DE102005054808A1

DE102005054808A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Visualisierung einer Markierung auf einem Objekt

Info

Publication number: DE102005054808A1
Application number: DE200510054808
Authority: DE
Inventors: Adrian Peivareh
Original assignee: Peivareh Adrian Dipl-Ing
Current assignee: Peivareh Adrian Dipl-Ing
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2007-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Visualisierung einer Markierung auf einem Objekt. Um die Übertragung von Markierungen des Gegenstandes auf ein Objekt wesentlich zu vereinfachen und dabei insbesondere auf ein CAD-Modell des Gegenstandes und des Objektes verzichten zu können, werden zunächst mittels einer Steuereinheit die Position und der Abstand eines ersten Referenzpunktes der Messfläche erfasst sowie die Relativposition und der Abstand der zumindest einen Markierung gegenüber diesem Referenzpunkt gemessen. Anschließend wird der Abstand eines zweiten Referenzpunktes des Objektes erfasst und die Visualisierung der zumindest einen Markierung entsprechend dre ermittelten Relativposition und des Abstandes gegenüber dem ersten Referenzpunkt ausgehend von dem zweiten Referenzpunkt durchgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Visualisierung einer Markierung auf einem Objekt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des Verfahrens bestimmte Vorrichtung.

Ein solches Verfahren sowie eine zur Durchführung des Verfahrens bestimmte Vorrichtung werden bereits in der Praxis eingesetzt und zählen dadurch zum Stand der Technik. Mittels einer geeigneten Eingabesoftware werden bei solchen Verfahren mit entsprechenden Daten eines CAD-Modells, beispielsweise eines die Markierungen aufweisenden Gegenstandes versorgt. Die Visualisierung der Markierungen erfolgt dann mittels eines Laserpointers.

Weiterhin sind auch einfache Systeme bekannt, die ohne die Eingabe von Daten zur Visualisierung von Punkten, Hilfslinien oder einfachen geometrischen Grundformen dienen und vor allem durch die Darstellung von Bezugspunkten oder Bezugslinien eine wesentliche Arbeitserleichterung insbesondere bei Montagearbeiten gestatten.

Als nachteilig erweist es sich, dass bei dem Stand der Technik entweder ein CAD-Modell oder ein dementsprechender Datensatz der Markierungen erforderlich ist oder aber die Übertragung der Daten der Markierung von dem Gegenstand auf das Objekt ausgehend von Bezugspunkten oder Bezugslinien manuell erfolgt und dadurch in der Praxis Fehlereinflüsse nicht auszuschließen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, die Übertragung von Markierungen des Gegenstandes auf ein Objekt wesentlich zu vereinfachen. Insbesondere soll dabei ein CAD-Modell des Gegenstandes oder des Objektes entbehrlich sein. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein zur Durchführung bestimmtes Verfahren zu schaffen.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 9 betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur Visualisierung zumindest einer auf einer Messfläche vorhandenen Markierung auf einem Objekt vorgesehen, bei dem zunächst mittels einer Steuereinheit die Position und der Abstand eines ersten Referenzpunktes der Messfläche erfasst sowie die Relativposition und der Abstand der zumindest einen Markierung gegenüber diesem Referenzpunkt gemessen wird, und anschließend zunächst der Abstand eines zweiten Referenzpunktes des Objektes erfasst und schließlich die Visualisierung der zumindest einen Markierung entsprechend der ermittelten Relativposition und des Abstandes gegenüber dem ersten Referenzpunkt ausgehend von dem zweiten Referenzpunkt durchgeführt wird. Hierdurch wird erstmals die Erfassung von Markierungen auf dem Objekt und die anschließende Wiedergabe als Darstellung auf dem Objekt in einem Verfahren vereinigt und dadurch mögliche Fehlereinflüsse aufgrund der automatisierten Messwerterfassung weitgehend vermieden. Zugleich wird die Durchführung insbesondere von Montagetätigkeiten wesentlich vereinfacht, weil weder ein CAD-Modell des Gegenstandes, noch eigene Kenntnisse der Montageperson erforderlich sind, um die gewünschten Markierungen auf dem Objekt zu visualisieren. Die Abstände der Markierungen von dem Referenzpunkt, der in der Praxis auch mit einer der Markierungen zusammenfallen kann, stimmen dadurch auf der Messfläche des Gegenstandes und dem Objekt überein.

Dabei erweist es sich als besonders zweckmäßig, wenn die Markierungen Punkte, Linien oder Flächen aufweisen.

Weiterhin erweist es sich als besonders zielführend, wenn die Markierungen automatisiert gemessen oder die Markierungen sowie der Referenzpunkt bei der Messung visualisiert werden, um so eine einfache und weitgehend fehlerfreie Darstellungsform zu erreichen.

Zur besseren Übersichtlichkeit werden ausschließlich die einer geometrischen Figur zuzuordnenden Markierungen während der Messung visualisiert.

Ergänzend ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform möglich, den Abstand oder die relative Position mehrerer Markierungen zueinander zu erfassen, um so eine verbesserte Kontrollmöglichkeit hinsichtlich der fehlerfreien Visualisierung zu erreichen.

Der Referenzpunkt könnte manuell bestimmt werden. Besonders vorteilhaft ist es hingegen, wenn der Referenzpunkt automatisiert ausgewählt wird, um so einen zur Visualisierung optimal geeigneten Referenzpunkt zu ermöglichen. Der Referenzpunkt kann unter anderem als Bezugspunkt zu einem Distanzkontroller dienen.

Eine besonders vielseitige Einsatzmöglichkeit wird dadurch erreicht, dass eine von einer Flächennormalen abweichende Neigung des Visualisierungsstrahls gegenüber der Oberfläche des Objektes erfasst und eine Korrekturgröße ermittelt wird, um so eine nahezu beliebige Neigung der Vorrichtung bzw. des Visualisierungsstrahls gegenüber der Oberfläche des Objektes ohne unerwünschte Fehlereinflüsse zu ermöglichen.

Eine andere ebenfalls Erfolg versprechende Ausgestaltung wird dann erreicht, wenn die Visualisierung wahlweise in einem verkleinerten oder vergrößerten Maßstab erfolgt.

Die zweitgenannte Aufgabe, eine zur Durchführung des Verfahrens bestimmte Vorrichtung zur Visualisierung einer Markierung auf einem Objekt zu schaffen, wird erfindungsgemäß mit einem Laser zu Bestimmung des Abstandes gegenüber einem ersten Referenzpunkt der Messfläche einerseits und einem zweiten Referenzpunkt des Objektes andererseits und mit einer Steuereinheit zur Bestimmung des Abstandes und der Relativposition der zumindest einen Markierung von dem Referenzpunkt und zur Erzeugung der Visualisierung der zumindest einen Markierung auf dem Objekt entsprechend des erfassten Abstandes und der Relativposition erreicht. Die Vorrichtung umfasst dabei sowohl einen Laser zur Abstandsmessung als auch eine Einrichtung zur Visualisierung, die durch denselben Laser realisiert werden kann. Zusätzliche Informationen des Gegenstandes oder des Objektes, insbesondere ein dreidimensionaler Datensatz sind nicht erforderlich, so dass die gewünschte Visualisierung wesentlich vereinfacht werden kann.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine Einrichtung zur automatischen Nivellierung aufweist, um so Fehlmessungen und fehlerhafte Visualisierungen zu vermeiden.

Bei einer weiteren besonders Praxis gerechten Abwandlung hat die Vorrichtung eine Speichereinheit zur Speicherung der erfassten Daten, die dadurch längerfristig gespeichert und beliebig oft wiedergegeben bzw. korrigiert oder ergänzt werden können.

Weiterhin wird mittels der Steuereinheit eine von dem Relativabstand der Markierungen und/oder der Distanz der Vorrichtung zu einer Visualisierungsfläche unabhängige Wiedergabe der erfassen Markierungen realisierbar.

Zudem wird eine vorteilhafte Abwandlung dadurch erreicht, dass die Vorrichtung zur Erzeugung jeweils einer Visualisierung der Markierungen auf einander gegenüberliegenden Objekten mittels eines jeweiligen Laserstrahls ausgeführt ist, indem die Vorrichtung zwei gegenüberliegende Laserstrahlauslässe hat, so dass auf gegenüberliegenden Wände übereinstimmende oder unterschiedliche Visualisierungen dargestellt werden können.

Dabei erweist es sich als besonders praxisnah, wenn die Vorrichtung eine Eingabeeinheit, insbesondere ein Tastenfeld, einen Joystick oder einen Drehschalter aufweist, um so den Bedienkomfort wesentlich zu erhöhen.

Weiterhin ist es besonders zweckmäßig, wenn die Vorrichtung eine Ausgleichseinheit für äußere Krafteinwirkungen, insbesondere Erschütterungen aufweist, um so unerwünschte Fehlereinflüsse zu vermeiden.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer Prinzipdarstellung
1 eine Vorrichtung zur Messung und Visualisierung einer Markierung auf einem Objekt;
2 die in 1 gezeigte Vorrichtung bei der Visualisierung der erfassten Markierungen.
1 zeigt eine Frontsicht eines zu montierenden Gegenstandes 12, welcher drei Punkte 1, 4, 5 sowie eine Linie (2-3) zur Messung bzw. Erfassung bereitstellt. Ebenso wird hier die erfindungsgemäße Vorrichtung 7 beispielhaft dargestellt. Der Gegenstand 12 weist Markierungen auf, die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfasst werden. Hierbei markiert der Laserstrahl S1 den ersten Punkt 1, der zugleich als Referenzpunkt dienen kann. Zur Erfassung und Speicherung des ersten Punktes 1 wird der Steuerknüppel 9 gedrückt. Ein zweiter Lichtstrahl S2 wird ausgehend vom Punkt 1 mit Hilfe der Eingabevorrichtung 9 auf den Punkt 2 gelenkt und ebenfalls erfasst. Mit gleicher Methodik werden die restlichen Punkte 3, 4 und 5 mittels der Laserstrahlen S3, S4 und S5 markiert und erfasst. Wie gezeigt sind alle Messpunkte sowie die Linie b mittels der Laserstrahlen S1 bis S5 im markierten Zustand.
Das Anzeigefeld 10 wird zur Informationsmitteilung während der Messung sowie der Visualisierung eingesetzt. In 1 ist beispielhaft der sich automatisch ergebende Winkel W45 zwischen den Markierungsstrahlen S4 und S5 angezeigt, hier 83°. Die Linien a, b, c, d und e stellen jeweils den Abstand zwischen den durch die verbunden Punkten dar. Die Lasererzeugungs- bzw. Empfangseinheit 11 kann an mindestens einem Ende der erfindungsgemäßen Vorrichtung angebracht sein. Der Strahl R markiert den automatisch oder manuell ermittelten Referenzpunkt.
Grundsätzlich erfolgt die Erfassung der Markierungen in folgenden Schritten:

– Zur Erfassung von Linien und Flächen wird der Vorrichtung der Anfangs- und Endpunkt mit Hilfe der entsprechenden Eingabeeinheit signalisiert. Die Vorrichtung verbindet dann anschließend die Punkte, um die gemessene Markierung als Linie oder Fläche darzustellen.
– Statt eines separaten Referenzpunktes 6 kann mindestens ein Markierungspunkt 1, 2, 3, 4 oder 5 als Referenzpunkt dienen.
– Die Abstände a, b, c, d und e sind distanzunabhängig und originalgetreu visualisiert.
– Die sich zwischen den Linien a und e, a und b, c und d, sowie d und e ergebenden Winkel werden distanzunabhängig und originalgetreu beibehalten.
– Eine während der Visualisierung hervorgerufene Abstandsänderung zu der Visualisierungsfläche hat keinen Einfluss auf die Darstellung der gemessenen Markierungen. Das Gesamtgebilde wird also beibehalten.

2 zeigt die Darstellungsfläche 13, auf der die Markierungen visualisiert sind. Die Abstände a, b, c, d und e sind distanzunabhängig und originalgetreu visualisiert. Durch die Vorrichtung 7 mit dem Anzeigefeld 10 ist in diesem Fall statt des in 1 gezeigten Referenzpunktes die erste Markierung 1 zusätzlich als Referenzpunkt 6 ausgewählt. Ausgehend vom Punkt 1 und mittels der gemessenen und gespeicherten Daten sind die restlichen Markierungen 2, 3, 4 und 5 auf der Darstellungsfläche 13 visualisiert. Der Winkel W45 ist bei dieser Momentaufnahme der Visualisierung 89° und ist somit größer als der in 1 gemessene Wert von 83°. Dies hat jedoch keinen Einfluss auf die originalgetreue Visualisierung der erfassten Markierungen 1, 2, 3, 4 und 5.

Claims

Verfahren zur Visualisierung zumindest einer auf einer Messfläche vorhandenen Markierung auf einem Objekt, bei dem zunächst mittels einer Steuereinheit die Position und der Abstand eines ersten Referenzpunktes der Messfläche erfasst sowie die Relativposition und der Abstand der zumindest einen Markierung gegenüber diesem Referenzpunkt gemessen wird, und anschließend zunächst der Abstand eines zweiten Referenzpunktes des Objektes erfasst und schließlich die Visualisierung der zumindest einen Markierung entsprechend der ermittelten Relativposition und des Abstandes gegenüber dem ersten Referenzpunkt ausgehend von dem zweiten Referenzpunkt durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen Punkte, Linien oder Flächen aufweisen.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen manuell und/oder automatisiert gemessen werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen sowie der Referenzpunkt bei der Messung visualisiert werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich die einer geometrischen Figur zuzuordnenden Markierungen während der Messung visualisiert werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand und/oder die relative Position mehrerer Markierungen zueinander erfasst wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzpunkt manuell und/oder automatisiert ausgewählt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von einer Flächennormalen abweichende Neigung des Visualisierungsstrahls gegenüber der Oberfläche des Objektes erfasst und eine Korrekturgröße ermittelt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Visualisierung wahlweise in einem verkleinerten oder vergrößerten Maßstab erfolgen kann.
Vorrichtung zur Visualisierung einer Markierung auf einem Objekt, mit einem Laser zur Bestimmung des Abstandes gegenüber einem ersten Referenzpunkt der Messfläche einerseits und einem zweiten Referenzpunkt des Objektes andererseits und mit einer Steuereinheit zur Bestimmung des Abstandes und der Relativposition der zumindest einen Markierung von dem Referenzpunkt und zur Erzeugung der Visualisierung der zumindest einen Markierung auf dem Objekt entsprechend des erfassten Abstandes und der Relativposition.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zur automatischen Nivellierung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Speichereinheit zur Speicherung der erfassten Daten hat.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinheit eine von dem Relativabstand der Markierungen und/oder der Distanz der Vorrichtung zu einer Visualisierungsfläche unabhängige Wiedergabe der erfassten Markierungen realisierbar ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung jeweils einer Visualisierung der Markierungen auf einander gegenüberliegenden Objekten mittels eines jeweiligen Laserstrahls ausgeführt ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Eingabeeinheit, insbesondere ein Tastenfeld, einen Joystick oder einen Drehschalter aufweist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Ausgleichseinheit für äußere Krafteinwirkungen, insbesondere Erschütterungen aufweist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die während der Messung und/oder der Visualisierung auftretenden zwei- oder dreidimensionalen Bewegungen der Messfläche, der Visualisierungsfläche und/oder der Messvorrichtung, von der Vorrichtung erkennbar und entsprechend kompensierbar ist.