einer optischen Erfassung erscheinen die Oberflächen im Bereich der Kanten also als helle Flächen; der Spalt zwischen den Kanten als eine dunkle Fläche. Durch Auswerten der Hell/Dunkel-Übergänge können die Kanten detektiert und kann der Abstand der Kanten zueinander ermittelt werden.

Aus der DE 199 10 699 A1 ist es bekannt, den Abstand und den Versatz zwischen zwei Objekten bzw. zwischen zwei Kanten der Objekte zu ermitteln, indem durch eine geeignete Beleuchtung der Objekte entlang der Kanten der Objekte linienförmige Reflexionen erzeugt werden, die erfasst und ausgewertet werden. Bei diesem Verfahren werden die Kanten also durch Auswerten der Dunkel/Hell/Dunkel-Übergänge detektiert.

Aus dem Stand der Technik ist es des weiteren bekannt, einen dreidimensionalen Flächenverlauf der Oberfläche eines Objekts auf unterschiedliche Weise zu erfassen. So kann bspw. auf die Oberfläche des Objekts ein zweidimensionales Projektionsmuster (z. B. eine Gitterstruktur) projiziert werden und das Abbild des Musters auf der Oberfläche des Objekts aus mindestens zwei Blickwinkeln erfasst und ausgewertet werden. Auf diese Weise kann ein dreidimensionaler Flächenverlauf des Projektionsmusters auf der Oberfläche ermittelt werden.

Diese aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren arbeiten mit Lichtstrahlen, durch die eine Reflexion oder ein Abbild auf der Oberfläche eines zu erfassenden Objekts erzeugt werden soll. Voraussetzung für die bekannten Verfahren zur optischen Erfassung eines Objekts ist also eine diffuse Reflexion der Lichtstrahlen bzw. eine gute Abbildung eines Projektionsmusters auf den Oberflächen des zu erfassenden Objekts. Die bekannten Verfahren funktionieren insbesondere nicht bei Objekten aus einem lichtdurchlässigen Material oder mit einer stark lichtabsorbierenden oder einer totalreflektierenden Oberfläche. Lichtdurchlässige Materialien sind insbesondere Glas, transparenter Kunststoff oder transparente Harze. Lichtabsorbierende Oberflächen sind bspw. matt und/oder sehr dunkel, insbesondere schwarz. Totalreflektierende Oberflächen sind bspw. Spiegel oder bestehen bspw. aus poliertem Aluminium oder Chrom.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, bei derartigen Objekten zur Ermittlung des dreidimensionalen Flächenverlaufs der Oberfläche das zweidimensionale Projektionsmuster nicht auf die Oberfläche zu projizieren, sondern auf andere Weise aufzubringen, bspw. durch einen Farbauftrag oder durch Aufkleben des Musters. Dies hat jedoch den Nachteil, dass das Muster nach der optischen Erfassung nur unter großem Arbeits- und Zeitaufwand wieder zu entfernen ist.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, auch bei einem Objekt, das aus einem lichtdurchlässigen Material besteht oder eine stark lichtabsorbierende oder totalreflektierende Oberfläche aufweist, eine sichere und zuverlässige optische Erfassung des Objekts zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art vor, dass vor oder während der optischen Erfassung Maßnahmen ergriffen werden, durch die während der optischen Erfassung zumindest teilweise ein Niederschlag zur Erzeugung einer diffus reflektierenden Oberfläche auf dem Objekt vorhanden ist.

Der erfindungsgemäß auf die Oberfläche des Objekts aufgebrachte Niederschlag besteht aus feinsten Partikeln einer Flüssigkeit oder eines Feststoffes. Vorzugsweise besteht er aus feinsten Feuchtigkeitströpfchen oder Eiskristallen. Der Niederschlag ist so fein, dass sich die Abmessungen des Objekts durch das Aufbringen des Niederschlags auf die Oberfläche nur unwesentlich verändern. Alternativ können die Auswirkungen des Niederschlags auf die Abmessungen des Objekts bei der Erfassung des Objekts berücksichtigt werden. Jedenfalls kann die Lage und/oder Ausrichtung bzw. ein dreidimensonaler Flächenverlauf des Objekts noch mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden.

Durch den auf die Oberfläche des Objekts aufgebrachten Niederschlag wird die Lichtdurchlässigkeit eines Objekts aus einem lichtdurchlässigen Material stark eingeschränkt. Bei einem Objekt mit einer stark lichtabsorbierenden Oberfläche werden die Reflexionseigenschaften der Oberfläche durch den Niederschlag deutlich erhöht und verbessert. Bei einem Objekt mit einer totalreflektierenden Oberfläche werden dagegen die Reflexionseigenschaften verringert. Insgesamt wird durch das Aufbringen des Niederschlags auf die Oberfläche einfallendes Licht (unmittelbare Beleuchtung, Tageslicht) oder ein darauf projiziertes Muster von der Oberfläche diffus reflektiert. Wenn also die Oberfläche eines beliebigen Objekts erfindungsgemäß mit dem Niederschlag benetzt wird, können die an sich aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur optischen Erfassung eines Objekts problemlos auch für Objekte aus einem lichtdurchlässigen Material oder mit einer stark lichtabsorbierenden oder einer totalreflektierenden Oberfläche eingesetzt werden.

Bei der optischen Erfassung ist insbesondere an die Ermittlung der Lage und/oder der Ausrichtung eines Objekts durch Kantendetektion gedacht. Zur Kantendetektion kann ein Hell/Dunkel- oder ein Dunkel/Hell/Dunkel-Übergang auf der Oberfläche ermittelt werden. Bei der optischen Erfassung ist des weiteren an die Projektion eines oder mehrerer ein- oder zweidimensionaler Projektionsmuster, bspw. einer Gitterstruktur, auf die Oberfläche eines Objekts gedacht.

Der Niederschlag kann des weiteren ohne großen Aufwand auf die Oberfläche eines Objekts aufgebracht werden. Dazu sind verschiedene Möglichkeiten denkbar, die weiter unten näher erläutert werden. Auch das Entfernen des Niederschlags von der Oberfläche nach der optischen Erfassung des Objekts ist problemlos möglich. Insbesondere ist daran gedacht, dass sich der Niederschlag automatisch entfernen läßt. Vorzugsweise entfernt sich der Niederschlag nach der optischen Erfassung des Objekts von alleine. Der Niederschlag kann bspw. von der Oberfläche abgewischt oder durch Verdunstung (Wärme- und/oder Luftzufuhr) entfernt werden oder sich entfernen. Vorteilhafterweise wird der Niederschlag nach Beendigung der optischen Erfassung entfernt oder entfernt sich nach Beendigung der optischen Erfassung von alleine.

Der Niederschlag besteht vorzugsweise aus feinsten Wassertröpfchen. Wasser kann zur Erzeugung von diffusen Reflexioneigenschaften der Oberfläche eines zu erfassenden Objekts genutzt werden. Dem Wasser können beliebige Zusätze hinzugefügt werden, um bspw. das Reflexionsvermögen zu erhöhen (z. B. durch silber- oder goldfarbene Farbzusätze), die Größe der Feuchtigkeitströpchen zu reduzieren, die Haftung des Feuchtigkeitsniederschlags auf der Oberfläche des Objekts zu verbessern, das Entfernen des Feuchtigkeitsniederschlags von der Oberfläche zu erleichtern (z. B. durch verdunstungsfördernde Stoffe) oder um die Oberfläche bzw. das Objekt zu schützen (z. B. durch korrosionshemmende Stoffe). Die Wassertröpfchen sollten sich jedoch zusammen mit den Zusätzen nach der Erfassung des Objekts problemlos von der Oberfläche entfernen lassen bzw. von alleine entfernen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein ein- oder zweidimensionales Projektionsmuster auf die mit dem Niederschlag versehene Oberfläche des Objekts projiziert wird und der Verlauf des Projektionsmusters auf der Oberfläche optisch erfasst und ausgewertet wird. Auf diese Weise kann der dreidimensionale Flächenverlauf eines Objekts aus einem beliebigen Material und mit beliebigen Reflexionseigenschaften mit an sich bekannten Verfahren erfasst werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die mit dem Niederschlag versehene Oberfläche des Objekts angeleuchtet wird, so dass sich auf der Oberfläche diffuse Lichtreflexionen bilden, deren Verlauf optisch erfasst und ausgewertet wird. Die Reflexionen können großflächig sein, so dass sich an den Kanten des Objekts ein Hell/Dunkel-Übergang ergibt, oder sich linienförmig entlang der Kanten erstrecken, so dass sich entlang der Kanten ein Dunkel/Hell/Dunkel-Übergang ergibt.

Zum einfachen Benetzen der Oberfläche des Objekts mit einem Feuchtigkeitsniederschlag wird vorgeschlagen, dass das Objekt vor der optischen Erfassung zumindest teilweise abgekühlt wird, so dass auf der Oberfläche des abgekühlten Bereichs des Objekts in der Umgebungsluft enthaltene Feuchtigkeit kondensiert oder vereist. Je höher die Umgebungstemperatur ist, desto mehr Feuchtigkeit kann in der Umgebungsluft gespeichert werden. Wenn sich die Temperatur der Umgebungsluft im Bereich der abgekühlten Bereich erniedrigt, verringert sich auch das Feuchtigkeitsspeichervermögen der Umgebungsluft. Überschüssige Feuchtigkeit wird von der Umgebungsluft abgegeben und lagert sich auf den abgekühlten Bereichen der Oberfläche ab. Je nach der Temperatur der Oberfläche lagert sich die Feuchtigkeit als feinste Tröpfchen oder als Eiskristalle ab. Die Eiskristalle gehen durch Erwärmen oder bei Umgebungstemperatur mit der Zeit von alleine in einen flüssigen Aggregatzustand über. Die Feuchtigkeitströpfchen können durch Erwärmen entfernt werden oder entfernen sich bei Umgebungstemperatur von alleine.

Vorteilhafterweise wird eine Flüssigkeit auf das Objekt aufgebracht, die nach dem Aufbringen verdunstet und eine Verdunstungskälte erzeugt, durch die das Objekt zumindest teilweise abgekühlt wird.

Des weiteren wird vorgeschlagen, dass das Objekt vor der optischen Erfassung zumindest teilweise gezielt mit übersättigtem Feuchtigkeitsdampf besprüht wird und auf der Oberfläche des besprühten Bereichs des Objekts in dem Feuchtigkeitsdampf enthaltene Feuchtigkeit kondensiert. Auch dieses Verfahren beruht auf einer auf den Bereich der zu benetzenden Oberfläche lokal beschränkten Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche und der Umgebungsluft. Diese Temperaturdifferenz kann bspw. durch Absenken der Temperatur der zu benetzenden Oberfläche oder durch Erhöhen der Temperatur der Umgebungsluft erzielt werden. Durch die relativ zu der Umgebungsluft niedrigere Temperatur der zu benetzenden Oberfläche, wird die Umgebungsluft auf einen Bereich um die Oberfläche herum lokal begrenzt abgekühlt. Dadurch wird das Feuchtigkeitsspeichervermögen der Umgebungsluft im Bereich der Oberfläche reduziert und eine Ablagerung von überschüssiger Feuchtigkeit auf der Oberfläche bewirkt.

Der Feuchtigkeitsdampf ist bspw. Wasserdampf, der über eine Zuführleitung an die zu benetzende Oberfläche des Objekts herangeführt wird. In unmittelbarer Nähe der Oberfläche tritt der Feuchtigkeitsdampf aus der Zuführleitung aus und kondensiert. Der Feuchtigkeitsdampf kann gezielt an die zu benetzende Oberfläche herangeführt werden, so dass er nur dort und nicht woanders, bspw. auf dem Objektiv von Mitteln zur optischen Erfassung des Objekts, kondensiert.

Zur besonders einfachen Benetzung der Oberfläche des Objekts mit einem Feuchtigkeitsniederschlag wird vorgeschlagen, dass das Objekt vor der optischen Erfassung zumindest teilweise mit feinsten Feuchtigkeitströpfchen besprüht wird. Diese feinsten Feuchtigkeitströpfchen können bspw. mittels eines Zerstäubers auf die Oberfläche des Objekts aufgetragen werden. Durch geeignete Zusätze, bspw. zur Verringerung der Oberflächenspannung der Feuchtigkeit, kann die Größe der Feuchtigkeitströpfchen verringert werden.

Die Benetzung des Objekts mit dem Niederschlag kann auch durch eine statische Aufladung der zu benetzenden Oberfläche des Objekts und/oder der Partikel des Niederschlags erreicht werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Partikel auch wirklich nur an die gewünschte Oberfläche des Objekts und nicht an die Mittel zur optischen Erfassung des Objekts gelangen, damit die optische Erfassung des Objekts nicht beeinträchtigt wird.

In besonders vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung der absoluten Lage und/oder Ausrichtung eines Objekts verwendet werden. Ebenso vorteilhaft ist es, das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung der Lage und/oder Ausrichtung eines Objekts relativ zu einem weiteren Objekt zu verwenden. Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Erfassung eines dreidimensionalen Flächenverlaufs zumindest eines Teils der Oberfläche des Objekts verwendet werden.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zur optischen Erfassung, insbesondere zur Positionierung, Ausrichtung und/oder Vermessung, eines Objekts aus einem lichtdurchlässigen Material oder eines Objekts mit einer stark lichtabsorbierenden oder einer totalreflektierenden Oberfläche verwendet. Ein Anwendungsbeispiel aus der Praxis ist die Positionierung und Ausrichtung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers relativ zu einer Einbaumulde der Karosserie eines Kraftfahrzeugs. Die dabei betrachtete Oberfläche des Scheinwerfers weist eine Abdeckscheibe aus transparentem Glas oder Kunststoff auf. Die Abdeckscheibe kann mit den bekannten Verfahren kaum optisch erfasst werden. Wenn jedoch wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, auf die Abdeckscheibe ein Niederschlag aufgebracht wird, kann bei geeigneter Beleuchtung problemlos einer oder mehrere Hell/Dunkel-Übergänge bzw. ein Dunkel/Hell/Dunkel-Übergang an einer Kante am Rand oder auf einer Oberfläche des Scheinwerfers erzeugt werden. Ebenso kann an der Kante der Einbaumulde ein Hell/Dunkel- bzw. ein Dunkel/Hell/Dunkel- Übergang erzeugt werden. Durch optisches Erfassen der Übergänge kann die Position und Ausrichtung der Kanten und damit die Position und Ausrichtung des Scheinwerfers relativ zu der Einbaumulde ermittelt werden. Auf diese Weise kann während der Herstellung eines Kraftfahzreugs in der Montagelinie der ordnungsgemäße Einbau eines Scheinwerfers in die Karosserie überprüft und ggf. noch vor der Befestigung des Scheinwerfers korrigiert werden.

Ein weiteres Beispiel aus der Praxis ist das Greifen einer Windschutzscheibe für ein Kraftfahrzeug, bspw. mittels eines robotergeführten Vakuumgreifers mit Vakuum-Saugeinheiten. Um die Position der Windschutzscheibe zu ermitteln und eine Greifposition für die Saugeinheiten zu bestimmen, werden bestimmte Bereiche der Windschutzscheibe mit einem Niederschlag versehen, um eine diffuse Reflexion von Licht oder eine diffuse Abbildung eines Projektionsmusters zu erzeugen. Auch dadurch kann die räumliche Position der Windschutzscheibe relativ zu der restlichen Karosserie bestimmt werden und damit ein kontrollierter Einbau sogar in einer Bewegung erfolgen.

Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von der Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Vorrichtung Mittel zum Aufbringen eines Niederschlags auf zumindest einen Teil des Objekts zur Erzeugung einer diffus reflektierenden Oberfläche während der optischen Erfassung aufweist, wobei die Mittel den Niederschlag vor oder während der optischen Erfassung mittelbar oder unmittelbar aufbringen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung Mittel zum Entfernen des Niederschlags nach Beendigung der optischen Erfassung aufweist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung mit den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform; und

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Das Verfahren dient zur optischen Erfassung eines Objekts aus einem lichtdurchlässigen Material oder mit einer stark lichtabsorbierenden oder totalreflektierenden Oberfläche. Objekte aus einem lichtdurchlässigen Material sind bspw. Streuscheiben oder transparente Abdeckscheiben von Scheinwerfern oder Scheiben im allgemeinen. Objekte mit einer stark lichtabsorbierenden Oberfläche sind bspw. mattschwarz lackierte Objekte, Objekte aus schwarzem Gummi, z. B. Autoreifen. Objekte mit einer totalreflektierenden Oberfläche sind bspw. polierte Zierleisten, Türgriffe, Betätigungshebel oder Motorblöcke. Bei derartigen Objekten ist eine optische Erfassung mittels Kantendetektion oder mittels eines auf eine Oberfläche des Objekts projizierten zweidimensionalen Projektionsmusters, bspw. einer Gitterstruktur, nach dem Stand der Technik nicht oder nur unter erschwerten Bedingungen möglich, da einfallendes Licht entweder gar nicht (transparente Objekte), nicht genug (lichtabsorbierende Objekte) oder viel zu stark (totalreflektierende Objekte) reflektiert wird. Für die Erfassung eines Objekts wäre eine diffus reflektierende Oberfläche ideal.

Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, dass vor oder während der optischen Erfassung Maßnahmen ergriffen werden, durch die während der optischen Erfassung ein Niederschlag zur Erzeugung einer diffus reflektierenden Oberfläche zumindest teilweise auf dem Objekt vorhanden ist. Der Niederschlag vermindert die Lichtdurchlässigkeit eines Objekts aus einem lichtdurchlässigen Material, verbessert die Reflexionseigenschaften eines Objekts mit einer stark lichtabsorbierenden Oberfläche und verringert die Reflexionseigenschaften eines Objekts mit einer totalreflektierenden Oberfläche. Bei Objekten, die mit einem Niederschlag benetzt sind, kann eine optische Erfassung, bspw. durch Kantendetektion oder durch Erfassen eines auf die Oberfläche projizierten ein- oder zweidimensionalen Projektionsmusters problemlos ausgeführt werden, da aufgrund des Niederschlages eine ausreichende Menge an Licht reflektiert wird und somit zur optischen Erfassung zur Verfügung steht bzw. eine Totalreflexion des Lichts verhindert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt in einem Funktionsblock 1. In einem Funktionsblock 2 wird das zu erfassende Objekt zumindest teilweise mit einem Niederschlag benetzt. Das Benetzen der Oberfläche des Objekts kann auf verschiedene Weise erfolgen. Es ist denkbar, das Objekt zumindest teilweise abzukühlen, so dass auf der Oberfläche der abgekühlten Bereiche des Objekts in der Umgebungsluft enthaltene Feuchtigkeit besser kondensiert oder vereist. Zum Abkühlen des Objekts kann bspw. ein Kältespray eingesetzt werden, wie es zur Detektion von Fehlern in elektrischen Schaltungen oder zur Behandlung von Sportverletzungen eingesetzt wird. Zum Abkühlen kann auch eine leicht flüchtige Flüssigkeit auf das Objekt aufgetragen werden, die verdunstet und eine Verdunstungskälte erzeugt, durch die das Objekt abgekühlt wird. Ebenso kann das Objekt zumindest teilweise gezielt mit Feuchtigkeitsdampf besprüht werden, so dass darin enthaltene Feuchtigkeit auf der Oberfläche des Objekts kondensiert. Des weiteren ist es denkbar, das Objekt zumindest teilweise mit feinsten Feuchtigkeitströpfchen, bspw. aus einem Zerstäuber, zu besprühen. Schließlich kann das Benetzen der Oberfläche mit den Partikeln durch statische Aufladung der Oberfläche und/oder der Partikel erfolgen.

In einem Funktionsblock 3 erfolgt dann die eigentliche optische Erfassung des Objekts auf eine an sich aus dem Stand der Technik bekannte Weise. Im Rahmen der optischen Erfassung wird bspw. ein ein- oder zweidimensionales Projektionsmuster, bspw. eine Gitterstruktur, auf die mit dem Feuchtigkeitsniederschlag benetzte Oberfläche des Objekts projiziert, der Verlauf der Gitterstruktur auf der Oberfläche optisch erfasst und ausgewertet. Ebenso kann zur optischen Erfassung des Objekts die mit dem Feuchtigkeitsniederschlag benetzte Oberfläche des Objekts angeleuchtet werden, so dass sich auf der Oberfläche diffuse Reflexionen bilden, deren Verlauf optisch erfasst und ausgewertet wird. Die Reflexionen können sich großflächig auf der Oberfläche bilden oder aber auch - bei entsprechender Beleuchtung und entsprechender optischer Erfassung - nur entlang der Kanten des Objekts verlaufen. Je nach Art der Reflexion wird z. B. ein Hell/Dunkel-Übergang oder ein Dunkel/Hell/Dunkel-Übergang erfasst und ausgewertet.

In einem Funktionsblock 4 wird der Feuchtigkeitsniederschlag automatisch entfernt bzw. entfernt sich der Feuchtigkeitsniederschlag dann von alleine von der Oberfläche des Objekts. Das Entfernen des Niederschlags kann bspw. durch Wegwischen oder durch Verdunsten aufgrund von Wärme- oder Luftzufuhr erfolgen. In einem Funktionsblock 5 ist das erfindungsgemäße Verfahren beendet.

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das zu erfassende Objekt ein Kraftfahrzeug-Scheinwerfer bzw. eine Abdeckscheibe 11 des Scheinwerfers für ein Kraftfahrzeug. Mit Hilfe der Vorrichtung 10 wird überprüft, ob der Scheinwerfer ordnungsgemäß in eine Einbaumulde 12 der Kraftfahrzeugkarosserie 13 eingepasst ist. Die Vorrichtung 10 wird während der Herstellung des Kraftfahrzeugs in der Montagelinie eingesetzt. Die Karosserie 13 bewegt sich kontinuierlich in Richtung eines Pfeiles 14.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 umfasst im wesentlichen drei Einheiten. Als erstes passiert die Karosserie 13 eine erste Einheit 15 zum Benetzen der Oberfläche der Abdeckscheibe 11 mit dem Feuchtigkeitsniederschlag, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als kondensierter Wasserdampf ausgebildet ist. Der Wasserdampf wird dabei über eine Zuführleitung 16 in die unmittelbare Nähe der zu benetzenden Oberfläche der Abdeckscheibe 11 gebracht.

Eine weitere Einheit 17 der Vorrichtung 10 dient zur optischen Erfassung der Abdeckscheibe 11, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Ermittlung der Position und der Ausrichtung der Abdeckscheibe 11 relativ zu der Kraftfahrzeugkarosserie 13, bzw. zu der Einbaumulde 12. Die Einheit 17 umfasst Beleuchtungs- oder Projektionsmittel 18 (Laser, Weisslicht, etc., gepulst oder kontinuierlich) zum Erzeugen von diffusen Reflexionen oder von diffusen Abbildungen ein- oder zweidimensionaler Projektionsmuster auf der Abdeckscheibe 11 und Kanten der Einbaumulde 12. Des weiteren umfasst die Einheit 17 Mittel 19 zum optischen Erfassen der Reflexionen. Die Mittel 19 zum optischen Erfassen umfassen mindestens eine Videokamera (CCD oder CMOS) zur Aufnahme der Abdeckscheibe 11 in der Einbaumulde 12. Die Beleuchtungsmittel 18 und die Kamera 19 sind in Fig. 2 nur symbolisch dargestellt. Selbstverständlich ist es denkbar, dass die Einheit 17 mehrere Beleuchtungs- oder Projektionsmittel 18 und mehrere Kameras 19 in beliebigen Positionen und Ausrichtungen relativ zueinander umfasst.

Schließlich umfasst die Vorrichtung 10 eine Einheit 20 zum Entfernen des Feuchtigkeitsniederschlags im Anschluß an die optische Erfassung der Relativposition der Abdeckscheibe 11 in der Einbaumulde 12. Die Einheit 20 umfasst Heizmittel 21 zum Erwärmen der mit dem Feuchtigkeitsniederschlag benetzten Bereiche der Abdeckscheibe 11 und der Einbaumulde 12. Des weiteren umfasst die Einheit 20 einen Ventilator 22 zur Erzeugung eines Luftzugs. Auch die Heizmittel 21 und der Ventilator 22 sind in Fig. 2 nur symbolisch dargestellt und können selbstverständlich jeweils auch mehrfach ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Einheit 20 ganz andere Mittel zum Entfernen des Feuchtigkeitsniederschlags aufweist. Es ist sogar denkbar, dass die Einheit 20 nicht vorhanden ist und sich der Niederschlag innerhalb einem vorgebbaren Zeitraum nach dem Auftragen von alleine entfernt, bspw. durch Verdunstung.

Die Kraftfahrzeugkarosserie 13 fährt in Richtung des Pfeils 14 nacheinander an der Einheit 15, der Einheit 17 und der Einheit 20 der Vorrichtung 10 vorbei, so dass das erfindungsgemäße Verfahren in der in Fig. 1 angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden kann. Es ist auch denkbar, die Einheiten 15, 17 und 20 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 in einer einzigen Einheit zusammenzufassen. Die komplette Einheit kann an das distale Ende eines Roboterarms, einer Koordinatenmessmaschine oder eines mobilen Messarms (z. B. FARO-Arm) befestigt werden. Die Einheit kann mit Hilfe des Roboters, der Koordinatenmessmaschine oder des Messarms automatisch oder manuell an verschiedene Positionen heranfahrbar ist.

Claims (17)

1. Verfahren zur optischen Erfassung eines Objekts (11), dadurch gekennzeichnet, dass vor oder während der optischen Erfassung Maßnahmen ergriffen werden, durch die während der optischen Erfassung ein Niederschlag zur Erzeugung einer diffus reflektierenden Oberfläche zumindest teilweise auf dem Objekt (11) vorhanden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder während der optischen Erfassung ein Niederschlag bestehend aus Feuchtigkeitströpfchen oder Eiskristallen auf das Objekt (11) aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Niederschlag nach der optischen Erfassung des Objekts von alleine entfernt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederschlag nach Beendigung der optischen Erfassung entfernt wird oder sich von alleine entfernt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein ein- oder zweidimensionales Projektionsmuster auf die mit dem Niederschlag versehene Oberfläche des Objekts (11) projiziert wird und der Verlauf des Projektionsmusters auf der Oberfläche optisch erfasst und ausgewertet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Niederschlag versehene Oberfläche des Objekts (11) angeleuchtet wird, so dass sich auf der Oberfläche diffuse Lichtreflexionen bilden, deren Verlauf optisch erfasst und ausgewertet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (11) vor der optischen Erfassung zumindest teilweise abgekühlt wird, so dass auf der Oberfläche des abgekühlten Bereichs des Objekts (11) in der Umgebungsluft enthaltene Feuchtigkeit kondensiert oder vereist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeit auf das Objekt (11) aufgebracht wird, die nach dem Aufbringen verdunstet und eine Verdunstungskälte erzeugt, durch die das Objekt (11) zumindest teilweise abgekühlt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (11) vor der optischen Erfassung zumindest teilweise gezielt mit übersättigtem Feuchtigkeitsdampf besprüht wird und auf der Oberfläche des besprühten Bereichs des Objekts (11) in dem Feuchtigkeitsdampf enthaltene Feuchtigkeit kondensiert.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (11) vor der optischen Erfassung zumindest teilweise mit feinsten Feuchtigkeitströpfchen besprüht wird.

11. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Erfassung der absoluten Lage und/oder Ausrichtung des Objekts (11).

12. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Erfassung der Lage und/oder Ausrichtung des Objekts (11) relativ zu einem weiteren Objekt (12, 13).

13. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Erfassung eines dreidimensionalen Flächenverlaufs zumindest eines Teils der Oberfläche des Objekts (11).

14. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur optischen Erfassung eines Objekts (11) aus einem lichtdurchlässigen Material oder eines Objekts (11) mit einer stark lichtabsorbierenden oder einer totalreflektierenden Oberfläche.

15. Vorrichtung (10) zur optischen Erfassung eines Objekts (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel (15, 16) zum Aufbringen eines Niederschlags auf zumindest einen Teil des Objekts (11) zur Erzeugung einer diffus reflektierenden Oberfläche während der optischen Erfassung aufweist, wobei die Mittel (15, 16) den Niederschlag vor oder während der optischen Erfassung mittelbar oder unmittelbar aufbringen.

16. Vorrichtung (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) Mittel (20) zum Entfernen des Niederschlags nach Beendigung der optischen Erfassung aufweist.

17. Vorrichtung (10) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.