DE102007036795A1 - System to measure an object co-ordinates, by points or scanning, rejects reflections from surface faults - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum punktuellen oder scannenden Messen eines Objektes mittels Abstandssensor und Bildverarbeitungssensor.The This invention relates to a method and apparatus for punctual or scanning measuring an object by means of distance sensor and Image processing sensor.
Die Multisensor-Koordinatenmesstechnik kennt verschiedenste Sensoren an Koordinatenmessgeräten, wie z. B. taktile Sensoren, berührungslose Laser-Abstandssensoren und Bildverarbeitungssensoren. Auf Multisensor-Koordinatenmessgeräten sind beliebige Kombinationen dieser Sensoren vorstellbar und größtenteils auch realisiert. Zum bevorzugten Einsatz kommen Bildverarbeitungssensoren, bei denen sich in den Strahlengang ein Lasersensor einspiegeln lässt, mit dem dann alternativ zur Bildverarbeitungsmessung Abstandsmessungen nach dem Triangulationsverfahren oder einem verwandten Verfahren durchgeführt werden.The Multi-sensor coordinate measuring technology has a wide variety of sensors on coordinate measuring machines, such. Tactile sensors, Non-contact laser distance sensors and image processing sensors. On multisensor coordinate measuring machines are any combinations of these sensors conceivable and mostly too realized. The preferred use of image processing sensors, in which a laser sensor can be reflected in the beam path, with the then alternatively to the image processing measurement distance measurements the triangulation method or a related method become.
Beispiele
von Multisensor-Koordinatenmessgeräten sind den Veröffentlichungen
Nachteil der Bildverarbeitung ist, dass diese keine Messung in axialer Richtung durchführen kann, es sei denn, es wird ein bildverarbeitungsmäßiges Autofokusverfahren verwendet. Diese Verfahren sind jedoch relativ langsam. Der Vorteil des Laser-Abstandssensors liegt in seiner Fähigkeit, schnelle Z-Messungen durchführen und im scannenden Betrieb in kürzester Zeit mehrere hundert oder tausend Messpunkte aufnehmen zu können.disadvantage The image processing is that this is no measurement in the axial direction unless it becomes an image-processing auto focus method used. However, these methods are relatively slow. The advantage The laser distance sensor lies in its ability to take fast Z measurements perform and in the scanning operation in the shortest time Time to record several hundred or thousand measurement points.
Ein Nachteil der zum Einsatz kommenden Messverfahren ist, dass es in Folge von Reflexionen am Objekt oder Objektverschmutzungen relativ schnell zu Fehlmessungen kommen kann, die aus dem Verfahren heraus als solche nicht zu erkennen sind.One Disadvantage of the measuring methods used is that it is in Consequences of reflections on the object or object contamination relatively quickly incorrect measurements can come from the process as such are not recognizable.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass die Messgenauigkeit und Messgeschwindigkeit insbesondere bei Reflektionen am Objekt oder Objektverschmutzungen verbessert wird.From that The present invention is based on the object, a method and a device of the type described above in such a way that the measuring accuracy and measuring speed especially with reflections on the object or object soiling is improved.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Abstandssensor die eigentlichen Messdaten liefert und dass der Bildverarbeitungssensor einen Messfleck des Abstandssensors auf dem Objekt bei dessen Messvorgang erfasst, analysiert und bei nicht erwarteten Abbildungen des Messflecks verwirft.The The object is achieved according to the invention that the distance sensor supplies the actual measurement data and that the image processing sensor has a measuring spot of the distance sensor recorded on the object during its measurement, analyzed and at Discarded not expected pictures of the spot.
Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass ein berührungsloser Abstandssensor sowie ein Bildverarbeitungssensor einen gemeinsamen Strahlengang nutzen oder ein berührungsloser Abstandssensor mit einer elektronischen Visualisierungseinheit mit angegliederter Bildverarbeitung ausgestattet ist, bei dem beim Messen eines Objektes mittels des Abstandssensors der Messfleck des Abstandssensor auf dem Objekt durch den Bildverarbeitungssensor erfasst und analysiert wird und dass aus dieser Analyse der Messprozess parametrisiert, korrigiert und ggfs. verworfen wird.at the method is provided that a non-contact Distance sensor and an image processing sensor a common Use optical path or a non-contact distance sensor with an electronic visualization unit with attached Image processing is equipped, when measuring an object by means of the distance sensor, the measuring spot of the distance sensor the object detected and analyzed by the image processing sensor and that the measurement process is parameterized from this analysis, corrected and, if necessary, discarded.
Während bei Koordinatenmessgeräten mit mehreren Sensoren nach dem Stand der Technik immer nur ein Sensor gleichzeitig im Einsatz ist, ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass der Bildverarbeitungssensor und der Abstandssensor gemeinsam zur Messdatenerfassung benutzt werden. Während der Abstandssensor die eigentliche Abstandsmessung durchführt und die Rohdaten liefert, überwacht der Bildverarbeitungssensor den Messprozess und korrigiert dessen Ergebnisse im Bedarfsfall. Hierzu wird der Messfleck des Abstandssensors am Objekt mit dem Bildverarbeitungssensor aufgenommen und dazu herangezogen, die Qualität der Messung des Abstandssensors zu analysieren und ggfs. dessen Messwerte zu korrigieren bzw. zu verwerfen.While for coordinate measuring machines with several sensors after the State of the art, only one sensor is in use at a time, is provided by the method according to the invention, that the image processing sensor and the distance sensor are common used for measuring data acquisition. While the distance sensor performs the actual distance measurement and the raw data the image processing sensor monitors the measuring process and corrects its results if necessary. For this purpose, the Measurement spot of the distance sensor on the object with the image processing sensor recorded and used the quality of the measurement to analyze the distance sensor and, if necessary, its measured values correct or discard.
Kommt es bei einer Abstandsmessung, die durch Verschieben des Objektivs in Richtung Objekt bei gleichzeitiger Aufnahme und Analyse des Messsignals des Abstandssensor erfolgt, infolge eines benachbarten Objektdetails oder einer Verschmutzung der Oberfläche zu Reflexionen, die einen oder mehrere Nebenmaxima oder Nulldurchgänge des Messsignals verursachen, so ist die Abbildung des Messflecks des Abstandssensors an diesen Orten nicht homogen, sondern mehr oder weniger diffus. Der Bildverarbeitungssensor erkennt dies und signalisiert es der Steuerung des Koordinatenmessgeräts. Das Ausregeln der Achse und die anschließende Messwertaufnahme werden hier nicht eingeleitet, sondern es wird mit dem Suchvorgang in axialer Richtung des Objektivs durch dessen weitere Verschiebung in Richtung des Objekts fortgefahren, bis sich ein weiterer Nulldurchgang des Messsignals einstellt, dessen Plausibilität anhand seiner Messfleckabbildung durch den Bildverarbeiter erneut geprüft wird. Dies erfolgt solange, bis ein Nulldurchgang des Messsignals des Abstandssensors bei gleichzeitig scharfer und homogener Abbildung des Messflecks vorliegt.comes it at a distance measurement, by moving the lens towards the object with simultaneous recording and analysis of the measurement signal the distance sensor is due to an adjacent object detail or contamination of the surface to reflections, the one or more secondary maxima or zero crossings of the measuring signal, so is the picture of the measuring spot of the distance sensor at these locations not homogeneous, but more or less diffuse. The image processing sensor detects this and it signals the control of the CMM. The adjustment of the axis and the subsequent measurement recording are not initiated here, but it is with the search in the axial direction of the lens by its further displacement continued in the direction of the object until another zero crossing of the measurement signal sets its plausibility its measuring spot image re-examined by the image processor becomes. This takes place until a zero crossing of the measuring signal of the distance sensor with simultaneous sharp and homogeneous picture of the measuring spot is present.
Mit dem Abstandssensor allein könnten diese falschen Messwerte lediglich dadurch erkannt werden, indem bei jeder Messung der gesamte Arbeitsbereich des Sensors durchfahren wird und nach weiteren Nulldurchgängen gesucht wird. Dies würde die Geschwindigkeit der Abarbeitung jedoch deutlich reduzieren.With The distance sensor alone might have these incorrect readings can be recognized only by the whole at each measurement Working range of the sensor is traversed and after further zero crossings is searched. This would speed up the process However, reduce significantly.
Durch die Überprüfung des Messergebnisses des Abstandssensors durch den zugeordneten Bildverarbeitungssensor ergibt sich somit eine schnelle und prozesssichere Messmethode.By the verification of the measurement result of the distance sensor by the associated image processing sensor thus results a fast and reliable measuring method.
Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise ist vorgesehen, dass der Bildverarbeitungssensor während der Messung mit dem Abstandssensor das Objekt erfasst und die Topologie des Objekts zur Parametrisierung des Messprozesses mit dem Abstandssensor herangezogen wird.According to one preferred procedure, it is provided that the image processing sensor during the measurement with the distance sensor captures the object and the topology of the object Object for parameterizing the measuring process with the distance sensor is used.
Gemäß einer weiteren Verfahrensweise ist vorgesehen, dass der Abstandssensor nach dem Triangulationsverfahren oder nach dem Verfahren der Foucault'schen Schneide arbeitet.According to one Further procedure is provided that the distance sensor according to the triangulation method or according to the method of Foucault's Cutting edge works.
Bevorzugt nutzen Abstandssensor und Bildverarbeitungssensor einen gemeinsamen Strahlengang.Prefers Distance sensor and image sensor use a common Beam path.
Vorzugsweise wird die Abbildung des Abstandssensors durch den Bildverarbeitungssensor in Echtzeit erfasst und bewertet, wobei vorzugsweise die Abbildung mit einer Datenbank verknüpft wird, um hieraus geeignete Maßnahmen abzuleiten.Preferably becomes the image of the distance sensor through the image processing sensor recorded and evaluated in real time, preferably the figure is linked to a database to make it suitable Derive measures.
Die in Echtzeit erfassten Daten bzw. Abbildungen können in einer Datenbank hinterlegt werden.The Real-time recorded data or images can be viewed in a database.
Das Verfahren zeichnet sich des Weiteren insbesondere dadurch aus, dass dieses für Einzelpunktmessungen, aber auch für den Scannbetrieb angewendet werden kann.The Furthermore, the method is characterized in particular by the fact that this for single point measurements, but also for the scanning operation can be applied.
Um Hindernisse am Objekt zu erkennen und ggfs. den Messablauf entsprechend zu beeinflussen, ist vorgesehen, dass der Bildverarbeitungssenor beim Scannen herangezogen wird. Gleiches gilt auch, um Ausbrüche am Messobjekt zu erkennen und ggfs. den Messablauf entsprechend zu beeinflussen.Around To detect obstacles on the object and, if necessary, the measurement process accordingly to influence, it is provided that the image sensor during the Scanning is used. The same applies to outbreaks to recognize the measured object and, if necessary, the measuring sequence accordingly to influence.
Insbesondere zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass der Bildverarbeitungssensor Verunreinigungen am Objekt erkennt und geeignete Korrekturverfahren einleitet bzw. Fehlmessungen verwirft, die durch Reflexion des Messstrahls des Abstandssensors an dessen interner Optik entstehen.Especially the method is characterized in that the image processing sensor Detects impurities on the object and appropriate correction procedures initiates or rejects incorrect measurements caused by reflection of the measuring beam of the distance sensor to the internal optics arise.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass diese einen Bildverarbeitungssensor aufweist, der einen Messfleck des Abstandssensors auf dem Objekt bei dessen Messvorgang erfasst, analysiert und bei nicht erwarteten Abbildungen des Messflecks verwirft.A Apparatus for carrying out the method is characterized in that it has an image processing sensor, the one measuring spot of the distance sensor on the object at its Measuring process recorded, analyzed and in unexpected figures of the measuring spot.
Dabei kann der Abstandssensor als Laser-Sensor ausgebildet sein, der nach dem Triangulationsverfahren arbeitet oder nach dem Verfahren der Foucault'schen Schneide. Alternativ kann der Abstandssensor als Weißlicht-Sensor ausgebildet sein.there For example, the distance sensor can be designed as a laser sensor that follows works according to the triangulation method or according to the method of Foucault's edge. Alternatively, the distance sensor as White light sensor to be formed.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass dem Abstandssensor eine eigene Visualisierungseinheit mit angeschlossener Bildverarbeitung zugeordnet ist.In a further preferred embodiment is provided the distance sensor has its own visualization unit with connected image processing assigned.
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 nachstehend angegebenen Ausführungsbeispielen.Further Details, advantages and features of the invention do not arise only from the claims, the features to be taken from them - for themselves and / or in combination - but also from the following Description to be taken from the drawing below Embodiments.
Es zeigen:It demonstrate:
Das
Messprinzip beruht drauf, dass ein mittels einer Laserdiode
Die
Abbildung der Schneide
In
Eine
Projektion des Messflecks
Die
Aufgrund
der Reflexionen an der Kante
Die
Messfleckabbildungen der einzelnen Abstände D, E, F sind
in den
Beim
Verstellen des Objektivs
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - WO 2006/063838 A [0003] WO 2006/063838 A [0003]
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EP2698979A1 (en) | 2012-08-16 | 2014-02-19 | Wincor Nixdorf International GmbH | Method and device for presenting objects |
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WO2006063838A1 (en) | 2004-12-16 | 2006-06-22 | Werth Messtechnik Gmbh | Coordinate measuring device and method for measuring with a coordinate measuring device |
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2007
- 2007-08-03 DE DE200710036795 patent/DE102007036795A1/en not_active Withdrawn
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