DE102009032771B4

DE102009032771B4 - Messeinrichtung und Verfahren zum dreidimensionalen optischen Vermessen von Objekten

Info

Publication number: DE102009032771B4
Application number: DE102009032771.1A
Authority: DE
Inventors: Dr. Gomercic Mladen; Dr.-Ing. Winter Detlef
Original assignee: GOM Gesellschaft fuer Optische Messtechnik mbH
Current assignee: GOM Gesellschaft fuer Optische Messtechnik mbH
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2029-07-11
Also published as: DE102009032771A1

Abstract

Messeinrichtung (1) zum dreidimensionalen optischen Vermessen von Objekten (2) mit einem topometrischen Sensor (3), der einen Projektor (4) zur Projektion eines Musters auf ein Objekt (2) und mindestens eine Muster-Bildaufnahmeeinheit (5) zur Aufnahme von auf das Objekt (2) aufprojizierte Projektionsmuster enthaltenden Bildern des Objektes (2) hat, mit einer Bildauswerteeinheit (9) zur Auswertung der mit der Muster-Bildaufnahmeeinheit (5) aufgenommenen Bilder für das optische Vermessen des Objektes (2), und mit mindestens zwei weiteren Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten (6a, 6b) zur Aufnahme von Referenzmarken (7) enthaltenden Bildern, wobei die Bildauswerteeinheit (9) zur optischen Vermessung des Objektes (2) durch Auswertung der von der mindestens einen Muster-Bildaufnahmeeinheit (5) aufgenommenen Bilder zur topometrischen Vermessung des Objektes (2) im Bereich eines ersten Messvolumens und der von den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten (6a, 6b) aufgenommenen Bilder zur photogrammetrischen Bestimmung der Koordinaten der aufgenommenen Referenzmarken (7) im Bereich eines zweiten Messvolumens, das größer als das erste Messvolumen ist, nicht jedoch zur topometrischen Vermessung des Objektes anhand der von den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten (6a, 6b) aufgenommenen Bilder eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten (6a, 6b) hinsichtlich ihrer Ortsposition und Ausrichtung fest mit dem topometrischen Sensor (3) verbunden sind und dass der topometrische Sensor (3) zur Relativbewegung zum Objekt (2) und der ortsfest zum Objekt (2) angeordneten Referenzmarken (7) eingerichtet ist, um eine Folge von Bildern mit Projektionsmustern sowie zugehörigen Bildern mit Referenzmarken (7) in ein und demselben Koordinatensystem für die Projektionsmuster enthaltenden Bilder und Referenzmarken (7) enthaltenden Bilder aufzunehmen und für die dreidimensionale optische Vermessung auszuwerten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zum dreidimensionalen optischen Vermessen von Objekten mit einem topometrischen Sensor, der einen Projektor zur Projektion eines Musters auf ein Objekt und mindestens eine Muster-Bildaufnahmeeinheit zur Aufnahme von auf das Objekt aufprojizierte Projektionsmuster enthaltenen Bildern des Objektes hat, und mit einer Bildauswerteeinheit zur Auswertung der mit der Muster-Bildaufnahmeeinheit aufgenommenen Bilder für das optische Vermessen des Objektes.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum dreidimensionalen optischen Vermessen von Objekten mit einem solchen topometrischen Messverfahren, bei dem Bilder eines Objektes mitsamt eines von einem Projektor auf das Objekt projizierten Projektionsmusters mit mindestens einer Muster-Bildaufnahmeeinheit aufgenommen und mit einer Bildauswerteeinheit ausgewertet werden, und bei dem zusätzlich die Koordinaten von Referenzmarken photogrammetrisch bestimmt werden.
Die dreidimensionale optische Erfassung von Objektoberflächen mittels optischer Triangulationssensoren nach dem Prinzip der Topometrie, z.B. durch Streifenprojektion oder Projektion von Zufallsmustern, ist hinreichend bekannt. Hierbei werden beispielsweise unterschiedliche Streifenmuster auf das zu vermessende Objekt projiziert, von einer oder mehreren Kameras beobachtet und anschließend rechnerisch ausgewertet.
Zur vollständigen Rundumerfassung wird das zu vermessende Objekt in der Regel aus mehreren Sensorpositionen relativ zum Objekt erfasst und die Einzelmessungen, die in einem lokalen Koordinatensystem vorliegen, werden in ein globales Koordinatensystem transformiert und so zu einem Gesamtdatensatz zusammengefasst.
Die Festlegung eines globalen Koordinatensystems kann durch Bestimmung der dreidimensionalen Koordinaten von auf dem Objekt angebrachten Referenzmarken erfolgen. Dabei gibt es sowohl tastende als auch berührungslos arbeitende Messsysteme zur punktuellen Koordinatenbestimmung.
In taktilen Koordinatenmessmaschinen werden die Referenzmarken beispielsweise mit einem an einem Gelenkarm befestigten Tastkopf angetastet und aus der Position des Gelenkarms rechnergestützt die entsprechenden Koordinaten des Tastkopfs zum Antastzeitpunkt bestimmt.
In DE 197 21 903 C1 wird ein solches taktiles Verfahren und eine Anlage zur messtechnischen räumlichen 3D-Lageerfassung von Objektflächenpunkten beschrieben, wobei jeweils der zu vermessende Oberflächenpunkt mit einer Tasterspitze mechanisch angetastet wird. Die Raumlage der Tasterspitze im Antastzeitpunkt wird dabei beispielsweise in Bezug auf eine das Messvolumen im Abstand zum Messobjekt ganz oder teilweise überdeckende Targetfläche, die als Referenzsystem dient, unter Verwendung mindestens einer Kamera ermittelt.
Auch eine berührungslose Vermessung der Referenzmarken durch eine photogrammetrische Bestimmung ist möglich, dazu werden die Referenzmarken mit einer oder mehreren Kameras aus verschiedenen Richtungen aufgenommen und anschließend mit computergestützten Bildauswerteverfahren die Koordinaten der Referenzmarken bestimmt.
DE 197 28 513 A1 beschreibt beispielsweise ein solches Verfahren zur Referenzmarkenbestimmung.
Die für die Bestimmung des globalen Koordinatensystems verwendeten Referenzmarken müssen aufwendig aufgeklebt werden. Zudem werden kleine Teilbereiche des Objektes durch die Referenzmarken verdeckt und erzeugen somit bei einer topometrischen Erfassung des Objektes Lücken im digitalen Datensatz.
DE 10 2007 042 963 A1 beschreibt ein System, in dem die dreidimensionale Digitalisierung der Objekte mit einem 3D-Sensor erfolgt, welcher Muster auf das Objekt projiziert und diese mit einer oder mehreren Kameras erfasst. Zusätzlich werden z.B. Referenzmarken auf das Objekt projiziert und mit mehreren externen Kameras erfasst, um so die Position im globalen Koordinatensystem zu bestimmen.
Eine andere häufig verwendete Möglichkeit ist es, die Referenzmarken außerhalb des topometrisch zu vermessenden Objektes auf einem zum Messobjekt in festem Bezug stehenden Rahmen anzubringen. Diese Rahmen werden häufig auch als Mess- oder Aufspannvorrichtung bezeichnet.
Zur Transformation der lokalen Koordinaten einer einzelnen topometrischen Messung in das globale Koordinatensystem werden nun bei den einzelnen topometrischen Messungen Referenzmarken in der Bildaufnahme miterfasst. Das Messvolumen der einzelnen Messung des topometrischen Sensors muss somit ausreichend groß sein, um sowohl einen Teil des Messobjektes als auch einen entsprechend großen Teil der mit den Referenzpunkten versehenen Vorrichtung zu erfassen.
Da die Ortsauflösung des Sensors unter anderem von der Anzahl der Pixel der zur Bildaufnahme verwendeten Bildaufnahmeeinheiten, wie z.B. Kameras, abhängt, hat ein größeres Messvolumen aufgrund der festbleibenden Pixelanzahl zwangsläufig auch eine geringere Ortsauflösung zur Folge. Dies ist in den meisten Fällen unerwünscht. Kleine Messvolumen setzen entsprechend Referenzmarken auf dem Objekt oder sehr nahe am Objekt voraus, wodurch diese nicht mehr sinnvoll auf einer Vorrichtung platziert werden können.
Das „Messvolumen“ ist ein in Relation zu den an der Messung (z.B. topometrische Vermessung, photogrammetrische Bestimmung der Referenzmarken) beteiligten Bildaufnahme- bzw. Projektionseinheiten (z.B. der Projektor und mindestens eine Muster-Bildaufnahmeeinheit für die topometrische Messung, mindestens zwei Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten für die photogrammetrische Bestimmung der Ortspositionen der Referenzmarken) ortsfester Raum, der innerhalb des Überlappungsbereiches der Aufnahme- bzw. Projektionsräume der an der Messung beteiligten Bildaufnahme- bzw. Projektionseinheiten liegt, in dem eine a priori definierte Messgenauigkeit erzielt werden kann.
Ein Maß für die Messgenauigkeit kann insbesondere die Schärfentiefe sein, so dass dann das Messvolumen der Raum ist, in dem die Schärfentiefe größer als ein vorgegebener Schärfentiefe-Grenzwert ist.
Die Verfahren zur topometrischen Messung und photogrammetrischen Bestimmung sind hinreichend bekannt, so dass sie nur kurz umrissen werden.
Unter topometrischer Messung versteht man das optische berührungslose Vermessen eines 3D-Körpers mit Hilfe der Projektion von codiertem Licht (z. B. Streifenprojektion, Zufallsmuster, etc.) durch eine Projektionseinheit (z. B. Projektor) auf das zu vermessende Objekt sowie Aufnehmen von Bildern von dem mit codierten Licht beleuchteten Objekt mit mindestens einer Muster-Bildaufnahmeeinheit. Die topometrische Messung ist im Detail in Reinhard W. Malz: „Codierte Lichtstrukturen für 3-D-Messtechnik und Inspektion“, Berichte aus dem Institut für technische Optik der Universität Stuttgart, Januar 1992 beschrieben.
Unter photogrammetrischer Bestimmung versteht man die Berechnung der 3D-Position eines Punktes (z. B. Mittelpunkt einer Referenzmarke), der in mindestens zwei Bildern enthalten ist, welche in Relation zum bestimmenden Punkt von zwei unterschiedlichen Standpunkten aufgenommen wurden, zum Beispiel durch zwei Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten. Dabei werden die geometrische Beziehung zwischen der 3D-Position des Punktes sowie den Aufnahmepositionen der Bilder und der zentralperspektivischen Abbildung in den Bildern berücksichtigt. Die photogrammetrische Bestimmung wird häufig als Triangulation bzw. Vorwärtsschnitt bezeichnet. In Karl Krauss: „Photogrammetrie“, Band 1, Geometrische Informationen aus Photographien und Laserscanneraufnahmen“, 7., vollständig bearbeitete und erweiterte Auflage, 2004, de Gruyter, Berlin wird die photogrammetrische Bestimmung detailliert beschrieben.
US 2008/0201101 A1 beschreibt eine Messeinrichtung zum dreidimensionalen Vermessen der Oberflächengeometrie von Objekten mit einem 3D-Laserscanner. Dabei wird gleichzeitig die 3D-Oberflächengeometrie und mit Hilfe von Markern Ortspositionen bestimmt.
US 2004/0234122 A1 zeigt eine Messeinrichtung zur Vermessung der Oberflächenstruktur von Objekten, die in einem mit Referenzmarken versehenen Objektraum aufgenommen werden.
WO 2004/011876 A1 zeigt eine Messeinrichtung mit einer Kombination aus einem topometrischen Sensor bestehend aus einem Musterprojektor und einer Kamera sowie einem Paar von Referenzmarkenkameras mit einem im Vergleich zum topometrischen Sensor größeren Blickwinkel. Referenzmarken werden auf das Objekt aufprojiziert und mit dem ortsfesten Paar von Referenzmarken-Kameras erfasst.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Messeinrichtung und ein verbessertes Verfahren zur dreidimensionalen optischen Vermessung von Objekten bereitzustellen. Insbesondere soll ermöglicht werden, trotz der Verwendung von Referenzmarken, die außerhalb des zu vermessenden Objektbereichs oder sogar außerhalb des Objektes angebracht sind, eine hohe Ortsauflösung zu erreichen.
Die Aufgabe wird mit der Messeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Messeinrichtung hat mindestens zwei weitere, hinsichtlich ihrer Ortsposition und Ausrichtung fest mit dem topometrischen Sensor gekoppelte Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten zur Aufnahme von Referenzmarken enthaltenen Bildern. Die Bildauswerteeinheit ist zudem zur optischen Vermessung des Objektes durch Auswertung der von der mindestens einen Muster-Bildaufnahmeeinheit aufgenommenen Bilder zur topometrischen Vermessung des Objektes im Bereich eines ersten Messvolumens und der von den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten aufgenommenen Bilder zur photogrammetrischen Bestimmung der Koordinaten der aufgenommenen Referenzmarken im Bereich eines zweiten Messvolumens, das größer als das erste Messvolumen ist, nicht jedoch zur topometrischen Vermessung des Objektes anhand der von den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten aufgenommenen Bilder eingerichtet.
Der topometrische Sensor ist fest mit den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten verbunden und zur relativen Bewegung zum Objekt und den ortsfest zum Objekt angeordneten Referenzmarken eingerichtet. Auf diese Weise kann eine Folge von Bildern mit Projektionsmustern sowie zugehörigen Bildern mit Referenzmarken in ein und demselben Koordinatensystem aufgenommen und für die dreidimensionale optische Vermessung ausgewertet werden.
Durch die feste Verbindung des topometrischen Sensors mit den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten ist nur noch eine Kalibrierung der gesamten Messeinrichtung vor der ersten Einzelmessung erforderlich, da der räumliche Bezug des topometrischen Sensors zu den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten auch während der Relativbewegung zum Objekt zur Aufnahme einer Folge von einzelnen Bildern von Ausschnitten des Objekts mit kleinem Messbereich und den Referenzmarken im größeren Messbereich erhalten bleibt.
Ein in bekannter Weise arbeitender topometrischer Sensor zur dreidimensionalen Vermessung von Objekten ist durch mindestens zwei weitere Bildaufnahmeeinheiten ergänzt. Diese zusätzlichen Bildaufnahmeeinheiten dienen der photogrammetrischen Erfassung der Koordinaten von Referenzmarken, die zur Transformation von Einzelmessungen in ein globales Koordinatensystem verwendet werden, während die mindestens eine Muster-Bildaufnahmeeinheit der Aufnahme des Projektionsmusters dient. Die zusätzlichen Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten sind dabei nicht an der topometrischen Messung beteiligt. Die Beziehung der zusätzlichen Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten und des topometrischen Sensors werden mit Hilfe einer Kalibrierung bestimmt. Wenn die zusätzlichen Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten fest mit dem topometrischen Sensor verbunden sind, so genügt eine Kalibrierung des Gesamtsystems vor der ersten Einzelmessung.
Die Nutzung zusätzlicher Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten zur Erfassung von Referenzmarken hat den Vorteil, dass die topometrischen Einzelmessungen mit den Muster-Bildaufnahmeeinheiten in einem kleinen Messvolumen erfolgen können, um eine hohe Ortsauflösung zu erreichen. D.h., dass die zur topometrischen Bestimmung verwendeten Muster-Bildaufnahmeeinheiten nur einen kleinen Messbereich abdecken müssen. Die zusätzlichen Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten für die photogrammetrische Bestimmung der Referenzmarken decken hingegen ein größeres Messvolumen ab, um außerhalb des Messvolumens der Muster-Bildaufnahmeeinheit angeordnete Referenzmarken nutzen zu können. Diese Referenzmarken müssen dann nicht mehr aufwendig an dem Objekt angebracht werden, sondern können außerhalb des Objektes liegen und beispielsweise auf einer Mess- oder Aufspannvorrichtung angeordnet sein. Die Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten sowie die von diesen Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten aufgenommenen Bilder werden nur zur Bestimmung der Koordinaten der aufgenommenen Referenzmarken, nicht jedoch zur topometrischen Vermessung des Objektes genutzt.
Vorzugsweise ist ein Referenzmarken an festen Positionen enthaltener Messobjektträger, d.h. eine Mess- oder Aufspannvorrichtung, mit Fixierelementen zur ortsfesten Fixierung des Objektes an dem Messobjektträger vorgesehen. Hierdurch ist ein fester Ortsbezug der Referenzmarken zum Objekt gegeben, das einfach ohne aufwendige Montage der Referenzmarken in die Messumgebung eingebracht werden kann.
Vorteilhaft ist es, wenn mindestens eine zusätzliche Beleuchtungseinheit zur Ausleuchtung der Referenzmarken vorgesehen ist. Auf diese Weise können die Referenzmarken durch die Referenzmarken-Bilderfassungseinheiten besser erfasst werden. Die Ausleuchtung kann beispielsweise mit Hilfe eines Blitzlichtes oder einer Dauerbeleuchtung bspw. mit Leuchtdioden als Leuchtmittel erfolgen. Die zusätzliche Beleuchtungseinheit ist in einer vorteilhaften Ausführungsform an der Messeinrichtung angebracht.
Weiterhin ist es gegebenenfalls vorteilhaft, für die topometrische Messung einen anderen spektralen Lichtbereich zu nutzen als für die Messung der Referenzpunkte. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine der Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten und/oder mindestens eine der Muster-Bildaufnahmeeinheiten und/oder der Projektor und/oder die zusätzliche Beleuchtungseinheit mit einem Kanten- oder Bandpassfilter ausgerüstet ist und/oder einzelne oder mehrere Bilder nachträglich in der Bildauswerteeinheit entsprechend verarbeitet werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Projektor des topometrischen Sensors z.B. zur Projektion von Streifenmustern, Zufallsmustern, regelmäßigen Rastern oder einer Kombination davon eingerichtet ist.
Die Aufgabe wird weiterhin durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
1 – Skizze einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung zum dreidimensionalen optischen Vermessen von Objekten.
1 lässt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Messeinrichtung 1 zum dreidimensionalen optischen Vermessen von Objekten 2 erkennen. Die Messeinrichtung hat in an sich bekannter Weise einen topometrischen Sensor 3, der einen Projektor 4 zur Projektion von ausgewählten Projektionsmustern auf das Objekt 2 und mindestens eine Muster-Bildaufnahmeeinheit 5, z.B. in Form einer Kamera, die auf das Objekt 2 ausgerichtet und zur Aufnahme von Bildern des Objektes 2 mit aufprojizierten Projektionsmustern eingerichtet ist.
Die Messeinrichtung 1 hat weiterhin mindestens zwei Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten 6a, 6b zur photogrammetrischen Bestimmung der Koordinaten von Referenzmarken 7, die außerhalb des Messvolumens des topometrischen Sensors 3 angeordnet sind. Die Referenzmarken 7 können beispielsweise auf einem Messobjektträger 8, d.h. einer Mess- oder Aufspannvorrichtung, für das Objekt 2 angebracht sein. Die Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten 6a, 6b sind dabei so eingestellt, dass sie die Referenzmarken 7 in einem größeren Messvolumen erfassen als die Erfassung der Projektionsmuster durch den topometrischen Sensor 3. Die unterschiedlichen Aufnahme- bzw. Projektionsräume des topometrischen Sensors 3 einerseits und der Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten 6a, 6b andererseits sind durch gestrichelte Linien angedeutet.
Die Gesamtvermessung des Objektes 2 erfolgt in mehreren Einzelmessungen aus unterschiedlichen Richtungen oder Positionen auf das Objekt 2. Jede dieser Einzelmessungen besteht wiederum aus einer photogrammetrischen Bestimmung der Ortspositionen der Referenzmarken durch Aufnahme von Referenzmarken enthaltenen Bildern mit den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten 6a, 6b und aus einer topometrischen dreidimensionalen Erfassung des Objektes 2 durch Aufprojektion eines Musters auf das Objekt 2 mit dem Projektor 4 und Aufnahme und Auswertung von den aufprojizierten Projektionsmuster enthaltenen Bildern des Objektes 2 mit der mindestens einen Muster-Bildaufnahmeeinheit 5. Da die Position und Ausrichtung der Referenzmarken-Bildaufnahmeneinheiten 6a, 6b in einem bekannten, festen Bezug zu dem topometrischen Sensor 3 während der Durchführung der mehreren Einzelmessungen ist, liegen die aufgenommenen Referenzmarken mit ihren photogrammetrisch ermittelten Ortspositionen in einem bekannten, festen Bezug zum aufprojizierten Projektionsmuster in ein und demselben Koordinatensystem, so dass die Einzelmessungen wiederum in einem festen Koordinatenbezug zueinander gebracht werden können.
Die Auswertung der aufgenommenen, die Referenzmarken enthaltenen Bilder der Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten 6a, 6b einerseits zur photogrammetrischen Bestimmung der Koordinaten der aufgenommenen Referenzmarken und andererseits der das aufprojizierte Projektionsmuster enthaltenen Bilder des Objektes 2 der Muster-Bildaufnahmeeinheit 5 erfolgt in einer Bildauswerteeinheit 9 in an sich bekannter Weise. Die Bildauswerteeinheit 9 kann beispielsweise ein geeignet programmierter Computer sein.

Claims

Messeinrichtung (1) zum dreidimensionalen optischen Vermessen von Objekten (2) mit einem topometrischen Sensor (3), der einen Projektor (4) zur Projektion eines Musters auf ein Objekt (2) und mindestens eine Muster-Bildaufnahmeeinheit (5) zur Aufnahme von auf das Objekt (2) aufprojizierte Projektionsmuster enthaltenden Bildern des Objektes (2) hat, mit einer Bildauswerteeinheit (9) zur Auswertung der mit der Muster-Bildaufnahmeeinheit (5) aufgenommenen Bilder für das optische Vermessen des Objektes (2), und mit mindestens zwei weiteren Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten (6a, 6b) zur Aufnahme von Referenzmarken (7) enthaltenden Bildern, wobei die Bildauswerteeinheit (9) zur optischen Vermessung des Objektes (2) durch Auswertung der von der mindestens einen Muster-Bildaufnahmeeinheit (5) aufgenommenen Bilder zur topometrischen Vermessung des Objektes (2) im Bereich eines ersten Messvolumens und der von den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten (6a, 6b) aufgenommenen Bilder zur photogrammetrischen Bestimmung der Koordinaten der aufgenommenen Referenzmarken (7) im Bereich eines zweiten Messvolumens, das größer als das erste Messvolumen ist, nicht jedoch zur topometrischen Vermessung des Objektes anhand der von den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten (6a, 6b) aufgenommenen Bilder eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten (6a, 6b) hinsichtlich ihrer Ortsposition und Ausrichtung fest mit dem topometrischen Sensor (3) verbunden sind und dass der topometrische Sensor (3) zur Relativbewegung zum Objekt (2) und der ortsfest zum Objekt (2) angeordneten Referenzmarken (7) eingerichtet ist, um eine Folge von Bildern mit Projektionsmustern sowie zugehörigen Bildern mit Referenzmarken (7) in ein und demselben Koordinatensystem für die Projektionsmuster enthaltenden Bilder und Referenzmarken (7) enthaltenden Bilder aufzunehmen und für die dreidimensionale optische Vermessung auszuwerten.
Messeinrichtung (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Referenzmarken (7) an festen Positionen enthaltenden Messobjektträger (8) mit Fixierelementen zur ortsfesten Fixierung des Objektes (2) an dem Messobjektträger (8).
Messeinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens eine zusätzliche Beleuchtungseinheit zur Ausleuchtung der Referenzmarken (7).
Messeinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Beleuchtungseinheit als Blitzlicht oder Dauerbeleuchtung vorzugsweise mit Leuchtdioden als Leuchtmittel ausgeführt ist.
Messeinrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Beleuchtungseinheit an der Messeinrichtung (1) angeordnet ist.
Messeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Bildaufnahmeeinheiten (5, 6) und/oder der Projektor und/oder eine zusätzliche Beleuchtungseinheit mit einem Kanten- oder Bandpassfilter ausgerüstet ist und/oder die Bildauswerteeinheit (9) zur Kanten- oder Bandpassfilterung mindestens eines aufgenommenen Bildes eingerichtet ist, so dass die mit der mindestens einen Muster-Bildaufnahmeeinheit (5) aufgenommenen Bilder der Projektionsmuster in einem anderen spektralen Lichtbereich als die Aufnahme und/oder Auswertung der mit den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten (6a, 6b) aufgenommenen Bilder von Referenzmarken (7) vorliegen.
Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Projektor (4) zur Projektion von Streifenmustern, Zufallsmustern, regelmäßigen Rastern oder einer Kombination davon eingerichtet ist.
Verfahren zum dreidimensionalen optischen Vermessen von Objekten (2) mit einem topometrischen Messverfahren, bei dem Bilder eines Objektes (2) mitsamt eines von einem Projektor (4) auf das Objekt (2) projizierten Projektionsmusters mit mindestens einer Muster-Bildaufnahmeeinheit (5) aufgenommen und bei dem die Projektionsmuster enthaltenden Bilder topometrisch im Bereich eines ersten Messvolumens mit einer Bildauswerteeinheit (9) ausgewertet werden, und bei dem zusätzlich die Koordinaten von Referenzmarken (7) photogrammetrisch bestimmt werden, mit den Schritten: – Aufnehmen von Referenzmarken (7) enthaltenden Bildern mit mindestens zwei weiteren Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten (6a, 6b), die hinsichtlich ihrer Ortsposition und Ausrichtung fest mit dem aus dem Projektor (4) und der mindestens einen Muster-Bildaufnahmeeinheit (5) gebildeten topometrischen Sensor (3) gekoppelt sind, und – Auswerten der von der mindestens einen Muster-Bildaufnahmeeinheit (5) aufgenommenen Bilder durch topometrische Vermessung des Objektes (2) und der von den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten (6a, 6b) aufgenommenen Bilder durch photogrammetrische Bestimmung der Koordinaten der aufgenommenen Referenzmarken (7) im Bereich eines zweiten Messvolumens, das größer als das erste Messvolumen ist, wobei die von den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten aufgenommenen Bilder nicht jedoch zur topometrischen Vermessung des Objektes verwendet werden, gekennzeichnet durch Aufnahme einer Folge von Bildern mit Projektionsmustern sowie zugehörigen Bildern mit den ortsfest zum Objekt (2) angeordneten Referenzmarken (7) in ein und demselben Koordinatensystem für die Projektionsmuster enthaltenden Bilder und Referenzmarken (7) enthaltenden Bilder durch Bewegung der fest miteinander verbundenen Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten (6a, 6b) und des topometrischen Sensors (3) relativ zum Objekt (2).
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Ausleuchten der Referenzmarken (7).
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausleuchten mittels Blitzlicht oder mittels einer Dauerbeleuchtung vorzugsweise mit Leuchtdioden als Leuchtmittel erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch Kanten- oder Bandpassfilterung der Projektionsmuster enthaltenden Bilder und/oder der Referenzmarken enthaltenden Bilder bei der Aufnahme und/oder Auswertung der Bilder derart, dass die Aufnahme und/oder Auswertung der mit der mindestens einen Muster-Bildaufnahmeeinheit (5) aufgenommenen Bilder der Projektionsmuster in einem anderem spektralen Lichtbereich als die Aufnahme und/oder Auswertung der mit den Referenzmarken-Bildaufnahmeeinheiten (6a, 6b) aufgenommenen Bilder von Referenzmarken (7) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch Projektion von Streifenmustern, Zufallsmustern, regelmäßigen Mustern oder einer Kombination davon auf das Objekt.