DE102013103253A1 - Laser light-section sensor with improved accuracy due to reduction of speckles - Google Patents

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    • G01B11/2513Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with several lines being projected in more than one direction, e.g. grids, patterns

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung einer Oberfläche (20) eines Prüflings mit einem Lichtschnittsensor (1) und dem Lichtschnittsensor dazu, folgende Schritte umfassend: a) Erzeugen einer Lichtschnittebene durch ein erstes Laser-Lichtstrahlbündel (11) zur Projektion auf die Oberfläche (20) des Prüflings; b) messtechnisches Erfassen des Lichtschnitts auf der Oberfläche (20) mit einem Kamerasensor (53) des Lichtschnittsensors (1) und dabei Erzeugen von ersten Bilddaten; gekennzeichnet durch c) Erzeugen der gleichen Lichtschnittebene durch ein vom ersten Laser-Lichtstrahlbündel (11) unterschiedliches zweites Laser-Lichtstrahlbündel (12) zur Projektion auf die Oberfläche (20); d) Erfassen des durch das zweite Laser-Lichtstrahlbündel (12) erzeugten Lichtschnitts auf der Oberfläche (20) durch den Kamerasensor (53) und dabei Erzeugen von zweiten Bilddaten; und e) durch einen Algorithmus Bestimmen von resultierenden Bilddaten aus den ersten und den zweiten Bilddaten durch eine Recheneinheit, wobei der Algorithmus ausgebildet ist, den vermessenen Lichtschnitt, der in den ersten und zweiten Bilddaten mit Speckles überlagert abgebildet ist, in den resultierende Bilddaten mit weniger stark ausgeprägten Speckles abzubilden.The present invention relates to a method for measuring a surface (20) of a test object with a light section sensor (1) and the light section sensor for it, comprising the following steps: a) Generating a light section plane by a first laser light beam (11) for projection onto the surface ( 20) of the test item; b) metrological recording of the light section on the surface (20) with a camera sensor (53) of the light section sensor (1) and thereby generating first image data; characterized by c) generating the same light section plane by a second laser light beam (12) different from the first laser light beam (11) for projection onto the surface (20); d) detecting the light section generated by the second laser light beam (12) on the surface (20) by the camera sensor (53) and thereby generating second image data; and e) using an algorithm to determine the resulting image data from the first and second image data by a computing unit, the algorithm being designed to convert the measured light section, which is superimposed with speckles in the first and second image data, into the resulting image data with less show pronounced speckles.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung eines Prüflings oder Strangprofils mit einem Lichtschnittsensor nach dem Triangulationsprinzip. Dabei wird vom Lichtschnittsensor eine Lichtschnittebene durch ein erstes und durch ein anderes zweites Lichtstrahlbündel erzeugt und deren Lichtschnitte jeweils vermessen, wobei jeweilige Bilddaten zu resultierenden Bilddaten so verarbeitet werden, dass die resultierenden Bilddaten weniger stark ausgeprägte Speckles aufweisen.The present invention relates to a method and a device for measuring a test piece or extruded profile with a light section sensor according to the triangulation principle. In this case, the light-section sensor generates a light-section plane through a first and another second light beam and measures their light sections, with respective image data being processed into resulting image data such that the resulting image data has less pronounced speckles.

DE 10 2011 000 304 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Messvorrichtung umfassend mindestens einen Lichtschnittsensor gemäß dem Oberbegriff der vorliegenden Erfindung. Dabei wird eine Oberfläche bzw. ein Querschnitt eines Strang- oder Blechwalzprofils von mehreren Positionen aus um das Strangprofil herum vermessen, wobei während der Vermessung gleichzeitig über gemeinsame Referenzen und/oder Referenzmarker in einem jeweils benachbarten Messerfassungsbereich eine Kalibrierung des jeweiligen Sensors an der jeweiligen Position durchgeführt wird. Durch die Verwendung eines Laser-Lichts zur Erzeugung der Lichtschnittebene treten jedoch die Speckles auf, die die Vermessung und damit die Messgenauigkeit erheblich stören. DE 10 2011 000 304 A1 describes a method and a measuring device comprising at least one light section sensor according to the preamble of the present invention. In this case, a surface or a cross section of a strand or Blechwalzprofils is measured from several positions around the extruded profile, wherein carried out during the measurement simultaneously via common references and / or reference marker in a respective adjacent measuring range calibration of the respective sensor at the respective position becomes. By using a laser light to generate the light section plane, however, the speckles occur, which significantly disturb the measurement and thus the measurement accuracy.

Durch das vom Lichtschnittsensor kohärent emittierte Laser-Licht treten bei der Reflektion am Lichtschnitt in den reflektierte Lichtwellen Interferenzen auf, die teilweise zu einer Intensitätserhöhung und teilweise zu einer Auslöschung führen. Das Speckle Muster überlagert sich dabei dem eigentlichen Bild. Bei einer Vermessung des Querschnitts des Strangprofils durch den Lichtschnitt wird in einem Kamerasensor im Lichtschnittsensor anstelle einer Linie eine gepunktete Linie abgebildet, die entsprechend schlecht oder ungenau automatisch messbar ist.Due to the laser light emitted coherently by the light section sensor, interferences occur in the reflection at the light section in the reflected light waves, which in part lead to an increase in intensity and in part to an extinction. The speckle pattern is superimposed on the actual image. In a measurement of the cross section of the extruded profile by the light section is shown in a camera sensor in the light section sensor instead of a line a dotted line, which is correspondingly poor or inaccurate automatically measured.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, um die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden, in der Bereitstellung eines Verfahrens und eines Lichtschnittsensors zur Vermessung einer Oberfläche oder eines Teils eines Querschnitts eines Prüflings, mit dem die Oberfläche des Prüflings gleich oder ähnlich wie mit einem bekannten Laser-Lichtschnittsensor vermessen werden kann, jedoch mit höherer Messgenauigkeit und insbesondere mit weniger Störung durch Speckles.Therefore, it is an object of the present invention, in order to avoid the disadvantages of the prior art, to provide a method and a light section sensor for measuring a surface or part of a cross section of a specimen with which the surface of the specimen is the same or similar as with a known laser light-section sensor can be measured, but with higher accuracy and in particular with less interference by speckles.

Die vorstehende Aufgabe sowie weitere der Beschreibung zu entnehmende Aufgaben werden von einem Verfahren und einer Messvorrichtung zur Vermessung eines Prüflings oder eines Strangprofils gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 10 gelöst.The above object and other objects to be taken from the description are achieved by a method and a measuring device for measuring a test piece or an extruded profile according to the characterizing features of the independent claims 1 and 10, respectively.

Indem eine Lichtschnittebene zur Vermessung einer Oberfläche eines Prüfling nicht nur mit einem ersten Laser-Lichtstrahlbündel, sondern auch mit einem anderen, zweiten Laser-Lichtstrahlbündel erzeugt wird, werden in ersten Bilddaten, die durch das erste Laser-Lichtstrahlbündel gewonnen werden, andere Speckles erfasst als in zweiten Bilddaten, die durch das zweite Laser-Lichtstrahlbündel erzeugt werden. Somit können die Speckles der zweiten Bilddaten durch einen Vergleich mit den ersten Bilddaten erkannt und kompensiert oder herausgefiltert werden. Durch einen Algorithmus oder eine entsprechende Bildverarbeitung der ersten mit den zweiten Bilddaten lassen sich die Speckles, die Störungen in der Vermessung darstellen, reduzieren oder kompensieren. Durch den Algorithmus der Bildverarbeitung werden somit bereinigte, resultierende Bilddaten erzeugt, die nur noch ein Speckles-Muster mit wesentlich geringerer Ausprägung aufweisen. Dadurch lassen sich Messfehler, die durch die Speckles erzeugt werden, zu einem hohen Grad reduzieren oder vermeiden.By generating a light slicing plane for measuring a surface of a specimen not only with a first laser light beam but also with another second laser light beam, other speckles are detected in first image data obtained by the first laser light beam in second image data generated by the second laser light beam. Thus, the speckles of the second image data can be detected and compensated or filtered out by comparison with the first image data. By an algorithm or a corresponding image processing of the first image data with the second, the speckles that represent disturbances in the survey, reduce or compensate. The image processing algorithm thus generates cleaned, resulting image data which only has a speckles pattern with a significantly lower expression. As a result, measurement errors generated by the speckles can be reduced or avoided to a high degree.

In einer ersten Ausführungsform werden das erste und das andere, zweite Laser-Lichtstrahlbündel durch verschiedene Wellenlängen des jeweiligen Laserlichts erzeugt. In einer zweiten Ausführungsform werden das erste und das andere, zweite Laser-Lichtstrahlbündel durch verschiedene Polarisationsebenen des jeweiligen Laserlichts erzeugt. In einer dritten Ausführungsform werden das erste und das andere, zweite Laser-Lichtstrahlbündel durch verschiedene Lichtausbreitungsrichtungen des jeweiligen Laserlichts erzeugt. In einer vierten Ausführungsform werden das erste und das andere, zweite Laser-Lichtstrahlbündel durch verschiedene Phasenlagen des jeweiligen Laserlichts erzeugt. In einer fünften Ausführungsform werden das erste und das andere, zweite Laser-Lichtstrahlbündel durch verschieden gemischte Phasen und/oder Polarisationen des jeweiligen Laserlichts erzeugt. Ebenso kann die Erzeugung der verschiedenen Lichtstrahlbündel der obigen Ausführungsformen auch kombiniert werden, indem beispielsweise das erste Laser-Lichtstrahlbündel mit der ersten Wellenlänge und der ersten Phase und das zweite Laser-Lichtstrahlbündel mit der zweiten Wellenlänge und der zweiten Phase erzeugt werden. Allen Verfahren und Vorrichtungen ist dabei gemein, dass das erste und das zweite Lichtstrahlbündel die gleiche Lichtschnittebene bilden, um den gleichen Lichtschnitt am Prüfling zu erzeugen und zu erfassen, und dass durch das erste und das zweite Lichtstrahlbündel zueinander möglichst unterschiedliche Speckles-Muster in den jeweiligen Bilddaten erzeugen.In a first embodiment, the first and the second, second laser light beam bundles are generated by different wavelengths of the respective laser light. In a second embodiment, the first and the second, second laser light beam bundles are generated by different polarization planes of the respective laser light. In a third embodiment, the first and the second, second laser light beam bundles are generated by different light propagation directions of the respective laser light. In a fourth embodiment, the first and the second, second laser light beam bundles are generated by different phase angles of the respective laser light. In a fifth embodiment, the first and the second, second laser light beam bundles are generated by differently mixed phases and / or polarizations of the respective laser light. Also, the generation of the various light beams of the above embodiments may also be combined by, for example, generating the first laser light beam having the first wavelength and the first phase and the second laser light beam having the second wavelength and the second phase. Common to all methods and devices is that the first and the second light beam form the same light section plane in order to produce and detect the same light section on the test object, and that by the first and the second light beam as possible different Speckles pattern in the respective Create image data.

Solche Vorrichtungen sind relativ einfach und kostengünstig umsetzbar, wenn beispielsweise ein farblich steuerbarer Laser verwendet wird. Auch die Verwendung eines steuerbaren Polarisators in einer Optik ist einfach und kostengünstig realisierbar. Die Erzeugung einer steuerbaren oder umschaltbaren Lichtausbreitungsrichtung beispielsweise durch eine zweite Laser-Lichtquelle oder eine optische Umlenkung ist ebenso einfach umsetzbar und kostengünstig. Piezo-Aktuatoren sind ebenfalls kostengünstig, um eine Verschiebung oder Veränderung des Laser-Lichts zu erzeugen. Ebenso ist eine Ansteuerung und Auswertung durch eine Recheneinheit oder Mikroprozessoreinheit einfach und steigert die Messgenauigkeit insgesamt durch den Vergleich der ersten und der zweiten Bilddaten. Such devices are relatively simple and inexpensive to implement, for example, when a color-controllable laser is used. The use of a controllable polarizer in an optic is easy and inexpensive to implement. The generation of a controllable or reversible light propagation direction, for example by a second laser light source or an optical deflection is just as easy to implement and inexpensive. Piezo actuators are also inexpensive to produce a shift or change in laser light. Likewise, a control and evaluation by a computing unit or microprocessor unit is simple and increases the measurement accuracy in total by comparing the first and the second image data.

Insbesondere durch die bevorzugte fünfte Ausführungsform mit einem Hadamard Diffusor lassen sich Speckles sehr effektiv in den resultierenden Bilddaten reduzieren. Indem bevorzugt die Speckles in den ersten Bilddaten ausgewertet werden und daraufhin eine zweite Konfiguration des Hadamard Diffusors für die Erzeugung des zweiten Lichtstrahlbündels vorgenommen wird, können Speckles noch besser unterdrückt oder gemittelt werden.In particular, by the preferred fifth embodiment with a Hadamard diffuser, speckles can be very effectively reduced in the resulting image data. By preferably evaluating the speckles in the first image data and then making a second configuration of the Hadamard diffuser for the generation of the second light beam, speckles can be even better suppressed or averaged.

Ins besondere wird durch die Reduktion der Speckles in den resultierenden Bilddaten oder Messwertdaten der Laserlichtschnitt bzw. die auf dem Prüfling projizierte Laserlinie wesentlich genauer vermessen. Dadurch wird auch eine genauere Messung von Referenzen oder Referenzmarkern möglich, wodurch Vermessungen von benachbarten Positionen um den Prüfling herum aufeinander abgeglichen werden können. Indem von einer ersten und einer zweiten Position um den Prüfling herum und im Wesentlichen in einer gleichen Lichtschnittebene der Prüfling vermessen wird und dabei gemeinsame Referenzen in einem gemeinsamen Messbereich enthalten sind, können die Messdaten der ersten Position mit den Messdaten der zweiten Position abgeglichen oder aufeinander bezogen kalibriert werden. Dabei werden die Messwerte der gemeinsamen Referenzen in dem gemeinsamen Messbereich zur Überlappung gebracht und dabei ebenso die übrigen Bilddaten durch eine entsprechende Verdrehung und Verschiebung zur Überlappung gebracht.In particular, by reducing the speckles in the resulting image data or measured value data, the laser light section or the laser line projected on the test object is measured much more accurately. This also allows a more accurate measurement of references or reference markers, allowing measurements from adjacent positions around the sample to be matched. By measuring the test object from a first and a second position around the test object and essentially in a same light section plane and thereby common references are contained in a common measuring range, the measured data of the first position can be compared or related to the measured position of the second position be calibrated. In this case, the measured values of the common references are overlapped in the common measuring range, and the other image data are also overlapped by a corresponding rotation and displacement.

Bevorzugt werden beispielsweise durch den Algorithmus punktartige Minima in den jeweiligen ersten Bilddaten erkannt und an den Stellen der punktartigen Minima durch Werte aus den zweiten Bilddaten ersetzt. Bevorzugt kann der Algorithmus auch einen Mittelwert der jeweiligen Pixel der ersten und der zweiten Bilddaten berechnen und als die resultierenden Bilddaten erzeugen.By way of example, punctiform minima in the respective first image data are preferably recognized by the algorithm and replaced by values from the second image data at the points of the point-like minima. Preferably, the algorithm may also calculate an average of the respective pixels of the first and second image data and generate it as the resulting image data.

Bevorzugt kann das Verfahren auch dadurch weiter verbessert werden, indem eine dritte und/oder weitere Wellenlänge und/oder eine weitere Polarisation und/oder eine weitere Phase oder Lichtausbreitungsrichtung erzeugt, erfasst verarbeitet wird.Preferably, the method can also be further improved by producing a third and / or further wavelength and / or a further polarization and / or a further phase or light propagation direction, which is processed in a detected manner.

Weitere bevorzugte Verbesserungen können durch eine Nano-Verschiebung des Lichtschnittsensors oder eines darin enthaltenen Kamerasensors oder der Laser-Lichtquelle und eine nachfolgende weitere Vermessung und Verrechnung durch den Algorithmus erzeugt werden.Further preferred enhancements may be produced by nano-shifting the light-section sensor or a camera sensor or laser light source contained therein, and subsequently further measuring and billing by the algorithm.

Ebenso können weitere Verbesserungen durch eine Nano-Verschiebung in Längs- oder in Querrichtung zum ausgesendeten Strahlengang und eine nachfolgende weitere Vermessung und Verrechnung durch den Algorithmus erzeugt werden.Likewise, further improvements can be produced by a nano-displacement in the longitudinal or in the transverse direction to the emitted beam path and a subsequent further measurement and calculation by the algorithm.

Auch die Nano-Verschiebungen lassen sich einfach und kostengünstig durch beispielsweise Piezo-Aktuatoren, auf denen der Kamerasensor oder die Laser-Lichtquelle montiert ist, erzeugen. Auf dem entsprechenden Piezo-Aktuator kann bevorzugt auch der wesentliche Teil des Lichtschnittsensors im Inneren desselben, umfassend den Kamerasensor und die Laser-Lichtquelle, angeordnet und damit bewegt werden. Auch kann durch mehrere parallel angeordnete Piezo-Aktuatoren eine Platte leicht in einer Richtung geschwenkt werden, wodurch der Lichtstrahl sich um die Nano-Verschiebung entlang dem strangprofil bewegen kann.Also, the nano-shifts can be easily and inexpensively by, for example, piezo actuators on which the camera sensor or the laser light source is mounted generate. The essential part of the light section sensor in the interior of the same, comprising the camera sensor and the laser light source, can also be arranged and thus moved on the corresponding piezo actuator. Also, a plate can be easily pivoted in one direction by a plurality of piezo actuators arranged in parallel, whereby the light beam can move by the nano-displacement along the extruded profile.

Bevorzugte Nano-Verschiebungen liegen im Bereich von 0,5–1 Wellenlängen. Andere bevorzugte Nano-Verschiebungen liegen im Bereich von 1–5 Wellenlängen oder im Bereich von 1–20 Wellenlängen.Preferred nano-shifts are in the range of 0.5-1 wavelengths. Other preferred nano-shifts are in the range of 1-5 wavelengths or in the range of 1-20 wavelengths.

Bevorzugt kann eine Vermessung mit dem ersten und dem zweiten Laser-Lichtstrahlbündel gleichzeitig vorgenommen werden, wobei beispielsweise durch einen Farbkamerasensor die ersten und die zweiten Bilddaten zugleich erfasst werden, beispielsweise von einem roten oder grünen oder blauen Laser-Licht. Solche Farbbilddaten können also die ersten und die zweiten Bilddaten umfassen. Ebenso können auch beide Polarisationsebenen gleichzeitig ausgesendet und vermessen werden, wobei der Kamerasensor dabei bevorzugt zwei unterschiedliche Polarisationsebenen diskriminiert und detektiert, ähnlich einer Farbkamera, jedoch mit unterschiedlichen Polarisationspixeln.Preferably, a measurement can be carried out simultaneously with the first and the second laser light beam bundles, whereby the first and the second image data are detected by a color camera sensor at the same time, for example by a red or green or blue laser light. Such color image data may thus comprise the first and the second image data. Likewise, both polarization planes can also be transmitted and measured simultaneously, wherein the camera sensor preferably discriminates and detects two different polarization planes, similar to a color camera, but with different polarization pixels.

Erzielt wird durch die erfindungsgemäßen Verfahren eine höhere Messgenauigkeit bzw. geringere Messfehler, die bei zunehmender Miniaturisierung und dementsprechend zunehmend höheren Anforderungen an Vermessungsvorrichtungen immer relevanter werden.The method according to the invention achieves a higher accuracy of measurement or lower measurement errors, which become more and more relevant with increasing miniaturization and accordingly increasingly higher demands on surveying devices.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist in nachfolgenden Zeichnungen und in einer detaillierten Beschreibung dargestellt, soll aber die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzen.A preferred embodiment according to the present invention is illustrated in the following drawings and detailed description, but is not intended to limit the present invention thereto.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt in perspektivischer Ansicht schematisch einen Lichtschnittsensor, der eine Lichtschnittebene auf einen Prüfling emittiert, um auf dessen Oberfläche eine Schnittlinie zu erzeugen, wobei die Lichtschnittebene durch zwei unterschiedliche Lichtstrahlbündel, die unterschiedlich straffiert sind, erzeugt wird. 1 shows in perspective view schematically a light section sensor which emits a light section plane on a specimen to produce on its surface a cutting line, wherein the light section plane by two different light beam bundles, which are differently toned, is generated.

2 zeigt als Seitenansicht einen inneren Aufbau eines bevorzugten Lichtschnittsensors mit einer Grundplatte und einer darauf angeordneten Laser-Lichtquelle, einem Kamerasensor und einer Optik. 2 shows a side view of an internal structure of a preferred light section sensor with a base plate and arranged thereon a laser light source, a camera sensor and optics.

3 zeigt in Draufsicht von oben eine schematische Anordnung umfassend zwei Laser-Lichtquellen, die jeweils zueinander unterschiedliche Lichtstrahlbündel erzeugen und emittieren, die in einer Lichtschnittebene liegen. 3 shows in plan view from above a schematic arrangement comprising two laser light sources, each generating and emitting mutually different light beam bundles, which lie in a light section plane.

4 zeigt ähnlich zu 3 in Draufsicht von oben eine schematische Anordnung umfassend zwei Laser-Lichtquellen, die jeweils zueinander andere, unterschiedliche Lichtstrahlbündel erzeugen und emittieren, die in einer Lichtschnittebene liegen. 4 shows similar to 3 in plan view from above a schematic arrangement comprising two laser light sources, each of which generates and emits different, different light beam bundles to each other, which lie in a light section plane.

5 zeigt als Seitenansicht den bevorzugten inneren Aufbau des Lichtschnittsensors, wobei die Laserlichtquelle durch einen Aktuator in Längsrichtung bewegt wird. 5 shows a side view of the preferred internal structure of the light section sensor, wherein the laser light source is moved by an actuator in the longitudinal direction.

6 zeigt als Seitenansicht einen anderen bevorzugten inneren Aufbau des Lichtschnittsensors, wobei im Strahlengang zusätzlich ein Polarisationsfilter oder ein Hadamard-Polarisator angeordnet ist. 6 shows a side view of another preferred internal structure of the light section sensor, wherein a polarizing filter or a Hadamard polarizer is additionally arranged in the beam path.

7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Messvorrichtung, in der mehrere Lichtschnittsensoren an verschiedenen Positionen um ein Strangprofil herum zur Vermessung einer Oberfläche des Strangprofils angeordnet sind. 7 shows a perspective view of a measuring device in which a plurality of light section sensors are arranged at different positions around an extruded profile for measuring a surface of the extruded profile.

Detaillierte Beschreibung eines AusführungsbeispielsDetailed description of an embodiment

1 zeigt in einer perspektivisch die in einer Ebene liegen, er Ansicht schematisch einen Lichtschnittsensor 1, der eine Lichtschnittebene auf einen Prüfling oder ein Strangprofil 2 emittiert, um auf einer Oberfläche des Prüflings bzw. des Strangprofils 2 ein Lichtschnitt oder eine Lichtlinie zu erzeugen und das entsprechend reflektierte Licht durch einen Kamerasensor 53 zu detektieren. Der Lichtschnittsensor ist bevorzugt ein Laser-Lichtschnittsensor und basiert hinsichtlich der Vermessung des Lichtschnitts bzw. der Lichtlinie des Prüflings auf dem Triangulationsprinzip. Dadurch läßt sich das Oberflächenprofil des Prüflings vermessen. Die Lichtschnittebene wird dabei durch ein erstes Lichtstrahlbündel 11 und/oder durch ein davon verschiedenes zweites Lichtstrahlbündel 12 erzeugt. Durch die Aussendung von Laser-Licht durch das jeweilige Lichtstrahlbündel werden bei der Reflektion des Lichtschnitts jedoch Interferenzen an der Oberfläche des Prüflings als Interferenzmuster erzeugt, die Speckles genannt werden. Die Interferenzmuster oder auch Speckles überlagern die durch die Vermessung gewonnenen Bilddaten, so dass sich der reflektierte Lichtschnitt an der Oberfläche des Prüflings nur unklar identifizieren läßt. Damit sind Messfehler verbunden, die durch die vorliegende Erfindung reduziert werden, indem die Lichtschnittebene nicht nur, wie im Stand der Technik offenbart, mit einem Lichtstrahlbündel, sondern nunmehr mit zwei verschiedenartigen Lichtstrahlbündeln erzeugt und vermessen werden. 1 shows in a perspective lying in a plane, he view schematically a light section sensor 1 , the one light section plane on a test piece or an extruded profile 2 emitted to a surface of the specimen or the extruded profile 2 to produce a light cut or line of light and the corresponding reflected light through a camera sensor 53 to detect. The light section sensor is preferably a laser light section sensor and is based on the triangulation principle with respect to the measurement of the light section or the light line of the test object. As a result, the surface profile of the test piece can be measured. The light section plane is thereby through a first beam of light 11 and / or by a different second beam of light 12 generated. By emitting laser light through the respective light beam bundle, however, interferences are generated on the surface of the test object as interference patterns, called speckles, during the reflection of the light section. The interference patterns or speckles superimpose the image data obtained by the measurement, so that the reflected light section on the surface of the test object can only be unclearly identified. This involves measurement errors which are reduced by the present invention in that the light-section plane is generated and measured not only, as disclosed in the prior art, with a light beam, but now with two different light beam bundles.

Dabei liegen das erste Lichtstrahlbündel 11 und das andere, zweite Lichtstrahlbündel 12 in einer Ebene. Die unterschiedlichen Lichtstrahlbündel sind dabei unterschiedlich straffiert. Bevorzugt werden das erste 11 und das zweite Lichtstrahlbündel 12 nacheinander erzeugt und vermessen. Es ist aber auch denkbar, das erste 11 und das zweite Lichtstrahlbündel 12 gleichzeitig zu emittieren, wenn ein Kamerasensor im Lichtschnittsensor 1 ausgebildet ist, das erste 11 und das zweite Lichtstrahlbündel 12 entsprechend diskriminiert zu detektieren. Es ist dabei aber auch vorstellbar, dass das erste Lichtstrahlbündel 11 und das andere zweite Lichtstrahlbündel 12 in zwei verschiedenen, zueinander parallelen Lichtebenen emittiert werden, die gerade nur soweit voneinander beabstandet sind, dass sich die Lichtebenen gegenseitig bei deren Detektion durch den Kamerasensor nicht stören, und das erste 11 und das andere zweite Lichtstrahlbündel 12 somit nur „im Wesentlichen” eine Lichtschnittebene bilden. Bei einer Vermessung eines gleichmäßigen Strangprofils 2 würde ein solcher paralleler Versatz zwischen dem ersten 11 und dem zweiten Lichtstrahlbündel 12 bzw. deren Lichtschnittebenen keinen Messfehler bewirken. Bevorzugt wird die Lichtschnittebene in einem bestimmten Bereich und mit einer Breite erzeugt, die der Breite des Messbereichs des Lichtschnittsensors 1 entspricht.Here are the first light beam 11 and the other, second beam of light 12 in a plane. The different light beam bundles are differently toned. The first is preferred 11 and the second light beam 12 generated and measured one after the other. But it is also conceivable, the first 11 and the second light beam 12 emit simultaneously when a camera sensor in the light section sensor 1 is formed, the first 11 and the second light beam 12 to detect accordingly discriminated. But it is also conceivable that the first light beam 11 and the other second light beam 12 are emitted in two different, mutually parallel light planes, which are just so far apart from each other that the light planes do not interfere with each other in their detection by the camera sensor, and the first 11 and the other second light beam 12 thus only "essentially" forming a light section plane. When measuring a uniform extruded profile 2 such a parallel offset would be between the first 11 and the second light beam 12 or whose light section planes cause no measurement error. Preferably, the light slicing plane is generated in a certain range and with a width which is the width of the measuring range of the light slit sensor 1 equivalent.

Zur Erzeugung unterschiedlicher Speckles Muster zwischen dem ersten 11 und dem zweiten Lichtstrahlbündel 12 können das erste 11 und das zweite Lichtstrahlbündel 12 auf verschiedene Arten erzeugt werden.To generate different speckles patterns between the first 11 and the second light beam 12 can the first 11 and the second light beam 12 be generated in different ways.

Bevorzugt wird dabei das erste Lichtstrahlbündel 11 mit einem Laser-Licht mit einer ersten Wellenlänge und das zweite Lichtstrahlbündel 12 als anderes Laser-Licht mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt. Bei der Aussendung des ersten Lichtstrahlbündels 11 werden erste Bilddaten und bei der Aussendung des zweiten Lichtstrahlbündels 12 werden zweite Bilddaten gewonnen. Dabei werden durch die unterschiedlichen Wellenlängen unterschiedliche Interferenzmuster oder Speckles bei der Reflektion der Lichtschnitte erzeugt und dementsprechend in den ersten und den zweiten Bilddaten abgebildet. Die ersten und die zweiten Bilddaten werden dann durch eine Recheneinheit und durch einen darauf ausgeführten Algorithmus oder eine Rechenregel zu resultierenden Bilddaten mit reduzierten Speckles umgewandelt. Der Algorithmus ist dabei ausgebildet, den vermessenen Lichtschnitt, der in den ersten und zweiten Bilddaten mit Speckles überlagert abgebildet ist, in den resultierende Bilddaten mit weniger stark ausgeprägten Speckles abzubilden. Die Recheneinheit ist bevorzugt im Lichtschnittsensor 1 beispielsweise als eine Mikrokontrollereinheit angeordnet, so dass von außen nur die resultierenden Bilddaten oder die Oberflächengeometrie als Messwerte ausgelesen zu werden brauchen. Die Verwendung einer externen Recheneinheit ist ebenso möglich.Preference is given to the first light beam 11 with a laser light having a first wavelength and the second light beam 12 generated as another laser light with a second wavelength. When the first beam of light is emitted 11 become first image data and in the transmission of the second light beam 12 second image data are obtained. Different interference patterns or speckles are generated by the different wavelengths in the reflection of the light sections and imaged accordingly in the first and second image data. The first and second image data are then converted to resulting image data with reduced speckles by a computing unit and by an algorithm or rule executed thereon. The algorithm is designed to image the measured light section, which is superimposed on the first and second image data with speckles, in the resulting image data with less pronounced speckles. The arithmetic unit is preferably in the light section sensor 1 For example, arranged as a microcontroller unit so that only the resulting image data or the surface geometry need to be read out as measured values from the outside. The use of an external arithmetic unit is also possible.

Indem durch den Algorithmus die Speckles in den resultierenden Bilddaten weitgehend reduziert sind, haben die Messwerte darin eine höhere Genauigkeit. Somit können beispielsweise Kanten in Abbildungen oder der Lichtschnitt bzw. die Lichtlinie, die auf die Oberfläche 20 projiziert ist, mit weniger ausgeprägten Speckles schärfer abgebildet werden. Die Speckles zeigen sich als eine punktartige Hell-Dunkel-Verteilung in den ersten und zweiten Bilddaten. Die Verteilung der Speckles ist dabei naturgemäß von der Wellenlänge des Lichts und von der Polarisation wie auch von der Oberfläche 20, an der das jeweilige Lichtstrahlbündel reflektiert wird, abhängig. Bevorzugt liegen die erste und die zweite Wellenlänge aus Gründen der Arbeitssicherheit in einem sichtbaren Wellenlängenbereich von 380–780 nm. Bevorzugt kann die erste und/oder die zweite Wellenlänge aber auch im IR-Bereich mit einer höheren Wellenlänge liegen. Eine Verwendung von höherfrequentem UV-Licht ist ebenso vorstellbar, wobei eine Auflösung prinzipiell besser wird, sich jedoch Speckles je nach Oberfläche mehr auswirken können.Since the algorithm reduces the speckles in the resulting image data to a large extent, the measured values have a higher accuracy therein. Thus, for example, edges in images or the light section or the light line on the surface 20 projected, with less pronounced speckles being sharpened. The speckles show up as a point-like light-dark distribution in the first and second image data. The distribution of speckles is naturally of the wavelength of the light and of the polarization as well as of the surface 20 at which the respective light beam is reflected, depending. For reasons of safety at work, the first and second wavelengths are preferably in a visible wavelength range of 380-780 nm. Preferably, however, the first and / or the second wavelength can also lie in the IR range with a higher wavelength. A use of higher-frequency UV light is also conceivable, with a resolution in principle is better, but speckles can affect more depending on the surface.

Die ersten Bilddaten und die zweiten Bilddaten werden bevorzugt pixelweise verglichen, die Minima verworfen und bereinigte resultierende Bilddaten mit reduzierten Speckles daraus gewonnen. Bevorzugt können dabei auch arithmetische oder quadratische Mittelwerte berechnet und für die resultierenden Bilddaten verwendet werden.The first image data and the second image data are preferably compared pixel-by-pixel, the minima discarded, and cleaned-up resulting image data with reduced speckles obtained therefrom. Arithmetic or quadratic averages can also be calculated and used for the resulting image data.

Bevorzugt ist der Algorithmus so ausgebildet, dass typische Speckles-Muster als Hell-Dunkel-Verteilung in den ersten und zweiten Bilddaten erkannt und durch Mittelungsverfahren reduziert werden. Bevorzugt werden auf die ersten und zweiten Bilddaten ein Kantenfilter angewendet und dabei die Minima unterbrochener Kanten durch eine Interpolation überbrückt. Bevorzugt können ebenso oder zusätzlich maximum likelihood estimation Methoden als Algorithmus eingesetzt werden, um Speckles und die eigentliche Lichtlinie, die gemessen werden soll, in einem jeweiligen Bild zu schätzen und entsprechend die eigentliche Lichtlinie zu bestimmen.Preferably, the algorithm is designed so that typical speckles patterns are recognized as a light-dark distribution in the first and second image data and reduced by averaging methods. Preferably, an edge filter is applied to the first and second image data, and the minima of broken edges are bridged by interpolation. Preferably, also or additionally, maximum likelihood estimation methods can be used as an algorithm in order to estimate speckles and the actual light line to be measured in a respective image and to determine the actual light line accordingly.

Dabei ist es vorstellbar, auch ein drittes Lichtstrahlbündel mit einer dritten Wellenlänge zu erzeugen, wobei dabei gewonnene dritte Bilddaten von dem Algorithmus in analoger Weise zu den ersten und den zweiten Bilddaten ausgewertet werden.It is conceivable to also generate a third light beam with a third wavelength, wherein thereby obtained third image data are evaluated by the algorithm in an analogous manner to the first and the second image data.

Alternativ wird das erste Lichtstrahlbündel 11 mit einer ersten Polarisationsebene und das zweite Lichtstrahlbündel 12 mit einer anderen, zweiten Polarisationsebene erzeugt. Dabei hat die zweite Polarisationsebene zur ersten Polarisationsebene bevorzugt einen Winkel von > 45 Grad. Besonders bevorzugt wird die zweite Polarisationsebene orthogonal zur ersten Polarisationsebene erzeugt. Bevorzugt können dabei auch das erste Lichtstrahlbündel 11 mit der ersten Wellenlänge und der ersten Polarisationsebene und das zweite Lichtstrahlbündel 12 mit der zweiten Wellenlänge und der anderen zweiten Polarisationsebene erzeugt werden.Alternatively, the first light beam is 11 with a first polarization plane and the second light beam 12 generated with another, second polarization plane. In this case, the second polarization plane to the first polarization plane preferably has an angle of> 45 degrees. Particularly preferably, the second polarization plane is generated orthogonally to the first polarization plane. Preference may also be the first light beam 11 with the first wavelength and the first polarization plane and the second light beam 12 be generated with the second wavelength and the other second polarization plane.

Alternativ wird das erste Lichtstrahlbündel 11 mit einer ersten Lichtausbreitungsrichtung und das zweite Lichtstrahlbündel 12 mit einer anderen, zweiten Lichtausbreitungsrichtung erzeugt, wobei dabei jeweils eine mittlere Lichtausbreitungsrichtung gemeint ist. Dabei kann das zweite Lichtstrahlbündel 12 beispielsweise in der Lichtschnittebene seitlich etwas versetzt und/oder verdreht sein, um dadurch einen anderen Einfall des Laser-Lichts auf die Oberfläche 20 und somit ein anderes Interferenzmuster des reflektierten Lichtstrahls zu erzeugen. Dabei kann die Erzeugung des anderen zweiten Lichtstrahlbündels 12 entweder durch eine zweite Laser-Lichtquelle 52b oder durch eine entsprechend steuerbare Optik erfolgen. Beispielsweise lassen sich durch Lichtleitfasern Lichtstrahl unterschiedlich leiten und zum ersten Lichtstrahlbündel 11 oder zum zweiten Lichtstrahlbündel 12 auskoppeln.Alternatively, the first light beam is 11 with a first light propagation direction and the second light beam 12 generated with another, second light propagation direction, wherein in each case an average light propagation direction is meant. In this case, the second light beam 12 For example, in the light section plane laterally offset and / or rotated, thereby another incidence of the laser light on the surface 20 and thus to generate another interference pattern of the reflected light beam. In this case, the generation of the other second light beam 12 either through a second laser light source 52b or by a correspondingly controllable optics. For example, can be guided differently by optical fibers light beam and the first light beam 11 or to the second beam of light 12 couple out.

Bevorzugt werden das erste 11 und das zweite 12 Lichtstrahlbündel nacheinander ausgesendet und jeweils empfangen. Alternativ werden das erste 11 und das zweite 12 Lichtstrahlbündel gleichzeitig ausgesendet und empfangen. Beispielsweise können dabei das erste 11 und das zweite Lichtstrahlbündel 12 durch eine Farbkamera empfangen werden. Dabei sind die ersten Bilddaten und die zweiten Bilddaten beispielsweise in Farbbilddaten eines Farbbildes enthalten, wie beispielsweise in RGB Bilddaten. Eine gleichzeitige Aussendung der ersten 11 und zweiten Lichtstrahlbündel 12 mit beispielsweise zwei verschiedenen Polarisationen und/oder Wellenlängen und ein Empfang des reflektierten Lichtschnitts durch das jeweilige an der Oberfläche 20 reflektierte Licht mit einem entsprechend für den Empfang ausgebildeten Kamerasensor 53 ist ebenso denkbar.The first is preferred 11 and the second 12 Beam of light emitted in succession and received each. Alternatively, the first 11 and the second 12 Light beam sent and received at the same time. For example, while the first 11 and the second light beam 12 be received by a color camera. In this case, the first image data and the second image data are contained, for example, in color image data of a color image, such as RGB image data. A simultaneous transmission of the first 11 and second light beam 12 with, for example, two different polarizations and / or wavelengths and a reception of the reflected light section through the respective surface 20 reflected light with a trained accordingly for the reception of the camera sensor 53 is also conceivable.

Bevorzugt werden zusätzlich weitere Bilddaten erfasst, wobei die weiteren Bilddaten durch eine Aktuator-Vorrichtung 51 nach einer gesteuerten Nano-Verschiebung einer Laser-Lichtquelle 52 zur Erzeugung eines Laserlichts des jeweiligen Lichtstrahlbündels erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Optik 55 durch die Nano-Verschiebung verschoben werden. Ebenso kann alternativ oder zusätzlich der Kamerasensor 53 durch die Nano-Verschiebung verschoben werden. Dabei sind die Laser-Lichtquelle 52 und/oder die Optik 55 und/oder der Kamerasensor 53 mit dem Aktuator im Lichtschnittsensor so verbunden und angeordnet, dass die Nano-Verschiebung entweder in Längsrichtung oder in Querrichtung oder in Längs- und in Querrichtung zum ausgesendeten Lichtstrahlbündel erzeugt wird. Die Aktuator-Vorrichtung 51 ist dabei so angeordnet und ausgebildet, dass durch die Nano-Verschiebung ein im reflektierten und erfassten Licht anderes Interferenzmuster entsteht. Beispielsweise kann der Aktuator dabei ein Piezo-Aktuator sein, auf dem die Laser-Lichtquelle 52 und/oder die Optik 55 und/oder der Kamerasensor 53 angeordnet ist. Als Aktuator 51 kann aber auch ein Hubmagnet, eine steuerbarer elongierbarer Kunststoff oder ein anderer Längen-Aktuator eingesetzt werden. Ein Vibrator als schwingungserzeugender Aktuator ist dabei ebenso vorstellbar. Die Aktuator-Vorrichtung 51 ist dabei so ausgebildet, dass die Nano-Verschiebung in einem Bereich von bevorzugt 0,5–1 oder auch bevorzugt 1–5 oder ebenfalls möglich 1–20 Wellenlängen des Laser-Lichts erzeugt wird. Die weiteren Bilddaten werden vom Algorithmus für die Bestimmung der resultierenden Bilddaten entsprechend verarbeitet, um die Speckles zu reduzieren. Größere Verschiebungen sind denkbar und müssten als Bilddaten entsprechend vorverarbeitet werden, um die dadurch entstehende Messwertabweichung zu kompensieren. Dabei werden die erfassten, weiteren Bilddaten ebenfalls durch den Algorithmus zur Bestimmung der resultierenden Bilddaten berücksichtigt.In addition, further image data are preferably acquired, the further image data being recorded by an actuator device 51 after a controlled nano-shift of a laser light source 52 be detected to generate a laser light of the respective light beam. Alternatively or additionally, the optics 55 be moved by the nano-shift. Likewise, alternatively or additionally, the camera sensor 53 be moved by the nano-shift. Here are the laser light source 52 and / or the optics 55 and / or the camera sensor 53 connected to the actuator in the light section sensor and arranged so that the nano-displacement is generated either in the longitudinal direction or in the transverse direction or in the longitudinal and transverse direction of the emitted light beam. The actuator device 51 is arranged and designed so that the nano-displacement creates a different interference pattern in the reflected and detected light. For example, the actuator may be a piezo actuator on which the laser light source 52 and / or the optics 55 and / or the camera sensor 53 is arranged. As an actuator 51 But it is also possible to use a lifting magnet, a controllable elongatable plastic or another length actuator. A vibrator as a vibration generating actuator is also conceivable. The actuator device 51 is designed so that the nano-shift in a range of preferably 0.5-1 or preferably 1-5 or also possible 1-20 wavelengths of the laser light is generated. The further image data are processed by the algorithm for the determination of the resulting image data in order to reduce the speckles. Larger displacements are conceivable and would have to be preprocessed accordingly as image data in order to compensate for the resulting measured value deviation. In this case, the acquired further image data are likewise taken into account by the algorithm for determining the resulting image data.

Alternativ oder kombiniert kann auch eine Nano-Verschiebung des Strangprofils 2 auf gleiche Weise erzeugt werden. Dabei kann die Nano-Verschiebung längs und/oder quer zum Strangprofil 2 erfolgen. Dabei werden die entsprechenden weiteren Bilddaten erfasst und zur Bestimmung der resultierenden Bilddaten verwendet.Alternatively or combined, a nano-displacement of the extruded profile 2 be generated in the same way. The nano-displacement can be longitudinal and / or transverse to the extruded profile 2 respectively. In this case, the corresponding further image data are acquired and used to determine the resulting image data.

2 zeigt als Seitenansicht einen inneren Aufbau eines bevorzugten Lichtschnittsensors 1, der eine Grundplatte 50 und die darauf angeordnete Laser-Lichtquelle 52, die Optik 55 und den Kamerasensor 53 umfasst. Dabei ist die Laser-Lichtquelle 52 bevorzugt auf dem Aktuator 51 angeordnet, um durch den Aktuator 51 entsprechend in seiner Lage um die Nano-Verschiebung verschoben werden zu können. Dargestellt ist zudem das erste 11 und das zweite Lichtstrahlbündel 12, das an der Oberfläche 20 des Strangprofils 2, die eine dargestellte Rauigkeit aufweist, zum Kamerasensor 53 hin reflektiert wird. 2 shows a side view of an internal structure of a preferred light section sensor 1 who has a base plate 50 and the laser light source disposed thereon 52 , the optics 55 and the camera sensor 53 includes. Here is the laser light source 52 preferably on the actuator 51 arranged to pass through the actuator 51 according to its position to be shifted by the nano-shift. Also shown is the first one 11 and the second light beam 12 that at the surface 20 of the extruded profile 2 having an illustrated roughness, to the camera sensor 53 is reflected.

Durch eine ansteuerbare und bevorzugt schwingend angesteuerte longitudinale Ausdehnung des Aktuators 51 wird die Laser-Lichtquelle 52 in Richtung des Strahlengangs hin und her bewegt. Ein im Strahlengang angeordnete Optik 55 erzeugt aus dem Laserstrahl das entsprechende, weitere Lichtstrahlbündel.By a controllable and preferably swinging controlled longitudinal extent of the actuator 51 becomes the laser light source 52 moved back and forth in the direction of the beam path. An arranged in the beam path optics 55 generates from the laser beam the corresponding, further light beam.

Bei entsprechend anderer Anordnung des Aktuators 51 am im Bild unteren Teil der Grundplatte 50 und einer Verbindung mit einer Seite der Laser-Lichtquelle 52 (nicht in 2 dargestellt) könnte die Laser-Lichtquelle 52 beispielsweise auch einfach quer zur Laser-Lichtstrahlrichtung verschoben werden. Dadurch kann das erste Lichtstrahlbünde 11 mit der ersten Lichtausbreitungsrichtung und das zweite Lichtstrahlbündel 12 mit der anderen, zweiten Lichtausbreitungsrichtung erzeugt werden. Hierbei können größere Verschiebungen bis zu einigen Millimetern erzeugt werden, die die Messung nicht stören, solange die Lichtschnittebene die gleiche bleibt.In accordance with other arrangement of the actuator 51 on the picture in the lower part of the base plate 50 and a connection to one side of the laser light source 52 (not in 2 shown) could be the laser light source 52 For example, also be moved transversely to the laser light beam direction. This allows the first light beam frets 11 with the first light propagation direction and the second light beam 12 be generated with the other, second light propagation direction. Larger displacements up to a few millimeters can be generated here, which do not disturb the measurement as long as the light section plane remains the same.

In 3 ist in Draufsicht von oben eine schematische Anordnung umfassend die Laser-Lichtquelle 52 und eine zweite Laser-Lichtquelle 52b dargestellt, wobei die Laser-Lichtquelle 52 das erste Lichtstrahlbünde 11 und die zweite Laser-Lichtquelle 52b das zweite Lichtstrahlbünde 12 erzeugt. Dabei ist es ebenso vorstellbar, dass die Laser-Lichtquelle 52 an die Position der zweiten Laser-Lichtquelle 52b verschoben wird. Durch die veränderte Lage der Laser-Lichtquelle 52, 52b werden die erste Lichtausbreitungsrichtung und die dazu unterschiedliche zweite Lichtausbreitungsrichtung erzeugt, wodurch andere Interferenzen und entsprechend andere Speckles durch das an der Oberfläche 20 reflektierte Licht erzeugt werden.In 3 is a top plan view of a schematic arrangement comprising the laser light source 52 and a second laser light source 52b shown, the laser light source 52 the first light beam 11 and the second laser light source 52b the second beam of light beams 12 generated. It is also conceivable that the laser light source 52 to the position of the second laser light source 52b is moved. Due to the changed position of the laser light source 52 . 52b For example, the first light propagation direction and the second light propagation direction different therefrom are generated, causing other interference and correspondingly other speckles by the surface 20 reflected light can be generated.

4 zeigt ähnlich zu 3 in Draufsicht von oben eine schematische Anordnung umfassend zwei andere Laser-Lichtquellen 52 und 52b, die jeweils zueinander andere, unterschiedliche Lichtstrahlbündel erzeugen und emittieren, die die Lichtschnittebene bilden. Bevorzugt passieren dabei das erste 11 und das zweite Lichtstrahlbündel 12 durch eine gemeinsame Optik 55. Ebenso vorstellbar ist, dass für das erste 11 und das zweite Lichtstrahlbündel 12 jeweils eine eigene Optik 55 angeordnet und verwendet wird. 4 shows similar to 3 in plan view from above a schematic arrangement comprising two other laser light sources 52 and 52b which each generate and emit different, different light beam bundles to each other, which are the light-section plane form. Preferably, the first happens 11 and the second light beam 12 through a common look 55 , It is also conceivable that for the first 11 and the second light beam 12 each have their own look 55 is arranged and used.

5 zeigt in der Seitenansicht den bevorzugten inneren Aufbau des Lichtschnittsensors 1 gemäß 2, jedoch mit dem Aktuator 51 in einem ersten, nicht elongierten Zustand (gestichelt) und in einem zweiten, elongierten Zustand. In dem ersten nicht elongierten Zustand wird das erste Lichtstrahlbündel 11 mit einer ersten Phasenlage und in dem zweiten elongierten Zustand das zweite Lichtstrahlbündel 12 mit einer zweiten Phasenlage ausgesendet. Demgemäß kann das erste Lichtstrahlbündel alternativ oder zusätzlich mit der ersten Phase und das zweite Lichtstrahlbündel mit der zweiten Phase erzeugt und ausgesendet werden. 5 shows in side view the preferred internal structure of the light section sensor 1 according to 2 but with the actuator 51 in a first, non-elongated state (penciled) and in a second, elongated state. In the first non-elongated state becomes the first light beam 11 with a first phase position and in the second elongated state, the second light beam 12 sent out with a second phase. Accordingly, the first light beam may alternatively or additionally be generated and emitted with the first phase and the second light beam with the second phase.

6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Lichtschnittsensors 1, der im Strahlengang um ein Laufzeitelement 54 erweitert ist. Durch das Laufzeitelement 54, das beispielsweise ein veränderlicher, dafür entsprechend geeigneter Kunststoff, ein Gel oder eine Flüssigkeit in einem durchsichtigen Behälter ist, kann die Phasenlage des ersten oder zweiten Strahlenbündels 11 bzw. 12 alternativ zu dem Aktuator 51 verändert werden. Dabei ist das bevorzugte Laufzeitelement 54 so ausgebildet, dass es beispielsweise durch mechanische Kräfte deformierbar ist, um dadurch die Phasenlage verstellen zu können. 6 shows a further preferred embodiment of the light section sensor 1 , in the beam path around a transit time element 54 is extended. By the runtime element 54 , which is, for example, a variable, correspondingly suitable plastic, a gel or a liquid in a transparent container, the phase position of the first or second beam 11 respectively. 12 alternatively to the actuator 51 to be changed. The preferred runtime element is this 54 designed so that it is deformable, for example, by mechanical forces, thereby being able to adjust the phase position.

Bevorzugt ist das Laufzeitelement 54 ein matrixartiges Laufzeitelement 54, in dem verschiedene Felder diskontinuierliche Laufzeitelemente darstellen, die von Feld zu Feld unterschiedlich sind. Ein aufgeweiteter Laser-Lichtstrahl wird dabei durch die verschiedenen Felder bzw. die diskontinuierliche Laufzeitelemente hindurch geleitet und wird am Ausgang dann wieder vereinigt. Somit wird ein Laser-Licht mit verschiedenen Phasen erhalten. Durch eine entsprechende, unterschiedliche Abschattung der verschiedenen Felder der diskontinuierlichen Laufzeitelemente kann somit ebenso das erste Lichtstrahlbündel 11 bzw. das zweite Lichtstrahlbündel 12 erzeugt werden. Bevorzugt ist das Laufzeitelement 54 durch die Recheneinheit ansteuerbar, um das so geartete bevorzugte erste 11 und zweite Lichtstrahlbündel 12 zu erzeugen. Alternativ kann das Laufzeitelement 54 auch ein nichtveränderliches Laufzeitelement 54 sein, das beispielsweise durch einen entsprechend angeordneten Aktuator 51 verschoben wird, um dadurch eine erste und eine andere, zweite Laufzeit zu erzeugen. Das Laufzeitelement 54 kann ebenso ein Teil der Optik 55 darstellen und darin verbaut sein.The runtime element is preferred 54 a matrix-like runtime element 54 in which different fields represent discontinuous run-time elements that vary from field to field. An expanded laser light beam is thereby passed through the various fields or the discontinuous delay elements and is then reunited at the output. Thus, a laser light having different phases is obtained. By a corresponding, different shading of the various fields of the discontinuous transit time elements can thus also the first light beam 11 or the second light beam 12 be generated. The runtime element is preferred 54 can be controlled by the arithmetic unit to the preferred first preferred 11 and second light beam 12 to create. Alternatively, the runtime element 54 also a non-variable runtime element 54 be, for example, by a correspondingly arranged actuator 51 is shifted to thereby produce a first and another, second runtime. The runtime element 54 can also be part of the look 55 represent and be installed in it.

Alternativ kann die Optik 55 mindestens ein Polarisationsfilter umfassen, um dadurch das erste Lichtstrahlbündel 11 mit der ersten Polarisationsebene und das zweite Lichtstrahlbündel 12 mit der zweiten Polarisationsebene zu erzeugen. Alternativ können dabei auch gemischte Anteile an Polarisationsebenen für das erste Lichtstrahlbündel 11 und für das zweite Lichtstrahlbündel 12 erzeugt werden, wobei die Anteile der Polarisationsebenen im ersten 11 und im zweiten Lichtstrahlbündel 12 unterschiedlich sind. Das Polarisationsfilter hat einen Vorteil, dass es sich für eine Drehung der Polarisationsebene des Laser-Lichts einfach elektrisch ansteuern läßt. Dabei wird das durch die Polarisation gedrehte Laser-Licht an der Oberfläche 20, die unregelmäßig ist, anders reflektiert, als ein nicht polarisiertes oder anders polarisiertes Laser-Licht. Dadurch entsteht ein anderes Speckles-Muster.Alternatively, the optics 55 comprise at least one polarizing filter to thereby the first light beam 11 with the first polarization plane and the second light beam 12 to generate with the second polarization plane. Alternatively, it is also possible to use mixed portions of polarization planes for the first light beam bundle 11 and for the second beam of light 12 be generated, wherein the proportions of the polarization planes in the first 11 and in the second beam of light 12 are different. The polarizing filter has an advantage that it can be easily electrically driven to rotate the polarization plane of the laser light. In this case, the laser light rotated by the polarization becomes on the surface 20 which is irregular, reflects differently than a non-polarized or otherwise polarized laser light. This creates another speckles pattern.

Bevorzugt ist im Strahlengang des Lichtschnittsensors zur Erzeugung des ersten 11 und des zweiten Lichtstrahlbündels 12 oder weiterer Lichtstrahlbündel ein Hadamard Diffusor angeordnet. Der Hadamard Diffusor ist ausgebildet, das Laser-Licht in Teile aufspalten und diese Teile mit unterschiedlichen Laufzeiten und/oder Polarisationen gesteuert bzw. transmissionsgesteuert wieder zu vereinigen und zu emittieren.Preferably, in the beam path of the light section sensor for generating the first 11 and the second light beam 12 or further light beam bundles a Hadamard diffuser arranged. The Hadamard diffuser is designed to split the laser light into parts and to reunite and emit these parts with different transit times and / or polarizations.

Dabei sind die unterschiedlichen Laufzeiten und/oder Polarisationen der Teile des Laser-Lichts bevorzugt steuerbar. Die Zusammensetzung des aus dem Hadamard Diffusor emittierten Laser-Lichts mit den unterschiedlichen Laufzeiten und/oder Polarisationsanteilen wird durch eine Konfiguration des Hadamard Diffusors bestimmt. Dabei ist die Konfiguration des Hadamard Diffusors bevorzugt durch die Recheneinheit steuerbar.In this case, the different transit times and / or polarizations of the parts of the laser light are preferably controllable. The composition of the laser light emitted from the Hadamard diffuser with the different transit times and / or polarization fractions is determined by a configuration of the Hadamard diffuser. The configuration of the Hadamard diffuser is preferably controllable by the arithmetic unit.

Bei einer bevorzugten Ausführung wird das erste Lichtstrahlbündel 11 mit einer durch die Recheneinheit gesteuerten ersten Konfiguration ausgesendet und als die ersten Bilddaten empfangen. Dabei wird durch den Algorithmus das Speckles Muster in den ersten Bilddaten auswertet, und es werden dementsprechend für die Erzeugung des zweiten Lichtstrahlbündels 12 eine zweite Konfiguration des Hadamard Diffusors bestimmt und angesteuert. Somit werden durch das zweite Lichtstrahlbündel 12 andere Speckles als in dem ersten Lichtstrahlbündel 11 erzeugt.In a preferred embodiment, the first light beam is 11 transmitted with a first configuration controlled by the arithmetic unit and received as the first image data. In this case, the algorithm evaluates the speckles pattern in the first image data, and it accordingly becomes for the generation of the second light beam 12 a second configuration of the Hadamard diffuser determined and controlled. Thus, by the second beam of light 12 other speckles than in the first light beam 11 generated.

Bevorzugt wird die zweite Konfiguration durch den Algorithmus aus den ersten Bilddaten so bestimmt, dass die Speckles in den zweiten Bilddaten ein Minimum annehmen. Entsprechend werden in diesem Fall vom Algorithmus daraufhin nur hauptsächlich die zweiten Bilddaten als die resultierenden Bilddaten ausgegeben oder ausgewertet. Alternativ kann der Algorithmus bevorzugt aber auch so ausgebildet sein, anhand der ersten Bilddaten mit ersten Speckles die zweite Konfiguration des Hadamard Diffusors so zu bestimmen, um das zweite Lichtstrahlbündel 12 so zu erzeugen, dass dadurch möglichst inverse Speckles in den zweiten Bilddaten auftreten. Entsprechend werden in diesem Fall vom Algorithmus daraufhin hauptsächlich die pixelweisen Mittelwerte oder Maxima bestimmt und als die resultierenden Bilddaten ausgegeben.Preferably, the second configuration is determined by the algorithm from the first image data such that the speckles in the second image data take a minimum. Accordingly, in this case, only the second image data is output or evaluated as the resulting image data by the algorithm. Alternatively, however, the algorithm may preferably also be designed in such a way, based on the first image data with first speckles, the second configuration of the Hadamard Diffusers so to determine the second beam of light 12 in such a way that this causes as inverse speckles as possible to occur in the second image data. Accordingly, in this case, the algorithm then mainly determines the pixel-by-pixel averages or maxima and outputs them as the resulting image data.

Bevorzugt erfolgt die Erzeugung der Lichtschnittebene in der Optik 55 durch einen darin integrierten, rotierenden Spiegel oder ein Prisma, um einen Lichtpunktstrahl in der Lichtschnittebene zu verteilen.Preferably, the generation of the light section plane in the optics 55 by a rotating mirror or prism integrated therein to distribute a spot beam in the light-section plane.

Bevorzugt sind die Kamerasensoren 53 entweder 2D Zeilen-Kamerasensoren oder 3D Flächen-Kamerasensoren.The camera sensors are preferred 53 either 2D line camera sensors or 3D area camera sensors.

7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Messvorrichtung zur Vermessung des Prüflings oder Strangprofils 2, das durch die Messvorrichtung hindurch geleitet wird. Dabei sind bevorzugt mehrere Lichtschnittsensoren 1 an einer jeweiligen Position um das Strangprofil 2 herum so angeordnet, dass sie zur Mitte hin ausgerichtet sind, wo sich das Strangprofil 2 befindet, dessen Oberfläche 20 vermessen wird. Bevorzugt sind die Lichtschnittsensoren 1 in einer Ebene orthogonal zum Strangprofil 2 und damit in der Ebene des Querschnitts des Strangprofils 2 angeordnet, um den Querschnitt zu vermessen. Anstelle mehrerer Lichtschnittsensoren 1 kann auch nur ein Lichtschnittsensor 1 verfahrbar in der Messvorrichtung angeordnet werden, der vor einer jeweiligen Vermessung an die jeweilige Position gefahren wird. 7 shows a perspective view of a preferred measuring device for measuring the test piece or extruded profile 2 which is passed through the measuring device. In this case, a plurality of light section sensors are preferred 1 at a respective position about the extruded profile 2 arranged so that they are aligned to the center, where the extruded profile 2 whose surface is located 20 is measured. The light section sensors are preferred 1 in a plane orthogonal to the extruded profile 2 and thus in the plane of the cross section of the extruded profile 2 arranged to measure the cross section. Instead of several light section sensors 1 can also only a light section sensor 1 movably arranged in the measuring device, which is moved to the respective position before a respective measurement.

Wenn in der Messvorrichtung entweder der eine verfahrbare oder mehrere Lichtschnittsensoren 1 positioniert sind, muss die jeweilige, genaue Position zunächst nicht zwangsläufig bekannt sein, da die genauen Positionen zueinander später durch eine Kalibrierung berechnet werden kann. Die Anordnung des mindestens einen Lichtschnittsensors 1 in der Messvorrichtung erfolgt bevorzugt so, dass ein möglichst großer und relevanter Teil der Oberfläche 20 eines Querschnitts des Strangprofils 2 von dem mindestens einen Lichtschnittsensor 1 messtechnisch erfasst wird.If in the measuring device either one of the movable or multiple light section sensors 1 are positioned, the exact position must first not necessarily be known, since the exact positions to each other can be calculated later by a calibration. The arrangement of the at least one light section sensor 1 in the measuring device is preferably carried out so that the largest possible and relevant part of the surface 20 a cross section of the extruded profile 2 from the at least one light section sensor 1 metrologically recorded.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Messvorrichtung umfasst einen Drehtisch oder Dreheller, auf dem der Prüfling positionierbar ist, um ihn in bestimmte Drehpositionen zur Vermessung bringen zu können.A further preferred embodiment of the measuring device comprises a turntable or turntable on which the test object can be positioned so that it can be brought into certain rotational positions for measurement.

Der Klarheit wegen soll festgehalten werden, dass unter dem jeweiligen Lichtstrahlbündel ein jeweiliges Laser-Lichtstrahlbündel verstanden wird.For the sake of clarity, it should be noted that a respective laser light beam is understood by the respective light beam.

Der Klarheit wegen wird festgehalten, dass die Bezeichnung Strangprofil 2 für alle Arten von zu vermessenden Prüflingen steht, die beispielsweise auch entlang der Länge ein veränderliches Profil aufweisen.For the sake of clarity, it is stated that the term extruded profile 2 For all types of test specimens to be measured, for example, have along the length of a variable profile.

Der Klarheit wegen wird festgehalten, dass unter den resultierenden Bilddaten die von Speckles weitgehend bereinigten resultierenden Bilddaten verstanden werden.For the sake of clarity, it is stated that the resulting image data is understood to mean the resulting image data which is largely cleaned up by Speckle.

Weitere mögliche Ausbildungsformen sind in den folgenden Ansprüchen beschrieben.Further possible embodiments are described in the following claims.

Die In den Ansprüchen genannten Bezugszeichen dienen der besseren Verständlichkeit, beschränken aber die Ansprüche nicht auf die in den Figuren dargestellten Formen.The reference numerals mentioned in the claims are for better understanding, but do not limit the claims to the shapes shown in the figures.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
LichtschnittsensorLight section sensor
22
Strangprofilextruded profile
1111
erstes Laser-Lichtstrahlbündelfirst laser beam
1212
zweites Laser-Lichtstrahlbündelsecond laser beam
1313
reflektiertes Lichtreflected light
2020
Oberfläche des StrangprofilsSurface of the extruded profile
5050
Grundplatte (des Lichtschnittsensors)Base plate (of the light section sensor)
5151
Piezo-AktuatorPiezo actuator
5252
Laser-LichtquelleLaser light source
52b52b
weitere Laser-Lichtquelleanother laser light source
5353
Kamerasensorcamera sensor
5454
optisches Laufzeitelementoptical delay element
5555
Optikoptics
X, Y, ZX, Y, Z
Koordinatenrichtungcoordinate direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011000 [0002] DE 102011000 [0002]

Claims (16)

Verfahren zur Vermessung einer Oberfläche (20) eines Prüflings mit einem Lichtschnittsensor (1), folgende Schritte umfassend: a) Erzeugen einer Lichtschnittebene durch ein erstes Laser-Lichtstrahlbündel (11) zur Projektion auf die Oberfläche (20) des Prüflings; b) messtechnisches Erfassen des Lichtschnitts auf der Oberfläche (20) mit einem Kamerasensor (53) des Lichtschnittsensors (1) und dabei Erzeugen von ersten Bilddaten; gekennzeichnet durch c) Erzeugen der gleichen Lichtschnittebene durch ein vom ersten Laser-Lichtstrahlbündel (11) unterschiedliches zweites Laser-Lichtstrahlbündel (12) zur Projektion auf die Oberfläche (20); d) Erfassen des durch das zweite Laser-Lichtstrahlbündel (12) erzeugten Lichtschnitts auf der Oberfläche (20) durch den Kamerasensor (53) und dabei Erzeugen von zweiten Bilddaten; und e) durch einen Algorithmus Bestimmen von resultierenden Bilddaten aus den ersten und den zweiten Bilddaten durch eine Recheneinheit, wobei der Algorithmus ausgebildet ist, den vermessenen Lichtschnitt, der in den ersten und zweiten Bilddaten mit Speckles überlagert abgebildet ist, in den resultierende Bilddaten mit weniger stark ausgeprägten Speckles abzubilden.Method for measuring a surface ( 20 ) of a test object with a light section sensor ( 1 ), comprising the following steps: a) generating a light section plane through a first laser light beam ( 11 ) for projection onto the surface ( 20 ) of the test piece; b) metrological detection of the light section on the surface ( 20 ) with a camera sensor ( 53 ) of the light section sensor ( 1 ) and thereby generating first image data; characterized by c) producing the same light section plane through one of the first laser light beam ( 11 ) different second laser beam ( 12 ) for projection onto the surface ( 20 ); d) detecting the light emitted by the second laser beam ( 12 ) produced on the surface ( 20 ) by the camera sensor ( 53 while generating second image data; and e) determining, by an algorithm, resulting image data from the first and second image data by an arithmetic unit, the algorithm being configured to map the measured light intercept superimposed with speckles in the first and second image data into the resulting image data with less depict strongly pronounced speckles. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das erste Laser-Lichtstrahlbündel (11) mit einer ersten Wellenlänge und das zweite Laser-Lichtstrahlbündel (12) mit einer anderen, zweiten Wellenlänge erzeugt werden.Method according to claim 1, wherein the first laser light beam ( 11 ) having a first wavelength and the second laser light beam ( 12 ) are generated at a different, second wavelength. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Laser-Lichtstrahlbündel (11) mit einer ersten Polarisationsebene und das zweite Laser-Lichtstrahlbündel (12) mit einer anderen, zweiten Polarisationsebene erzeugt werden.Method according to claim 1 or 2, wherein the first laser light beam ( 11 ) with a first polarization plane and the second laser light beam ( 12 ) are generated with another, second polarization plane. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Laser-Lichtstrahlbündel (11) mit einer ersten Lichtausbreitungsrichtung und das zweite Laser-Lichtstrahlbündel (12) mit einer anderen, zweiten Lichtausbreitungsrichtung erzeugt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the first laser light beam ( 11 ) with a first light propagation direction and the second laser light beam ( 12 ) are generated with another, second light propagation direction. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Schritt e) durch den Algorithmus die ersten und zweiten Bilddaten pixelweise miteinander verglichen oder ausgewertet werden, indem für jeden Pixel oder Pixelbereich Maximalwerte oder Mittelwerte zwischen den ersten und zweiten Bilddaten bestimmt und als die resultierenden Bilddaten abgespeichert werden, um so Interferenz-Minima der Speckles zu reduzieren.Method according to one of the preceding claims, wherein in step e) the algorithm compares or evaluates the first and second image data pixel by pixel by determining for each pixel or pixel region maximum values or mean values between the first and second image data and storing them as the resulting image data so as to reduce interference minima of speckles. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Schritt e) durch den Algorithmus eine durch die Speckles partiell unterbrochene Lichtschnittlinie durch angrenzende Punkte interpoliert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in step e) the algorithm interpolates a partially interrupted by the speckles light intersection line by adjacent points. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei vor Schritt e) zusätzlich weitere Bilddaten erfasst werden, wobei die weiteren Bilddaten nach einer gesteuerten Nano-Verschiebung einer Laser-Lichtquelle (52) und/oder einer Optik (55) und/oder des Kamerasensors (53) im Lichtschnittsensor zur Erzeugung bzw. Erfassung eines Laserlichts des jeweiligen Laser-Lichtstrahlbündels erfasst werden; wobei die Nano-Verschiebung entweder in Längsrichtung oder in Querrichtung oder in Längs- und in Querrichtung zum jeweils ausgesendeten Lichtstrahlbündel erzeugt wird; wobei die Nano-Verschiebung durch mindestens einen Aktuator (51) erzeugt wird und in einem Bereich von 0,5–1 oder 1–5 oder 1–20 Wellenlängen des Laser-Lichts liegt; und wobei im Schritt e) die weiteren Bilddaten für die Bestimmung der resultierenden Bilddaten durch den Algorithmus gleichermaßen verarbeitet werden.Method according to one of the preceding claims, wherein prior to step e) additional image data are additionally detected, wherein the further image data after a controlled nano-displacement of a laser light source ( 52 ) and / or optics ( 55 ) and / or the camera sensor ( 53 ) are detected in the light section sensor for generating or detecting a laser light of the respective laser light beam; wherein the nano-displacement is generated either in the longitudinal direction or in the transverse direction or in the longitudinal and transverse direction of the respectively emitted light beam; wherein the nano-displacement by at least one actuator ( 51 ) and is in a range of 0.5-1 or 1-5 or 1-20 wavelengths of the laser light; and wherein in step e) the further image data for the determination of the resulting image data are equally processed by the algorithm. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Strahlengang des Lichtschnittsensors zur Erzeugung des ersten und zweiten Lichtstrahlbündels (12) ein Hadamard Diffusor angeordnet wird, durch den das erste Lichtstrahlbündel (11) mit einer durch die Recheneinheit gesteuerten ersten Konfiguration ausgesendet wird, indem durch die erste Konfiguration verschiedene Lichtanteile mit verschiedenen Phasen und/oder Polarisationen erzeugt werden, und wonach durch die Recheneinheit das zweite Lichtstrahlbündel (12) mit einer gesteuerten, anderen, zweiten Konfiguration ausgesendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in the beam path of the light section sensor for generating the first and second light beam bundles ( 12 ) a Hadamard diffuser is arranged, through which the first light beam ( 11 ) is emitted with a first configuration controlled by the arithmetic unit, in that different light components with different phases and / or polarizations are generated by the first configuration, and then the second light beam bundle ( 12 ) is sent out with a controlled, other, second configuration. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Algorithmus anhand der ersten Bilddaten ein Speckles Muster auswertet und die Recheneinheit abhängig von dieser Auswertung die zweite Konfiguration des Hadamard Diffusors bestimmt und ansteuert.Method according to claim 8, wherein the algorithm evaluates a speckles pattern on the basis of the first image data and the arithmetic unit determines and controls the second configuration of the Hadamard diffuser as a function of this evaluation. Lichtschnittsensor (1) zur Erzeugung einer Laser-Lichtschnittebene und zur Vermessung eines Lichtschnitts, der durch die Laser-Lichtschnittebene an einer Oberfläche (20) eines Prüflings reflektiert wird, umfassend: ein Lichtschnitterzeugungsmittel zur Erzeugung und Aussendung der Laser-Lichtschnittebene als ein erstes Laser-Lichtstrahlbündel (11); ein Kamerasensor (53) zur Erfassung des an der Oberfläche (20) reflektierten Lichtschnitts, wobei der Kamerasensor (53) in einem bestimmten Abstand zum Lichtschnitterzeugungsmittel und in einem bestimmten Winkel zur ausgesendeten Laser-Lichtschnittebene angeordnet ist, um gemäß dem Triangulationsmessprinzip den reflektierten Lichtschnitt geometrisch vermessen zu können, wobei der Kamerasensor (53) entsprechende Bilddaten erzeugt; gekennzeichnet dadurch, indem das Lichtschnitterzeugungsmittel ausgebildet ist, die Laser-Lichtschnittebene durch ein erstes und/oder durch ein sich von dem ersten Laser-Lichtstrahlbündel (11) unterscheidenden zweiten Laser-Lichtstrahlbündel (12) zu erzeugen; und indem eine Recheneinheit vorhanden und so ausgebildet ist, – das Lichtschnitterzeugungsmittel anzusteuern, um das erste Laser-Lichtstrahlbündel (11) zu erzeugen und dabei erste Bilddaten vom Kamerasensor (53) einzulesen und abzuspeichern; – das Lichtschnitterzeugungsmittel anzusteuern, um das zweite Laser-Lichtstrahlbündel (12) zu erzeugen und dabei zweite Bilddaten vom Kamerasensor (53) einzulesen und abzuspeichern; und die ersten und die zweiten Bilddaten durch einen Algorithmus zu resultierenden Bilddaten zu verarbeiten, um in den resultierenden Bilddaten reduzierte oder kompensierte Speckles, verglichen mit den ersten Bilddaten, zu erzeugen.Light section sensor ( 1 ) for generating a laser light-section plane and for measuring a light section that passes through the laser light-section plane on a surface ( 20 ) of a device under test, comprising: a light-beam generating means for generating and transmitting the laser-light-section plane as a first laser light beam ( 11 ); a camera sensor ( 53 ) for detecting the surface ( 20 ) reflected light section, wherein the camera sensor ( 53 ) is arranged at a certain distance from the light-beam generating means and at a certain angle to the emitted laser light-section plane in order to be able to geometrically measure the reflected light section according to the triangulation measurement principle, wherein the camera sensor ( 53 ) generates corresponding image data; characterized in that the light-cut generating means is formed, the laser light-section plane through a first and / or from a first laser light beam bundle ( 11 ) differing second laser light beam ( 12 ) to create; and in that a computing unit is present and configured to drive the light-ray generating means to generate the first laser light beam ( 11 ) and thereby generate first image data from the camera sensor ( 53 ) to read in and save; To drive the light-beam generating means to the second laser light beam ( 12 ) and thereby generate second image data from the camera sensor ( 53 ) to read in and save; and process the first and second image data into resulting image data by an algorithm to produce reduced or compensated speckles in the resulting image data as compared to the first image data. Lichtschnittsensor (1) gemäß Anspruch 10, wobei der mindestens eine Lichtschnittsensor (1) und die Recheneinheit ausgebildet sind, das erste Laser-Lichtstrahlbündel (11) mit einer ersten Wellenlänge und das zweite Laser-Lichtstrahlbündel (12) mit einer anderen, zweiten Wellenlänge zu erzeugen und zu erfassen.Light section sensor ( 1 ) according to claim 10, wherein the at least one light section sensor ( 1 ) and the computing unit are formed, the first laser light beam ( 11 ) having a first wavelength and the second laser light beam ( 12 ) to generate and detect at a different, second wavelength. Lichtschnittsensor (1) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der mindestens eine Lichtschnittsensor (1) und die Recheneinheit ausgebildet sind, das erste Laser-Lichtstrahlbündel (11) mit einer ersten Polarisationsebene und das zweite Laser-Lichtstrahlbündel (12) mit einer anderen, zweiten Polarisationsebene zu erzeugen.Light section sensor ( 1 ) according to claim 10 or 11, wherein the at least one light section sensor ( 1 ) and the computing unit are formed, the first laser light beam ( 11 ) with a first polarization plane and the second laser light beam ( 12 ) with another, second polarization plane. Lichtschnittsensor (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 10–12, wobei der mindestens eine Lichtschnittsensor (1) und die Recheneinheit ausgebildet sind, das erste Laser-Lichtstrahlbündel (11) mit einer ersten Lichtausbreitungsrichtung und das zweite Laser-Lichtstrahlbündel (12) mit einer anderen, zweiten Lichtausbreitungsrichtung zu erzeugen.Light section sensor ( 1 ) according to one of the preceding claims 10-12, wherein the at least one light section sensor ( 1 ) and the computing unit are formed, the first laser light beam ( 11 ) with a first light propagation direction and the second laser light beam ( 12 ) with another, second light propagation direction. Lichtschnittsensor (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 10–13, wobei der Algorithmus zur Bestimmung der resultierenden Bilddaten so ausgebildet ist, die ersten und zweiten Bilddaten pixelweise miteinander zu vergleichen oder auszuwerten, indem für jeden Pixel oder Pixelbereich Maximalwerte oder Mittelwerte zwischen den ersten und den zweiten Bilddaten bestimmt und als die resultierenden Bilddaten abgespeichert werden, um in den resultierenden Bilddaten Interferenz-Minima der Speckles zu reduzieren, wobei im Falle der Bildung der Mittelwerte entweder arithmetische, quadratische oder Medianwert-Mittelwerte gebildet werden.Light section sensor ( 1 ) according to any one of the preceding claims 10-13, wherein the algorithm for determining the resulting image data is adapted to compare or evaluate the first and second image data pixel by pixel, for each pixel or pixel region maximum values or mean values between the first and the second image data are determined and stored as the resulting image data to reduce interference minima of the speckles in the resulting image data, wherein either arithmetic, quadratic or median value averages are formed in the case of averaging. Lichtschnittsensor (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 10–14, wobei in dem Lichtschnittsensor (1) mindestens einen Aktuator (51) so angeordnet ist, um durch den Aktuator (51) eine Laser-Lichtquelle (52) und/oder einen Kamerasensor (53) durch eine Nano-Verschiebung durch die Recheneinheit gesteuert zu verschieben oder zu verdrehen und dabei weitere Bilddaten zu erzeugen, und wobei die Recheneinheit und der Algorithmus ausgebildet sind, die weiteren Bilddaten entsprechend zu verarbeiten und zur Bestimmung der resultierenden Bilddaten zu berücksichtigen, wobei der Aktuator (51) so ausgebildet und angeordnet ist, die Nano-Verschiebung in einem Bereich von 0,5 – 2 oder 1–5 oder 1–20 Wellenlängen des Laser-Lichts zu erzeugen, und die Nano-Verschiebung oder Verdrehung entweder in Längsrichtung oder in Querrichtung oder in Längs- und in Querrichtung zum jeweiligen, ausgesendeten Lichtstrahlbündel zu erzeugen.Light section sensor ( 1 ) according to one of the preceding claims 10-14, wherein in the light section sensor ( 1 ) at least one actuator ( 51 ) is arranged so as to pass through the actuator ( 51 ) a laser light source ( 52 ) and / or a camera sensor ( 53 ) by a nano-shift controlled by the computing unit to shift or rotate and thereby generate further image data, and wherein the arithmetic unit and the algorithm are adapted to process the further image data according to and to determine the resulting image data, wherein the actuator ( 51 ) is designed and arranged to generate the nano-shift in a range of 0.5 - 2 or 1-5 or 1-20 wavelengths of the laser light, and the nano-displacement or twist either in the longitudinal direction or in the transverse direction or in the longitudinal and transverse directions to produce the respective emitted light beam. Lichtschnittsensor (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 10–15, wobei der Lichtschnittsensor (1) entweder so ausgebildet ist, dass im Strahlengang zwischen einer Laser-Lichtquelle (52) zur Erzeugung des Laser-Lichts und dem emittierten, jeweiligen Lichtstrahlbündels oder zwischen dem reflektierten, eintreffenden Licht und einem Kamerasensor (53) eine Optik (55) angeordnet ist, die ausgebildet ist, die Phase, die Polarisation oder eine Verdrehung der Lichtausbreitungsrichtung durch die Recheneinheit steuerbar zu verändern; oder dass im Strahlengang zwischen der Laser-Lichtquelle (52) und dem emittierten, Lichtstrahlbündel ein Hadamard Diffusor angeordnet und durch die Recheneinheit entsprechend ansteuerbar ist.Light section sensor ( 1 ) according to one of the preceding claims 10-15, wherein the light section sensor ( 1 ) is either designed so that in the beam path between a laser light source ( 52 ) for generating the laser light and the emitted, respective light beam or between the reflected, incident light and a camera sensor ( 53 ) an optic ( 55 ) arranged to controllably change the phase, the polarization or a rotation of the light propagation direction by the arithmetic unit; or that in the beam path between the laser light source ( 52 ) and the emitted, light beam bundle a Hadamard diffuser arranged and controlled by the arithmetic unit accordingly.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016101753A1 (en) * 2016-02-01 2017-08-03 Textor Maschinenbau GmbH CUTTING FOOD PRODUCTS

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007025362A1 (en) * 2005-09-02 2007-03-08 Neptec Imaging system and method
DE102006031142A1 (en) * 2006-07-05 2008-01-10 Prüf- und Forschungsinstitut Pirmasens e.V. Surface coordinates three dimensional measurement and spatial detection method for e.g. foot ball, involves rotating object so that surface spherical segment is found by sensors, where detection is continued till full surfaces are detected
DE102006059415A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Thickness measurement device determines material thickness between first and second main surface using first and second measured distances and first material thickness measured from x-ray attenuation
DE102008050637A1 (en) * 2008-10-07 2010-04-08 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus and method for optical metrology for the projection of phase shift light patterns
WO2010048960A1 (en) * 2008-10-28 2010-05-06 3Shape A/S Scanner with feedback control
DE102011000304A1 (en) 2011-01-25 2012-07-26 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Calibration of laser light section sensors with simultaneous measurement

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007025362A1 (en) * 2005-09-02 2007-03-08 Neptec Imaging system and method
DE102006031142A1 (en) * 2006-07-05 2008-01-10 Prüf- und Forschungsinstitut Pirmasens e.V. Surface coordinates three dimensional measurement and spatial detection method for e.g. foot ball, involves rotating object so that surface spherical segment is found by sensors, where detection is continued till full surfaces are detected
DE102006059415A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Thickness measurement device determines material thickness between first and second main surface using first and second measured distances and first material thickness measured from x-ray attenuation
DE102008050637A1 (en) * 2008-10-07 2010-04-08 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus and method for optical metrology for the projection of phase shift light patterns
WO2010048960A1 (en) * 2008-10-28 2010-05-06 3Shape A/S Scanner with feedback control
DE102011000304A1 (en) 2011-01-25 2012-07-26 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Calibration of laser light section sensors with simultaneous measurement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016101753A1 (en) * 2016-02-01 2017-08-03 Textor Maschinenbau GmbH CUTTING FOOD PRODUCTS

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