DE102004041944A1 - Method for the three-dimensional measurement of objects of any kind - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum dreidimensionalen Vermessen von Gegenständen (1) jedweder Art, insbesondere zum Vermessen von Gussteilen, umfasst folgende Verfahrensschritte: DOLLAR A Aufnahme des Gegenstands (1) zur Abbildung der zweidimensionalen Kontur (2) in verschiedenen Drehlagen zur Kamera, DOLLAR A Berechnung von Schnittbildern aus den Konturen (2) in Form konvexer Hüllen (3), DOLLAR A Konstruktion eines dreidimensionalen Datensatzes aus der Aneinanderreihung der einzelnen Schnittbilder (3) und DOLLAR A Abbildung eines aus dem dreidimensionalen Datensatz gewonnenen dreidimensionalen Bildes.Method for three-dimensional measuring of objects (1) of any kind, in particular for measuring castings, comprises the following method steps: DOLLAR A recording of the object (1) for imaging the two-dimensional contour (2) in different rotational positions to the camera, DOLLAR A calculation of sectional images from the contours (2) in the form of convex hulls (3), DOLLAR A construction of a three-dimensional data set from the juxtaposition of the individual sectional images (3) and DOLLAR A image of a three-dimensional image obtained from the three-dimensional data set.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dreidimensionalen Vermessen von Gegenständen jedweder Art, insbesondere zum Vermessen von Gussteilen. Dabei kann es sich bspw. um eine Kurbelwelle handeln, die es zum Zwecke der Qualitätskontrolle zu vermessen gilt. Der Gegenstand soll dabei in den jeweils interessierenden Bereichen dreidimensional vermessbar bzw. abbildbar sein.The The invention relates to a method for three-dimensional surveying of objects of any kind, in particular for measuring castings. It can For example, it is a crankshaft, which is for the purpose of quality control to be measured. The object should be in each of the interested Areas can be measured or imaged three-dimensionally.
Aus der Praxis sind unterschiedliche Methoden zum dreidimensionalen Vermessen von Gegenständen bekannt. Da es sich bei den hier interessierenden Gegenständen ganz selten um rotationssymmetrische Teile handelt, ist es aufwendig, aus zweidimensionalen Abbildungen dreidimensionale Informationen zu gewinnen. Dabei ist es grundsätzlich erforderlich, eindeutige Bezugspunkte auf dem zu vermessenden Gegenstand zu markieren, um eine Zuordnung der zweidimensionalen Abbildungspunkte vornehmen zu können.Out In practice, different methods are three-dimensional Measuring objects known. As it is with the objects of interest here quite rarely dealing with rotationally symmetric parts, it is expensive from two-dimensional images three-dimensional information to win. It is basically required, unique reference points on the object to be measured to mark to make an assignment of the two-dimensional image points to be able to.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsbildendes Verfahren anzugeben, welches sich zum dreidimensionalen Vermessen und Abbilden von Gegenständen jedweder Art, so auch von Gussteilen, besonders eignet, ohne dabei Markierungen am Teil selbst vornehmen zu müssen.Of the present invention is based on the object, a generic Specify method, which is used for three-dimensional surveying and imaging objects of any kind, including castings, particularly suitable, without doing To make markings on the part itself.
Die
voranstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
Danach sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen:
Zunächst einmal
wird der zu vermessende Gegenstand mittels Kamera abgebildet. Im
Konkreten wird die zweidimensionale Kontur des Gegenstands in verschiedenen
Drehlagen zur Kamera abgebildet. Aus den einzelnen Aufnahmen werden
Schnittbilder berechnet. Von ganz besonderer erfindungsgemäßer Bedeutung
ist nun, dass diese Schnittbilder in Form konvexer Hüllen berechnet
werden.The above object is achieved by a method according to claim 1. Thereafter, the following method steps are provided:
First of all, the object to be measured is imaged by means of a camera. Specifically, the two-dimensional contour of the object is imaged in different rotational positions relative to the camera. From the individual shots sectional images are calculated. Of very particular significance according to the invention is now that these sectional images are calculated in the form of convex hulls.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass es sich bei der mathematisch definierten Figur einer konvexen Hülle um das Polygon mit dem kürzesten Rand handelt, so dass alle Bildpunkte des Gegenstands am Rand oder im Inneren des Polygons liegen. Konkave Bereiche eines eigentlichen Schnittbilds werden demnach „geglättet", d.h. nach außen hin „aufgefüllt".At It should be noted that it is the mathematically defined Figure of a convex hull around the polygon with the shortest Edge acts so that all the pixels of the object are at the edge or lie inside the polygon. Concave areas of an actual The sectional image is therefore "smoothed", i.e. "filled in" to the outside.
So werden jedenfalls aus den Konturen, d.h. aus den einzelnen Abbildungen des Gegenstands in verschiedenen Drehlagen, die Schnittbilder in Form konvexer Hüllen berechnet. Aus den diesbezüglichen Datensätzen werden dreidimensionale Datensätze konstruiert bzw. berechnet, nämlich aus einer Aneinanderreihung der einzelnen Schnittbilder bzw. konvexen Hüllen. Aus dem so gewonnenen dreidimensionalen Datensatz lässt sich eine dreidimensionale Darstellung des Gegenstands erzeugen.So in any case, out of contours, i. from the individual pictures of the object in different rotational positions, the sectional images in Shape of convex hulls calculated. From the relevant records are constructed three-dimensional records or calculated, namely from a juxtaposition of the individual sectional images or convex Shells. From the thus obtained three-dimensional data record can be create a three-dimensional representation of the object.
In vorteilhafter Weise wird die zweidimensionale Kontur des Gegenstands bei Gegenlicht abgebildet, um nämlich einen optimalen Kontrast erzeugen zu können. Dies erfolgt bei zumindest weitestgehend lichtundurchlässigem Gegenstand.In Advantageously, the two-dimensional contour of the object shown in backlight, namely, to to create an optimal contrast. This is done at least largely opaque Object.
Handelt es sich bei dem Gegenstand um einen lichtdurchlässigen Gegenstand, kann die Aufnahme des Gegenstands dabei im Durchlichtverfahren erfolgen. Dabei entsteht im Gegensatz zu der voranstehend genannten Methode eine inverse Abbildung.These it is the object to a translucent object, the Recording of the object done in the transmitted light process. This arises in contrast to the method mentioned above an inverse illustration.
In weiter vorteilhafter Weise werden die Schnittbilder, d.h. die konvexen Hüllen, scheibchenweise quer zur Abbildung, d.h. entlang der optischen Achse, vorzugsweise senkrecht zur Drehachse, angefertigt. Entsprechend werden die dreidimensionalen Daten durch Aneinanderreihung der scheibchenweise angefertigten Schnittbilder gewonnen.In more advantageously, the sectional images, i. the convex ones shells slice by slice across the image, i. along the optical axis, preferably perpendicular to the axis of rotation, made. Corresponding become the three-dimensional data by lining up the piecemeal produced sectional images won.
Es ist von weiterem Vorteil, wenn zur Aufnahme ein Objektiv mit zumindest weitgehend parallelem Strahlengang, vorzugsweise ein telezentrisches Objektiv, verwendet wird, damit einzelne Konturbereiche ungeachtet des konkreten Abstandes zum Objektiv gleich groß abbildbar sind.It is of further advantage when taking a lens with at least largely parallel beam path, preferably a telecentric Lens, is used so that individual contour areas regardless the concrete distance to the lens are the same size.
Des Weiteren ist es von Vorteil, dass das aus dem dreidimensionalen Datensatz gewonnene Bild auf einem Bildschirm unter beliebigen Winkelstellungen darstellbar ist. So ist es bspw. möglich, den zu vermessenden Gegenstand beliebig zu drehen oder zu kippen, um ihn – unter Berücksichtigung des Informationsverlustes aufgrund der Bildung konvexer Hüllen – von allen Seiten und in beliebiger Winkelstellung betrachten zu können.Of Furthermore, it is advantageous that the three-dimensional Record captured image on a screen under any angular positions is representable. So it is, for example, possible to measure the To flip or flip object to him - under consideration the loss of information due to the formation of convex hulls - of all To be able to view pages and in any angular position.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigtIt are now different ways to design the teaching of the present invention in an advantageous manner and further education. On the one hand to the claim 1 subordinate claims and on the other hand to the following explanation of an embodiment the method according to the invention referring to the drawing. In conjunction with the explanation of the preferred embodiment of inventive method With reference to the drawing are also generally preferred embodiments and further developments of the teaching explained. In the drawing shows
Die
Zur
Darstellung in
Die
Ansonsten sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.Otherwise be to avoid repetition on the general part of Description referenced.
Schließlich sei angemerkt, dass das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel zur Erörterung des beanspruchten Verfahrens dient, dieses jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.Finally, be noted that the embodiment discussed above for discussion of the claimed method, but this is not on the embodiment limits.
Claims (6)
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