DE102013012890B3 - Framework for the optical 3D measurement of large-volume objects using reference marks - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Rahmenkulisse (100) für die, insbesondere automatisierte, optische 3D-Vermessung von großvolumigen Messobjekten (200), wie insbesondere Fahrzeugkarosserien, mit Hilfe von Referenzmarken (141, 142), umfassend: – eine Tischplatte (110) zur Aufnahme des Messobjekts (200); – mehrere portalartig ausgebildete Rahmenelemente (130), die relativ zur Tischplatte (110) verschiebbar sind und an denen die Referenzmarken (141, 142) befestigt sind; und – mehrere an der Tischplatte (110) angeordnete Schienen (120), an denen die Rahmenelemente (130) gehaltert und verschiebbar geführt sind.The invention relates to a frame setting (100) for the, in particular automated, optical 3D measurement of large-volume measurement objects (200), such as in particular vehicle bodies, with the aid of reference marks (141, 142), comprising: a table top (110) for receiving the Measurement object (200); - A plurality of portal-like frame elements (130) which are displaceable relative to the table top (110) and to which the reference marks (141, 142) are attached; and - a plurality of rails (120) arranged on the table top (110) on which the frame elements (130) are held and guided in a displaceable manner.
Description
Die Erfindung betrifft eine Rahmenkulisse für die, insbesondere automatisierte, optische 3D-Vermessung von großvolumigen Messobjekten mit Hilfe von Referenzmarken.The invention relates to a framework backdrop for the, in particular automated, optical 3D measurement of large-volume measurement objects with the aid of reference marks.
Die optische 3D-Vermessung (bzw. Bildmessung oder auch Photogrammetrie, insbesondere in Kombination mit Streifenprojektion oder dergleichen) eines Messobjekts ermöglicht die berührungslose Bestimmung der 3D-Koordinaten eines Messobjekts, bspw. im Zuge eines Soll-Ist-Vergleichs oder Reverse-Engineerings (Obeflächendigitalisierung). Mit Hilfe von am Messobjekt befestigten Referenzmarken (bzw. Messmarken oder auch Signalmarken) wird eine computergestützte Vermessung und Auswertung ermöglicht. Im Weiteren wird auf entsprechende Fachliteratur verwiesen.The optical 3D measurement (or image measurement or photogrammetry, in particular in combination with fringe projection or the like) of a measurement object allows the non-contact determination of the 3D coordinates of a measurement object, eg. In the course of a target-actual comparison or reverse engineering (Obeflächendigitalisierung ). With the help of reference marks attached to the test object (or measuring marks or also signal marks) a computer-assisted measurement and evaluation is made possible. In the following reference is made to corresponding technical literature.
Das Anbringen und Entfernen der Referenzmarken am Messobjekt erfolgt typischerweise manuell, was jedoch vor allem bei größeren Messobjekten aufwändig ist. Aus der Patentschrift
Aus der Patentschrift
Die Erfindung soll eine Möglichkeit aufzeigen, wie der Aufwand beim optischen 3D-Vermessen von großvolumigen Messobjekten verringert werden kann.The invention is intended to show a way of reducing the effort involved in the optical 3D measurement of large-volume measurement objects.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Rahmenkulisse mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Anspruch erstreckt sich die Lösung der Aufgabe auch auf eine bevorzugte erfindungsgemäße Verwendung der erfindungsgemäßen Rahmenkulisse. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände sowohl aus den abhängigen Ansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.This object is achieved by a frame according to the invention with the features of claim 1. With the independent claim, the solution of the problem extends to a preferred inventive use of the frame scenery invention. Advantageous developments and refinements emerge analogously for both subject matters of the invention both from the dependent claims and from the following explanations.
Eine erfindungsgemäße Rahmenkulisse für die, insbesondere automatisierte, optische 3D-Vermessung von großvolumigen Messobjekten mit Hilfe von Referenzmarken, umfasst:
- – eine Tischplatte (oder dergleichen) zur Aufnahme wenigstens eines Messobjekts;
- – mehrere portalartig ausgebildete Rahmenelemente, die relativ zur Tischplatte verschiebbar sind und an denen die Referenzmarken befestigbar und insbesondere bereits befestigt bzw. angebracht sind; und
- – mehrere an der Tischplatte angeordnete Schienen, insbesondere zwei an den sich gegenüberliegenden Längsseiten der Tischplatte angeordnete Schienen, an denen die portalartigen Rahmenelemente gehaltert bzw. befestigt und verschiebbar geführt sind.
- - A table top (or the like) for receiving at least one measurement object;
- - Several portal-like frame members which are displaceable relative to the table top and where the reference marks are fastened and in particular already attached or attached; and
- - Several arranged on the table top rails, in particular two arranged on the opposite longitudinal sides of the table top rails on which the portal-like frame members are supported or mounted and guided.
Die erfindungsgemäße Rahmenkulisse ermöglicht das messobjektnahe Positionieren von Referenzmarken und bevorzugt von allen Referenzmarken (hierzu gehören sowohl codierte als auch uncodierte Referenzmarken) mit Hilfe von portalartig ausgebildeten Rahmenelementen, die flexibel relativ zum Messobjekt positioniert werden können. Das manuelle Anbringen und Entfernen der Referenzmarken am Messobjekt entfällt, wodurch erhebliche Rüstzeitreduzierungen erzielbar sind. Insbesondere beim optischen 3D-Vermessen von identischen oder ähnlichen Messobjekten wird der insgesamt erforderliche Aufwand zum Durchführen einer Vermessung erheblich reduziert. Auch beim Vermessen unterschiedlicher Messobjekte ermöglicht die erfindungsgemäße Rahmenkulisse eine Aufwandsreduzierung. Die Referenzmarken können fest oder lösbar an den portalartigen Rahmenelementen befestigt sein.The frame scenery according to the invention enables the positioning of reference marks and preferably of all reference marks (this includes both coded and uncoded reference marks) with the aid of portal-like frame elements which can be flexibly positioned relative to the object to be measured. The manual attachment and removal of the reference marks on the measurement object is eliminated, resulting in considerable set-up reductions can be achieved. In particular, in the optical 3D measurement of identical or similar DUTs, the total effort required to perform a survey is significantly reduced. Even when measuring different measurement objects, the frame scenery invention allows a reduction in effort. The reference marks may be fixed or detachably attached to the portal-like frame members.
Die erfindungsgemäße Rahmenkulisse ist für das Vermessen von großvolumigen Messobjekten geeignet, wie insbesondere die Vermessung von Fahrzeugkarosserien, bspw. in einer automatisierten Messzelle, was Gegenstand der bevorzugten erfindungsgemäßen Verwendung ist. Ungeachtet dessen können auch kleinere Messobjekte, wie insbesondere Karosseriebauteile (bspw. eine Fahrzeugtüre, eine Frontklappe, ein Fahrzeugdach und dergleichen) mit Hilfe der erfindungsgemäßen Rahmenkulisse vermessen werden.The frame according to the invention is suitable for the measurement of large-volume objects to be measured, in particular the measurement of vehicle bodies, for example in an automated measuring cell, which is the subject of the preferred use according to the invention. Regardless of this, smaller measuring objects, such as, in particular, body components (for example a vehicle door, a front flap, a vehicle roof and the like) can also be measured with the aid of the frame scenery according to the invention.
Die Verschiebbarkeit der portalartigen Rahmenelemente ermöglicht einerseits eine flexible Anpassung der Rahmenkulisse an verschiedene Messobjekte, wobei prinzipiell jede Relativposition zwischen einem portalartigen Rahmenelement und der Tischplatte ermöglicht wird. Die Verschiebbarkeit der portalartigen Rahmenelemente ermöglicht andererseits auch eine einfache Positionierung des Messobjekts (oder gegebenenfalls auch mehrerer Messobjekte) im Messbereich auf der Tischplatte, sowie auch ein einfaches Entfernen des Messobjekts nach der Messung, indem die portalartigen Rahmenelemente verschoben und insbesondere zwischen einer Messposition und einer Parkposition hin und her verschoben werden können.The displaceability of the portal-like frame elements allows on the one hand a flexible adaptation of the frame backdrop of different objects to be measured, in principle, any relative position between a portal-like frame member and the table top is made possible. On the other hand, the displaceability of the portal-like frame elements also allows easy positioning of the Measuring object (or possibly also several measuring objects) in the measuring range on the table top, as well as a simple removal of the measuring object after the measurement by the portal-like frame elements can be moved and in particular between a measuring position and a parking position back and forth.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein portalartiges Rahmenelement zwei Vertikalstreben und eine Horizontalstrebe umfasst, wobei die Vertikalstreben mit ihren unteren Enden längsverschiebbar an den Schienen befestigt und an ihren oberen Enden mit einer Horizontalstrebe verbunden sind. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Vertikalstreben mit einem Teleskopmechanismus ausgebildet sind, so dass deren axiale Länge verändert werden kann. Ferner ist bevorzugt auch die Horizontalstrebe mit einem Teleskopmechanismus ausgebildet. Die Längenveränderbarkeit der Streben ermöglicht eine weitgehende Anpassung eines portalartigen Rahmenelements an das Messobjekt. Bevorzugt sind alle Rahmenelemente einer erfindungsgemäßen Rahmenkulisse identisch oder zumindest ähnlich ausgebildet.It is preferably provided that a portal-like frame member comprises two vertical struts and a horizontal strut, wherein the vertical struts are mounted with their lower ends longitudinally displaceable on the rails and connected at their upper ends with a horizontal strut. Particularly preferably, it is provided that the vertical struts are formed with a telescopic mechanism, so that the axial length can be changed. Further, preferably, the horizontal strut is formed with a telescopic mechanism. The length variability of the struts allows a substantial adaptation of a portal-like frame member to the measurement object. Preferably, all frame elements of a frame scenery according to the invention are identical or at least similar.
Eine erfindungsgemäße Rahmenkulisse kann ferner wenigstens eine Querstrebe umfassen, mit der benachbarte portalartige Rahmenelemente, insbesondere wenn sich diese in einer Messposition befinden, verbunden oder verbindbar sind. Dadurch kann die Rahmenkulisse, bspw. im Hinblick auf Schwingungen oder dergleichen, stabilisiert werden. Ferner kann ein Abstand zwischen benachbarten portalartigen Rahmenelementen, wenn sich diese in einer Messposition befinden, vorgegeben und/oder eine Arretierung herbeigeführt werden. Die Querstrebe kann teleskopierbar ausgebildet sein. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Querstrebe mittels Schnellbefestigungsmechanismus an den portalartigen Rahmenelementen befestigbar ist.A frame guide according to the invention may further comprise at least one transverse strut, with which adjacent portal-like frame elements, in particular when they are in a measuring position, are connected or connectable. As a result, the frame scenery, for example, with regard to vibrations or the like, be stabilized. Furthermore, a distance between adjacent portal-like frame elements, if they are in a measuring position, predetermined and / or a lock be brought about. The cross strut can be designed to be telescopic. Furthermore, it is preferably provided that the transverse strut can be fastened to the portal-like frame elements by means of a quick-fastening mechanism.
Eine erfindungsgemäße Rahmenkulisse kann außerhalb ihres Messbereichs und insbesondere außerhalb der Tischplatte eine Parkzone und bevorzugt zwei Parkzonen aufweisen, in denen die portalartigen Rahmenelemente geparkt werden können. Bevorzugt sind hierzu die Schienen einseitig oder beidseitig länger als die Tischplatte ausgebildet. Ausgehend von diesen Parkzonen können die portalartigen Rahmenelemente durch Verschieben in ihre Messpositionen innerhalb des Messbereichs bewegt werden. Die Schienen können positionsfeste oder positionsveränderbare Markierungen, Rastelemente oder dergleichen aufweisen, mit Hilfe derer die Messpositionen bzw. Messstellungen für die Rahmenelemente vorgegeben werden können.A frame according to the invention may have outside its measuring range and in particular outside the table top a parking zone and preferably two parking zones in which the portal-like frame elements can be parked. For this purpose, the rails are preferably formed on one side or both sides longer than the table top. Based on these parking zones, the portal-like frame elements can be moved by moving them into their measuring positions within the measuring range. The rails may have positionally fixed or positionally variable markings, latching elements or the like, by means of which the measuring positions or measuring positions for the frame elements can be specified.
Die Tischplatte einer erfindungsgemäßen Rahmenkulisse kann eine Hebe-, Schwenk- und/oder Drehmechanik aufweisen. Das Anheben und Absenken, Verschwenken und/oder Drehen erfolgt bevorzugt mittels motorischer Antriebe.The table top of a frame scenery according to the invention may have a lifting, pivoting and / or rotating mechanism. The raising and lowering, pivoting and / or turning is preferably carried out by means of motor drives.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.The invention will be explained in more detail by way of example and not by way of limitation with reference to the schematic figures. The features shown in the figures and / or explained below may, regardless of specific feature combinations, be general features of the invention.
An den Längsseiten der Tischplatte
Die Rahmenelemente
Die Schienen
Nachdem das Messobjekt
Sobald sich die Rahmenelemente
Nach der Vermessung können die Rahmenelemente
Ist das nächste zu messende Messobjekt identisch oder ähnlich, können die Rahmenelemente
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