DE102008062458A1 - Laser-based measuring device for use during manufacturing process in machine and equipment construction, has polarizing filter provided in radiation, where adjustment of plane corresponds to direction of linear polarization of radiation - Google Patents

Laser-based measuring device for use during manufacturing process in machine and equipment construction, has polarizing filter provided in radiation, where adjustment of plane corresponds to direction of linear polarization of radiation Download PDF

Info

Publication number
DE102008062458A1
DE102008062458A1 DE102008062458A DE102008062458A DE102008062458A1 DE 102008062458 A1 DE102008062458 A1 DE 102008062458A1 DE 102008062458 A DE102008062458 A DE 102008062458A DE 102008062458 A DE102008062458 A DE 102008062458A DE 102008062458 A1 DE102008062458 A1 DE 102008062458A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser
radiation
ccd
sensor
beam path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102008062458A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102008062458B4 (en
Inventor
Horst Prof. Dr. Heinke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HOCHSCHULE MAGDEBURG STENDAL F
HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (FH)
Original Assignee
HOCHSCHULE MAGDEBURG STENDAL F
HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (FH)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HOCHSCHULE MAGDEBURG STENDAL F, HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (FH) filed Critical HOCHSCHULE MAGDEBURG STENDAL F
Priority to DE102008062458.6A priority Critical patent/DE102008062458B4/en
Publication of DE102008062458A1 publication Critical patent/DE102008062458A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008062458B4 publication Critical patent/DE102008062458B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2433Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring outlines by shadow casting

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

The device has a laser (1) utilized as a light source and an optical sensor e.g. charge couple device (CCD) matrix sensor (2), where an object (4) to be measured is provided in laser radiation (3) of the laser. A polarizing filter (5) is provided in the radiation, where adjustment of a polarization plane corresponds to a direction of linear polarization of the radiation, against which a polarization filter (6) is provided so that a polarization plane of a polarizing filter (6) is rotated opposite to the filter (5). A color filter (7) is provided in the radiation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur laserbasierten Vermessung von Werkstücken, Baugruppen und Werkzeugen während Fertigungsprozessen im Maschinen- und Anlagenbau.The The invention relates to a device for laser-based measurement of Workpieces, assemblies and tools during Manufacturing processes in mechanical and plant engineering.

Die gewonnenen Messdaten können verwendet werden zur Kompensation insbesondere der Maßtrends bzw. der Maßdrift infolge thermisch bedingter Deformationen und/oder infolge des Werkzeugverschleißes. Je nach Ausführung der Einrichtung zur laserbasierten Vermessung von Werkstücken, Baugruppen und Werkzeugen können Abmaße und Formen sowie die Lage von Geometrieelementen zueinander vermessen werden.The obtained measurement data can be used for compensation in particular the dimensional trends or the dimensional drift due thermally induced deformations and / or as a result of tool wear. Depending on the version of the device for laser-based measurement of workpieces, assemblies and tools Dimensions and shapes as well as the location of geometric features to measure each other.

Gegenwärtig werden taktile, induktive und optische Messsysteme zur Werkstückvermessung eingesetzt.Currently tactile, inductive and optical measuring systems are used for workpiece measurement.

Taktile und induktive Messsysteme sind für die prozessbegleitende Vermessung von Werkstücken und Werkzeugen weniger gut geeignet, da sie entweder eine hohe mechanische und Verschleißempfindlichkeit besitzen oder im Falle der induktiven Messsysteme unbefriedigende Genauigkeiten aufweisen.tactile and inductive measuring systems are for the process-accompanying Measurement of workpieces and tools less well suited, because they either have a high mechanical and wear sensitivity or unsatisfactory in the case of inductive measuring systems Have accuracies.

Die besser geeigneten optischen Systeme arbeiten entweder als Auflicht- oder Gegenlichtsysteme, wobei nur die Gegenlichtsysteme eine einigermaßen befriedigende Messgenauigkeit erreichen.The better suited optical systems work either as incident light or backlight systems, with only the backlight systems being somewhat reasonably achieve satisfactory measurement accuracy.

Das grundlegende Konzept eines Gegenlichtsystems beruht auf einer diffusen Lichtquelle (z. B. Halogenlampe, Leuchtstoffröhre, Blitzlampe usw.) und einer hochauflösenden Kamera, zwischen denen sich das Messobjekt befindet und dessen von der Kamera erfasstes Schattenbild computergestützt ausgewertet wird, um z. B. die Soll-Ist-Abweichung eines Messobjektes zu ermitteln. Solche Lösungen sind z. B. in den Messsystemen von Omron und Zoller enthalten ( Pfeifer, T. u. a., Optoelektronische Verfahren zur Messung geometrischer Größen in der Fertigung, Kontakt & Studium, Band 405, expert-Verlag, Ehningen bei Böblingen, 1993, S. 166 ff. ).The basic concept of a backlight system is based on a diffuse light source (eg halogen lamp, fluorescent tube, flash lamp, etc.) and a high-resolution camera, between which the measurement object is located and its recorded by the camera silhouette is computer-aided evaluation, for. B. to determine the target-actual deviation of a measured object. Such solutions are for. B. in the measuring systems of Omron and Zoller ( Pfeifer, T. et al., Optoelectronic Methods for Measuring Geometric Quantities in Manufacturing, Kontakt & Studium, Volume 405, expert-Verlag, Ehningen at Böblingen, 1993, p. 166 ff. ).

Gemäß eines anderen Konzeptes – dem Laserscanner – wird ein Laserstrahl mit Hilfe eines meist rotierenden Spiegelsystems ausgelenkt, um so ein zu vermessendes Objekt abzutasten. Fotodiodengetriggert wird mit Hilfe der gleichzeitig erfassten Spiegelauslenkung das jeweilige Ist-Maß eines Objektes berechnet. Solche Lösungen sind zu finden unter www.betalasermike.com . Der wesentliche Nachteil der vorgenannten optischen Vermessungslösungen besteht in den hohen Kosten, den die sehr aufwändigen kamera- oder scannerbasierten Systeme bei ihrer Realisierung verursachen. En zusätzlicher Nachteil besteht in dem Fehlereinfluss, den einfallendes Fremdlicht verursachen kann.According to another concept - the laser scanner - a laser beam is deflected by means of a mostly rotating mirror system in order to scan an object to be measured. Photodiode-triggered the respective actual measurement of an object is calculated with the aid of the simultaneously detected mirror deflection. Such solutions can be found below www.betalasermike.com , The main disadvantage of the aforementioned optical surveying solutions is the high cost that the very expensive camera or scanner-based systems cause in their implementation. An additional disadvantage is the fault influence, which can cause incident extraneous light.

Einrichtungen zur laserbasierten Vermessung von Werkstücken außerhalb von Maschinen sind z. B. nach der DE 37 13 109 C2 bekannt, jedoch wird hier mit einer separaten aufwändigen Einrichtung der Laserstrahl bewegt und aus dem Zusammenhang von gemessener Unterbrechungszeit des Laserstrahls durch das Werkstück dessen Abmessung ermittelt. Ein solches Verfahren ist für die Erfassung von Werkstücksgeometrien in betrieblichen Bearbeitungsprozessen wegen seiner komplizierten und aufwändigen Verwirklichung unzweckmäßig.Devices for laser-based measurement of workpieces outside of machines are z. B. after DE 37 13 109 C2 known, however, the laser beam is moved here with a separate complex device and determined from the context of measured interruption time of the laser beam through the workpiece whose dimension. Such a method is inconvenient for the detection of workpiece geometries in operational machining processes because of its complicated and expensive implementation.

Gemäß der DE 40 30 994 A1 kann eine geometrische Prüfung rotationssymmetrischer Werkstücke durch die Kombination eines Lasermesskopfes mit einem mechanischen Tastkopf erfolgen. Auch hier ist das Anwendungsgebiet auf den nichtbetrieblichen Bereich begrenzt. Der Realisierungsaufwand ist unverhältnismäßig groß, da auch bei dieser Lösung Lasermesskopf und Taster separat bewegt und gesteuert werden müssen.According to the DE 40 30 994 A1 For example, a geometric inspection of rotationally symmetrical workpieces can be carried out by combining a laser measuring head with a mechanical probe. Again, the field of application is limited to the non-operational area. The implementation effort is disproportionately large, since even with this solution laser measuring head and button must be moved and controlled separately.

Bei allen genannten optischen Systemen zur Vermessung von Werkstücken, Baugruppen und Werkzeugen steht darüber hinaus die Forderung nach einer möglichst dichten Positionierung des optischen Sensors am Messobjekt, um Fremdlichteinflüsse zu beschränken.at all mentioned optical systems for the measurement of workpieces, Assemblies and tools are also required a dense positioning of the optical sensor on the object to be measured, in order to limit external light influences.

Die Nachteile des Standes der Technik lassen sich in hohem Realisierungsaufwand, oftmals unbefriedigender Messsicherheit, mangelnder Robustheit während der Anwendung im Fertigungsprozess und letztlich eingeschränktem Anwendungsgebiet zusammenfassen.The Disadvantages of the prior art can be achieved in high implementation costs, often unsatisfactory measurement reliability, lack of robustness during the application in the manufacturing process and ultimately limited Summarize application area.

Um die Nachteile der Lösungen des Standes der Technik zu vermeiden, besteht die Aufgabe, eine Einrichtung zur laserbasierten Vermessung von Werkstücken, Baugruppen und Werkzeugen zu entwickeln, die aus einfachen und robusten Baugruppen besteht, eine hohe Messgenauigkeit auch unter ungünstigen Lichtverhältnissen besitzt und mit verringertem Kostenaufwand herstellbar ist. Außerdem ist eine geringe Baugröße der Einrichtung generell wünschenswert.Around to avoid the disadvantages of the prior art solutions the object is a device for laser-based measurement of workpieces, assemblies and tools, which consists of simple and robust components, a high measuring accuracy also has under unfavorable lighting conditions and can be produced at a reduced cost. Furthermore is a small size of the device in general desirable.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Einrichtung zur laserbasierten Vermessung von Werkstücken, Baugruppen und Werkzeugen gelöst, die die Merkmale des 1. Patentanspruches aufweist. Die Ansprüche 2 bis 12 enthalten besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention this object by a device for laser-based measurement solved by workpieces, assemblies and tools, the having the features of the first claim. The requirements 2 to 12 contain particularly advantageous embodiments of the invention.

Dabei besteht das Wesen der Erfindung darin, dass in die Kombination eines Lasers als Messlichtquelle, der linear polarisiertes Licht aussendet, und eines optischen Sensors in Form eines CCD- oder CMOS-Matrixsensors als Messsignalempfänger Filter einbezogen sind, die eine optimale Belichtung des Sensors gewährleisten. Durch das Einbringen eines der Polarisationsrichtung der linear polarisierten Laserstrahlung angepassten Polarisationsfilters in den Laserstrahl kann ein erheblicher Teil des Fremdlichtes ausgeblendet und vom optischen Sensor ferngehalten werden.The essence of the invention is that in the combination of a laser as Mess light source emitting linearly polarized light, and an optical sensor in the form of a CCD or CMOS matrix sensor as a measuring signal receiver filters are included, which ensure optimum exposure of the sensor. By introducing a polarization filter adapted to the polarization direction of the linearly polarized laser radiation into the laser beam, a considerable part of the extraneous light can be masked out and kept away from the optical sensor.

Es kann insbesondere bei ungünstigen Lichtverhältnissen zweckmäßig sein, zwei Polarisationsfilter vorzusehen, von denen einer so orientiert ist, dass seine Polarisationsebene der Polarisierungsrichtung der Laserstrahlung entspricht, wogegen der zweite Polarisationsfilter so angeordnet ist, dass seine Polarisationsebene gegenüber dem ersten Polarisationsfilter verdreht ist. Bei einer solchen Anordnung wird durch den ersten Polarisationsfilter ein erheblicher Teil des Fremdlichtes zurückgehalten, während die Laserstrahlung nahezu ungedämpft durch den Polarisationsfilter hindurchtritt. Durch den zweiten Polarisationsfilter wird der verbliebene Teil des Fremdlichtes nahezu vollständig zurückgehalten und die Laserstrahlung gedämpft. Eine Optimierung kann dabei durch Veränderung der Richtung der Polarisationsebene des zweiten Polarisationsfilters erreicht werden.It especially in unfavorable lighting conditions be expedient to provide two polarizing filters, one of which is oriented so that its polarization plane the polarization direction of the laser radiation corresponds, whereas the second polarizing filter is arranged so that its polarization plane is rotated relative to the first polarizing filter. In such an arrangement, the first polarizing filter a significant portion of the extraneous light withheld during the laser radiation almost undamped by the polarization filter passes. Through the second polarization filter is the remaining Part of the extraneous light almost completely retained and attenuated the laser radiation. An optimization can doing so by changing the direction of the polarization plane of the second polarizing filter can be achieved.

Es kann weiterhin zweckmäßig sein, zusätzlich zu einem oder zwei Polarisationsfiltern einen Farbfilter vorzusehen, dessen Durchlasswellenlänge der Wellenlänge des meist monochromen Laserlichtes entspricht. Hierdurch kann der Fremdlichteinfluss auf den optischen Sensor weiter reduziert werden.It may still be appropriate, in addition to provide a color filter for one or two polarizing filters, whose transmission wavelength is the wavelength of the usually corresponds to monochrome laser light. As a result, the external light influence on the optical sensor can be further reduced.

Die Filter sollten möglichst unmittelbar vor dem optischen Sensor angeordnet sein. Dabei ist es vorteilhaft, den Sensor sowie die Filter in einem überwiegend lichtundurchlässigen Gehäuse mit einem Filter als Einlassfenster für die Laserstrahlung unterzubringen.The Filters should be as close to the optical as possible Sensor be arranged. It is advantageous to the sensor as well the filters in a predominantly opaque Housing with a filter as an inlet window for to accommodate the laser radiation.

Die Auflösung und damit mögliche Messgenauigkeit der Einrichtung zur laserbasierten Vermessung von Werkstücken, Baugruppen und Werkzeugen ist vorrangig vom Zeilenabstand der Sensormatrix abhängig. Daher ist eine Steigerung der Auflösung durch Neigen der Matrix gegenüber der Richtung der Laserstrahlung möglich. Eine weitere Möglichkeit, die Auflösung zu steigern, besteht darin, die Laserstrahlung kegelförmig aufzufächern.The Resolution and thus possible measurement accuracy of Device for laser-based measurement of workpieces, Assemblies and tools are primarily based on the line spacing of the sensor matrix dependent. Therefore, an increase in resolution by tilting the matrix with respect to the direction of the laser radiation possible. Another way, the resolution To increase, the laser radiation is cone-shaped fanning.

Eine deutliche Verbesserung der Messgenauigkeit kann darüber hinaus durch eine gegenüber den Hauptkanten des zu vermessenden Werkstückes gedrehte Anordnung des Messsignalempfängers, d. h. des CCD- oder CMOS-Matrixsensors, erreicht werden, und zwar derart, dass die Ausrichtung der Zeilen des Matrixsensors gegenüber den Hauptkanten des Messobjektes um einen Winkel größer 0° und kleiner 45°, bevorzugt um einen Winkel zwischen 4° und 10°, gedreht sind. Bevorzugt ist der Messsignalempfänger um eine in etwa in Richtung des Strahlenganges der Laserstrahlung weisende Achse gedreht angeordnet. Durch die gegenüber den Hauptkanten des zu vermessenden Werkstückes gedrehte Anordnung des Messsignalempfängers wird ein zeilenparalleles Auftreffen des an den Hauptkanten des Messobjektes vorbeistreichenden Laserlichtes auf den Matrixsensor vermieden, wodurch eine sehr erhebliche Verbesserung der Messgenauigkeit erreicht wird.A Significant improvement in measurement accuracy can be about it out through one opposite the main edges of the to be measured Workpiece rotated arrangement of the measuring signal receiver, d. H. of the CCD or CMOS matrix sensor, namely such that the orientation of the rows of the matrix sensor is opposite the main edges of the object to be measured are larger by one angle 0 ° and less than 45 °, preferably at an angle between 4 ° and 10 °, are rotated. Is preferred the measuring signal receiver to one approximately in the direction of Beam path of the laser radiation facing axis arranged rotated. By facing the main edges of the to be measured Workpiece rotated arrangement of the measuring signal receiver is a line-parallel impact of the at the main edge of the measurement object avoiding passing laser light on the matrix sensor, whereby a very significant improvement of the measurement accuracy is achieved.

Eine weitere Verbesserung der Messgenauigkeit kann durch eine Signalverarbeitung des Sensorsignals mittels einer Regressionsrechnung nach bekannten mathematischen Methoden erreicht werden. Damit kann die Messgenauigkeit über die Auflösung des CCD- oder CMOS-Matrixsensors hinaus gesteigert werden. Im einfachsten Fall kann dies zur Verbesserung der Kantenerkennung eine lineare Regressionsrechnung sein.A Further improvement of the measuring accuracy can be achieved by signal processing of the sensor signal by means of a regression calculation according to known mathematical methods are achieved. This allows the measurement accuracy over increased the resolution of the CCD or CMOS matrix sensor become. In the simplest case, this can improve edge detection be a linear regression calculation.

Mit der erfindungsgemäßen, überraschend einfachen Lösung einer Einrichtung zur laserbasierten Vermessung von Werkstücken, Baugruppen und Werkzeugen sind die folgenden Vorteile verbunden:
Der Aufbau ist im Verhältnis zu bisherigen Kamera- und Scannerlösungen sehr einfach bei geringen Abmessungen. Anstelle aufwändiger optischer Systeme oder komplizierter Bewegungsmechanismen sind neben den robusten Bauteilen Laserlichtquelle und optischer Matrixsensor lediglich ein oder zwei Polarisationsfilter sowie ggf. ein Farbfilter notwendig.
The following advantages are associated with the inventive, surprisingly simple solution of a device for laser-based measurement of workpieces, assemblies and tools:
The structure is in relation to previous camera and scanner solutions very simple with small dimensions. Instead of elaborate optical systems or complicated movement mechanisms, only one or two polarization filters and possibly a color filter are required in addition to the robust components laser light source and optical matrix sensor.

Aufgrund einer hohen realisierbaren Lichtintensität der Laserstrahlung im Vergleich zum Fremdlicht ist dieses bei einer Vielzahl von Anwendungen bereits durch den ersten Polarisationsfilter erheblich gedämpfte Fremdlicht für die nachfolgende Bild bewertung des Sensorbildes oft ohne nennenswerten Einfluss, so dass die Erfindung in ihrer einfachen Ausführung, d. h. mit nur einem Polarisationsfilter, einer großen Anzahl praktischer Anwendungen gerecht wird.by virtue of a high realizable light intensity of the laser radiation Compared to extraneous light, this is already the case for a large number of applications significantly attenuated by the first polarizing filter Extraneous light for the subsequent image evaluation of the sensor image often without appreciable influence, so that the invention in its simple design, d. H. with only one polarizing filter, a large number of practical applications.

Für die Vermessung von Werkstücken, Baugruppen und Werkzeugen mit einer bevorzugten für die Vermessung wesentlichen Hauptkante hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Laser und damit natürlich auch mindestens einen Polarisationsfilter so auszurichten, dass die Polarisationsrichtung der linear polarisierten Laserstrahlung der Richtung dieser Hauptkante entspricht.For the measurement of workpieces, assemblies and tools with a preferred major edge for the survey it has proven to be useful to the laser and of course with at least one polarization filter align so that the polarization direction of the linearly polarized Laser radiation corresponds to the direction of this main edge.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur laserbasierten Vermessung von Werkstücken, Baugruppen und Werkzeugen bietet so die Möglichkeit, bei geringem Aufwand, d. h. mit einfachen und robusten Baugruppen, eine hohe Messqualität zu erzielen. Eine aufwendige Linsenoptik, wie sie an Kamerasystemen verwendet wird, ist nicht erforderlich.The inventive device for laser-based measurement of workpieces, assemblies and tools thus offers the opportunity at low effort, ie with simple and robust assemblies to achieve a high quality measurement. A complex lens optics, as used on camera systems, is not required.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The Invention is intended below to an embodiment be explained in more detail.

Dabei zeigt die zugehörige Zeichnung eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur laserbasierten Vermessung von Werkstücken, Baugruppen und Werkzeugen mit zwei Polarisationsfiltern und einem Farbfilter.there shows the accompanying drawing a schematic diagram the device according to the invention for laser-based Measurement of workpieces, assemblies and tools with two polarizing filters and one color filter.

Gemäß Zeichnung besteht die Einrichtung zur laserbasierten Vermessung von Werkstücken, Baugruppen und Werkzeugen aus einem Laser 1 und einem CCD-Matrixsensor 2. Im Strahlengang der Laserstrahlung 3 des Lasers 1 befindet sich das Messobjekt 4, während zwei Polarisationsfilter 5 und 6 sowie ein Farbfilter 7 zwischen dem Messobjekt 4 und dem CCD-Matrixsensor 2 im Strahlengang der Laserstrahlung 3 angeordnet sind. Das Messobjekt 4 ist so im Strahlengang der Laserstrahlung 3 positioniert, dass es die Laserstrahlung 3 nicht vollständig verdeckt. Der CCD-Matrixsensor 2 und der Polarisationsfilter 6 sowie der Farbfilter 7 sind in einem lichtundurchlässigen Gehäuse 8 mit dem Polarisationsfilter 5 als Einlassfenster für die Laserstrahlung 3 untergebracht.According to the drawing, the device for laser-based measurement of workpieces, assemblies and tools consists of a laser 1 and a CCD matrix sensor 2 , In the beam path of the laser radiation 3 the laser 1 is the measuring object four while two polarizing filters 5 and 6 as well as a color filter 7 between the measuring object four and the CCD matrix sensor 2 in the beam path of the laser radiation 3 are arranged. The measurement object four is so in the beam path of the laser radiation 3 positioned that it is the laser radiation 3 not completely obscured. The CCD matrix sensor 2 and the polarizing filter 6 as well as the color filter 7 are in an opaque housing 8th with the polarization filter 5 as an inlet window for the laser radiation 3 accommodated.

Der Polarisationsfilter 5 ist so orientiert, dass die Ausrichtung seiner Polarisationsebene der Ausrichtung der linear polarisierten Laserstrahlung 3 entspricht, während der Polarisationsfilter 6 in einer davon abweichenden Ausrichtung der Polarisationsebene orientiert ist. Auf diese Weise werden durch die quasi in Reihe geschalteten Polarisationsfilter 5 und 6 diffuse Fremdlichtanteile zu einem Anteil von mindestens 50% und meist mehr als 80% zurückgehalten. Eine weitere Ausfilterung von Fremd licht erfolgt durch den Farbfilter 7, dessen Durchlasskurve wellenlängenmäßig so gestaltet ist, dass der Farbfilter 7 der Wellenlänge des Laserlichtes des Lasers 1 optimalen Durchlass bietet und Licht abweichender Wellenlänge maximal gedämpft wird.The polarization filter 5 is oriented so that the orientation of its polarization plane of the orientation of the linearly polarized laser radiation 3 corresponds during the polarization filter 6 oriented in a different orientation of the polarization plane. In this way, the quasi-series polarizing filter 5 and 6 diffuse foreign light components to a proportion of at least 50% and usually retained more than 80%. A further filtering of extraneous light takes place through the color filter 7 , whose transmission curve is wavelength-wise designed so that the color filter 7 the wavelength of the laser light of the laser 1 optimal passage and light of different wavelength is maximally damped.

Die Filterreihung aus Polarisationsfiltern 5 und 6 sowie Farbfilter 7 durchlaufende Laserstrahlung 3 trifft anschließend teilweise auf das Messobjekt 4 und wird dort reflektiert oder absorbiert, so dass nur der von der Kontur des Messobjektes 4 nicht ausgesperrte Teil der Laserstrahlung 3 auf den CCD-Matrixsensor 2 trifft. Je nachdem, ob ein Sensorpunkt der CCD-Matrix von einem Laserstrahl 3 beleuchtet wird oder nicht, entsteht ein entsprechendes Bildpunktsignal. Aus der Gesamtheit der Signale der einzelnen Sensorpunkte ist dann auf bekannte Weise die geometrische Erfassung und messtechnische Auswertung des Messobjektes 4 möglich.The filter series from polarizing filters 5 and 6 as well as color filters 7 continuous laser radiation 3 then partially hits the target four and is reflected or absorbed there, leaving only the contour of the measured object four unlocked part of the laser radiation 3 on the CCD matrix sensor 2 meets. Depending on whether a sensor point of the CCD matrix of a laser beam 3 is lit or not, creates a corresponding pixel signal. From the totality of the signals of the individual sensor points is then in a known manner, the geometric detection and metrological evaluation of the measurement object four possible.

Die Feinheit der Auswertung, d. h. die Messgenauigkeit, ist dabei abhängig von der Auflösung des CCD-Matrixsensors 2, d. h. von der Größe, der Anzahl und dem Abstand der Sensorpunkte innerhalb der Matrix. Daher kann eine verbesserte Auflösung und damit höhere Messgenauigkeit bereits dadurch erreicht werden, dass der CCD-Matrixsensor 2 gegen den Strahlengang der Laserstrahlen 3 geneigt wird. Zur weiteren Verbesserung des Messergebnisses wird eine Regressionsrechnung durchgeführt.The fineness of the evaluation, ie the measurement accuracy, is dependent on the resolution of the CCD matrix sensor 2 ie the size, number and spacing of the sensor points within the matrix. Therefore, an improved resolution and thus higher measurement accuracy can already be achieved by the fact that the CCD matrix sensor 2 against the beam path of the laser beams 3 is inclined. To further improve the measurement result, a regression calculation is performed.

11
Laserlaser
22
CCD-MatrixsensorCCD matrix sensor
33
Laserstrahlenlaser beams
44
Messobjektmeasurement object
55
Polarisationsfilterpolarizing filter
66
Polarisationsfilterpolarizing filter
77
Farbfiltercolor filter
88th
Gehäusecasing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 3713109 C2 [0008] - DE 3713109 C2 [0008]
  • - DE 4030994 A1 [0009] - DE 4030994 A1 [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - Pfeifer, T. u. a., Optoelektronische Verfahren zur Messung geometrischer Größen in der Fertigung, Kontakt & Studium, Band 405, expert-Verlag, Ehningen bei Böblingen, 1993, S. 166 ff. [0006] Pfeifer, T. et al., Optoelectronic Methods for Measuring Geometrical Quantities in Manufacturing, Kontakt & Studium, Volume 405, expert-Verlag, Ehningen bei Böblingen, 1993, p. 166 et seq. [0006]
  • - www.betalasermike.com [0007] - www.betalasermike.com [0007]

Claims (12)

Einrichtung zur laserbasierten Vermessung von Werkstücken, Baugruppen und Werkzeugen, einen Laser (1) als Lichtquelle sowie einen optischen Sensor (2) in Form eines CCD- oder CMOS-Matrixsensors aufweisend, wobei sich das zu vermessende Objekt im Strahlengang (3) des Lasers (1) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang (3) des Lasers (1) mindestens ein Polarisationsfilter (5) angeordnet ist, dessen Ausrichtung der Polarisationesebene der Richtung der linearen Polarisierung der Laserstrahlung (3) entspricht.Device for the laser-based measurement of workpieces, assemblies and tools, a laser ( 1 ) as a light source and an optical sensor ( 2 ) in the form of a CCD or CMOS matrix sensor, wherein the object to be measured in the beam path ( 3 ) of the laser ( 1 ), characterized in that in the beam path ( 3 ) of the laser ( 1 ) at least one polarizing filter ( 5 ) whose orientation of the polarization plane of the direction of the linear polarization of the laser radiation ( 3 ) corresponds. Einrichtung zur laserbasierten Vermessung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang (3) des Lasers (1) ein weiterer Polarisationsfilter (6) angeordnet ist, dessen Ausrichtung der Polarisationsebene gegenüber der Ausrichtung der Polarisationsebene des ersten Polarisationsfilters (5) verdreht ist.Device for laser-based measurement according to claim 1, characterized in that in the beam path ( 3 ) of the laser ( 1 ) another polarizing filter ( 6 ) whose orientation of the polarization plane with respect to the orientation of the polarization plane of the first polarization filter ( 5 ) is twisted. Einrichtung zur laserbasierten Vermessung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Farbfilter (7) mit dem Durchlassbereich der Wellenlänge der Laserstrahlung (3) im Strahlengang (3) des Lasers (1) angeordnet ist.Device for laser-based measurement according to one of claims 1 or 2, characterized in that a color filter ( 7 ) with the passband of the wavelength of the laser radiation ( 3 ) in the beam path ( 3 ) of the laser ( 1 ) is arranged. Einrichtung zur laserbasierten Vermessung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (2) in Form eines CCD- oder CMOS-Matrixsensors gegenüber den Hauptkanten des Messobjektes (4) gedreht angeordnet ist.Laser-based measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical sensor ( 2 ) in the form of a CCD or CMOS matrix sensor with respect to the main edges of the measurement object ( four ) is arranged rotated. Einrichtung zur laserbasierten Vermessung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (2) in Form eines CCD- oder CMOS-Matrixsensors um eine in etwa in Richtung des Strahlenganges (3) der Laserstrahlung (3) weisende Achse gedreht angeordnet ist.Laser-based measuring device according to claim 4, characterized in that the optical sensor ( 2 ) in the form of a CCD or CMOS matrix sensor about in the direction of the beam path ( 3 ) of the laser radiation ( 3 ) facing axis is arranged rotated. Einrichtung zur laserbasierten Vermessung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (2) in Form eines CCD- oder CMOS-Matrixsensors gegenüber den Hauptkanten des Messobjektes (4) um einen Winkel größer 0° und kleiner 45°, bevorzugt um einen Winkel zwischen 4° und 10°, gedreht angeordnet ist.Laser-based measuring device according to claim 4 or 5, characterized in that the optical sensor ( 2 ) in the form of a CCD or CMOS matrix sensor with respect to the main edges of the measurement object ( four ) is arranged at an angle greater than 0 ° and less than 45 °, preferably at an angle between 4 ° and 10 °, rotated. Einrichtung zur laserbasierten Vermessung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (2) in Form eines CCD- oder CMOS-Matrixsensors gegenüber der Strahlachse des Lasers (1) geneigt ist.Laser-based measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical sensor ( 2 ) in the form of a CCD or CMOS matrix sensor with respect to the beam axis of the laser ( 1 ) is inclined. Einrichtung zur laserbasierten Vermessung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang (3) des Lasers (1) Mittel zur kegelförmigen Auffächerung der Laserstrahlung (3) angeordnet sind.Device for laser-based measurement according to one of the preceding claims, characterized in that in the beam path ( 3 ) of the laser ( 1 ) Means for cone-shaped fanning of the laser radiation ( 3 ) are arranged. Einrichtung zur laserbasierten Vermessung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Strahlengang (3) des Lasers (1) angeordneten Filter (5, 6,7) unmittelbar vor dem optischen Sensor (2) in Form eines CCD- oder CMOS-Matrixsensors angeordnet sind.Device for laser-based measurement according to one of the preceding claims, characterized in that in the beam path ( 3 ) of the laser ( 1 ) arranged filters ( 5 . 6 . 7 ) immediately in front of the optical sensor ( 2 ) are arranged in the form of a CCD or CMOS matrix sensor. Einrichtung zur laserbasierten Vermessung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (2) in Form eines CCD- oder CMOS-Matrixsensors und die im Strahlengang (3) des Lasers (1) angeordneten Filter (5, 6,7) in einem Gehäuse (8) angeordnet sind, wobei ein Filter (5) das Einlassfenster für die Laserstrahlung (3) in das Gehäuse (8) bildet.Laser-based measuring device according to claim 6, characterized in that the optical sensor ( 2 ) in the form of a CCD or CMOS matrix sensor and in the beam path ( 3 ) of the laser ( 1 ) arranged filters ( 5 . 6 . 7 ) in a housing ( 8th ) are arranged, wherein a filter ( 5 ) the inlet window for the laser radiation ( 3 ) in the housing ( 8th ). Einrichtung zur laserbasierten Vermessung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der linear polarisierten Laserstrahlung (3) und mindestens eines Polarisationsfilters (5) so erfolgt, dass sie in Richtung einer für die Vermessung wesentlichen Hauptkante des zu vermessenden Werkstückes (4), der zu vermessenden Baugruppe oder des zu vermessenden Werkzeuges liegen.Device for laser-based measurement according to one of the preceding claims, characterized in that the orientation of the linearly polarized laser radiation ( 3 ) and at least one polarizing filter ( 5 ) is carried out so that they in the direction of a significant for the measurement of the main edge of the workpiece to be measured ( four ), which are to be measured assembly or the tool to be measured. Einrichtung zur laserbasierten Vermessung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem optischen Sensor (2) in Form eines CCD- oder CMOS-Matrixsensors zur Signalbearbeitung eine Einrichtung zur Regressionsrechnung nachgeschaltet ist.Laser-based measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical sensor ( 2 ) in the form of a CCD or CMOS matrix sensor for signal processing, a device for regression calculation is connected downstream.
DE102008062458.6A 2007-12-20 2008-12-16 Measuring method for laser-based measurement of workpieces, assemblies and tools Expired - Fee Related DE102008062458B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008062458.6A DE102008062458B4 (en) 2007-12-20 2008-12-16 Measuring method for laser-based measurement of workpieces, assemblies and tools

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007061886 2007-12-20
DE102007061886.9 2007-12-20
DE102008062458.6A DE102008062458B4 (en) 2007-12-20 2008-12-16 Measuring method for laser-based measurement of workpieces, assemblies and tools

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008062458A1 true DE102008062458A1 (en) 2009-07-16
DE102008062458B4 DE102008062458B4 (en) 2016-01-14

Family

ID=40758618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008062458.6A Expired - Fee Related DE102008062458B4 (en) 2007-12-20 2008-12-16 Measuring method for laser-based measurement of workpieces, assemblies and tools

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008062458B4 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2717181A1 (en) 2012-10-08 2014-04-09 Hexagon Technology Center GmbH Method and system for virtual assembly of a structure
DE102016006659A1 (en) 2016-06-01 2017-12-07 Hochschule Magdeburg-Stendal Measuring system and method for non-contact measurement of workpieces

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3713109C2 (en) 1987-04-16 1991-10-31 Limess Licht-Messtechnik Gmbh, 7777 Salem, De
DE4030994A1 (en) 1990-10-01 1992-04-02 Hoefler Messgeraetebau Gmbh Dr TESTING DEVICE FOR ROTATION-SYMMETRICAL WORKPIECES

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8429250D0 (en) * 1984-11-20 1984-12-27 Rosen D Measurement method
DE4023236A1 (en) * 1989-07-22 1991-01-31 Unidor Gmbh Measuring position of workpiece edges by forming diffraction image - using gap formed between workpiece edge and known position reference edge
CH683109A5 (en) * 1991-06-10 1994-01-14 Matisa Materiel Ind Sa Measuring device for track construction machines.
US6055329A (en) * 1994-06-09 2000-04-25 Sherikon, Inc. High speed opto-electronic gage and method for gaging
WO1998028953A2 (en) * 1996-12-20 1998-07-02 Siemens Aktiengesellschaft Method of determining the position of terminals of electrical components, in particular for testing coplanarity in smd modules
DE19721688B4 (en) * 1997-03-06 2012-12-27 Institut Straumann Ag Surface detection device and method for surface detection
DE19906272A1 (en) * 1999-02-15 2000-09-07 Heilig & Schwab Gmbh Method for measuring angles on edge cutting tool by registering brightness of reflected light spot using video camera and passing image to processing machine for evaluation and determination of measured angle
EP1391689A1 (en) * 2002-08-16 2004-02-25 Komax Holding Ag Apparatus and method for detecting grommets

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3713109C2 (en) 1987-04-16 1991-10-31 Limess Licht-Messtechnik Gmbh, 7777 Salem, De
DE4030994A1 (en) 1990-10-01 1992-04-02 Hoefler Messgeraetebau Gmbh Dr TESTING DEVICE FOR ROTATION-SYMMETRICAL WORKPIECES

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Pfeifer, T. u. a., Optoelektronische Verfahren zur Messung geometrischer Größen in der Fertigung, Kontakt & Studium, Band 405, expert-Verlag, Ehningen bei Böblingen, 1993, S. 166 ff.
www.betalasermike.com

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2717181A1 (en) 2012-10-08 2014-04-09 Hexagon Technology Center GmbH Method and system for virtual assembly of a structure
WO2014056825A1 (en) 2012-10-08 2014-04-17 Hexagon Technology Center Gmbh Method and system for virtual assembly of a structure
US9934335B2 (en) 2012-10-08 2018-04-03 Hexagon Technology Center Gmbh Method and system for virtual assembly of a structure
DE102016006659A1 (en) 2016-06-01 2017-12-07 Hochschule Magdeburg-Stendal Measuring system and method for non-contact measurement of workpieces
DE102016006659B4 (en) * 2016-06-01 2020-12-17 Hochschule Magdeburg-Stendal Measuring system and method for non-contact measurement of workpieces

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008062458B4 (en) 2016-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0947802B1 (en) Measurement arrangement for test pieces dimensions detection,preferably hollow bodies,in particular for bores in workpieces,as well as measurement method for such dimensions
EP2131145B1 (en) Optical monitoring device
EP3056934B1 (en) Measuring head of an endoscopic device and method of inspecting and measuring an object
DE3123703A1 (en) OPTICAL MEASURING SYSTEM WITH A PHOTODETECTOR ARRANGEMENT
DE102008010916A1 (en) Method and device for determining an orientation of two rotatably mounted machine parts, an alignment of two hollow cylindrical machine parts or for testing a component for straightness along a longitudinal side
DE112011100269T5 (en) A circuit-board
DE102013006875A1 (en) Cylinder bore measurement device
EP3581881A1 (en) Surface measurement by means of excited fluorescence
DE102011011065A1 (en) Method and device for the high-precision measurement of surfaces
DE102015102111A1 (en) Multi-head laser system with sensor unit
DE102011012611B4 (en) Method and device for non-contact measurement of an angle
DE202021101693U1 (en) Photoelectric sensor for detecting an object
EP2815230B1 (en) Inspection method
DE102008062458B4 (en) Measuring method for laser-based measurement of workpieces, assemblies and tools
EP1960156B1 (en) Device and method for visualizing positions on a surface
DE102013211286A1 (en) Method for measuring a workpiece with an optical sensor
EP1901030A2 (en) Measuring assembly and method for recording the surface of objects
WO2004040234A2 (en) Arrangement for measuring the geometry or structure of an object
DE102014108431A1 (en) Method and measuring device for checking a cylinder bore
EP3575741B1 (en) Method for contact-free measurement of a workpiece edge
DE202009017510U1 (en) Device for determining an alignment of two rotatably mounted machine parts or an alignment of two hollow cylindrical machine parts
DE102010000550A1 (en) Method for focusing an object plane and optical arrangement
EP4067931B1 (en) Optoelectronic sensor and method for detecting an object
EP4285091A1 (en) Device and method for measuring an optical property of an optical system
DE102016107337B3 (en) coordinate measuring machine

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8125 Change of the main classification

Ipc: G01B 11/00 AFI20081216BHDE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee