DE102013106696B4 - Steuerungseinheit für eine optische Vermessungseinrichtung und Verfahren zur Steuerung einer optischen Vermessungseinrichtung - Google Patents

Steuerungseinheit für eine optische Vermessungseinrichtung und Verfahren zur Steuerung einer optischen Vermessungseinrichtung Download PDF

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Abstract

Steuerungseinheit (3) für eine optische Vermessungseinrichtung (1), die mindestens einen optischen Sensor (2a, 2b, 2n) und eine von dem optischen Sensor (2a, 2b, 2n) entfernte Auswerteeinheit (4) hat, wobei die Steuerungseinheit (3) mindestens eine zweite zur Datenübertragung mit Hilfe des USB-Standards eingerichtete Geräteschnittstelle (6) zum Anschluss eines jeweiligen optischen Sensors (2a, 2b, 2n) hat, wobei die Steuerungseinheit (3) eine Datenverarbeitungseinheit (10) und einen Datenspeicher (11) hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (3) eine erste Netzwerkschnittstelle (7) zum Anschluss eines mit einer von dem optischen Sensor (2a, 2b, 2n) entfernten Auswerteeinheit (4) verbundenen Datenübertragungsnetzwerkes (8) aufweist, wobei die Steuerungseinheit (3) zwischen die Auswerteeinheit (4) und den mindestens einen Sensor (2a, 2b, 2n) geschaltet ist, und dass die Steuerungseinheit (3) zum Empfangen von Bildaufnahmebefehlen von der Auswerteeinheit (4) und zur Ausführung einer in der Steuerungseinheit (3) abgelegten, vorgegebenen Messroutine zur Vermessung in Abhängigkeit von dem empfangenen Bildaufnahmebefehl eingerichtet ist, wobei die vorgegebene Messroutine eine Zwischenspeicherung und Protokollkonvertierung der von dem mindestens einen optischen Sensor (2a, 2b, 2n) über die zugehörige Geräteschnittstelle (6) empfangenen Bilddaten und eine Übertragung der Bilddaten in einem anderen Protokollformat, als das USB-Protokoll über die Netzwerkschnittstelle (7) an die Auswerteeinheit (4) umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinheit für eine optische Vermessungseinrichtung, die mindestens einen optischen Sensor und eine von dem optischen Sensor (2a, 2b, 2n) entfernte Auswerteeinheit (4) hat, wobei die Steuerungseinheit (3) mindestens eine zweite zur Datenübertragung mit Hilfe des USB-Standards eingerichtete Geräteschnittstelle zum Anschluss eines jeweiligen optischen Sensors hat, wobei die Steuerungseinheit eine Datenverarbeitungseinheit und einen Datenspeicher hat.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung einer optischen Vermessungseinrichtung, die mindestens einen optischen Sensor und eine von dem optischen Sensor entfernte Auswerteeinheit sowie eine zwischen Auswerteeinheit und den mindestens einen optischen Sensor geschaltete Steuerungseinrichtung hat.
  • Zur optischen Vermessung sind verschiedene Verfahren bekannt, z. B. Triangulationsverfahren oder Interferometrische Techniken. Diese Triangulationsverfahren beruhen häufig auf der Aufnahme eines Objektes mittels mindestens einen optischen Sensors, wobei das Objekt mit Markern direkt versehen ist oder mit Hilfe eines Projektors mit einem Muster beaufschlagt wird. Bei der sogenannten Lichtschnitttechnik wird eine Linie auf die Oberfläche des zu vermessenden Objektes projiziert und diese Linie aus einer von der Beleuchtungsrichtung abweichenden Richtung beobachtet. Bei der Streifenprojektion werden mehrere Linien gleichzeitig auf die Oberfläche des zu vermessenden Gegenstandes projiziert. Der Linienabstand und die Linienbreite verändern sich in Abhängigkeit von der Oberfläche, so dass hieraus durch Bildaufnahme des eine solche Linienstruktur aufweisenden Objektes eine Formerfassung des Objektes erfolgen kann.
  • WO 00/66973 A1 offenbart ein Verfahren zur optischen Formerfassung von Gegenständen sowie ein diesbezügliches Messsystem, bei dem optische Sensoren direkt mit einer Auswerteeinheit verbunden sind.
  • EP 2 479 536 A2 beschreibt ein optisches Messsystem mit einer Kamera, die über eine USB- oder GigE-Schnittstelle direkt mit einem Personalcomputer als Auswerteeinheit verbunden ist. Der Personalcomputer ist weiterhin mit einer Steuerungseinheit zur Steuerung einer Beleuchtungseinrichtung verbunden. Aufgrund der begrenzt möglichen Leitungslänge von USB-Verbindungen ist der Personalcomputer räumlich sehr benachbart zu der Bildaufnahmeeinrichtung positioniert.
  • US 2006/0190529 A1 offenbart einen vielseitig einsetzbaren Schnittstellenbaustein, der unter anderem eine USB-Schnittstelle und eine Ethernet-Netzwerkschnittstelle sowie einen Datenspeicher und einen Prozessor zur Ausführung von Programmen, wie Gerätetreibern, Webserver- und FTP-Funktionen und dergleichen hat.
  • US 2008/0019393 A1 beschreibt ein Operationssteuerungssystem für medizinische Operationen, bei dem viele unterschiedliche medizinische Geräte mit einer Systemsteuerung verbunden sind. Hierzu sind unter anderem Kommunikationskonverter zur Anpassung von Geräten mit USB-Schnittstelle an andere Kommunikationsprotokolle wie z. B. das Ethernet-Protokoll vorgesehen.
  • US 2007/0096012 A1 beschreibt ein System zur optischen Fahrzeugreifenausrichtung, das mehrere Kameras hat, die über einen Switch über ein gemeinsames Netzwerk mit einem Datenverarbeitungssystem verbunden sind. USB-Kameras können hierbei z. B. mit Hilfe des GenICam-Kommunikationsstandard an den Switch angeschlossen werden, da dieser Standard sowohl das serielle USB-Protokoll unterstützt, als auch eine Kommunikation über die Netzwerkverbindung 202 ohne Protokollumsetzung ermöglicht.
  • Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Steuerungseinheit für eine optische Vermessungseinrichtung zu schaffen, bei der trotz begrenzter Leitungslänge von USB-Anschlüssen eine universelle Schnittstelle zum Anschluss von Standard-USB-Kameras in Verbindung mit einer entfernten Auswerteeinheit bereitgestellt wird und eine vereinfachte universelle Ansteuerung durch die Auswerteeinheit möglich ist.
  • Die Aufgabe wird mit der Steuerungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch das Verfahren zur Steuerung einer optischen Vermessungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Es wird eine Steuerungseinheit vorgeschlagen, die zum Empfang von Bildaufnahmebefehlen von der Auswerteeinheit und zur Ausführung einer vorgegebenen Messroutine in Abhängigkeit von dem empfangenen Bildaufnahmebefehl zur optischen Vermessung eingerichtet ist, wobei die vorgegebene Messroutine eine Zwischenspeicherung und eine Protokollkonvertierung der von dem mindestens einen optischen Sensor über die zugehörige Geräteschnittstelle empfangenen Bilddaten und eine Übertragung der Bilddaten in einem anderen Protokollformat als das USB-Protokoll über die Netzwerkschnittstelle an die Auswerteeinheit umfasst.
  • Diese vorgegebene Messroutine ist in der Steuerungseinheit abgelegt und kann hierzu von der Auswerteeinheit über das Datenübertragungsnetzwerk und die Netzwerkschnittstelle an die Steuerungseinheit übertragen werden.
  • Die Steuerungseinheit wird mit der USB-Schnittstelle benachbart zu dem mindestens einen zugeordneten optischen Sensor angeordnet. Dabei werden die Daten von der jeweiligen USB-Geräteschnittstelle nicht einfach in ein anderes Transportformat, wie zum Beispiel Ethernet, umgesetzt und weitergeleitet. Vielmehr ist die Steuerungseinheit im Unterschied zu einem einfachen Switch oder Hub eingerichtet, Bildaufnahmebefehle von der entfernten Auswerteeinheit zu empfangen und diese zur Ausführung einer geeigneten Messroutine, die an die Steuerungseinheit und die daran angeschlossenen optischen Sensoren und gegebenenfalls Lichtquellen angepasst ist, umzusetzen. Die Steuerungseinheit hat somit eine eigene Intelligenz mit vorgegebenen Messroutinen. Die Auswerteeinheit hingegen benötigt keine Kenntnis der eigentlichen Messroutine. Durch die Übersendung eines Bildaufnahmebefehls von der Auswerteeinheit an die Steuerungseinheit wird die in der Steuerungseinheit vorgegebene Messroutine ausgewählt und ausgelöst.
  • Auf diese Weise wird eine dezentrale Steuerungseinheit bereitgestellt, die über eine USB-Geräteschnittstelle vorzugsweise nach dem USB 3-Standard - sowie aufwärts kompatiblen zukünftigen Weiterentwicklungen davon - den Anschluss preiswerter Standard USB-Kameras als optische Sensoren erlaubt.
  • Damit gelingt auch in Verbindung mit dem Datenspeicher der Steuerungseinheit eine Zwischenspeicherung der über die USB-Geräteschnittstelle aufgenommenen Bilddaten der angeschlossenen optischen Sensoren und eine Anpassung der Datenströme derart, dass diese bevorzugt synchronisiert und zusammengefasst an die Auswerteeinheit über die Netzwerkschnittstelle und das daran angebundene Datenübertragungsnetzwerk übersandt werden können.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuerungseinheit mindestens eine Lichtquellenschnittstelle zum Anschluss mindestens einer Lichtquelle zur gesteuerten Beleuchtung eines zu vermessenden Objektes hat. Die Steuerungseinheit ist dann zur Ansteuerung der mindestens einen Lichtquelle in Abhängigkeit von Bildaufnahmebefehlen der Auswerteeinheit eingerichtet. Diese Ansteuerung der mindestens einen Lichtquelle erfolgt dann vorzugsweise über die vorgegebene Messroutine.
  • Als Lichtquellenschnittstelle kann zum Beispiel eine der zum Anschluss von optischen Sensoren bereitgestellten Geräteschnittstellen ausgewählt sein. Denkbar ist aber auch, dass mindestens eine eigenständige Lichtquellenschnittstelle vorgesehen ist, die ausschließlich für den Anschluss einer Lichtquelle vorgesehen ist und entsprechend von der Datenverarbeitungseinheit angesteuert wird.
  • Mindestens eine der Lichtquellen kann beispielsweise ein ansteuerbarer Projektor zur Beleuchtung des zu vermessenden Objektes mit einem auswählbaren Projektionsmuster sein. Die vorgegebene Messroutine ist dabei zur Ansteuerung eines Projektors derart eingerichtet, dass zur optischen Vermessung eine vorgegebene Abfolge von Projektionsmustern in vorgegebenen Projektionsrichtungen auf das Objekt projiziert werden. In diesem Zusammenhang ist die Steuerungseinrichtung mit Hilfe der vorgegebenen Messroutine zur Ansteuerung des über die Geräteschnittstellen angeschlossenen mindestens einen optischen Sensors eingerichtet, um die projizierten Muster aufzunehmen und die zugehörigen Bildinformationen an die Auswerteeinheit weiterzuleiten.
  • Die Steuerungseinheit ist besonders vorteilhaft zur synchron-getriggerten Ansteuerung von mindestens zwei optischen Sensoren eingerichtet, um zusammengehörige Bildaufnahmesequenzen mehrerer Sensoren zu erfassen und zwischenzuspeichern. Dabei gelingt eine Synchronisierung der Bilddaten unter Berücksichtigung der Datenübertragungsraten der Geräteschnittstellen durch Zwischenspeicherung von Bildern oder Bildsegmenten der aufgenommenen Bilder in dem Datenspeicher der Steuerungseinheit.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuerungseinheit zu quasi gleichzeitigen Übertragung von zusammengehörigen Bilddaten über die Netzwerkschnittstelle an die Auswerteeinheit mittels Multiplexübertragung eingerichtet ist. Dies wird durch den Datenspeicher der Steuerungseinheit und die geeignet eingerichtete Datenverarbeitungseinheit ermöglicht.
  • Die Netzwerkschnittstelle ist vorzugsweise zur Datenübertragung mit Hilfe des Ethernet-Protokolls eingerichtet. Denkbar ist aber auch, dass die Netzwerkschnittstelle ein anderes Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsprotokoll unterstützt und hierbei beispielsweise das TCP/IP-Protokoll, UDP-Protokoll und/oder GigE-Vision-Protokoll einbettet.
  • Die Datenverarbeitungseinheit kann hierzu beispielsweise zur Konvertierung von Bilddaten des mindestens einen optischen Sensors in dem GigE-Vision-Protokoll-Standard zur Übertragung über die Netzwerkschnittstelle an die Auswerteeinheit eingerichtet sein.
  • Zur Steuerung einer optischen Vermessungseinrichtung, die mindestens einen optischen Sensor und eine von dem optischen Sensor entfernte Auswerteei n-heit sowie eine zwischen Auswerteeinheit und den mindestens einen optischen Sensor geschaltete Steuerungseinrichtung aufweist, hat das Verfahren die Schritte:
    • - Empfangen von Bildaufnahmebefehlen der Auswerteeinheit durch die Steuerungseinheit über eine Netzwerkschnittstelle für ein Datenübertragungsnetzwerk,
    • - Ausführen einer in der Steuerungseinheit (3) abgelegten, vorgegebenen Messroutine zur Vermessung in Abhängigkeit von den empfangenen Bildaufnahmebefehlen, wobei
    • - ein Ansteuern des mindestens einen optischen Sensors über mindestens eine USB-Geräteschnittstelle in Abhängigkeit von einem empfangenen Bildaufnahmebefehl durch die Steuerungseinheit,
    • - Zwischenspeichern von Bilddaten des optischen Sensors in der Steuerungseinheit,
    • - Umsetzen der zwischengespeicherten Bilddaten durch die Steuerungseinheit in einem Protokoll erfolgt, das zur Übertragung über das Datenübertragungsnetzwerk und Auswertung durch die Auswerteeinheit vorgesehen ist und von dem USB-Protokoll der Geräteschnittstelle für den mindestens einen optischen Sensor unterschiedlich ist.
  • Dabei erfolgt vorzugsweise weiterhin ein Schritt des Ansteuerns mindestens einer an die Steuerungseinheit anschließbaren Lichtquelle in Abhängigkeit von dem empfangenen Bildaufnahmebefehl.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 - Blockdiagramm einer optischen Vermessungseinrichtung mit einer Steuerungseinheit sowie einer daran angeschlossenen Auswerteeinheit, optischen Sensoren und einer Lichtquelle;
    • 2 - Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer optischen Vermessungseinrichtung.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm einer optischen Vermessungseinrichtung 1, die eine Anzahl n von optischen Sensoren 2a, 2b, ..., 2n, eine Steuerungseinheit 3, eine Auswerteeinheit 4 und mindestens eine Lichtquelle 5 hat.
  • Zum Anschluss des mindestens einen optischen Sensors 2a, 2b, 2n (z. B. Kamera) ist eine jeweils zugeordnete Geräteschnittstelle 6 in der Steuerungseinheit vorgesehen. Die Geräteschnittstellen 6 sind zur Kommunikation nach dem USB-Standard und insbesondere nach dem USB 3-Standard oder einem hierzu aufwärts kompatiblem USB-Standard eingerichtet. Mit dem USB 3.0-Standard wird ein Datenübertragungsprotokoll im Vollduplexbetrieb bereitgestellt, der mit einer Datenrate von bis zu 5 Gbit/s die Übertragung großer Datenmengen und insbesondere von Bilddaten ermöglicht. Damit lassen sich als optische Sensoren 2a, 2b, 2n hierzu kompatible USB-3-Kameras einsetzen, die z. B. über den sogenannten USB 3-Vision-Standard angesprochen werden. Mit den vollduplexfähigen Geräteschnittstellen 6 wird das Geräteprotokoll USB 3 und aufwärts kompatible Protokolle zur Datenübertragung unterstützt, während die Kommunikation auf einer höheren Protokollebene über die Geräteschnittstelle 6 mit den optischen Sensoren 2a, 2b, 2n mit dem USB 3-Vision-Standard-Protokoll erfolgen kann.
  • Für den Anschluss der Auswerteeinheit 4 an die Steuerungseinheit 3 ist eine Netzwerkschnittstelle 7 vorgesehen, die vorzugsweise zur Datenkommunikation über ein Datenübertragungsnetzwerk 8 mit Hilfe des Ethernet-Protokolls erlaubt. Hierzu ist die Netzwerkschnittstelle 7 als Hochgeschwindigkeitsinterface vorzugsweise für Datenströme von 10 Gbit/s und mehr eingerichtet, wobei das TCP/IP-Protokoll, das UDP-Protokoll und optional das GigE-Vision-Protokoll in den Datenstrom eingekapselt wird.
  • Weiterhin hat die Steuerungseinheit 3 eine Lichtquellenschnittstelle 9 zum Anschluss mindestens einer Lichtquelle 5, wie z.B. eines programmierbaren LCD-Projektors. Ein solcher programmierbarer LCD-Projektor kann insbesondere zur Beaufschlagung eines zu vermessenden Objektes mit einem Streifenmuster verwendet werden.
  • Die Steuerungseinheit 3 hat weiterhin eine Datenverarbeitungseinheit 10, die mit der mindestens einen Geräteschnittstelle 6, der Netzwerkschnittstelle 7 und der Lichtquellenschnittstelle 9 verbunden ist. Die Datenverarbeitungseinheit 10 ist als Mikroprozessor- oder Mikrocontrollermodul ausgeführt und geeignet programmiert, um das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Steuerung einer optischen Vermessungseinrichtung durchzuführen. Hierzu hat die Datenverarbeitungseinheit 10 Zugriff auf einen Datenspeicher 11, um von dem mindestens einen optischen Sensor 2a, 2b, 2n aufgenommene Bilddaten zwischenzuspeichern und zur Übertragung über die Netzwerkschnittstelle 7 und das Datenübertragungsnetzwerk 8 zu konvertieren.
  • 2 lässt das Blockdiagramm aus 1 mit einer Flussdarstellung der Ablaufschritte des Verfahrens zur Steuerung einer optischen Vermessungseinrichtung erkennen.
  • Im Schritt a) wird mindestens ein geeigneter Bildaufnahmebefehl von der Auswerteeinheit 4 über das Übertragungsnetzwerk 8 ausgesandt und über die Netzwerksschnittstelle 7 der Steuerungseinheit 3 durch die Steuerungseinheit 3 empfangen zu werden. Mit diesem Bildaufnahmebefehl wird eine vorgegebene Messroutine ausgelöst. Die Steuerungseinheit 3 hat hierbei Kenntnis über die Art und Anzahl der daran angeschlossenen optischen Sensoren 2a, 2b, 2n und Lichtquellen 5. Für eine solche Ausstattung ist mindestens eine diesbezügliche Messroutine in der Steuerungseinheit 3 beispielsweise in einem Flash-Speicher der Datenverarbeitungseinheit 10 unter dem Datenspeicher 11 hinterlegt. Mit den Bildaufnahmebefehlen wird im Schritt a) somit eine Messroutine ausgelöst, ohne dass die Auswerteeinheit 4 den konkreten Messablauf selbst steuern muss. Dies ist der Steuerungseinheit 3 vorbehalten.
  • Hierzu erfolgt im Schritt b) ein Ansteuern des mindestens einen optischen Sensors 2a, 2b, 2n über mindestens eine USB-Geräteschnittstelle 6 in Abhängigkeit von dem empfangenen Bildaufnahmebefehl und der hierdurch ausgelösten vorgegebenen Messroutine. Dabei werden von den optischen Sensoren 2a, 2b, 2n Bilddaten von dem zu vermessenden Objekt aufgenommen und an die Datenverarbeitungseinheit 10 über die USB-Geräteschnittstelle 6 übertragen. Mit Hilfe der Messroutine und der parallelen USB-Geräteschnittstellen 6 gelingt es, mehrere optische Sensoren 2a, 2b, 2n quasi gleichzeitig auszulesen. Unter „quasi gleichzeitig“ wird verstanden, dass die von den optischen Sensoren 2a, 2b, 2n aufgenommenen Bilder ohne erkennbare Verzögerung als zusammengehörige Bildsequenz erfasst werden.
  • In diesem Zusammenhang erfolgt optional in einem Schritt b') ein Ansteuern mindestens einer an die Steuerungseinheit 3 über die Lichtquellenschnittstelle 9 angeschlossenen Lichtquelle 5, um das zu vermessende Objekt entsprechend der vorgegebenen Messroutine zu beleuchten. Hierbei wird vorzugsweise ein geeignetes Projektionsmuster auf das Objekt projiziert. Auch dies wird durch die vorgegebene Messroutine durch die Steuerungseinheit 3 gesteuert.
  • Die aufgezeichneten Bilddaten der optischen Sensoren 2a, 2b, 2n werden dann im Schritt c) in dem Datenspeicher 11 zwischengespeichert.
  • In einem Schritt d) erfolgt ein Umsetzen der zwischengespeicherten Bilddaten durch die Datenverarbeitungseinheit 10 der Steuerungseinheit 3 in ein Protokoll, das zur Übertragung über das Datenübertragungsnetzwerk 8 und zur Auswertung durch die Auswerteeinheit 4 vorgegeben ist und sich von dem USB-Protokoll der Geräteschnittstellen 6 unterscheidet. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Bilddaten in der höheren Protokollebene in den GigE-Vision-Standard umgesetzt und zur Übertragung in ein Ethernet-Protokollrahmen eingebunden werden. Damit erscheinen die optischen Sensoren 2a, 2b, 2n beziehungsweise die davon stammenden Bilder für die Auswerteeinheit 4 als GigE-Kameras, wie dies im Stand der Technik bereits bekannt war. Damit kann die Auswerteeinheit 4 ohne diesbezügliche Änderung mit der Steuerungseinheit 3 betrieben werden.
  • Optional ist denkbar, dass die Datenverarbeitungseinheit 10 der Steuerungseinheit 3 durch Programmierung geeignet auch zur weiteren Aufbereitung der aufgezeichneten und zwischengespeicherten Bilddaten eingerichtet ist, um zum Beispiel Höhenbilder, Phasenbilder und ähnliches vor dem Weitertransport zu der Auswerteeinheit 4 zu berechnen. Damit kann ein Teil der Vorauswertung in die Steuerungseinheit 3 verlegt werden, um auf diese Weise die Auswerteeinheit 4 zu entlasten und gegebenenfalls auch die zur Auswerteeinheit 4 transferierten Datenströme zu verringern.
  • Durch die Nutzung von USB-Geräteschnittstellen 6 ist der Anschluss von Standard-USB3-Kameras möglich. Hierzu muss die Datenverarbeitungseinheit 10 als USB-Master (host-controller) zum Anschluss von USB-Kameras als USB-Endgeräte eingerichtet sein. Dabei ist die Datenverarbeitungseinheit 10 zur Vollduplexübertragung über die Geräteschnittstellen 6 eingerichtet. Damit unterstützt die Datenverarbeitungseinheit 10 den Universal Serial Bus (USB) 3.0-Standard und aufwärtskompatible Vollduplex-Schnittstellen der seriellen USB-Schnittstelle. Hierzu ist die Datenverarbeitungseinheit 10 geeignet programmiert, um durch regelmäßiges Pollen (Polling) Daten von den einzeln angesprochenen optischen Sensoren 2a, 2b, 2n über die entsprechenden USB-Geräteschnittstellen 6 abzuholen.
  • Unter „regelmäßig“ wird verstanden, dass die Daten entweder in einer Programmschleife wiederkehren, in definierten Zeitintervallen oder interupt gesteuert, das heißt ereignisbezogen abgeholt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn mit Hilfe des durch den USB 3-Standard unterstützten Speicherzugriffsverfahrens DMA (Direct Memory Access) die von den optischen Sensoren 2a, 2b, 2n bereitgestellten Daten zunächst einmal ohne Verwendung des Mikroprozessor der Datenverarbeitungseinheit 10 in den Datenspeicher 11 geschrieben werden. Ein solches direktes Einschreiben der Sensordaten in den Datenspeicher 11 erfolgt regelmäßig und wird über den USB-Treiber der USB 3-Einheit (z. B. USB-Chip) gesteuert. Die USB-Geräteschnittstelle 6 sorgt somit dafür, dass die Daten von den einzelnen angesprochenen optischen Sensoren 2a, 2b, 2n zunächst einmal in dem Datenspeicher 11 gesammelt werden. Sobald ein Datensatz komplett ist, wird dann von der entsprechenden USB-Geräteschnittstelle 6 ein Signal an die Datenverarbeitungseinheit 10 geschickt, dass das Datenpaket nun zur Weiterverarbeitung bereitsteht und die Datenverarbeitungseinheit 10 nunmehr mit den Daten arbeiten kann.
  • In entsprechender Weise kann auch die Netzwerkschnittstelle 7 eingerichtet sein, um mit Hilfe des DMA-Verfahrens Daten aus dem Datenspeicher 11 zur Weiterleitung an die Auswerteeinheit 4 ohne Belastung der Datenverarbeitungseinheit 10 für diese Kommunikationsaufgabe auszulesen.
  • Gleichermaßen können von der Auswerteeinheit 4 an die Steuerungseinheit 3 gerichtete Daten zunächst einmal von der Netzwerkschnittstelle 7 mit dem DMA-Verfahren in den Datenspeicher 11 geschrieben werden. Sobald ein Datenpaket dann vollständig ist, wird dann von der Netzwerkschnittstelle 7 ein Fertigstellungssignal („ready“) an die Datenverarbeitungseinheit 10 geschickt, so dass diese Datenverarbeitungseinheit 10 dann mit den im Datenspeicher 11 bereitgestellten Daten arbeiten kann.

Claims (10)

  1. Steuerungseinheit (3) für eine optische Vermessungseinrichtung (1), die mindestens einen optischen Sensor (2a, 2b, 2n) und eine von dem optischen Sensor (2a, 2b, 2n) entfernte Auswerteeinheit (4) hat, wobei die Steuerungseinheit (3) mindestens eine zweite zur Datenübertragung mit Hilfe des USB-Standards eingerichtete Geräteschnittstelle (6) zum Anschluss eines jeweiligen optischen Sensors (2a, 2b, 2n) hat, wobei die Steuerungseinheit (3) eine Datenverarbeitungseinheit (10) und einen Datenspeicher (11) hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (3) eine erste Netzwerkschnittstelle (7) zum Anschluss eines mit einer von dem optischen Sensor (2a, 2b, 2n) entfernten Auswerteeinheit (4) verbundenen Datenübertragungsnetzwerkes (8) aufweist, wobei die Steuerungseinheit (3) zwischen die Auswerteeinheit (4) und den mindestens einen Sensor (2a, 2b, 2n) geschaltet ist, und dass die Steuerungseinheit (3) zum Empfangen von Bildaufnahmebefehlen von der Auswerteeinheit (4) und zur Ausführung einer in der Steuerungseinheit (3) abgelegten, vorgegebenen Messroutine zur Vermessung in Abhängigkeit von dem empfangenen Bildaufnahmebefehl eingerichtet ist, wobei die vorgegebene Messroutine eine Zwischenspeicherung und Protokollkonvertierung der von dem mindestens einen optischen Sensor (2a, 2b, 2n) über die zugehörige Geräteschnittstelle (6) empfangenen Bilddaten und eine Übertragung der Bilddaten in einem anderen Protokollformat, als das USB-Protokoll über die Netzwerkschnittstelle (7) an die Auswerteeinheit (4) umfasst.
  2. Steuerungseinheit (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (3) mindestens eine Lichtquellenschnittstelle (9) zum Anschluss mindestens einer Lichtquelle (5) zur gesteuerten Beleuchtung eines zu vermessenden Objektes hat, wobei die Steuerungseinheit (3) zur Ansteuerung der mindestens einen Lichtquelle (5) in Abhängigkeit von Bildaufnahmebefehlen der Auswerteeinheit (4) eingerichtet ist.
  3. Steuerungseinheit (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquellenschnittstelle (9) eine der Geräteschnittstellen (6) ausgewählt ist.
  4. Steuerungseinheit (3) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Lichtquellen (5) ein ansteuerbarer Projektor zur Beleuchtung des zu vermessenden Objektes mit auswählbaren Projektmustern ist.
  5. Steuerungseinheit (3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (3) zur synchron-getriggerten Ansteuerung von mindestens zwei optischen Sensoren (2a, 2b, 2n) eingerichtet ist, um zusammengehörige Bildaufnahmesequenzen mehrerer optischer Sensoren (2a, 2b, 2n) zu erfassen und zwischen zu speichern.
  6. Steuerungseinheit (3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (3) zur quasi gleichzeitigen Übertragung von zusammengehörigen Bilddaten über die Netzwerkschnittstelle (7) an die Auswerteeinheit (4) mittels Multiplexübertragung eingerichtet ist.
  7. Steuerungseinheit (3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkschnittstelle (7) zur Datenübertragung mit Hilfe des Ethernet-Protokolls eingerichtet ist.
  8. Steuerungseinheit (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (10) zur Konvertierung von Bilddaten des mindestens einen optischen Sensors (2a, 2b, 2n) in dem GigE-Vision-Protokollstandard zur Übertragung über die Netzwerkschnittstelle (7) an die Auswerteeinheit (4) eingerichtet ist.
  9. Verfahren zur Steuerung einer optischen Vermessungseinrichtung (1), die mindestens einen optischen Sensor (2a, 2b, 2n) und eine von dem optischen Sensor (2a, 2b, 2n) entfernte Auswerteeinheit (4) sowie eine zwischen Auswerteeinheit und den mindestens einen optischen Sensor (2a, 2b, 2n) geschaltete Steuerungseinheit (3) hat, gekennzeichnet durch - Empfangen von Bildaufnahmebefehlen der Auswerteeinheit (4) durch die Steuerungseinheit (3) über eine Netzwerkschnittstelle (7) für ein Datenübertragungsnetzwerk (8), - Ausführen einer in der Steuerungseinheit (3) abgelegten, vorgegebenen Messroutine zur Vermessung in Abhängigkeit von den empfangenen Bildaufnahmebefehlen, wobei - ein Ansteuern des mindestens einen optischen Sensors (2a, 2b, 2n) über mindestens eine USB-Geräteschnittstelle (6) in Abhängigkeit von einem empfangenen Bildaufnahmebefehl durch die Steuerungseinheit (3), - Zwischenspeichern von Bilddaten des optischen Sensors (2a, 2b, 2n) in der Steuerungseinheit (3), und ein - Umsetzen der zwischengespeicherten Daten durch die Steuerungseinheit (3) in einem Protokoll erfolgt, das zur Übertragung über das Datenübertragungsnetzwerk zur Ansteuerung durch die Auswerteeinheit (4) vorgegeben ist und von dem USB-Protokoll der Geräteschnittstelle (6) für den mindestens einen optischen Sensor (2a, 2b, 2n) unterschiedlich ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Ansteuern mindestens einer an die Steuerungseinheit (3) anschließbaren Lichtquelle (5) in Abhängigkeit von dem empfangenen Bildaufnahmebefehl.
DE102013106696.8A 2013-06-26 2013-06-26 Steuerungseinheit für eine optische Vermessungseinrichtung und Verfahren zur Steuerung einer optischen Vermessungseinrichtung Active DE102013106696B4 (de)

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