DE102007036795A1 - System to measure an object co-ordinates, by points or scanning, rejects reflections from surface faults - Google Patents

System to measure an object co-ordinates, by points or scanning, rejects reflections from surface faults Download PDF

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Abstract

The system to measure an object (12) and its co-ordinates, by points or scanning, has a proximity sensor (14) to deliver actual measurement data. The image processing sensor (16) registers the measurement spot (30) of the proximity sensor on the object surface in real time. The data are rejected if the image at the spot is not as expected. The proximity sensor works on the Foucault blade principle.

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 EP-A-1 528 354 bzw. WO-A-2006/063838 zu entnehmen.Examples of multisensor coordinate measuring machines are the publications EP-A-1 528 354 respectively. WO-A-2006/063838 refer to.

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:

1 einen prinzipiellen Aufbau eines Strahlengangs eines Koordinatenmessgeräts mit Bildverarbeitungssensor und Laser-Abstandssensor, 1 a basic structure of a beam path of a coordinate measuring machine with image processing sensor and laser distance sensor,

2a eine schematische Darstellung eines Strahlengangs mit Bildverarbeitungssensor und integriertem Lasersensor, 2a a schematic representation of a beam path with image processing sensor and integrated laser sensor,

2b eine Projektion eines Messflecks auf Fotodioden des Abstandssensors, 2 B a projection of a measuring spot on photodiodes of the distance sensor,

2c einen Verlauf eines Differenzsignals der Fotodioden, 2c a course of a difference signal of the photodiodes,

2d eine Abbildung des Messflecks im Scharfpunkt, 2d an illustration of the measuring spot in focus,

3a eine schematische Darstellung eines Strahlengangs bei positiver Abstandsabweichung mit Reflexion, 3a a schematic representation of a beam path with positive distance deviation with reflection,

3b eine schematische Darstellung eines Strahlengangs ohne Abstandsabweichung, 3b a schematic representation of a beam path without distance deviation,

3c eine schematische Darstellung eines Strahlengangs bei negativer Abstandsabweichung, 3c a schematic representation of a beam path with negative distance deviation,

3d einen Signalverlauf eines ausgewerteten Differenzsignals und 3d a waveform of an evaluated difference signal and

3e–3g Messfleckabbildungen zu den Abstandsabweichungen gemäß 3a–3c. 3e - 3g Measurement spot images of the distance deviations according to 3a - 3c ,

1 zeigt rein schematisch eine Vorrichtung 10 zum punktuellen oder scannenden Messen eines Objekts 12 mittels eines Abstandssensors 14 und eines Bildverarbeitungssensors 16. Der Abstandssensor 14 ist gemäß 1 als Laser-Abstandssensor ausgebildet, der nach dem Verfahren der Foucault'schen Schneide arbeitet, wie er aus der Literatur bekannt ist. Die Foucault'sche Schneide ist mit dem Bezugszeichen 18 gekennzeichnet. Allerdings ist die Erfindung nicht auf einen Abstandssensor beschränkt, der nach dem Foucault'schen Prinzip arbeitet. Vielmehr kommen alle aus der Technik bekannten Abstandssensoren in Frage. 1 shows a purely schematic device 10 for spot or scanning measurement of an object 12 by means of a distance sensor 14 and an image sensor 16 , The distance sensor 14 is according to 1 formed as a laser distance sensor, which operates according to the method of Foucault's cutting edge, as known from the literature. The Foucault edge is with the reference number 18 characterized. However, the invention is not limited to a distance sensor which operates according to the Foucault principle. Rather, all known from the art distance sensors come into question.

Das Messprinzip beruht drauf, dass ein mittels einer Laserdiode 20 erzeugter Lichtstrahl 22 über Umlenkelemente wie Umlenkspiegel 24 und halbdurchlässiger Spiegel 26 sowie ein Objektiv 28 auf das zu messende Objekt 12 projiziert wird. Prinzipbedingt wird der Öffnungswinkel α der Abbildungsoptik als Triangulationswinkel genutzt.The measuring principle is based on that one by means of a laser diode 20 generated light beam 22 over deflecting elements such as deflecting mirrors 24 and semi-transparent mirror 26 as well as a lens 28 to the object to be measured 12 is projected. Due to the principle, the opening angle α of the imaging optics is used as a triangulation angle.

Die Abbildung der Schneide 18 wird auf das Objekt 12 projiziert und erzeugt einen Messfleck 30, welcher über das Objektiv 28, den halbdurchlässigen Spiegel 26 und den Umlenkspiegel 24 sowie ein Objektiv 34, auf eine zwei Fotodioden 36, 38 aufweisende Differenzdiode fällt sowie über ein Objektiv 42 von dem Bildverarbeitungssensor 16 erfasst wird. Es wird ein Summen- und Differenzsignal aus Signalen der beiden Fotodioden 36, 38 gebildet. Anhand eines Summensignals wird entschieden, ob das Differenzsignal Gültigkeit besitzt. Anhand des Differenzsignals erfolgt die Signalauswertung. Die auf diesem Wege ermittelte Abstandsabweichung von der Nulllage des Abstandssensors wird zum Nachregeln in der entsprechenden Achse des Koordinatenmessgerätes 10 benutzt. Das Messergebnis wird aufgenommen, sobald die Abstandsabweichung nahezu ausgeregelt wurde und ergibt sich aus den Koordinaten des Messgerätes und der Überlagerung des Differenzsignals der Fotodioden 36, 38.The picture of the cutting edge 18 gets on the object 12 projects and creates a spot 30 , which over the lens 28 , the half-transparent mirror 26 and the deflecting mirror 24 as well as a lens 34 , on a two photodiodes 36 . 38 having differential diode falls as well as a lens 42 from the image processing sensor 16 is detected. It becomes a sum and difference signal from signals of the two photodiodes 36 . 38 educated. Based on a sum signal is decided whether the difference signal has validity. Based on the difference signal, the signal evaluation takes place. The distance deviation from the zero position of the distance sensor ascertained in this way becomes readjustment in the corresponding axis of the coordinate measuring machine 10 used. The measurement result is recorded as soon as the distance deviation has almost been corrected and results from the coordinates of the measuring device and the superimposition of the difference signal of the photodiodes 36 . 38 ,

In 2 ist rein schematisch das Objektiv 28 eines Strahlengangs mit Laserabstandssensor 14 und Bildverarbeitungssensor 16 über dem Objekt 12 dargestellt, wobei Arbeitspunkte A, B, C durch Verfahren des Objektivs 28 in Richtung des Pfeils 44, d. h. in Z-Richtung, dargestellt sind.In 2 is purely schematic the lens 28 a beam path with laser distance sensor 14 and image sensor 16 over the object 12 shown, wherein operating points A, B, C by moving the lens 28 in the direction of the arrow 44 , ie in the Z direction, are shown.

Eine Projektion des Messflecks 30 auf die Fotodioden 36, 38 für die jeweiligen Arbeitspunkte A, B, C ist in 2b dargestellt. Es sind drei Arbeitspunkte A, B, C entsprechend des Abstandes dZ dargestellt. Ein in 2c dargestellter Verlauf 46 eines Differenzsignals dU über die Abstandsabweichung dZ ist eindeutig. Die Achse mit dem Objektiv 28 wird in Richtung des Objektes 12 verstellt. Nur im Scharfpunkt B fällt das reflektierte Licht des Abstandssensors symmetrisch auf die Anordnung der Fotodioden, wie in 2b im Arbeitspunkt B dargestellt ist. Das erzeugte Differenzsignal dU der Dioden 36, 38 weist hier einen Nulldurchgang 48 auf. Die Bewegung wird gestoppt und die Z-Achse anhand dieses Signals ausgeregelt. Es ist der wahre Abstand dZ zwischen Objektiv 28 und Objektiv 12 eingestellt worden. Da der Abstandssensor 14 und der Bildverarbeitungssensor 16 optisch auf gleicher Höhe justiert sind, ergibt sich für den Bildverarbeitungssensor 16 eine scharfe, homogene, meist in der Fläche minimierte Abbildung des Messflecks 30.A projection of the measurement spot 30 on the photodiodes 36 . 38 for the respective operating points A, B, C is in 2 B shown. Three operating points A, B, C corresponding to the distance dZ are shown. An in 2c illustrated course 46 a difference signal dU over the distance deviation dZ is unique. The axis with the lens 28 will be in the direction of the object 12 adjusted. Only in focus point B does the reflected light from the proximity sensor fall symmetrically onto the array of photodiodes, as in FIG 2 B is shown in the operating point B. The generated difference signal dU of the diodes 36 . 38 here indicates a zero crossing 48 on. The movement is stopped and the Z-axis is adjusted based on this signal. It is the true distance dZ between lens 28 and lens 12 been discontinued. Because the distance sensor 14 and the image processing sensor 16 optically adjusted at the same height, results for the image processing sensor 16 a sharp, homogeneous image of the measuring spot minimized in the surface 30 ,

Die 3a, 3b und 3c zeigen drei Abstände D, E und F des Abstandes dZ des Objektes 28 von dem Objekt 12 mit einer Kante 42 in Richtung des Abstandes dZ. Ein Signalverlauf 44 des ausgewerteten Differenzsignals dU der Fotodioden ist in 3d dargestellt.The 3a . 3b and 3c show three distances D, E and F of the distance dZ of the object 28 from the object 12 with an edge 42 in the direction of the distance dZ. A waveform 44 of the evaluated differential signal dU of the photodiodes is in 3d shown.

Aufgrund der Reflexionen an der Kante 42 des Objektes 12 entstehen beim Fokussieren mittels Verschiebung des Objektivs 28 in der Z-Achse ein zweiter oder ggfs. auch mehrere Nulldurchgänge 50, 52 im Differenzsignal 44 des Laserabstandssensors. Im Ausführungsbeispiel ist lediglich ein Nebenmaxima dargestellt. Dieser kann mit Hilfe der Bildverarbeitung des Bildes erkannt werden. Lediglich der wahre Fokuspunkt liefert eine geschlossene, homogene, meist in der Fläche minimierte Abbildung des Mess- bzw. Laserflecks 80.Due to the reflections on the edge 42 of the object 12 arise when focusing by moving the lens 28 in the Z-axis a second or possibly also several zero crossings 50 . 52 in difference signal 44 of the laser distance sensor. In the exemplary embodiment, only a secondary maximum is shown. This can be recognized by the image processing of the image. Only the true focal point provides a closed, homogeneous image of the measuring or laser spot, which is minimized in the surface 80 ,

Die Messfleckabbildungen der einzelnen Abstände D, E, F sind in den 3e bis 3g dargestellt. Der Fokussiervorgang erfolgt durch Verschieben des Objektivs 28 in Z-Richtung. In bevorzugter Weise erfolgt dies motorisch. Das Differenzsignal dU wird zum Ausregeln der Z-Achse genutzt. Beginnend mit großem Abstand dZ wird die Achse des Koordinatengerätes hin zum Objekt 12 verstellt. Im Arbeitspunkt D stellt sich der Nulldurchgang 50 ein. Die Achse wird sofort gestoppt und die Koordinaten des Messgerätes ausgelesen. Um lediglich mit einem diskret arbeitenden Abstandssensor das hier dargestellte Problem der Nebenmaxima von Reflexionen prozesssicher lösen zu können, müsste bei jedem Fokussiervorgang der gesamte Arbeitsbereiche, der sich durch die Anordnung des Abstandssensors und durch die Abbildungsoptik ergibt, durchfahren werden. Danach könnten die Nulldurchgänge 50, 52 im Verlauf des Differenzsignals dU über der Abstandsabweichung dZ ermittelt werden und die Nebenmaxima durch entsprechende Filtermaßnahmen eliminiert werden. Dies ist jedoch deutlich langsamer als das hier beschriebene erfinderische Verfahren.The Meßfleckabbildungen the individual distances D, E, F are in the 3e to 3g shown. The focusing process is done by moving the lens 28 in the Z direction. This is preferably done by a motor. The difference signal dU is used to compensate the Z axis. Beginning with a large distance dZ, the axis of the coordinate device is the object 12 adjusted. At operating point D, the zero crossing is established 50 one. The axis is stopped immediately and the coordinates of the measuring device are read out. In order to be able to reliably solve the problem of secondary maxima of reflections shown here only with a discretely operating distance sensor, the entire work areas resulting from the arrangement of the distance sensor and the imaging optics would have to be traversed during each focusing process. After that, the zero crossings could 50 . 52 be determined in the course of the difference signal dU on the distance deviation dZ and the secondary maxima are eliminated by appropriate filtering measures. However, this is much slower than the inventive method described here.

Beim Verstellen des Objektivs 28 zwecks Fokussierung mittels Abstandssensors 14 werden in dem hier beschriebenen Verfahren deshalb kontinuierlich Bilder durch den Bildverarbeitungssensor 16 aufgenommen und ausgewertet. Im Arbeitspunkt D des Abstandes dZ zeigt sich eine völlig diffuse Abbildung des Messflecks des Abstandssensors, wie in 3e dargestellt. Der Bildverarbeitungssensor 16 signalisiert dies der Steuerung des Koordinatenmessgerätes 12, woraufhin diese das Ausregeln der Achse im Arbeitspunkt D abbricht und mit der Verstellung des Objektivs 28 in Richtung des Objekts 12 fortfährt. Im Arbeitspunkt E stellt sich wiederum ein Nulldurchgang 52 ein. Der Bildverarbeitungssensor 16 erkennt eine homogene Abbildung des Messflecks 30 gemäß 3f und signalisiert dies der Steuerung. Die Ausregelung der Achse und die anschließende Messwertaufnahme werden eingeleitet.When adjusting the lens 28 for focusing by means of distance sensor 14 Therefore, in the method described herein, images are continuously taken by the image processing sensor 16 recorded and evaluated. At working point D of the distance dZ, a completely diffuse image of the measuring spot of the distance sensor, as in FIG 3e shown. The image processing sensor 16 this signals the control of the coordinate measuring machine 12 , whereupon this breaks off the balancing of the axis at the operating point D and with the adjustment of the lens 28 in the direction of the object 12 continues. In the operating point E, in turn, a zero passage 52 one. The image processing sensor 16 detects a homogeneous image of the measuring spot 30 according to 3f and signals this to the controller. The adjustment of the axis and the subsequent measurement recording are initiated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1528354 A [0003] - EP 1528354 A [0003]
  • - WO 2006/063838 A [0003] WO 2006/063838 A [0003]

Claims (22)

Verfahren zum punktuellen oder scannenden Messen eines Objektes (12) mittels Abstandssensor (14) und Bildverarbeitungssensor (16), dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (14) die eigentlichen Messdaten liefert und dass der Bildverarbeitungssensor (16) einen Messfleck (30) des Abstandssensors (14) auf dem Objekt (12) bei dessen Messvorgang erfasst, analysiert und bei nicht erwarteten Abbildungen des Messflecks (30) verwirft.Method for spot or scanning measurement of an object ( 12 ) by means of distance sensor ( 14 ) and image sensor ( 16 ), characterized in that the distance sensor ( 14 ) provides the actual measurement data and that the image processing sensor ( 16 ) a measuring spot ( 30 ) of the distance sensor ( 14 ) on the object ( 12 ) during its measuring process, analyzed and in the case of unexpected images of the measuring spot ( 30 ) discards. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungssensor (16) während der Messung mit dem Abstandssensor (14) das Objekt (12) erfasst und die Topologie des Objektes zur Parametrisierung des Messprozesses mit dem Abstandssensor (14) heranzieht.Method according to claim 1, characterized in that the image processing sensor ( 16 ) during the measurement with the distance sensor ( 14 ) the object ( 12 ) and the topology of the object for the parameterization of the measuring process with the distance sensor ( 14 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (14) nach dem Triangulationsverfahren arbeitet.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the distance sensor ( 14 ) works according to the triangulation method. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (14) nach dem Verfahren der Foucault'schen Schneide arbeitet.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the distance sensor ( 14 ) works according to the method of Foucault's cutting edge. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abstandssensor (14) und Bildverarbeitungssensor (16) einen gemeinsamen Strahlengang nutzen.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the distance sensor ( 14 ) and image sensor ( 16 ) use a common beam path. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungssensor (16) die Abbildung des Abstandssensors (14) in Echtzeit erfasst und bewertet.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the image processing sensor ( 16 ) the image of the distance sensor ( 14 ) recorded and evaluated in real time. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungssensor (16) die Abbildung des Abstandssensors (14) in Echtzeit erfasst und diese mit einer Datenbank verknüpft, um hieraus geeignete Maßnahmen abzuleiten.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the image processing sensor ( 16 ) the image of the distance sensor ( 14 ) in real-time and links them to a database in order to derive suitable measures. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungssensor (16) die Abbildung des Abstandssensors (14) in Echtzeit erfasst und in einer Datenbank hinterlegt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the image processing sensor ( 16 ) the image of the distance sensor ( 14 ) recorded in real time and stored in a database. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dies für Einzelpunktmessungen angewandt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that this is for Single point measurements is applied. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dies für den Scannbetrieb angewandt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that this is for the scanning operation is applied. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungssensor beim Scannen weiterhin dazu herangezogen wird, den Verlauf der Scannbahn zu untersuchen, um Hindernisse am Objekt zu erkennen und ggf. den Messablauf entsprechend beeinflusst.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the image processing sensor during scanning continues to be used, the course of the scan path to investigate, to detect obstacles on the object and possibly the Measurement process influenced accordingly. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungssensor beim Scannen weiterhin dazu herangezogen wird, den Verlauf der Scannbahn zu untersuchen, um Ausbrüche am Messobjekt zu erkennen und ggf. den Messablauf entsprechend beeinflusst.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the image processing sensor during scanning continues to be used, the course of the scan path to investigate outbreaks on the object to be measured and, if necessary, the measuring procedure influenced accordingly. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungssensor Verunreinigungen am Objekt erkennt und geeignete Korrekturverfahren einleitet.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the image processing sensor Detects contamination on the object and initiates appropriate correction procedures. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungssensor Fehlmessungen verwirft, die durch Reflexion des Messstrahls des Abstandssensors an dessen interner Optik entstehen.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the image processing sensor Rejects erroneous measurements by reflection of the measuring beam of the Distance sensors arise at the internal optics. Koordinatenmessgerät zum punktuellen oder scannenden Messen eines Objektes (12) umfassend einen Abstandssensor (14), einen Bildverarbeitungssensor (16) mit Bildverarbeitungseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (14) zur Lieferung der eigentlichen Messdaten ausgebildet ist und dass mit dem Bildverarbeitungssensor (16) ein Messfleck (30) des Abstandssensors (14) auf dem Objekt (12) bei dessen Messvorgang erfassbar ist, welcher sodann analysiert und bei nicht erwarteten Abbildungen des Messflecks (30) verworfen wird.Coordinate measuring device for spot or scanning measurement of an object ( 12 ) comprising a distance sensor ( 14 ), an image processing sensor ( 16 ) with image processing unit, characterized in that the distance sensor ( 14 ) is designed to supply the actual measurement data and that with the image processing sensor ( 16 ) a measuring spot ( 30 ) of the distance sensor ( 14 ) on the object ( 12 ) can be detected during the measurement process, which then analyzed and in the case of unexpected images of the measuring spot ( 30 ) is discarded. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungssensor (16) und der Abstandssensor (14) das Objekt (12) optisch auf gleicher Höhe justiert sind.Coordinate measuring machine according to claim 15, characterized in that the image processing sensor ( 16 ) and the distance sensor ( 14 ) the object ( 12 ) are optically adjusted at the same height. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (14) ein Laser-Sensor ist, der nach dem Triangulationsverfahren arbeitet.Coordinate measuring machine according to claim 15 or 16, characterized in that the distance sensor ( 14 ) is a laser sensor that works according to the triangulation method. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Abstandssensor (14) um einen Lichtmarken-Projektionssensor handelt.Coordinate measuring machine according to at least one of claims 15 to 17, characterized in that it is in the distance sensor ( 14 ) is a light mark projection sensor. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Abstandssensor (14) um einen Weisslicht-Sensor handelt.Coordinate measuring machine according to at least one of claims 15 to 18, characterized in that it is in the distance sensor ( 14 ) is a white light sensor. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Abstandssensor und Bildverarbeitungssensor einen gemeinsamen Strahlengang bilden.Coordinate measuring machine after at least one of the preceding claims 15 to 19, characterized that distance sensor and image sensor have a common Form the beam path. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abstandssensor (14) eine eigene Visualisierungseinheit mit angeschlossener Bildverarbeitung zugeordnet ist.Coordinate measuring machine according to at least one of claims 15 to 20, characterized in that the distance sensor ( 14 ) is assigned its own visualization unit with attached image processing. Koordinatenmessgerät nach zumindest einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (14) eine zwei Fotodioden (36, 38) aufweisende Differenzdiode (40) zur Erzeugung eines Summen- und Differenzsignals in Abhängigkeit einer Projektion des Messflecks (30) auf die Dioden (36, 38) umfasst.Coordinate measuring machine according to at least one of claims 15 to 20, characterized in that the distance sensor ( 14 ) a two photodiodes ( 36 . 38 ) having differential diode ( 40 ) for generating a sum and difference signal as a function of a projection of the measuring spot ( 30 ) on the diodes ( 36 . 38 ).
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