DE10132309B4

DE10132309B4 - Visuelles Kontrollverfahren und Kontrollsystem

Info

Publication number: DE10132309B4
Application number: DE2001132309
Authority: DE
Inventors: Michael Amrhein
Original assignee: GEOMETRIE CONCERN VERWALTUNGS; GEOMETRIE CONCERN VERWALTUNGS- und BETEILIGUNGSGESELLSCHAFT MBH
Current assignee: GEOMETRIE CONCERN VERWALTUNGS; GEOMETRIE CONCERN VERWALTUNGS- und BETEILIGUNGSGESELLSCHAFT MBH
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2021-07-07
Also published as: DE10132309A1

Abstract

Verfahren zur visuellen Kontrolle einer Oberfläche (6, 16), bei dem zumindest zwei geometrische Muster (9) von zumindest zwei unterschiedlichen Positionen (12, 13) aus auf die zu kontrollierende Oberfläche projiziert werden, so dass Form und/oder Lage der Oberfläche, insbesondere Unregelmäßigkeiten (10, 19) der Oberfläche, durch die relative Lage der Muster zueinander, insbesondere durch die relative Lage von deren Musterelementen zueinander, erkennbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur visuellen Kontrolle einer Oberfläche gemäß Anspruch 1, sowie die Anwendung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 7 und 8. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Projektionssystem zur Durchführung einer visuellen Kontrolle einer Oberfläche gemäß Anspruch 9. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 16 zur Durchführung des Verfahrens zur visuellen Kontrolle einer Oberfläche.
Nicht nur im Bauwesen besteht häufig das Problem, dass Lage, Ausrichtung und Form einer Oberfläche bestimmt oder kontrolliert werden müssen. So ist es beispielsweise im Tunnelbau erforderlich, dass eine Tunnelwand daraufhin kontrolliert werden muss, ob diese die geforderte Oberflächenform aufweist. Weicht die Oberfläche von der zu fordernden Oberflächenform unzulässig weit ab, so sind Nachbearbeitungen erforderlich, sei es, dass noch Teile der Tunnelwand weggebrochen werden müssen, sei es, dass noch Beton aufgespritzt werden muss.
Zur Durchführung der Kontrolle einer Oberflächenform sind verschiedenartige Messverfahren bekannt. Diesen Messverfahren ist gemeinsam, dass sie einen relativ hohen Aufwand erfordern, wobei der zu betreibende Aufwand auf unterschiedlichen Umständen beruhen kann. Die Messung kann beispielsweise hinsichtlich der erforderlichen Gerätschaften, der erforderlichen Ausbildung des Bedienpersonals oder des Umfangs und der Zeitdauer des Messverfahrens aufwändig sein. Oftmals ist es auch erforderlich, dass zur Durchführung der Messung Hilfsobjekte auf der zu vermessenden Oberfläche angebracht werden müssen. Es können auch mehrere dieser Nachteile gleichzeitig gegeben sein.
Eine schnelle und unkomplizierte Vermessung bzw. Kontrolle wird somit erschwert oder sogar verhindert. Wünschenswert wäre insbesondere ein Messverfahren, das durch die Arbeiter, die die gegebenenfalls erforderliche Korrektur durchführen, durchgeführt werden könnte.
Das geschilderte Vermessungsproblem kommt jedoch nicht nur im Tunnelbau vor, sondern tritt ganz allgemein im Bauwesen auf. Beispielsweise kann eine Vermessung oder Kontrolle von bereits bestehender Bausubstanz, insbesondere historischer Bausubstanz (beispielsweise die Wände von Fachwerkhäusern), durchzuführen sein. Auch im Bereich der Bauabnahme ist eine möglichst einfache und unaufwändige Oberflächenvermessung bzw. Oberflächenkontrolle wünschenswert.

Aus der DE 196 41 349 A1 ist eine Beleuchtungsanordnung zur visuellen und automatisierten Inspektion von Oberflächenfehlern bekannt, zu deren Durchführung eine reflektierende Oberfläche erforderlich ist. Da kleinere Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche durch das bekannte Verfahren gegebenenfalls nicht erkannt werden können, wird vorgeschlagen, mechanisch bewegliche Blenden als unterstützende Maßnahme zur Fehlererkennung vorzusehen.

Die US 5,406,342 A zeigt ein Verfahren zur Bestimmung der Topographie einer gekrümmten Oberfläche, bei dem von einer Kamera aufgenommene Bildinformationen rechnerisch ausgewertet werden. Bei dem bekannten Verfahren werden zwei Projektionsvorrichtungen eingesetzt, die unabhängig voneinander verwendet werden, um in zeitlichem Abstand voneinander Aufnahmen zu machen und diese getrennt voneinander rechnerisch auszuwerten.

Aus der DE 198 18 076 A1 ist ein Verfahren zur berührungsfreien Vermessung einer Objektfläche bekannt, bei dem zur Erfassung der räumlichen Lage zu vermessender Oberflächenpunkte keine unmittelbare visuelle Kontrolle, sondern eine rechnerische Auswertung erfolgt.

Die DE 198 52 149 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Bestimmung der räumlichen Koordinaten von Gegenständen, die die Phasenlagen projizierter Muster als Messwerte verwendet und somit ebenfalls eine rechnerische Auswertung erforderlich macht.

Aus der US 6,157,591 A ist eine Ultraschallmesseinrichtung bekannt, mit der Entfernungen messbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein Vermessungssystem zur visuellen Kontrolle einer Oberfläche vorzuschlagen, das eine möglichst schnelle, unaufwändige, kostengünstige, und unmittelbare Kontrolle ermöglicht und ohne spezielle Schulung durchführbar ist.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, die Anwendung des Verfahrens gemäß der Ansprüche 7 und 8, beziehungsweise durch ein Projektionssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und durch den Einsatz eines Computerprogrammprodukts gemäß Anspruch 16 gelöst.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur visuellen Kontrolle einer Oberfläche werden zumindest zwei geometrische Muster durch mindestens zwei Projektionsvorrichtungen auf die zu kontrollierende Oberfläche projiziert, so dass Form, Lage beziehungsweise Form und Lage der Oberfläche, insbesondere Unregelmäßigkeiten der Oberfläche, durch Verzerrungen des Musters erkennbar sind. Zur Durchführung des Verfahrens wird jede Projektionsvorrichtung, welche das geometrische Muster auf die zu kontrollierende Oberfläche projiziert, vor der Oberfläche platziert. Wenn die Projektionsvorrichtung beispielsweise ein gleichförmiges Punktraster oder eine kreuzgitterartige Linienanordnung auf die zu kontrollierende Oberfläche projiziert, so kann aufgrund der Entfernung der einzelnen Punkte beziehungsweise Linien der Projektion des Musters auf der zu kontrollierenden Oberfläche auf die Entfernung beziehungsweise die Lage des entsprechenden Oberflächenabschnitts geschlossen werden. Für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens ist es üblicherweise nicht erforderlich, dass Hilfsobjekte auf der zu kontrollierenden Oberfläche anzubringen sind. Darüber hinaus kann auf unter Umständen komplizierte Messverfahren und mathematische Auswertemethoden weitgehend verzichtet werden. Stattdessen kann bereits durch ein einfaches Betrachten der Projektion des Musters auf der zu kontrollierenden Oberfläche eine Analyse bezüglich Form, Lage und dem Vorhandensein von Unregelmäßigkeiten der Oberfläche erfolgen. Besonders Unregelmäßigkeiten der Oberfläche können bereits durch einfaches Betrachten erkannt werden. Die Art des projizierten geometrischen Musters ist dabei beliebig. Es können Punktraster, Linienanordnungen, Raster mit geometrischen Figuren, wie beispielsweise Quadrate, Kreise, Kreuze oder Rechtecke, oder beliebige andere geometrische Muster verwendet werden. Die einzelnen Muster können je nach Anwendungsfall miteinander verbunden sein oder einen Abstand zueinander aufweisen. Auch ist es möglich, dass die Muster je nach Anwendungsfall regelmäßig oder unregelmäßig gestaltet sind.

Erfindungsgemäß werden die geometrischen Muster von zumindest zwei unterschiedlichen Positionen aus projiziert. Gegenüber einem System, bei dem das beziehungsweise die projizierten Muster von einer einzigen Position aus projiziert werden, können mit dieser Modifikation gewisse Mehrdeutigkeiten ausgeschlossen werden. Wird beispielsweise von nur einer einzigen Position aus ein Punktraster auf die zu kontrollierende Oberfläche projiziert, so äußert sich sowohl ein größerer Abstand zwischen der Lichtquelle und der zu kontrollierenden Oberfläche als auch eine gegenüber der Einfallsrichtung des Lichtstrahls geneigte Oberfläche, in einer Vergrößerung des Abstands der Punkte der Projektion des Punktrasters. Wird ein zusätzliches Muster von einer unterschiedlichen Position aus projiziert, kann diese Mehrdeutigkeit verringert oder ausgeschlossen werden.

Vorteilhaft ist es, wenn das verwendete geometrische Muster in Abhängigkeit der zu kontrollierenden Oberfläche gewählt beziehungsweise in Abhängigkeit der zu kontrollierenden Oberfläche verändert wird. Die Wahl beziehungsweise die Veränderung des verwendeten geometrischen Musters kann sich auf ein beliebiges Merkmal des geometrischen Musters beziehen. Beispielsweise können Form, Lage, Ausrichtung und die Abstände der einzelnen Musterelemente variieren. Die Anzahl der unterschiedlichen geometrischen Muster kann sehr klein sein, so dass beispielsweise nur ein Muster für ebene Flächen sowie ein Muster für sphärische Flächen vorgesehen wird. Denkbar ist es aber auch, dass für jede im einzelnen zu kontrollierende Oberfläche ein spezielles geometrisches Muster verwendet wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die zu kontrollierenden Oberflächen besonders unregelmäßige Oberflächenformen aufweisen.

In jedem Fall kann durch eine entsprechende Wahl beziehungsweise eine Veränderung des geometrischen Musters erreicht werden, dass die visuelle Kontrolle für die die Kontrolle durchführende Person besonders einfach wird. Bei einer entsprechenden Anpassung ist es möglich, dass die Projektion des Musters auf der zu kontrollierenden Oberfläche für den Betrachter als regelmäßiges geometrisches Muster erscheint, auch wenn eine sehr unregelmäßig geformte Fläche zu kontrollieren ist. Eine Abweichung von einem regelmäßigen Bild zeigt eine Abweichung der kontrollierten Oberfläche vom Sollzustand an.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn Abstand, Richtung beziehungsweise Abstand und Richtung der unterschiedlichen Positionen zueinander in Abhängigkeit der zu kontrollierenden Oberfläche gewählt sind. Durch entsprechend gewählte Positionen, von denen aus die Muster projiziert werden, kann eine unterschiedliche Empfindlichkeit der visuellen Kontrolle erreicht werden. Auch eine unterschiedliche Empfindlichkeit des Verfahrens in Abhängigkeit von einer Richtung ist möglich. So könnte bei der visuellen Kontrolle einer Hauswand bezüglich Abweichungen längs einer vertikalen Linie eine besonders hohe Empfindlichkeit vorgesehen werden, während bezüglich Abweichungen längs einer horizontalen Linie nur eine geringere Empfindlichkeit vorgesehen wird.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung erhält man, wenn die von unterschiedlichen Positionen aus projizierten geometrischen Muster voneinander unterscheidbar sind. Bei dieser Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens kann eine nochmalige Reduktion von Mehrdeutigkeiten bei der visuellen Kontrolle erzielt werden. Dies kann durch unterschiedliche Form- oder Farbgestaltung der geometrischen Muster erreicht werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn darüber hinaus die von unterschiedlichen Positionen aus projizierten geometrischen Muster aufeinander abgestimmt sind. In diesem Fall kann eine verbesserte visuelle Aufnahme durch den Beobachter und damit eine höhere Genauigkeit des Verfahrens realisiert werden. Es ist auch möglich, die verwendeten geometrischen Muster so aufeinander abzustimmen, dass für den Beobachter anhand der Projektion der Muster unmittelbar ersichtlich ist, ob eventuell vorhandene Abweichungen von der Sollform noch in einem tolerierbaren Bereich liegen. Beispielsweise könnte ein erstes Muster aus einer Anordnung von Kreuzen bestehen, während ein zweites Muster aus einer Anordnung von Kreisbögen besteht, wobei die Höhe und die Breite der Kreuze kleiner als der Innendurchmesser der Kreisbögen gewählt ist. Solange auf der zu kontrollierenden Oberfläche die Kreuze noch innerhalb der Kreisbögen liegen, liegt die Oberfläche noch innerhalb des Toleranzbereichs. Berührt oder schneidet ein Kreuzbalken den Kreisbogen oder liegt das Kreuz gar außerhalb des Kreises, so ist eine Nachbesserung erforderlich.

Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die geometrischen Muster in Abhängigkeit der zwischen den Positionen vorhandenen Abstände, der zwischen den Positionen und der zu kontrollierenden Oberfläche vorhandenen Abstände, der Form bzw. Lage der zu kontrollierenden Oberfläche oder einer Kombination daraus gewählt werden beziehungsweise verändert werden. Durch eine solche Anpassung kann die Genauigkeit des visuellen Kontrollverfahrens im gewünschten Rahmen gewählt werden. Darüber hinaus ist eine besonders einfache visuelle Kontrolle, auch bei besonders kompliziert und unregelmäßig geformten Oberflächen, möglich.

Das vorgeschlagene Verfahren ist besonders sinnvoll bei der Kontrolle von Oberflächen von Bauwerken, insbesondere von Tunnelwänden, Stützmauern, Häusern und Brücken anwendbar. Das Verfahren ist besonders einfach und kostengünstig durchführbar. Es ist üblicherweise nicht erforderlich, dass Hilfsobjekte an den zu vermessenden Objekten angebracht werden. Somit ist auch bei hohen beziehungsweise schwer zugänglichen Flächen eine einfache Kontrollmöglichkeit gegeben. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei einer entsprechenden Ausführung die visuelle Kontrolle unmittelbar vom Baupersonal durchgeführt werden kann. Ein zügiger Baufortschritt wird damit möglich.

Eine weitere vorteilhafte Anwendung des Verfahrens besteht in der Abnahme von Bauwerken, insbesondere von Tunnelwänden, Stützmauern, Häusern und Brücken. Hier können entsprechend an das Bauwerk angepasste Muster, bei deren Projektion ein entsprechender Toleranzbereich erkennbar ist, vorab berechnet werden. Vor Ort ist dann nur eine einfache Projektion mit einer visuellen Beobachtung durch die die Abnahme durchführende Person erforderlich. Bei der Abnahme sind also keine aufwändigen Verfahren durchzuführen. Die Abnahme selbst ist für alle Beteiligten nachvollziehbar und leicht verständlich.

Ein Projektionssystem zur vorteilhaften Durchführung einer visuellen Kontrolle einer Oberfläche, insbesondere zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens, weist zumindest zwei Projektionsvorrichtungen zur Projektion von jeweils zumindest einem geometrischen Muster auf. Somit können auf einfache Weise unterschiedliche Muster von verschiedenen Projektionsstandorten aus projiziert werden, so dass Mehrdeutigkeiten verringert oder ausgeschlossen werden können. Der Aufbau der Projektionsvorrichtungen ist dabei beliebig. Beispielsweise können Projektionsvorrichtungen nach Art eines Diaprojektors oder eines Videobeamers verwendet werden. Es ist auch möglich, einen Laser als Lichtquelle zu verwenden. Dieser weist eine höhere Helligkeit auf, so dass eine Verwendung zum Beispiel auch bei Tageslicht erleichtert wird. Das Laserlicht kann beispielsweise durch optische Gitter oder verstellbare Spiegel so abgelenkt werden, dass das gewünschte geometrische Muster erzeugt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Projektionsvorrichtungen eine Musterwechseleinrichtung aufweisen, derart, dass das geometrische Muster auswechselbar, veränderbar oder beides ist. Bei einer Projektionsvorrichtung nach Art eines Diaprojektors könnte dies beispielsweise durch Auswechseln einer nach Art eines Dias ausgebildeten Mustervorlage realisiert werden. Bei einer Lasereinrichtung könnte das optische Gitter beziehungsweise die Ansteuerung der Spiegel verändert werden. Es ist auch eine Kombination denkbar, derart, dass das Gitter austauschbar ausgeführt ist und leichte Veränderungen des Gittermusters durch eine verstellbare Spiegeleinrichtung erzeugt werden.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn das Projektionssystem zumindest eine Entfernungsmesseinrichtung aufweist. Mit einer solchen Entfernungsmesseinrichtung ist es einerseits möglich, dass die Anwender die einzelnen Projektionsvorrichtungen im korrekten Abstand zueinander sowie im korrekten Abstand von der zu kontrollierenden Oberfläche aufstellen können. Andererseits können die Abstände bei bereits aufgestellten Projektionsvorrichtungen vermessen werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Projektionssystem zumindest eine Computervorrichtung aufweist, wobei die Projektionsvorrichtung eine Schnittstelleneinrichtung aufweist, derart, dass die Projektionsvorrichtung durch die Computervorrichtung ansteuerbar ist und insbesondere als Videobeamer oder als Lasereinrichtung ausgeführt ist. In diesem Fall können die von der Entfernungsmesseinrichtung ermittelten Abstände über die Schnittstelleneinrichtung an die Computervorrichtung übertra gen werden. Die Computervorrichtung kann dann aufgrund der eingelesenen Daten das beziehungsweise die zu projizierenden geometrischen Muster unter Berücksichtigung der ermittelten Abstände berechnen. Die so berechneten Muster können dann durch die Projektionsvorrichtung projiziert werden. Dabei bieten sich bekannte, durch einen Computer ansteuerbare Projektionsvorrichtungen, wie beispielsweise ein Videobeamer oder eine Lasereinrichtung, bei der der von einem Laser ausgestrahlte Laserstrahl durch bewegliche Spiegel abgelenkt werden kann, an.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zumindest eine Computervorrichtung eine Dateneingabeeinrichtung aufweist. Diese Dateneingabeeinrichtung kann in beliebiger Weise aus einer Tastatur, einer Maus, einem Datenträgerlaufwerk (Diskette, CD-ROM usw.) oder auch aus einem Modem (drahtgebunden oder drahtlos) bestehen. Über diese Dateneingabeeinrichtung kann die Spezifikation einer zu kontrollierenden Oberfläche in die Computervorrichtung eingegeben werden, woraufhin die Computervorrichtung weitgehend oder komplett selbsttätig ein optimales Muster zur visuellen Kontrolle der zu kontrollierenden Oberfläche generieren kann. Auch ist es möglich, dass das zu projizierende geometrische Muster zumindest teilweise auf einer anderen Computereinrichtung berechnet wird und die so erzeugten Musterdaten über eine Dateneingabeeinrichtung eingegeben werden.

Vorteilhaft ist es auch, wenn das Projektionssystem zumindest eine Datenübertragungseinrichtung, insbesondere zur Datenübertragung zwischen den Projektionsvorrichtungen, zur Datenübertragung zwischen zumindest einer Projektionsvorrichtung und zumindest eine Entfernungsmesseinrichtung oder beides aufweist. In diesem Fall können Daten ohne Eingriff des Benutzers zwischen einzelnen Komponenten des Projektionssystems übertragen werden. Dabei ist es unerheblich, ob die Datenübertragung kabelgebunden oder drahtlos erfolgt. Gegebenenfalls können dazu bereits vorhandene Komponenten, wie beispielsweise ein Funkmodem, das auch als Dateneingabeeinrichtung dient, verwendet werden.

Wenn die Computereinrichtung eine Recheneinheit zur Erstellung beziehungsweise Anpassung der geometrischen Muster insbesondere in Abhängigkeit der zwischen den Projektionsvorrichtungen befindlichen Abstände, der zwischen Projektionsvorrichtung und zu kontrollierender Oberfläche befindlichen Abstände, beziehungsweise beider Abstände, aufweist, können die projizierten geometrischen Muster weitgehend oder komplett ohne Zutun eines Anwenders auf eine im Wesentlichen beliebige Anordnung der einzelnen Komponenten des Projektionssystems angepasst werden. Somit wird ein weitgehend beliebiges Aufstellen der Komponenten möglich. Eine besonders einfache und schnelle Anwendung des Projektionssystems wird dadurch erzielbar.

Ein Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte des beschriebenen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Produkt auf einem Computer läuft, bietet eine relativ einfache und schnell modifizierbare Möglichkeit zur Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Projektionssystem mit einer einzelnen Projektionsvorrichtung;
2 die Projektion des durch das in 1 dargestellte Projektionssystem projizierten geometrischen Musters;
3 ein Projektionssystem mit zwei Projektionsvorrichtungen;
4 die Projektion des durch das in 3 dargestellte Projektionssystem projizierten geometrischen Musters.
Eine in 1 dargestellte Projektionsvorrichtung 2 verwendet als Lichtquelle einen Laser 3. Dieser wird durch eine ansteuerbare Spiegeloptik 4 derart abgelenkt, dass ein geometrisches Muster auf eine zu kontrollierende Wand 6 projiziert wird. Die Spiegeloptik 4 wird durch eine Computerbaugruppe 5 angesteuert. Die Computerbaugruppe 5 besteht im Wesentlichen aus einem tragbaren Computer (beispielsweise ein handelsüblicher Laptop) und den zur Ansteuerung der Spiegeloptik 4 erforderlichen Schnittstellen. Zusätzlich ist die Computerbaugruppe 5 über eine Schnittstelle mit einem Entfernungsmesser 7 verbunden. Der Entfernungsmesser 7 bestimmt die Entfernung zwischen der Projektionsvorrichtung 2 und der zu kontrollierenden Wand 6. Um einen portablen Einsatz zu erleichtern, befindet sich die Projektionsvorrichtung 2 auf einem dreibeinigen Stativ 8, wie es beispielsweise für Theodoliten verwendet wird. Die Computerbaugruppe 5 weist neben den Schnittstellen zur Verbindung mit dem Entfernungsmesser 7 und der Spiegeloptik 4 eine Tastatur und ein Datenträgerlaufwerk, wie beispielsweise ein Diskettenlaufwerk oder ein CD-ROM-Laufwerk, auf. Sowohl über die Tastatur als auch über das bzw. die Datenträgerlaufwerke können Befehle und Informationen über die zu kontrollierende Wand 6 in die Computerbaugruppe 5 eingegeben werden.
Zur Durchführung einer visuellen Kontrolle der Wand 6 wird die Projektionsvorrichtung 2 vor der zu kontrollierenden Wand 6 mit Hilfe des Stativs 8 aufgestellt. Über das Datenträgerlaufwerk beziehungsweise die Tastatur der Computerbaugruppe 5 werden Informationen über die zu kontrollierende Wand 6 eingegeben, beispielsweise betreffend eine ebene, gekrümmte oder sphärische Soll-Oberfläche der Wand 6. Die Dateneingabe kann selbstverständlich schon deutlich vor der eigentlichen Kontrolle erfolgen. Beispielsweise können die Daten bereits vor dem Ausrücken des Messtrupps in die Projektionsvorrichtung 6 eingegeben werden.
Vor der Durchführung der Kontrolle wird mit Hilfe des Entfernungsmessers 7 der Abstand der Projektionsvorrichtung 2 von der zu kontrollierenden Wand 6 bestimmt. Der so gewonnene Wert wird automatisch über eine Schnittstelle an die Computerbaugruppe 5 übermittelt. Es ist selbstverständlich ebenso denkbar, dass die Entfernung beispielsweise mit einem Maßband gemessen wird und über die Tastatur in die Computerbaugruppe 5 eingegeben wird. Die Computerbaugruppe 5 berechnet nun in Abhängigkeit der eingegebenen und ermittelten Daten und Befehle ein optimal auf die zu kontrollierende Wand 6 und die Anordnung des Projektionssystems 1 abgestimmtes geometrisches Referenzmuster und steuert die Spiegeloptik 4 des Lasers 3 dergestalt an, dass das gewünschte geometrische Muster von der Projektionsvorrichtung 2 emittiert wird.
Je nach den Abweichungen der Oberfläche der Wand 6 von der Soll-Oberfläche weist das von der Projektionsvorrichtung 2 abgestrahlte Referenzmuster in seiner Abbildung auf der Wand 6 Verzerrungen auf, so dass aufgrund der Verzerrungen auf Unregelmäßigkeiten der zu kontrollierenden Wand 6 geschlossen werden kann.
In 2 ist die Projektion des von der Projektionsvorrichtung 2 in 1 abgestrahlten geometrischen Musters auf der Wand 6 dargestellt. Im dargestellten Beispiel besteht das geometrische Muster aus einer Anordnung einzelner Kreuze. In einem durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Bereich 10 weist die Wand 6 eine Unebenheit auf. Aufgrund dieser Unebenheit sind die Kreuze 9 des geometrischen Musters in der Projektion auf der Wand 6 im Bereich 10 der Unebenheit verschoben. Durch diese Verschiebung ist sofort erkennbar, dass hier eine Unebenheit der Wand 6 vorliegen muss.
Ein in 3 dargestelltes Projektionssystem 11 umfasst zwei Projektionsvorrichtungen 12 und 13. Die Projektionsvorrichtungen 12, 13 sind jeweils ähnlich wie die in 1 dargestellte Projektionsvorrichtung 2 aufgebaut. Zusätzlich verfügen die Projektionsvorrichtungen 12, 13 über jeweils eine Sende-/Empfangseinheit 14, 15, über die die Projektionsvorrichtungen 12, 13 miteinander kommunizieren können.
Das Aufstellen des Projektionssystems 11 und die visuelle Kontrolle der Wand 16 erfolgen analog zu dem beim vorangehenden Projektionssystem 1 beschriebenen Verfahren. Jedoch werden beim vorliegenden Projektionssystem 11 zwei unterschiedliche geometrische Muster auf die Wand 16 projiziert.
Die projizierten Muster sind in 4 dargestellt. Im dargestellten Beispiel emittiert die Projektionsvorrichtung 12 eine Anordnung einzelner Kreuze 17, während die Projektionsvorrichtung 15 eine Anordnung einzelner Kreisbögen 18 emittiert. Der Durchmesser der Kreisbögen 18 ist größer als die Höhe beziehungsweise die Breite der Kreuze 17 gewählt. Solange die Oberfläche der Wand 16 der Soll-Oberfläche entspricht, liegen die Kreuze 17 jeweils zentral in der Mitte des dazugehörigen Kreisbogens 18. Im durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Bereich 19 weist die Wand eine Unebenheit auf. Hier ist die Anordnung der Kreuze 17 und Kreisbögen 18 in der Projektion auf der Wand 16 verzerrt. Im dargestellten Bereich 19 ist die Unebenheit so groß, dass die Wand nicht mehr im Toleranzbereich, der dem Abstand zwischen dem äußeren Ende der Kreuze und der Kreisbogenlinie entspricht, liegt. Daher schneiden die Balken der Kreuze 17 die Kreisbögen 18 in diesem Bereich 19. Läge die Unebenheit der Wand 16 noch im Toleranzbereich, so befänden sich die Kreuze 17 zwar nicht mehr in der Mitte der jeweiligen Kreisbögen 18, jedoch würden die Balken der Kreuze 17 die Kreisbögen 18 noch nicht berühren.
Mit den beschriebenen Projektionssystemen ist eine einfache visuelle Kontrolle von Oberflächen auch ohne eine aufwändige Messung, Analyse und Auswertung möglich.

Claims

Verfahren zur visuellen Kontrolle einer Oberfläche (6, 16), bei dem zumindest zwei geometrische Muster (9) von zumindest zwei unterschiedlichen Positionen (12, 13) aus auf die zu kontrollierende Oberfläche projiziert werden, so dass Form und/oder Lage der Oberfläche, insbesondere Unregelmäßigkeiten (10, 19) der Oberfläche, durch die relative Lage der Muster zueinander, insbesondere durch die relative Lage von deren Musterelementen zueinander, erkennbar sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten geometrischen Muster in Abhängigkeit der zu kontrollierenden Oberfläche gewählt und/oder in Abhängigkeit der zu kontrollierenden Oberfläche verändert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Abstand und/oder Richtung der unterschiedlichen Positionen (12, 13) zueinander in Abhängigkeit der zu kontrollierenden Oberfläche gewählt sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von unterschiedlichen Positionen (12, 13) aus projizierten geometrischen Muster voneinander unterscheidbar sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von unterschiedlichen Positionen (12, 13) aus projizierten geometrischen Muster aufeinander abgestimmt sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Muster in Abhängigkeit der zwischen den Positionen vorhandenen Abstände und/oder zwischen den Positionen und der zu kontrollierenden Oberfläche vorhandenen Abstände und/oder Form bzw. Lage der zu kontrollierenden Oberfläche gewählt werden bzw. verändert werden.
Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Kontrolle von Oberflächen von Bauwerken, insbesondere von Tunnelwänden, Stützmauern, Häusern und Brücken.
Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Abnahme von Bauwerken, insbesondere von Tunnelwänden, Stützmauern, Häusern und Brücken.
Projektionssystem (11) mit mindestens zwei voneinander beabstandeten Projektionsvorrichtungen (2, 12, 13) zur Durchführung des Verfahrens zur visuellen Kontrolle einer Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jede Projektionsvorrichtung (2, 12, 13) jeweils zumindest ein geometrisches Muster projiziert und sich die projizierten Muster auf einem im Wesentlichen übereinstimmenden Oberflächenbereich der zu kontrollierenden Oberfläche derart überlagern, dass Form und/oder Lage der Oberfläche, insbesondere Unregelmäßigkeiten (10, 19) der Oberfläche, durch die relative Lage der Muster zueinander, insbesondere durch die relative Lage von deren Musterelementen zueinander, erkennbar sind.
Projektionssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtungen (2, 12, 13) eine Musterwechseleinrichtung (4) aufweisen, derart, dass das geometrische Muster (9) auswechselbar und/oder veränderbar ist.
Projektionssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionssystem (11) zumindest eine Entfernungsmesseinrichtung (7) aufweist.
Projektionssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionssystem (11) zumindest eine Computervorrichtung (5) aufweist, wobei die Projektionsvorrichtung eine Schnittstelleneinrichtung aufweist, derart, dass die Projektionsvorrichtung (4) durch die Computervorrichtung ansteuerbar ist und insbesondere als Videobeamer oder als Lasereinrichtung ausgeführt ist.
Projektionssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Computervorrichtung (5) eine Dateneingabeeinrichtung aufweist.
Projektionssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionssystem (11) zumindest eine Datenübertragungseinrichtung (14, 15), insbesondere zur Datenübertragung zwischen den Projektionsvorrichtungen (12, 13) und/oder zur Datenübertragung zwischen zumindest einer Projektionsvorrichtung und zumindest einer Entfernungsmesseinrichtung, aufweist.
Projektionssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Computereinrichtung (5) eine Recheneinheit zur Erstellung und/oder Anpassung der geometrischen Muster (9) insbesondere in Abhängigkeit der zwischen den Projektionsvorrichtungen und/oder zwischen Projektionsvorrichtung und zu kontrollierender Oberfläche (6) befindlichen Abstände aufweist.
Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgeführt werden, wenn das Programm auf einem Computer läuft.