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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen von im Wesentlichen
zweidimensionalen Geometrien bzw. Strukturen eines Objekts mit einem
einen Bildverarbeitungssensor umfassenden Koordinatenmessgerät.
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Auch
bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zum Messen von im
Wesentlichen zweidimensionalen Geometrien bzw. Strukturen eines
Objektes mit einem Koordinatenmessgerät umfassend eine einen Bildverarbeitungssensor
wie CCD-Kamera umfassende Bildverarbeitungssensorik, zumindest eine
Positioniereinrichtung für
den Bildverarbeitungssensor und/oder das zu messende Objekt sowie
einen mit einer Rechnereinheit verbundenen Bildspeicher.
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Zum
Messen der Geometrie von überwiegend
zweidimensionalen Objekten wie Werkstücken oder -zeugen, insbesondere
zur messtechnischen Erfassung von Qualitätsmerkmalen, werden vorzugsweise
Koordinatenmessgeräte
mit Bildverarbeitungssensorik wie CCD-Kameras eingesetzt. Diese
Geräte sind üblicherweise
so aufgebaut, dass das zu messende Objekt von unten beleuchtet wird,
mittels eines Kreuztisches bewegt wird und interessierende Messobjektstrukturen
von oben mit einem Bildverarbeitungssensor gemessen werden. Der
Nachteil des beschriebenen Konstruktionsprinzips besteht darin, dass
bei unterschiedlich dicken Objekten der Bildverarbeitungssensor
nachfokussiert werden muss. Das ebenfalls beim Auftreten kleinster
Höhenstufungen am
Objekt erforderliche Nachfokussieren verzögert den Messablauf.
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Es
ist weiterhin üblich,
die Bildverarbeitungssensorik zum Messen bestimmter Merkmale an
dem jeweiligen Ort des Merkmals zu positionieren, sodann die Werkstückkonturen aufzunehmen
und später
zu berechen. Ein Gesamtüberblick
des Messobjektes wird somit nicht gewonnen.
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Ferner
werden einzelne Bereiche des Messobjektes mehrfach angefahren, um
nahe beieinander liegende Merkmale nacheinander aufzunehmen. Dies
führt ebenfalls
zur Verlängerung
der Messzeit.
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Es
sind auch so genannte Scannersysteme bekannt, bei denen mit zeilenförmigen Sensoren
größere Abschnitte
eines Bereiches abgescannt werden. Der Nachteil solcher Systeme
liegt darin, dass die Bildinformation aus einer linearen Scannbewegung
in einer ersten Richtung und der Sensorgeometrie in einer zweiten
Richtung zusammengefügt
werden. Die spezielle Geometrie der Sensorik erfordert ebenfalls
Abbildungsoptiken, die grundsätzlich
eine hochwertige Abbildung nicht zulassen. Im Ergebnis sind die
nach diesem Prinzip hergestellten Messgeräte nur mit einer geringen Genauigkeit
ausgestattet.
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Aus
der
DE 196 25 361
A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur geometrischen
Vermessung großer
Objekte mit einer Mehrkamera-Anordnung bekannt. Die verwendeten
Kameras werden auf charakteristische Teile des zu messenden Objektes
gerichtet. Mittels einer Kalibriervorlage erfolgt eine eindeutige
Zuordnung der Objektfelder in einem Raumkoordinatensystem.
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Nach
der
DE 40 26 942 A1 sind
in einem einer Kamera zugeordneten Bildspeicher mehrere Bilder abspeicherbar.
Bei den Bildern handelt es sich um solche, die in verschiedenen
Winkelstellungen der Kamera aufgenommen sind. Eine entsprechende Lösung findet
sich auch in der
DE
39 41 144 A1 .
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Die
DE 103 01 941 A1 bezieht
sich auf ein Verfahren zur optischen Aufnahme eines Schirms. Hauptanwendungsgebiet
ist die digitale Radioskopie. Um einen großformatigen Schirm aufzunehmen,
sind Einzelkameras vorgesehen, über
die jeweils ein Teilbereich erfasst wird. Die Kameras gehen von
einem Kameraträger
mit einem Array von Kamerabefestigungen aus. Hierzu sind insbesondere
nach einem vorbestimmten Muster Bohrungen vorgesehen, um die Kameras
einzusetzen.
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Die
DE 199 02 401 A1 bezieht
sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Geometrie von blattförmigem Gut
oder Stapeln mittels Bildverarbeitung und Auswertung. Um Einzelbilder
zu einem Gesamtbild zusammenzusetzen, ist es erforderlich, dass dem
blattförmigen
Gut ein Referenzgitter aus optischen Marken zugeordnet wird. Sofern
das Objekt durchscheinend ist, wird das Referenzgitter auf das Objekt
aufgelegt.
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Gegenstand
der
WO 03 076 871
A2 ist ein Verfahren zum Messen von Geometrien von im Wesentlichen
zweidimensionalen Objekten, wobei Teilbilder zu einem Gesamtbild
zusammengesetzt werden.
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Um
von einem Körper
Röntgenaufnahmen herzustellen,
ohne dass der Körper
auf einem einzigen Bild dargestellt werden kann, werden nach der
EP 0 919 858 A1 Einzelbilder
angefertigt, die zusammengesetzt werden. Hierzu ist es erforderlich,
dass ein Gitter mit abgebildet wird.
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Nach
der Lehre der
US 5,343,410
A werden mittels eines Koordinatenmessgerätes Einzelbilder einer
zu messenden Oberfläche
zusammengesetzt. Dabei gelangt das Stitchen zur Anwendung. Voraussetzung
hierfür
ist, dass sich die Einzelbilder überlappen,
wobei übereinstimmende
Punkte benötigt
werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Verfahren
sowie eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass
mit hoher Messgenauigkeit überaus
schnell zweidimensionale Objekte bzw. deren Geometrien, insbesondere
Objektkanten und -ecken und -ränder gemessen
werden können.
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Zur
Lösung
des Problems wird vorgeschlagen ein Verfahren zum Messen von im
Wesentlichen zweidimensionalen Geometrien oder Strukturen eines
Objekts mit einem einen Bildverarbeitungssensor umfassenden Koordinatenmessgerät unter
Verwendung einer den Bildverarbeitungssensor umfassenden Bildverarbeitungssensorik
mit an diese angeschlossenem Bildspeicher, wobei der Bildverarbeitungssensor
relativ zu dem Objekt verstellt wird, um entweder an mehreren Positionen
eines Messbereichs oder über
den gesamten Messbereich verteilt Teilbilder aufzunehmen und die
entsprechenden Teilbilder in dem Bildspeicher zu einem Gesamtbild
oder Gesamtmessbild mit äquidistanten
Bildpunkten über das
Gesamtbild bzw. Gesamtmessbild zusammenzufügen und sodann das Gesamtbild
bzw. Gesamtmessbild mittels zumindest einer Auswerteeinheit auszuwerten,
wobei zum Zusammenfügen
der Teilbilder und der Auswertung der zusammengesetzten Teilbilder
die Bildverarbeitungssensor-Soll-Positionen für die jeweiligen Teilbilder
mit dem Bildverarbeitungssensor-Ist-Positionen für die jeweiligen Teilbilder
verglichen werden und die Teilbilder zu dem Gesamtbild bzw. Gesamtmessbild
durch mathematische Verfahren in ein theoretisches Pixelraster mit den äquidistanten
Bildpunkten unter Berücksichtigung
der Differenz zwischen den Soll- und Ist-Positionen des Bildverarbeitungssensors
zusammengefasst werden.
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Insbesondere
ist vorgesehen, ein Gesamtbild bzw. Gesamtmessbild mit geometrisch
exakten äquidistanten
Bildpunkten zu erzeugen.
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Als
mathematisches Korrekturverfahren zur Erzielung eines aus den Teilbildern
bestehenden Gesamtbildes bzw. Gesamtmessbilds mit geometrisch exakt äquidistanten
Bildpunkten können
ein Re-sampling-Verfahren oder andere Interpolationsverfahren verwendet
werden.
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Um
ein Gesamtbild bzw. Gesamtmessbild mit äquidistanten bzw. nahezu äquidistanten,
insbesondere geometrisch exakt äquidistanten
Bildpunkten zu erzeugen, erfolgt die Berechnung der Amplitude eines
jeden Bildpunktes für
ein äquidistantes
Bildpunktraster für
das Gesamtmessbild durch Interpolation benachbarter ursprünglich gemessener
Bildpunktamplituden.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass die Bildpunkte der Teilbilder selbst vor oder
während
des Zusammenfügens
zum Gesamtbild durch mathematische Korrekturverfahren auf ein äquidistantes
Pixelraster transformiert werden.
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Um
ein Verschieben der Teilbilder, die der Ist- und Soll-Position zugeordnet
sind, zu ermöglichen, entspricht
das Teilbild einem durch ein Messfenster bestimmten Bereich des
durch den Bildverarbeitungssensor in einer Messposition aufgenommenen Bildes.
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Während der
Messung kann das Objekt mit einem Lichtblitz beaufschlagt und/oder
als Bildverarbeitungssensor eine CCD-Kamera mit Shutter verwendet
werden.
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In
Weiterbildung kann eine Abbildungsoptik mit veränderlichem Arbeitsabstand,
insbesondere einer Abbildungsoptik mit einer Zoomoptik verwendet werden,
die wenigstens zwei axial jeweils separat motorisch verschiebbare
Linsengruppen enthält.
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Der
Bildverarbeitungssensor kann oberhalb oder unterhalb des zu messenden
Objekts oder auch seitlich von diesem angeordnet werden.
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Eine
Messung kann im Auflicht-Dunkelfeld, Auflicht-Hellfeld oder im Durchlicht
erfolgen. Auch besteht die Möglichkeit,
das Objekt im Dauerlicht zu beleuchten, wobei das Objekt bzw. Teilbereich
dieses durch Öffnen
eines Verschlusses einer Kamera wie CCD-Kamera auf den optischen
Sensor wie CCD-Matrix abgebildet wird.
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Ferner
besteht die Möglichkeit,
bei bewegtem Bildverarbeitungssensor und/oder bewegtem Objekt zu
messen.
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Wird
das Objekt von oberhalb oder unterhalb von diesem angeordneten Bildverarbeitungssensor gemessen,
so sollte das zu messende Objekt auf einer Beleuchtungseinrichtung
vorzugsweise in Form einer leuchtenden Fläche angeordnet werden.
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Als
Abbildungsoptik des Bildverarbeitungssensors kann auch ein telezentrisches
Objektiv mit großer
Schärfentiefe
verwendet werden.
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Die
Position des Bildverarbeitungssensors bzw. des Objekts wird mit
diesem zugeordneten X-Y-Antrieben verstellt, wobei die Position
durch entsprechende Linearmaßstäbe gemessen
wird.
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Losgelöst hiervon
sollte das Verstellen des Objekts bzw. des oder der Bildverarbeitungssensoren
mittels einer Positioniereinrichtung erfolgen, wobei bei Erreichen
vorgegebener Koordinatenwerte des Koordinatenmessgerätes das
Objekt gemessen wird.
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Erfindungsgemäß ist eine
exakte Positionierung des Bildverarbeitungssensors wie insbesondere CCD-Matrixsensors
auf eine vorgegebene Ziel- oder Sollposition nicht erforderlich.
Vielmehr muss allein die Ist-Position des Sensors bekannt sein,
die ausreicht, um aus den in den Ist-Positionen des Sensors aufgenommenen
Teilbildern in dem Bildspeicher ein Gesamtbild darzustellen, das
sich aus geometrisch exakten äquidistanten
Bildpunkten zusammensetzt.
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Mit
anderen Worten werden insbesondere die Nachteile des Standes der
Technik durch die erforderliche genaue Positionierung von Matrix-
und Bildverarbeitungssensoren bzw. nachgeschalteten Korrekturmaßnahmen
zur Erzielung eines äquidistanten
Bildpunktrasters im zusammengesetzten Bild vermieden.
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Erfindungsgemäß ermöglichen
die Korrekturverfahren u. a., dass die exakte Positionierung (Soll-Position)
des Sensors nicht notwendig ist, sondern vielmehr die Kenntnis der
exakten Position (Ist-Position) des Sensors ausreicht, ohne dass
vorgegebene Zielpositionen exakt angefahren werden müssen. Unter
Kenntnis der Differenz zwischen Ist- und Soll-Position werden die
aufgenommenen Teilbilder rechnerintern um den Betrag der Differenz
zwischen der Ist- und Soll-Position verschoben. Hierfür können vorteilhaft
Verfahren benutzt werden, die aus der Fachliteratur hinreichend
bekannt sind und unter dem Sammelbegriff des Re-samplings beschrieben sind.
Bei diesen Verfahren werden jedem Bildpunkt neue Helligkeitswerte
zugeordnet, wobei die neuen Helligkeitswerte abhängig von den Helligkeitswerten der
benachbarten Bildpunkte sind.
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Das
Verfahren zeichnet sich auch dadurch aus, dass beim Zusammenfügen der
Teilbilder die Bildsensor-Soll-Position der Teilbilder mit der Bildsensor-Ist-Position
der Teilbilder verglichen wird und die Teilbilder durch mathematische
Verfahren in das theoretische Pixelraster mit äquidistanten Punkten zusammengefasst
werden.
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Ferner
ist vorgesehen, dass beim Zusammenfügen der Teilbilder zur Erreichung
konstanter Abstände
der Bildpunkte im zusammengesetzten Bild (Gesamtbild bzw. Gesamtmessbild)
die Ist-Position des Bildsensors zum Zeitpunkt der Aufnahme eines
Teilbildes mit der berechneten Soll-Position verglichen wird, die
notwendig ist, um das Teilbild im Pixelraster des Gesamtbildes aufzunehmen,
und das Ergebnis des Vergleichs verwendet wird, um das Teilbild
rechnerintern durch mathematische Korrekturverfahren auf das Pixelraster
des Gesamtbildes zu schließen.
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Bei
vorhandener Verdrehung des Bildsensors sollte beim Zusammenfügen der
Teilbilder die vorab bestimmte Verdrehung des Bildsensors gegenüber einer
Positioniereinrichtung verwendet werden, um das aufgenommene Bild
rechnerintern mit Hilfe mathematischer Korrekturverfahren auf ein
Pixelraster zu transformieren, das parallel zu der Verfahrrichtung
bzw. Verfahrrichtungen des Bildverarbeitungssensors wie CCD-Kamera oder anderen
Koordinatenachsen verläuft.
Entsprechendes gilt, wenn das Objekt bzw. Objekt und Bildverarbeitungssensor
verfahrbar sind.
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Um
Abbildungsfehler in der Bildverarbeitungssensorik insbesondere verwendeter
Objektive wie Verzeichnungen oder nicht ordnungsgemäße Justage
des Abbildungssystems wie .B. Verkippung der Kamera zu korrigieren,
ist vorgesehen, dass die Bildpunkte der Teilbilder selbst vor oder
während
des Zusammenfügens
zum Gesamtbild durch mathematische Korrekturverfahren auf ein äquidistantes
Pixelraster transformiert werden.
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Erfindungsgemäß können mittels
der Bildverarbeitungssensorik an mehreren Positionen des Messbereichs
Bilder aufgenommen werden und diese rechnerisch im Bildspeicher
zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden. Auch besteht die Möglichkeit, über den
gesamten Messbereich verteilt Bilder aufzunehmen und diese zu einem
Gesamtmessbild zusammenzufügen.
Dabei kann das Gesamtbild hinsichtlich geometrischer Merkmale mit
einem Bildverarbeitungssystem ausgewertet werden. Zum Beispiel kann
das Sehfeld des Sensors 50 × 80
mm2 und der Messbereich 400 × 200 mm2 betragen, um nur beispielhaft Zahlen zu
nennen.
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Zur
Messzeitoptimierung werden erfindungsgemäß wahlweise das gesamte Messfeld
oder Ausschnitte des Messfeldes durch Aneinanderreihen von Positionen
des Bildverarbeitungssensors abgerastert. Hieraus wird virtuell
im angeschlossenen Bildverarbeitungsrechner ein Gesamtbild erzeugt.
Die messtechnische Auswertung erfolgt im Gesamtbild in einem Zug.
Es werden somit Positioniervorgänge
gespart und ein Gesamtüberblick über das
zu messende Objekt gewonnen.
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Auch
Ausschnitte des Messfeldes selbst können als Teilgesamtmessbild
dargestellt und sodann mit einem Bildverarbeitungssystem ausgewertet
werden.
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Insbesondere
werden die Nachteile des Standes der Technik durch die genaue Positionierung
von matrixförmigen
Bildverarbeitungssensoren vermieden.
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Eine
Anordnung zum Messen von im Wesentlichen zweidimensionalen Geometrien
der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass das Koordinatenmessgerät umfasst
- – X-/Y-Antriebe,
um mit dem Bildverarbeitungssensor (16) berechnete oder
vorgegebene Soll-Positionen zur Aufnahme von Teilbilder anzufahren
und
- – Linearmaßstäbe, um die
Ist-Position des Bildverarbeitungssensors zum Zeitpunkt der Aufnahme
eines Teilbilds zu messen,
und dass die Rechnereinheit
ausgelegt ist, um die Teilbilder unter Zugrundelegung der jeweiligen
Differenz zwischen Ist- und Soll-Position eines Teilbildes zu einem
Gesamtbild in einem geometrischen Pixelraster mit äquidistanten
Bildpunkten zusammenzufassen.
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Dabei
entspricht der Bildspeicher zumindest Größe des gewünschten oder gesamten Messbereichs
des Objekts. Der Bildspeicher selbst ist mit einer Auswerterecheneinheit
zur geometrischen Auswertung des Gesamtbildinhalts verbunden. Als
Bildverarbeitungssensorik wird eine solche verwendet, die zumindest
einen Bildverarbeitungssensor wie CCD-Matrixkamera umfasst.
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Der
Bildverarbeitungssensor kann unterhalb oder oberhalb des Objekts
oder seitlich zu diesem angeordnet sein.
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Sofern
der Sensor oberhalb oder unterhalb des Objekts positioniert ist,
sollte das Objekt auf einer Beleuchtungseinrichtung wie einer leuchtenden
Fläche
angeordnet sein.
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Als
Abbildungsoptik der Bildverarbeitungssensorik kann ein telezentrisches
Objektiv mit großer Schärfentiefe
verwendet werden.
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Erfindungsgemäß bezieht
sich die Erfindung im Wesentlichen auf eine Anordnung und ein Verfahren
zum Messen von im Wesentlichen zweidimensionalen Geometrien bzw.
Strukturen eines Objekts mittels eines Koordinatenmessgerätes unter
Verwendung z. B. einer CCD-Kamera, die in gewünschter Position relativ zu
dem Objekt ausgerichtet wird, um sodann an mehreren Stellen Teilbilder
aufzunehmen, die zu einem Gesamtbild mit äquidistanten Bildpunkten zusammengefügt werden,
um sodann das Gesamtbild mittels zumindest einer Auswerteeinheit auszuwerten.
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Weitere
Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht
nur aus den Ansprüchen,
den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern
auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden
bevorzugten Ausführungsbeispielen.
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Es
zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer Anordnung zum Messen eines zweidimensionalen
Objektes,
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2a + 2b eine
Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Messverfahrens,
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3a + 3b eine
Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Messverfahrens
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4a, 4b, 4c eine
Prinzipdarstellung des Messens eines Kreises und
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5a, 5b, 5c eine
Prinzipdarstellung des Ausrichtens von äquidistanten Bildpunkten.
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In 1 ist
rein prinzipiell eine Anordnung zum Messen eines im Wesentlichen
zweidimensionalen Objektes 10 dargestellt, das auf einer
Objektauflagefläche 12 angeordnet,
ohne dass hierdurch eine Beschränkung
der Erfindung erfolgen soll.
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Die
Fläche 12 ist
durchsichtig und insbesondere als Glasplatte ausgebildet, um das
Objekt 10 von der Unterseite her beleuchten zu können. Oberhalb
der Objektauflagefläche 12 ist
eine Bildverarbeitungssensorik 14 in X- und Y-Richtung
eines Koordinatenmessgerätes
verstellbar angeordnet. Die Bildverarbeitungssensorik 14 umfasst
bevorzugterweise eine CCD-Matrixkamera 16, der eine Optik 18 insbesondere
in Form eines telezentrischen Objektivs mit großer Schärfentiefe vorgeordnet ist.
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Zum
Beleuchten des Objektes 10 ist unterhalb von diesem, also
in Bezug auf die Bildverarbeitungssensorik 14 auf der gegenüberliegenden
Seite des Objekts 10 eine Beleuchtung insbesondere in Form
eines flächigen
Leuchtfeldes 22 vorgesehen.
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Um
mit hoher Geschwindigkeit präzise
Messungen durchzuführen,
ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Bildverarbeitungssensorik 14 an mehreren Positionen 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 des
zu messenden Bereichs des Objekts 10 Teilbilder aufnimmt,
die in den 2a und 3a durch
von gestrichelten Linien umrahmte Quadrate repräsentiert werden, um die jeweiligen
Teilbilder sodann rechnerisch in einem Bildspeicher zu einem Gesamtbild
gemäß 2b oder bei verteilt aufgenommenen Bildern (3a) diese zu einem Gesamtmesssbild gemäß 3b zusammenzufügen. Aus den jeweiligen Gesamtbild 40 bzw. 42 können sodann
geometrische Merkmale wie Position eines Messortes 44, 46 oder Abstand 48, 50 der
Messpunkte bzw. Messorte ausgewertet werden.
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Jedes
Teilbild wird abmessungsmäßig durch ein
Messfenster vorgegeben, das ein Bereich des Sehfelds des Bildverarbeitungssensors 14 ist.
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Die
Teilbilder 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 37, 38 können z.
B. jeweils eine Größe von 50 × 80 mm2 und der Messbereich 400 × 200 mm2 aufweisen, ohne dass dies einschränkend zu
verstehen ist.
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Mit
anderen Worten werden zur Messzeitoptimierung erfindungsgemäß wahlweise
das gesamte Messfeld (2a) oder Ausschnitte
des Messfeldes (3a) durch Aneinanderreihen
von Positionen des Bildverarbeitungssensors wie Matrix-CCD-Kamera 16 abgerastert.
Hieraus wird virtuell in einem angeschlossenen Bildverarbeitungsrechner
ein Gesamtbild 40, 42 erzeugt, wobei die messtechnische
Auswertung im Gesamtbild in einem Zug erfolgt. Somit werden Positioniervorgänge gespart
und ein Gesamtüberblick über das
zu messende Objekt 10 gewonnen. Durch diese Maßnahmen
werden die Nachteile des Standes der Technik durch die notwendige genaue
Positionierung von matrixförmigen
Bildverarbeitungssensoren vermieden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass aus den Teilbildern 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 37, 38 ein
Gesamtbild erzeugt wird, das aus geometrisch exakt äquidistanten
Bildpunkten besteht.
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Mit
anderen Worten besteht jedes Teilbild aus einem Pixelraster, wobei
durch insbesondere Re-Sampling-Verfahren oder andere geeignete Korrekturverfahren
die Teilbilder sodann zu einem Gesamtbild derart zusammengesetzt
werden, dass sich ein Gesamtpixelraster mit äquidistanten Punkten ergibt.
Ein etwaiger Versatz zwischen Messpunkten zwischen den einzelnen
Teilbildern wird sodann ebenfalls korrigiert. Dies soll anhand der 4a, 4b und 4c verdeutlicht
werden.
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Um
einen Kreis 62 zu messen, wird im Ausführungsbeispiel des Kreises 62 in
vier Ist-Positionen gemessen,
wobei in den Ist-Positionen Teilbilder 52, 54, 56 und 58 aufgenommen
werden. Da die Aufnahmen grundsätzlich
nicht in vorgegebenen Soll-Positionen
erfolgt, bilden die zusammengesetzten Teilbilder kein Gesamtbild
mit äquidistanten
Bildpunkten bzw. äquidistantem
Raster (4a).
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Die
Teilbilder 52, 54, 56, 58 werden
sodann gemäß 4b zu
einem Gesamtbild mit äquidistanten
Bildpunkten zusammengesetzt. Aufgrund der Abweichung zwischen Soll- und Ist-Positionen,
bei denen die Teilbilder 52, 54, 56, 58 aufgenommen
worden sind, besteht der Kreis 62 aus zueinander versetzten
Abschnitten, die gemäß 4c unter
Berücksichtigung
der Abweichung zwischen Ist- und Soll-Position korrigiert werden.
Entsprechend können
auch Korrekturen durchgeführt
werden, die sich aus Abbildungsfehlern der Sensorik wie Verzeichnungen
oder fehlerhafte Justage des Abbildungssystems wie z. B. Verkippen
des Sensors wie CCD-Kamera ergeben.
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Anhand
der 5a, 5b und 5c soll noch
einmal das erfindungsgemäße Verfahren
erläutert
werden, um Teilbilder zu einem Gesamtbild zusammenzufügen, das äquidistante
Bildpunkte aufweist.
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In 5a sind
die Amplituden von Pixeln entlang einer Zeile (X-Richtung) in zwei
aufeinanderfolgenden Bildern (Bild 1, Bild 2) dargestellt. Bedingt durch
fehlerhafte Positionierung bei der Bildaufnahme von Bild 2 sind
die Pixel von Bild 1 und Bild 2 erkennbar nicht äquidistant.
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Erfindungsgemäß werden
die Pixelorte von Bild 2 rechnerintern verschoben, indem aus den
Amplituden von Bild 2 unter Verwendung der linearen Interpolation
neue Amplituden (gestrichelte Darstellung) bestimmt werden, deren
Größe von der
zur Erzielung äquidistanter
Pixel zwischen Bild 1 und Bild 2 aus jeweils zwei benachbarten Amplituden
unter Berücksichtigung
der benötigten
Verschiebung berechnet werden. Nach der durchgeführten Verschiebung im Rechner
erhält
man ein Gesamtbild aus Bild 1 und Bild 2 mit äquidistanten Pixeln oder Bildpunkten,
wie 5c verdeutlicht.
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Als
bevorzugtes mathematisches Korrekturverfahren wird das Re-Sampling-Verfahren
benutzt. Andere geeignete Interpolationsverfahren kommen gleichfalls
in Frage.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren,
also das Zusammensetzen von Teilbildern zu einem Gesamtbild mit
geometrisch exakt äquidistanten
Bildpunkten, die sodann ausgewertet werden, ermöglicht ein schnelles Messen
von insbesondere zweidimensionalen Objek ten bzw. zweidimensionalen
Geometrien und Strukturen mit hoher Messgenauigkeit. Beispielhaft
sind Objektkanten, -ecken oder -ränder zu nennen. Dabei ist es
nicht erforderlich, dass der optische Sensor wie CCD-Kamera eine
fest vorgegebene Ausrichtung zu dem Objekt aufweist. Vielmehr kann der
Sensor derart ausgerichtet werden, dass optimale Messmöglichkeiten
gegeben sind. Der Sensor kann unterhalb oder oberhalb des Objekts
angeordnet sein. Auch ein seitliches Ausrichten zu dem Objekt ist
möglich.
Wird bevorzugterweise der Sensor beim Messen bewegt, so kann selbstverständlich ein Anhalten
des Sensors während
der Durchführung
einer Messung erfolgen. Auch kann das Objekt zu dem Sensor bewegt
werden. Die Möglichkeit,
Objekt und Sensor gleichzeitig zu bewegen, schließt die Erfindung
gleichfalls nicht aus. Unabhängig
hiervon ist jedoch eine Korrelation der jeweiligen Positionen zu den
Koordinaten des Koordinatenmessgerätes erforderlich.