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Die Erfindung betrifft ein Mobilgerät, insbesondere ein mobiles Telekommunikationsgerät, mit einem Gehäuse, einer Kamera und einem Projektor. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bestimmen der 3D-Koordinaten der Oberfläche eines Objekts.
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Ein derartiges Mobilgerät und ein derartiges Verfahren sind aus der
WO 2012/151 173 A1 bekannt. Von dem vorbekannten Mobilgerät kann ein Streifenmuster auf die Oberfläche eines Objekts projiziert werden. Die Kamera kann ein Bild von der Oberfläche des Objekts aufnehmen. Daraus können die 3D-Koordinaten der Oberfläche des Objekts bestimmt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Mobilgerät der eingangs angegebenen Art und ein verbessertes Verfahren der eingangs angegebenen Art vorzuschlagen.
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Bei einem Mobilgerät wird diese Aufgabe nach einem ersten Vorschlag durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das Mobilgerät, insbesondere ein Telekommunikationsgerät, umfasst ein Gehäuse, eine Kamera und einen Projektor. Die Kamera umfasst üblicherweise eine Optik und einen Bildsensor mit flächenhaft regelmäßig angeordneten Pixeln, insbesondere einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor. Der Projektor umfasst üblicherweise eine Lichtquelle, eine Optik und einen Mustergenerator zum Erzeugen eines auf das Objekt zu projizierenden Musters, insbesondere eines Streifenmusters oder eines stochastischen Musters.
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Erfindungsgemäß umfasst das Mobilgerät einen Spiegel zum Umlenken der Strahlen des Projektors in die Aufnahmerichtung der Kamera.
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Nach einem zweiten Vorschlag, für den selbstständig Schutz beansprucht wird, umfasst das Mobilgerät einen Spiegel zum Umlenken der von dem aufzunehmenden Objekt ausgehenden Strahlen zur Kamera. Dabei werden diejenigen Strahlen von dem aufzunehmenden Objekt zur Kamera umgelenkt, die von dem Bereich des Objekts ausgehen, auf den der Projektor das Muster projiziert.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Der Projektor kann an der Vorderseite des Gehäuses angebracht sein.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Kamera an der Oberseite des Gehäuses oder an der Unterseite des Gehäuses angebracht.
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Vorteilhaft ist es, wenn an der Oberseite des Mobilgeräts oder des mobilen Telekommunikationsgeräts ein Display angebracht ist. Die Kamera kann auf der Seite des Displays angebracht sein. Es ist allerdings auch möglich, dass die Kamera auf der dem Display gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angebracht ist.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Spiegel an dem Gehäuse fest angebracht. Es ist allerdings auch möglich, dass der Spiegel mit dem Gehäuse lösbar verbindbar oder verbunden ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Spiegel schwenkbar und feststellbar ist.
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Nach einem dritten Vorschlag, für den selbstständig Schutz beansprucht wird, wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Mobilgerät, insbesondere ein mobiles Telekommunikationsgerät, mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Der Projektor und die Kamera sind an der Vorderseite des Gehäuses angeordnet.
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Vorteilhaft ist es, wenn das Mobilgerät, insbesondere das mobile Telekommunikationsgerät, eine weitere Kamera umfasst, die an der Vorderseite des Mobilgeräts angeordnet ist. Vorteilhaft ist es, wenn sich der Projektor zwischen den beiden Kameras befindet.
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Bei dem eingangs angegebenen Verfahren wird die Aufgabe der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. Mit einem erfindungsgemäßen Mobilgerät wird ein Muster, insbesondere ein Streifenmuster oder ein stochastisches Muster, auf das Objekt projiziert. Es wird ein Bild von dem Objekt aufgenommen. Daraus werden die 3D-Koordinaten des Objekts bestimmt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt
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1 ein mobiles Telekommunikationsgerät in einer perspektivischen Ansicht und in einer Seitenansicht,
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2 das mobile Telekommunikationsgerät gemäß 1 mit einem Spiegel in einer Seitenansicht,
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3 eine Abwandlung des mobilen Telekommunikationsgeräts gemäß 2 mit einem verstellbaren Spiegel,
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4 das mobile Telekommunikationsgerät gemäß 3 mit einer anderen Spiegelstellung,
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5 ein mobiles Telekommunikationsgerät mit einem verstellbaren Spiegel für die Kamera,
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6 ein dritte Ausführungsform eines mobilen Telekommunikationsgeräts in einer perspektivischen Ansicht und
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7 eine Abwandlung des mobilen Telekommunikationsgeräts gemäß 6.
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Das mobile Telekommunikationsgerät gemäß 1 umfasst ein Gehäuse 1, eine Kamera 2, einen Projektor 3 und ein Display 4. Das Gehäuse 1 ist quaderförmig ausgebildet. Der Projektor 3 ist an der Vorderseite 5 des Gehäuses 1 angeordnet. Er befindet sich in der Mitte der Vorderseite 5. Dabei wird die Vorderseite 5 von der vorderen schmalen Seitenfläche des Gehäuses 1 gebildet.
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Das Display 4 ist an der Oberseite 6 des Gehäuses angeordnet. Die Kamera 2 befindet sich ebenfalls an der Oberseite 6 des Gehäuses. Sie befindet sich in der Nähe der Vorderseite 5. Ferner befindet sich die Kamera 2 im Bereich eines Längsrandes der Oberseite 6 des Gehäuses.
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Bei der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung ist das mobile Telekommunikationsgerät mit einem Spiegel 7 zum Umlenken der Strahlen 8 des Projektors 3 in die Aufnahmerichtung 9 der Kamera 2 versehen. Die Kamera 2 nimmt einen Bereich 10 auf der Oberfläche 11 des Objekts 12 auf. Durch den Spiegel 7 werden die Strahlen 8 des Projektors 3 ebenfalls in diesen Bereich 10 umgelenkt.
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Der Spiegel 7 ist an einer Halterung 13 befestigt. Die Halterung 13 umfasst eine Basis 14, die an der Unterseite 15 des Gehäuses 1 anliegt, und einen Arm 16, der die Verbindung zwischen der Basis 14 und dem Spiegel 7 herstellt. Der Arm 16 verläuft in einem Winkel von der Unterseite 15 weg. Er verläuft in Richtung der Strahlen 8 des Projektors 3. Der Spiegel 7 ist am äußeren Ende des Arms 16 befestigt.
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Die Basis 14 kann mit dem Gehäuse 1 unlösbar verbunden sein, beispielsweise verklebt sein. Sie kann auch mit dem Gehäuse 1 einstückig sein. Ferner kann die Basis 14 mit der Unterseite 15 des Gehäuses 1 lösbar verbunden sein, beispielsweise durch Schrauben und/oder durch eine Längsführung.
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Bei der Abwandlung der ersten Ausführungsform der Erfindung, die in 3 und 4 dargestellt ist, ist der Spiegel 7 an dem Arm 16 der Halterung 13 schwenkbar und feststellbar verbunden. Hierfür ist ein Gelenk 17 vorgesehen, das sich am äußeren Ende des Armes 16 befindet. Durch das Gelenk 17 ist der Spiegel 7 schwenkbar mit dem Arm 16 verbunden. Ferner ist das Gelenk 17 arretierbar. Es kann eine Reibung aufweisen, die klein genug ist, um den Spiegel 7 zu verstellen, und groß genug, um den Spiegel 7 in einer Schwenkstellung zu halten. Das Gelenk 17 kann allerdings auch auf andere Weise arretierbar sein.
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4 zeigt den Spiegel 7 in einer abweichenden Schwenkstellung. Durch die Verschwenkung des Spiegels 7 um das Gelenk 17 können die Strahlen 8 des Projektors 3 auch dann in den Bereich 10 umgelenkt werden, der von der Kamera 2 aufgenommen wird, wenn sich der Abstand der Oberfläche 11 des Objekts 12 von der Kamera 2 ändert. In der 7 ist dieser Abstand größer als in der 3. Dementsprechend muss der Winkel des Spiegels 7 zum Arm 16 vergrößert werden.
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5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der Bauteile, die auch bei der ersten Ausführungsform vorhanden sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht erneut beschrieben werden. Hier ist das mobile Telekommunikationsgerät mit einem Spiegel 7 zum Umlenken der von dem aufzunehmenden Objekt 12 ausgehenden Strahlen 18 zur Kamera 2 versehen. Dadurch nimmt die Kamera 2 denselben Bereich 10 auf der Oberfläche des Objekts 12 auf, auf den von dem Projektor 3 ein Muster projiziert wird.
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Die Basis 14 der Halterung 13, an der der Spiegel 7 über ein Gelenk 17 befestigt ist, ist an der Oberseite 6 des Gehäuses 1 befestigt. Sie verläuft im wesentlichen rechtwinkelig von der Oberseite 6 des Gehäuses weg.
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6 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der erneut übereinstimmende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind und nicht erneut beschrieben werden. Hier sind sowohl der Projektor 3 wie auch die Kamera 2 an der Vorderseite 5 des Gehäuses 1 angeordnet. Projektor 3 und Kamera 2 befinden sich jeweils an einem Ende der Vorderseite 5. Sie weisen in dieselbe Richtung, haben also dieselbe Blickrichtung. Die Kamera 2 und der Projektor 3 können photogrammetrisch kalibriert sein. Über die Projektion und Aufnahme einer Mustersequenz können 3D-Daten erfasst werden. Es kann, wie auch bei den anderen Ausführungsformen, ein Mehrbildverfahren durchgeführt werden, insbesondere mit einem Graycode und einem Phasenshift.
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Bei der Abwandlung nach 7 umfaßt das mobile Telekommunikationsgerät eine weitere Kamera 19. Die Kamera 2, die weitere Kamera 19 und der Projektor 3 sind an der Vorderseite 5 des Gehäuses 1 angeordnet. Der Projektor 3 befindet sich in der Mitte der Vorderseite 5, die Kameras 2, 19 an jeweils einem Ende der Vorderseite 5. Der Projektor 3 und die zwei Kameras 2, 19 haben dieselbe Blickrichtung. Beide Kameras 2, 19 können photogrammetrisch kalibriert sein. Über die Projektion eines Musters, insbesondere eines stochastischen Musters, und die Aufnahme je eines Kamerabildes können 3D-Daten erfasst werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Aufnahme der Bilder von den Kameras 2, 19 gleichzeitig erfolgt. Mit der Ausführungsform nach 7 kann ein Einbildverfahren durchgeführt werden.
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Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, eine 3D-Messung mit einem Mobilgerät durchzuführen. Bei dem Mobilgerät handelt es sich insbesondere um ein Mobiltelefon, Smartphone, einen Tablet-Computer oder einen PDA (personal digital assistant). Durch den Spiegel, der an dem Gehäuse fest oder lösbar angebracht ist, wird eine Triangulationsbasis geschaffen. Die Mechanik, die den Spiegel trägt, ist vorzugsweise so ausgeführt, daß eine Triangulationsbasis erreicht wird, die für eine gute 3D-Datenqualität ausreicht. Die 3D-Daten können angezeigt und/oder weitergeleitet werden. Sie können insbesondere zur weiteren Bearbeitung oder Verarbeitung über eine Schnittstelle an einen Rechner exportiert werden. Die Übertragung kann drahtlos oder durch eine Kabelverbindung erfolgen.
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Der Projektor kann fest mit dem Mobilgerät verbunden sein oder Bestandteil des Mobilgeräts sein. Es ist allerdings auch möglich, daß der Projektor in einem Zusatzmodul vorgesehen ist, das mit dem Mobilgerät fest oder lösbar verbunden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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