DE102004033526A1 - Analysis of at least partly reflecting surfaces involves varying relative orientation/position of object, pattern generation device and/or image receiver(s) for image reflected at surface, to obtain surface, especially geometry, information - Google Patents
Analysis of at least partly reflecting surfaces involves varying relative orientation/position of object, pattern generation device and/or image receiver(s) for image reflected at surface, to obtain surface, especially geometry, information Download PDFInfo
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Abstract
Description
Technisches Gebiettechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet des Analysierens und/oder des Vermessens, insbesondere des Inspizierens und/oder des Prüfens, von zumindest teilweise reflektierenden, insbesondere glänzenden und/oder spiegelnden, Oberflächen.The The present invention relates to the technical field of analysis and / or surveying, especially inspecting and / or of testing, of at least partially reflective, in particular shiny and / or reflective surfaces.
Generell gilt, dass die Untersuchung von Oberflächen, die ein partiell oder vollständig spiegelndes Verhalten aufweisen, eine häufige Aufgabe von Systemen zur automatisierten Sichtprüfung darstellt. Beispiele hierfür sind Formwerkzeuge, Karosserieteile, Linsen, lackierte Oberflächen, Parfümflakons, Presswerkzeuge, spanend bearbeitete Teile und Spiegel.As a general rule that applies to the investigation of surfaces that are a partially or completely specular Have behavior, a common one Task of automated visual inspection systems. Examples include molds, Body parts, lenses, painted surfaces, perfume bottles, pressing tools, metal cutting machined parts and mirrors.
Ein bekanntes Verfahren zur Untersuchung von zumindest teilweise reflektierenden Oberflächen ist hierbei die Deflektometrie. Hierbei wird ein örtliches Muster elektromagnetischer Strahlung am zu vermessenden Objekt reflektiert. Das reflektierte Bild wird mit einem optischen Sensor ausgewertet.One Known method for the examination of at least partially reflective Surfaces is here the deflectometry. Here, a local pattern becomes electromagnetic Radiation reflected at the object to be measured. That reflected Image is evaluated with an optical sensor.
In
der Druckschrift
Aus
der Druckschrift
In
der Druckschrift
Aus
der Druckschrift
Bei allen vorstehend aufgeführten Vorrichtungen und Verfahren aus dem Stand der Technik werden die Bilder, auch wenn sie aus verschiedenen Blickrichtungen aufgenommen werden, jeweils für eine einzige bestimmte Blickrichtung getrennt ausgewertet; es wird also keine Verknüpfung der Bilder aus verschiedenen Blickrichtungen durchgeführt.at all listed above Prior art devices and methods become the Pictures, even when taken from different angles be, one for each single determined viewing direction evaluated separately; it will be so no link The pictures are taken from different perspectives.
Bei der Deflektometrie können lediglich Gradienten der Oberfläche bestimmt werden. Zur Berechnung der dreidimensionalen Topographie der Oberfläche müssen die Gradientendaten integriert werden, was eine große Fehlerquelle darstellt. Triangulatorische Methoden können zwar dreidimensionale Daten direkt bestimmen, weisen aber prinzipbedingt eine größere Ungenauigkeit als deflektometrische Methoden auf.at of deflectometry only gradients of the surface be determined. To calculate the three-dimensional topography the surface have to the gradient data are integrated, which is a big source of error represents. Although triangular methods can be three-dimensional Determine data directly, but in principle have a greater inaccuracy as deflektometric methods.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, VorteilePresentation of the invention: Task, solution, advantages
Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Anordnung bzw. Vorrichtung zum Analysieren und/oder zum Vermessen, insbesondere zum Inspizieren und/oder zum Prüfen, von zumindest teilweise reflektierenden, insbesondere glänzenden und/oder spiegelnden, Oberflächen so weiterzuentwickeln, dass unter Einsatz der Methodik der Deflektometrie die vorstehend dargelegten Probleme überwunden werden.outgoing from the disadvantages and shortcomings set out above as well as in appreciation of the prior art is the present invention the object of a method and an arrangement or device for Analyzing and / or measuring, in particular for inspection and / or for testing, of at least partially reflective, in particular shiny and / or reflective surfaces To further develop that using the method of deflectometry the problems outlined above are overcome.
Diese Aufgabe wird gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie durch eine Anordnung bzw. Vorrichtung mit den im Anspruch 12 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.These Task will be according to the teaching of the present invention by a method as in claim 1 mentioned features and by an arrangement or device solved with the features mentioned in claim 12. Advantageous embodiments and appropriate developments of present invention are characterized in the respective subclaims.
Mithin liegt der Kern der vorliegenden Erfindung in einer neuartigen deflektometrischen Oberflächen- und Formuntersuchung unter Ausnutzung der Bewegung von Komponenten der Anordnung bzw. Vorrichtung, das heißt es wird die von der Oberfläche reflektierte Bildfolge des Musters bei Änderung der Position und/oder der Orientierung mindestens eines optischen Sensors relativ zum zu untersuchenden Objekt unter Verwendung mindestens einer Auswerte-/Steuereinheit genutzt.therefore the core of the present invention lies in a novel deflektometric Surfaces- and shape examination taking advantage of the movement of components the device, that is, it is reflected from the surface Image sequence of the pattern on change the position and / or the orientation of at least one optical Sensor relative to the object to be examined using at least used an evaluation / control unit.
Hierbei können durch Verändern der Position und/oder der Drehlage der einzelnen Komponenten der Anordnung Informationen, insbesondere geometrische Informationen, über die zu untersuchende Oberfläche gewonnen werden, wobei die Methode der Deflektometrie Verwendung findet.This can be done by changing the position and / or the rotational position of the individual components the arrangement information, in particular geometric information, are obtained on the surface to be examined, using the method of deflectometry is used.
In diesem Zusammenhang handelt es sich bei einer "Oberfläche" im Sinne der vorliegenden Erfindung im Regelfall
- – um eine glatte Oberfläche mindestens eines Gegenstands, insbesondere mindestens eines Prüflings, oder
- – um eine strukturierte Oberfläche zum Beispiel mindestens eines Gegenstands, insbesondere mindestens eines Prüflings.
- A smooth surface of at least one object, in particular at least one test object, or
- - To a structured surface, for example, at least one item, in particular at least one DUT.
Unabhängig davon,
ob bei diesen Oberflächen
eine vollständig
spiegelnde Reflektanz oder nur eine teilweise spiegelnde Reflektanz
vorliegt, wird durch die vorliegende Erfindung ein geeignetes Verfahren
für die
Prüfung
beider Arten von Oberflächen, das
heißt
für die
Prüfung
strukturierter Oberflächen und
für die
Prüfung
glatter Oberflächen,
bereitgestellt:
Erfindungsgemäß wird die Position und/oder
die Orientierung mindestens einer Komponente der Anordnung oder
Vorrichtung gezielt geändert,
so dass eine Veränderung
der Bilddaten aktiv genutzt werden kann; dementsprechend kann die
vorliegende Erfindung auch mit der Bezeichnung "aktive Deflektometrie" (englisch: "active deflectometry") belegt werden.Regardless of whether these surfaces have a completely specular reflectance or only a partially specular reflectance, the present invention provides a suitable method for testing both types of surfaces, that is, for the inspection of structured surfaces and for the inspection of smooth surfaces :
According to the invention, the position and / or the orientation of at least one component of the arrangement or device is selectively changed, so that a change in the image data can be actively used; Accordingly, the present invention can also be referred to by the term "active deflectometry" (English: "active deflectometry").
Hierzu werden im Rahmen der Deflektometrie unterschiedliche und/oder zeitlich veränderliche Muster an einer zumindest partiell reflektierenden, insbesondere glänzenden und/oder spiegelnden, Oberfläche reflektiert. Über ein oder mehrere Bilder mindestens eines in der Oberfläche reflektierten Musters können Aussagen insbesondere über die Geometrie der Oberfläche gemacht werden, an der das Muster oder die Muster reflektiert wurde(n).For this become different and / or temporal in the context of deflectometry changeable patterns on an at least partially reflective, in particular shiny and / or reflective, surface reflected. about one or more images of at least one pattern reflected in the surface can Statements in particular about the geometry of the surface be made at which the pattern or patterns were reflected (s).
Die Anordnung oder Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist als Komponenten
- – mindestens eine Mustererzeugungseinheit zum Erzeugen des Musters, zum Beispiel mittels mindestens einer L[ight]E[mitting]D[iode],
- – das zu untersuchende Objekt, das heißt das Objekt mit der zu untersuchenden Oberfläche sowie
- – mindestens einen optischen Sensor
- At least one pattern generation unit for generating the pattern, for example by means of at least one L [ight] E [mitting] D [iode],
- The object to be examined, that is the object with the surface to be examined as well as
- - At least one optical sensor
Auf diese Weise kann der Einfluss der Veränderung der Position und/oder der Drehlage mindestens einer dieser Komponenten der Anordnung oder Vorrichtung auf das im optischen Sensor detektierte Bild des in der Oberfläche reflektierten Musters in das Messverfahren einbezogen werden.On this way, the influence of changing the position and / or the rotational position of at least one of these components of the arrangement or device on the detected image in the optical sensor of the reflected surface Pattern in the measurement procedure.
Insbesondere
- – bei Kenntnis der relativen Positionen und/oder der relativen Drehlagen der Komponenten der Anordnung oder Vorrichtung sowie
- – bei Kenntnis der ausgeführten Änderung(en) der Positionen und/oder der Drehlagen mindestens einer der Komponenten der Anordnung oder Vorrichtung
- - With knowledge of the relative positions and / or the relative rotational positions of the components of the arrangement or device as well
- - with knowledge of the executed change (s) of the positions and / or the rotational positions of at least one of the components of the arrangement or device
Gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung können durch mathematisches Verknüpfen der Bildinformation verschiedener, insbesondere aus verschiedenen Blickwinkeln und/oder aus verschiedenen Positionen aufgenommener Bilder, die den Bildpunkten als Skalar oder als Vektor zugeordnet sind, zusätzliche Informationen über die Oberfläche, insbesondere über deren dreidimensionalen räumlichen Verlauf, gewonnen werden.According to one Particularly inventive development can be achieved by mathematically linking the Image information of different, especially from different angles and / or images taken from different positions, containing the Pixels are assigned as a scalar or as a vector, additional information about the surface, especially about their three-dimensional spatial Course, be won.
Durch die Auswertung der Bildinformationen, insbesondere von vorherigen Messungen am selben Objekt, können bisher nicht untersuchte Bereiche erkannt werden und gezielt weitere Messungen initiiert werden, um diese Bereiche zu untersuchen.By the evaluation of image information, especially from previous ones Measurements on the same object, can previously uninvestigated areas are identified and targeted more Measurements are initiated to investigate these areas.
Alternativ oder in Ergänzung hierzu können durch die Auswertung der Bildinformation in vorteilhafter Weise Aussagen über die Güte der Messung in mindestens einem bestimmten Bereich der zu untersuchenden Oberfläche gemacht werden und gezielt weitere Messungen initiiert werden, um die Messgenauigkeit zumindest in diesem Bereich zu erhöhen.alternative or in addition this can by the evaluation of image information advantageously statements about the Goodness of Measurement in at least one specific area of the examined surface be made and targeted further measurements are initiated to to increase the measuring accuracy at least in this area.
Hierzu kann in bevorzugter Weise mindestens eine Auswerte-/Steuereinheit vorgesehen sein, mittels derer mindestens ein Aktor derart steuerbar und/oder regelbar ist, dass die relative Orientierung und/oder die relative Position des Objekts, der Mustererzeugungs-/-bereitstellungseinrichtung und/oder der Aufnahmeeinrichtung zueinander verändert werden können.For this may be provided in a preferred manner, at least one evaluation / control unit be, by means of which at least one actuator so controllable and / or It can be regulated that the relative orientation and / or the relative Position of the object, the pattern generating / providing device and / or the Recording device can be changed to each other.
Mittels weiterer Messverfahren kann die Auswerte-/Steuereinheit in zweckmäßiger Ausgestaltung Informationen über die relative Orientierung und/oder die relative Position des Objekts, der Mustererzeugungs-/-bereitstellungseinrichtung und/oder der Aufnahmeeinrichtung zueinander erhalten.through Further measurement method, the evaluation / control unit in an appropriate embodiment information about the relative orientation and / or relative position of the object, the pattern generating / providing device and / or the receiving device to each other.
In der Folge kann dann die Auswerte-/Steuereinheit
- – aus den von der Aufnahmeeinrichtung mittels der erfassten Bilder gewonnenen Bildinformationen und/oder
- – aus den weiteren Informationen
- From the image information obtained by the recording device by means of the captured images and / or
- - from the further information
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht bei der Messung die Möglichkeit, das durch die Oberfläche zu reflektierende Muster zeitlich zu verändern. Hierdurch kann in zweckmäßiger Weise eine Zuordnung oder Zuweisung zwischen einem Bildpunkt des optischen Sensors und einer Koordinate im unverzerrten Muster des betrachteten reflektierten Musters mittels örtlicher Kodierung und/oder mittels zeitlicher Kodierung bestimmt werden.According to one appropriate embodiment of present invention, the measurement has the possibility that through the surface to change reflective patterns in time. This can be done in an appropriate manner an association or assignment between a pixel of the optical sensor and a coordinate reflected in the undistorted pattern of the considered one Pattern by means of local Coding and / or be determined by means of temporal coding.
Insbesondere können das Objekt und/oder der optische Sensor in Bewegung sein, während diese Zuordnung oder Zuweisung erfolgt. Bei bekannter Geschwindigkeit und bei bekannter Richtung der Bewegung können diese Informationen in die Bestimmung der Zuordnung bzw. Zuweisung eingehen.Especially can the object and / or the optical sensor will be in motion while this Assignment or assignment takes place. At known speed and if the direction of motion is known, this information may be in determine the assignment or assignment.
Die
Verfahrensweise oder Methodik gemäß der vorliegenden Erfindung lässt sich
wie folgt beschreiben:
Zunächst
wird mittels mindestens einer Mustererzeugungs-/-bereitstellungseinrichtung, insbesondere mittels
mindestens eines Mustergenerators, mindestens ein Muster in der
Umgebung der zu analysierenden Oberfläche, zum Beispiel auf mindestens
einem Schirm, erzeugt; alternativ oder in Ergänzung hierzu kann auch mindestens
ein bereits bestehendes Muster verwendet werden.The procedure or methodology according to the present invention can be described as follows:
First, at least one pattern is generated in the vicinity of the surface to be analyzed, for example on at least one screen, by means of at least one pattern generation / provision device, in particular by means of at least one pattern generator; alternatively or in addition thereto, at least one already existing pattern can be used.
Mindestens eine optische Aufnahme- oder Sensoreinrichtung, insbesondere mindestens eine Kamera, dient nun dazu, Bilder des Musters aufzunehmen, wobei die optische Aufnahme- oder Sensoreinrichtung zur zu analysierenden bzw. zu überprüfenden, insbesondere zu inspizierenden bzw. zu untersuchenden, Oberfläche ausgerichtet ist und das Spiegelbild des Musters an der Oberfläche aufgenommen wird.At least an optical recording or sensor device, in particular at least a camera, is now used to take pictures of the pattern, where the optical recording or sensor device to be analyzed or to be checked, especially to be inspected or examined, surface aligned is and the mirror image of the pattern is recorded on the surface becomes.
Erfindungsgemäß wird bzw. werden das Muster und/oder das Objekt und/oder die optische Aufnahme- oder Sensoreinrichtung nun rotatorisch und/oder translatorisch bewegt, das heißt in ihrer räumlichen Position verändert, und zu unterschiedlichen Zeitpunkten werden an der Oberfläche gespiegelte Bilder des Musters deflektometrisch aufgenommen; in diesem Zusammenhang kann ein Satz von Bildern unterschiedlicher Muster, die mit der Aufnahme- oder Sensoreinrichtung aufgenommen werden, als "Bildserie" bezeichnet werden.According to the invention the pattern and / or the object and / or the optical recording or sensor device is now moved in a rotational and / or translatory manner, this means in their spatial Changed position, and at different times are mirrored at the surface Images of the pattern taken in a reflectometry; in this context can be a set of images of different patterns with the Recording or sensor device are recorded, be referred to as "image series".
Die im Rahmen des vorliegenden Verfahrens sowie bei der vorliegenden Erfindung zum Einsatz gelangenden Sensoren können virtuell in dem Sinne sein, dass die Verwendung einer einzigen Aufnahmeeinrichtung, insbesondere einer einzigen Kamera, genügen kann, um sämtliche Bilder mit unterschiedlichen Beleuchtungsmustern aufzuzeichnen.The in the context of the present proceedings and in the present case Invention used sensors may be virtual in the sense that the use of a single receiving device, in particular a single camera can to all To record images with different lighting patterns.
Die aufgenommenen unterschiedlichen Bilder werden direkt oder nach einer Bildvorverarbeitung insbesondere mathematisch, zum Beispiel mithilfe mindestens eines Digitalrechners, zu mindestens einem neuen Bild verknüpft, so dass im entstehenden Ergebnisbild defektbehaftete und defektfreie Bereiche visuell oder rechnerisch unterschieden werden können.The taken different pictures are taken directly or after a Image preprocessing in particular mathematical, for example using at least one digital computer, to at least one new image connected, so that in the resulting result image defective and defect-free areas can be distinguished visually or computationally.
Bei mathematischer Verknüpfung der Bilder erfolgt dieses Verknüpfen zumindest punktweise, das heißt die Intensitätswerte des Ergebnisbilds ergeben sich aus einer Verknüpfung der Intensitätswerte der unterschiedlichen Bilder der Bildserie zumindest für denselben Punkt der Oberfläche.at mathematical link the images are made this linking at least pointwise, that is the intensity values of the result image result from a combination of the intensity values the different images of the image series at least for the same Point of the surface.
Bei Bedarf erfolgt eine Weiterverarbeitung des Ergebnisbilds, etwa um eine Klassifikation der ermittelten Defekte, wie etwa der ermittelten Beulen, Blasen, Dellen, Einschlüsse, Kratzer, Orangenhaut, nachzubearbeitenden Stellen, Welligkeiten oder dergleichen, durchzuführen.at Demand is a further processing of the result image, about a classification of the detected defects, such as the determined Bumps, blisters, dents, inclusions, Scratches, orange peel, rework areas, ripples or the like.
Fallstudien belegen, dass eine zuverlässige und trotzdem kostengünstige, mithin den Bedürfnissen der Industrie gerecht werdende Analyse und/oder Vermessung, insbesondere Inspektion und/oder Prüfung, von zumindest partiell reflektierenden, insbesondere von glänzenden und/oder spiegelnden, Oberflächen erzielt wird.case studies prove that a reliable and nevertheless inexpensive, hence the needs industry-appropriate analysis and / or surveying, in particular Inspection and / or testing, of at least partially reflective, in particular shiny and / or reflective surfaces is achieved.
Mithin
weisen sowohl das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung als auch die Anordnung oder Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Reihe von Vorteilen auf, die nachstehend dargelegt
werden:
Die Änderung
der Drehlage und/oder der Orientierung und/oder der Position von
mindestens einer Komponente der Anordnung oder Vorrichtung und die
resultierende Verknüpfung
der Bilder aus verschiedenen Blickrichtungen ermöglichen eine Gewinnung von
hilfreichen zusätzlichen
Informationen (oder "Beobachtungen" im messtechnischen
Sinne) über
die Oberfläche
des zu untersuchenden Objekts.Thus, both the method according to the present invention and the arrangement or device according to the present invention have a number of advantages, which are set forth below:
The change of the rotational position and / or the orientation and / or the position of at least one component of the device or device and the resulting linkage of the images from different viewing directions allow for the acquisition of helpful additional information (or "observations" in the metrological sense) about the surface of the object to be examined.
Diese zusätzlichen Informationen blieben in der Deflektometrie konventionellerweise, das heißt bei einer Vorgehensweise gemäß dem Stand der Technik ungenutzt, so dass die deflektometrische Oberflächen- und Formuntersuchung unter Ausnutzung der Bewegung von Komponenten der Anordnung bzw. Vorrichtung eine gegenüber dem Stand der Technik wesentlich effektivere Lösung darstellt.These additional Information remained conventional in deflectometry, that is at a procedure according to the state the technology unused, so that the deflektometric surface and shape investigation taking advantage of the movement of components of the arrangement or Device one opposite represents the state of the art much more effective solution.
Wenn nun das zu untersuchende Objekt an der Anordnung oder Vorrichtung vorbei oder durch die Anordnung oder Vorrichtung hindurch bewegt wird, kann die Untersuchung des Objekts erfolgen, ohne dass eine Änderung der Position und/oder der Drehlage von mindestens einem Mustergenerator und/oder vom zu reflektierenden Muster und/oder von mindestens einem optischen Sensor erforderlich ist.If now the object to be examined is moved past the arrangement or device or through the arrangement or device, the examination of the object can take place. without a change in the position and / or the rotational position of at least one pattern generator and / or the pattern to be reflected and / or at least one optical sensor is required.
Ohne den Arbeitsablauf in einer Fertigungsstraße zu unterbrechen, kann auf diese Weise eine Untersuchung erfolgen, bei der mit Ausnahme des zu untersuchenden Objekts alle Komponenten der Anordnung oder Vorrichtung unbewegt bleiben können.Without can interrupt the workflow in a production line, on this way an investigation is made, with the exception of the object to be examined all the components of the arrangement or device can remain unmoved.
Bei Objekten, die mit einer einzelnen Konfiguration mindestens eines Mustergenerators und mindestens eines optischen Sensors nicht in hinreichendem Maße untersucht werden können, kann eine Bewegung von mindestens einem Mustergenerator und/oder des Objekts und/oder von mindestens einem optischen Sensor den hinreichend untersuchbaren Bereich des Objekts derart erweitern, dass die gesamte Oberfläche oder der interessierende Bereich der Oberfläche abgedeckt ist.at Objects that have a single configuration of at least one Pattern generator and at least one optical sensor not in sufficient extent can be examined may be a movement of at least one pattern generator and / or the object and / or at least one optical sensor sufficient expandable area of the object such that the entire surface or the area of interest of the surface is covered.
Gleichzeitig mit der Abdeckung der gesamten oder interessierenden Oberfläche des Objekts kann bei der Bewegung in vorteilhafter Weise der Blickwinkel mindestens eines optischen Sensors auf die Oberfläche gezielt variiert werden, um Informationen über die zu untersuchende Oberfläche zu gewinnen; insbesondere lassen sich hierdurch große Oberflächen vollständig mit einer einzigen Messanordnung vermessen, die zu jedem Zeitpunkt nur einen Teil der Oberfläche vermisst.simultaneously with the covering of the entire or interesting surface of the Object can in the movement in an advantageous manner, the angle of view Targeted at least one optical sensor on the surface be varied to obtain information about the surface to be examined; In particular, this makes it possible to completely cover large surfaces with a single measuring arrangement measured, which misses only a part of the surface at any time.
Bei Verwendung von bekannten Mustern und von bekannten Objekten sowie bei bekannter Anordnung mindestens eines Mustergenerators und mindestens eines optischen Sensors ist eine Kalibrierung der vorliegenden Anordnung bzw. Vorrichtung sowie des vorliegenden Verfahrens möglich.at Use of known patterns and known objects as well in a known arrangement of at least one pattern generator and at least An optical sensor is a calibration of the present arrangement or device and the present method possible.
Die Kalibrierung kann auch ohne zu vermessendes Objekt erfolgen, indem mindestens ein optischer Sensor direkt oder über mindestens einen Spiegel, dessen Geometrie zumindest näherungsweise bekannt ist, auf mindestens einen Mustergenerator gerichtet wird und diesen Mustergenerator beobachtet.The Calibration can also be done without an object to be measured by: at least one optical sensor directly or via at least one mirror, its geometry at least approximately is known to be directed to at least one pattern generator and observed this pattern generator.
Insbesondere durch die Bewegung mindestens eines Mustergenerators und/oder eines bekannten Messobjekts und/oder mindestens eines optischen Sensors und/oder mindestens eines Spiegels, dessen Geometrie bekannt ist, können Informationen für die Kalibrierung gewonnen werden. Die Kalibrierdaten lassen sich aus der Gesamtheit aller Beobachtungen mit bekannten Methoden, wie beispielsweise mit der Methode der Bündelausgleichung, bestimmen.Especially by the movement of at least one pattern generator and / or a known measuring object and / or at least one optical sensor and / or at least one mirror whose geometry is known can information for the calibration can be won. The calibration data can be from the totality of all observations with known methods, such as For example, with the method of bundle adjustment, determine.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung eines Verfahrens gemäß der vorstehend dargelegten Art und/oder mindestens einer Anordnung oder Vorrichtung gemäß der vorstehend dargelegten Art zum Detektieren und/oder zum Ermitteln von Defekten, wie etwa von Beulen, von Blasen, von Dellen, von Einschlüssen, von Kratzern, von Orangenhaut, von nachzubearbeitenden Stellen, von Welligkeiten oder von dergleichen, zum Beispiel auf der Oberfläche eines sich im Bau befindlichen Kraftfahrzeugs.The The present invention finally relates to the use of a Method according to the above set forth and / or at least one arrangement or device according to the above Type for detecting and / or detecting defects, such as of bumps, blisters, dents, inclusions, scratches, orange peel, reworked areas, ripples or the like, for example on the surface a motor vehicle under construction.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings
Wie
bereits vorstehend erörtert,
gibt es verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die den Ansprüchen 1 und
12 nachgeordneten Ansprüche
verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend anhand dreier
durch die
Es zeigt:It shows:
Gleiche
oder ähnliche
Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in den
Bester Weg zur Ausführung der Erfindungbest way for execution the invention
Grundsätzlich beruht
die vorliegende Erfindung auf einer deflektometrischen Untersuchung
der Oberfläche
Für eines
der bevorzugten Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung, nämlich für die Untersuchung
von Werkstücken
Das
Objekt
Unter
Ausnutzung insbesondere der Änderung
des reflektierten Musters durch die Bewegung des Objekts
Zu
diesem Zwecke wird die Bildfolge der Reflexion des Musters auf dem
Objekt
- – mit
den jeweils vorhandenen Mustergeneratoren
10 , - – mit
den jeweils vorhandenen optischen Sensoren
20 sowie - – mit
einem jeweils zum Anzeigen der verarbeiteten Bilder vorhandenen
Bildschirm oder Display
50
- - with the existing pattern generators
10 . - - with the existing optical sensors
20 such as - - with a screen or display for displaying the processed images
50
Wird
der Strahlengang eines einzelnen Punkts des Musters betrachtet,
so lässt
sich der Einfallswinkel in die Kamera
In
umgekehrter Weise erlaubt die Kenntnis der Bildkoordinaten der Abbildung
eines bestimmten Punkts des Musters selbst bei bekannter Messanordnung
Wird nun die Anzahl der Aufnahmen etwa
- – durch
Rotationsbewegung R20 der Kamera
20 und/oder durch Translationsbewegung T20 der Kamera20 (vgl. zweites Ausführungsbeispiel gemäß2 , in der die Anordnung100' von Mustergenerator10 und Messobjekt200 vor und nach Änderung R20 und/oder T20 der Position des optischen Sensors20 illustriert ist) und/oder - – durch
Rotationsbewegung R20 sowie durch Translationsbewegung
T20 (vgl. drittes Ausführungsbeispiel gemäß
3A und3B , in der die Messanordnung100'' mit dem Mustergenerator10 und mehreren optischen Sensoren20 an einer Roboterhand30 befestigt ist)
- - By rotation R 20 of the camera
20 and / or by translational movement T 20 of the camera20 (see second embodiment according to2 in which the arrangement100 ' from pattern generator10 and measuring object200 before and after change R 20 and / or T 20 of the position of the optical sensor20 illustrated) and / or - - By rotational movement R 20 and by translational movement T 20 (see third embodiment according to
3A and3B in which the measuring arrangement100 '' with the pattern generator10 and a plurality of optical sensors20 on a robot hand30 attached)
Werden
nun pro Aufnahme nur sechs zusätzliche
Unbekannte, nämlich
drei Translationsparameter und drei Rotationsparameter, jedoch pro
Punkt auf der Oberfläche
Als
weiterer Vorteil erlaubt die Bestimmung der Position und der Orientierung
der Messkomponenten relativ zum Objekt
Beim
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist ein zumindest einachsiger Roboterarm
Mittels
dieser Anordnung bzw. Vorrichtung
Grundsätzlich können die
Orientierungen sowie die Positionen der Muster und der Kamera(s)
Im
dritten Ausführungsbeispiel
gemäß den
- – die rotatorischen
Bewegungen R10 des Mustergenerators
10 und - – die
rotatorischen Bewegungen R20 sowie die translatorischen
Bewegungen T20 der Kameras
20 .
- - The rotatory movements R 10 of the pattern generator
10 and - - The rotational movements R 20 and the translatory movements T 20 of the cameras
20 ,
Schließlich werden
der Auswerte-/Steuereinheit
Das
erste Ausführungsbeispiel
gemäß den
Zusammenfassend
ist im Hinblick auf die drei vorstehenden Ausführungsbeispiele festzustellen,
dass mit dem vorbeschriebenen Verfahren nicht nur Blasen, Einschlüsse oder
Kratzer in zuverlässiger
Weise detektiert, sondern mit derselben Anordnung
In erfindungswesentlicher Weise kann der Anwendungsbereich der vorbeschriebenen Verfahren ohne weiteres auf diffus reflektierende Oberflächen, wie zum Beispiele auf unlackierte Autokarosserieteile, erweitert werden, indem Licht einer größeren Wellenlänge verwendet wird und die sich ergebenden Bilder mit einer Infrarotkamera aufgezeichnet werden.In Essential to the invention, the scope of the above Method readily on diffusely reflecting surfaces, such as for example, on unpainted auto body parts, to be expanded, by using light of a larger wavelength and the resulting images are recorded with an infrared camera.
Insgesamt
ist zu konstatieren, dass sich das anhand dreier Ausführungsbeispiele
erläuterte,
sich der Vorrichtung
Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung bei Systemen zur automatisierten Sichtprüfung, zum Beispiel von Formwerkzeugen, von Karosserieteilen, von Linsen, von lackierten Oberflächen, von Parfümflakons, von Presswerkzeugen, von spanend bearbeiteten Teilen und natürlich von Spiegeln eingesetzt werden.Accordingly For example, the present invention may be applied to automated systems Visual inspection, for example, molds, body parts, lenses, of painted surfaces, from Perfume bottles, of pressing tools, of machined parts and of course of Mirrors are used.
- 100100
- Anordnung oder Vorrichtungarrangement or device
-
(erstes
Ausführungsbeispiel;
vgl.
1A und1B )(first embodiment;1A and1B ) - 100'100 '
- Anordnung oder Vorrichtungarrangement or device
-
(zweites
Ausführungsbeispiel;
vgl.
2 )(second embodiment;2 ) - 100''100 ''
- Anordnung oder Vorrichtungarrangement or device
-
(drittes
Ausführungsbeispiel;
vgl.
3A und3B )(third embodiment;3A and3B ) - 1010
- Mustererzeugungs-/-bereitstellungseinrichtung,Pattern generation - / - ready provision means,
- insbesondere Mustergenerator,especially Pattern generator
- im speziellen Videoprojektor oder Bilderzeugungssystemin the special video projector or imaging system
- 2020
- Aufnahmeeinrichtung, insbesondere optischer Sensor,Receiving device, in particular optical sensor,
- im speziellen Kamera und/oder Mikroskopin the special camera and / or microscope
- 3030
- Roboterarm oder Roboterhandrobot arm or robotic hand
- 4040
- Auswerte-/SteuereinheitEvaluation / control unit
- 5050
- Bildschirm oder Displayscreen or display
- 200200
- Objekt, insbesondere MessstückObject, in particular measuring piece
- 202202
-
Oberfläche des
Objekts
200 Surface of the object200 - R10 R 10
- rotatorische Bewegung oder Rotation(sbewegung)rotatory Movement or rotation
-
der
Mustererzeugungs-/-bereitstellungseinrichtung
10 the pattern generating / providing device10 - R20 R 20
- rotatorische Bewegung oder Rotation(sbewegung)rotatory Movement or rotation
-
der
Aufnahmeeinrichtung
20 the receiving device20 - R200 R 200
-
rotatorische
Bewegung oder Rotation(sbewegung) des Objekts
200 rotational movement or rotation of the object200 - T10 T 10
- translatorische Bewegung oder Translation(sbewegung) dertranslational Movement or translation (movement) of the
-
Mustererzeugungs-/-bereitstellungseinrichtung
10 Pattern generation - / - ready provision means10 - T20 T 20
- translatorische Bewegung oder Translation(sbewegung) dertranslational Movement or translation (movement) of the
-
Aufnahmeeinrichtung
20 recording device20 - T200 T 200
- translatorische Bewegung oder Translation(sbewegung) destranslational Movement or translation (movement) of the
-
Objekts
200 object200
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DE200410033526 DE102004033526A1 (en) | 2004-07-08 | 2004-07-08 | Analysis of at least partly reflecting surfaces involves varying relative orientation/position of object, pattern generation device and/or image receiver(s) for image reflected at surface, to obtain surface, especially geometry, information |
Publications (1)
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