DE102013211286A1

DE102013211286A1 - Method for measuring a workpiece with an optical sensor

Info

Publication number: DE102013211286A1
Application number: DE201310211286
Authority: DE
Inventors: Lutz Karras
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2014-12-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen eines Werkstücks mit Hilfe des CCD- oder CMOS-Sensors eines Koordinatenmessgeräts, wobei von dem Werkstück mehrere Bilder in unveränderter Lage mit dem CCD- oder CMOS-Sensor aufgenommen werden, die Aufnahmebedingungen für mindestens zwei Bilder verändert werden und die Daten dieser mindestens zwei aufgenommenen Bilder zumindest teilweise dazu verwendet werden, einen neuen Datensatz für eine Aufnahme des aufgenommenen Werkstücks zu erzeugen.The invention relates to a method for measuring a workpiece with the aid of the CCD or CMOS sensor of a coordinate measuring machine, several images of the workpiece being recorded in an unchanged position with the CCD or CMOS sensor, the recording conditions being changed for at least two images the data of these at least two recorded images are at least partially used to generate a new data record for recording the recorded workpiece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung eines Werkstücks mit einem optischen CCD- oder CMOS-Sensor eines Koordinatenmessgeräts.The invention relates to a method for measuring a workpiece with an optical CCD or CMOS sensor of a coordinate measuring machine.

Koordinatenmessgeräte mit optischen CCD- oder CMOS-Sensoren haben ein weiten Einsatzbereich von der Vermessung von Bauteilen für Kraftfahrzeuge über die Medizintechnik bis hin zur Vermessung von Kunststoffteilen für die Konsumgüterindustrie.Coordinate measuring machines with optical CCD or CMOS sensors have a wide range of applications, from the measurement of components for motor vehicles through medical technology to the measurement of plastic parts for the consumer goods industry.

In der Regel besitzen diese Koordinatenmessgeräte mehrere Objektive mit fester Vergrößerung, die gegeneinander gewechselt werden können oder sehr präzise ansteuerbare Zoomobjektive, um verschieden große Ausschnitte der Oberfläche des zu vermessenden Werkstücks auf den CCD- oder CMOS-Sensor abzubilden. Um einen großen Tiefenschärfenbereich und damit kurze Messzeiten mit dem Koordinatenmessgerät zu ermöglichen, werden vielfach telezentrische Objektive verwendet.As a rule, these coordinate measuring machines have a plurality of fixed magnification objectives that can be interchanged, or highly precise zoom lenses, to image different sized areas of the surface of the workpiece to be measured on the CCD or CMOS sensor. In order to enable a large depth of field range and thus short measuring times with the coordinate measuring machine, many telecentric lenses are used.

Für die Aufnahmen der Werkstücke sind je nach Werkstückbeschaffenheit und zu betrachtendes Detail der Werkstückoberfläche unterschiedliche Beleuchtungsarten üblich: Durchlichtbeleuchtung, Hellfeld-Auflichtbeleuchtung und Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung.Depending on the nature of the workpiece and the detail of the workpiece surface to be considered, different types of illumination are customary for the images of the workpieces: transmitted light illumination, bright field incident illumination and dark field incident illumination.

Große CCD- oder CMOS-Sensoren mit vielen Bildpunkten ermöglichen es bei einer 1:1 Abbildung, Messobjekte von wenigen Zentimeter Durchmesser vollständig zu erfassen und dabei Strukturen in der Größenordnung von wenigen zehn Mikrometern noch aufzulösen.Large CCD or CMOS sensors with a large number of pixels enable a 1: 1 image to fully capture targets of just a few centimeters in diameter while still resolving structures on the order of a few tens of micrometers.

Durch Subpixel-Verfahren bei der Bildauswertungssoftware ist es heutzutage möglich, mit Hilfe des CCD- oder CMOS-Sensors eines Koordinatenmessgeräts eine Ortsauflösung von ca. 0,1 μm zu erzielen.By subpixel method in the image analysis software, it is now possible to achieve a spatial resolution of about 0.1 microns using the CCD or CMOS sensor of a coordinate measuring machine.

Voraussetzung für die Vermessung von Strukturen einer Oberfläche bzw. eine Werkstücks ist jedoch eine kontrastreiche Aufnahme der relevanten Strukturen. Hierzu sind in der Regel mehrere Anläufe seitens des Koordinatenmessgerätbedieners notwendig, um für die jeweilige Struktur, die optimale Beleuchtungssituation für eine kontrastreiche Abbildung zu finden. Dies führt zu einer nicht planbaren Verlängerung des kostspieligen Einsatzes des Koordinatenmessgeräts.However, a prerequisite for the measurement of structures of a surface or a workpiece is a high-contrast recording of the relevant structures. For this purpose, as a rule, several starts by the coordinate measuring machine operator are necessary in order to find the optimum lighting situation for a high-contrast image for the respective structure. This leads to an unpredictable extension of the costly use of the coordinate measuring machine.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein systematisches Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe kontrastreiche Aufnahmen relevanter Strukturen eines Werkstücks zuverlässig und reproduzierbar möglich sind.The object of the invention is therefore to provide a systematic method by means of which high-contrast images of relevant structures of a workpiece are reliably and reproducibly possible.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Vermessen eines Werkstücks mit Hilfe eines CCD- oder CMOS-Sensors eines Koordinatenmessgeräts, wobei von dem Werkstück mehrere Bilder in unveränderter Lage mit dem CCD- oder CMOS-Sensor aufgenommen werden, die Aufnahme-bedingungen für mindestens zwei Bilder verändert werden und die Daten dieser mindestens zwei aufgenommenen Bilder zumindest teilweise dazu verwendet werden, einen neuen Datensatz für eine Aufnahme des aufgenommenen Werkstücks zu erzeugen.This object is achieved by a method for measuring a workpiece by means of a CCD or CMOS sensor of a coordinate measuring machine, wherein the workpiece more pictures are taken in an unchanged position with the CCD or CMOS sensor, the recording conditions for at least two Images are changed and the data of these at least two recorded images are used at least partially to create a new record for a recording of the recorded workpiece.

Unveränderte Lage bei den Aufnahmen bedeutet hierbei, dass sowohl die Position des Werkstücks, als auch die Position des CCD- oder CMOS-Sensor nicht verändert wird.Unchanged position in the recordings here means that the position of the workpiece as well as the position of the CCD or CMOS sensor is not changed.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es möglich ist, mittels moderner Bildverarbeitungssoftware aus den Datensätzen von mindestens zwei unterschiedlichen Aufnahme, die sich in ihren Aufnahmebedingungen unterscheiden, einen neuen Datensatz für eine kontrast- oder detailreiche Aufnahme des Werkstücks zu erzeugen, der nicht davon abhängig ist, ob die beiden ursprünglichen Aufnahme unter optimalen Bedingung für eine kontrast- oder detailreiche Abbildung des Werkstücks erfolgt sind. Hierdurch wird ein oftmals unsystematisches Ausprobieren der Aufnahmebedingungen seitens des Koordinatenmessgerätbedieners ersetzt durch eine systematische Vorgabe von Aufnahmebedingungen für mindesten zwei unterschiedliche Aufnahmen.According to the invention, it has been recognized that it is possible to generate a new data record for a high-contrast or detailed recording of the workpiece by means of modern image processing software from the data sets of at least two different recordings which differ in their recording conditions, which is not dependent on whether the two original recording under optimal condition for a contrast or detailed illustration of the workpiece have been made. As a result, an often unsystematic testing of the recording conditions on the part of the coordinate measuring machine operator is replaced by a systematic specification of recording conditions for at least two different recordings.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Belichtungszeit und/oder die Blende einer dem CCD- oder CMOS-Sensor vorgelagerten Optik für die Aufnahme der mindestens zwei Bilder variiert. Die Belichtungszeit und/oder die Blende lassen sich elektronisch regeln, so dass es hierdurch relativ einfach ist, die unterschiedlichen Aufnahmebedingungen für die mindesten zwei Aufnahmen zu realisieren.In one embodiment of the method, the exposure time and / or the aperture of an optics located upstream of the CCD or CMOS sensor for the recording of the at least two images is varied. The exposure time and / or the aperture can be controlled electronically, so that it is thereby relatively easy to realize the different recording conditions for the at least two shots.

In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird die notwendige Beleuchtung für die Aufnahme der mindestens zwei Bilder in der Beleuchtungsintensität, der Beleuchtungsart, der Beleuchtungsrichtung, dem maximalen Öffnungswinkel oder der mittleren Beleuchtungswellenlänge variiert. Vor allem durch die Variation der Beleuchtungsbedingungen können die Daten zu einer kontrast- und detailreichen Aufnahme des Werkstücks kombiniert werden, da Strukturen, insbesondere Oberflächenstrukturen erst durch eine unterschiedliche Beleuchtung nahezu vollständig optisch erfasst werden können.In another embodiment of the method, the necessary illumination for recording the at least two images in the illumination intensity, the illumination mode, the illumination direction, the maximum aperture angle or the average illumination wavelength is varied. Above all, by varying the lighting conditions, the data can be combined to a high-contrast and detailed recording of the workpiece, since structures, in particular surface structures can be almost completely optically detected only by a different lighting.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist der neue Datensatz für eine Aufnahme des Werkstücks ein kontrastreicher HDR und/oder ein hochauflösender SR Datensatz. HDR Datensätze zeichnen sich durch eine logarithmische oder eine mittels einer Gleitkommazahl vorgenommene Kodierung der Helligkeitsinformationen der Pixelwerte des Bildes aus. Übliche Formate sind hierbei Radiance HDR (.hdr, .pic), Portable Float Map (.pfm, pbm), TIFF (.tif, .tiff) und OpenEXR (.exr). Diese Formate bieten einen Dynamikumfang für die Helligkeitsabstufung von etwa 5 bis etwa 80 Größenordnungen von der Zahl 10. Durch die Erzeugung von HDR oder SR Datensätzen wird die Dichte an auswertbaren Bildinformation gegenüber den ursprünglichen Einzelaufnahmen des CCD- oder CMOS-Sensors um ein Vielfaches erhöht. Hinsichtlich der Kombination von HDR und SR Datensätzen zu einem gemeinsamen Datensatz wird auf die Patentschrift DE 10 2008 034 979 B4 verwiesen. In a further embodiment of the method, the new data record for a pick-up of the workpiece is a high-contrast HDR and / or a high-resolution SR data record. HDR data sets are characterized by a logarithmic or a floating-point coding of the brightness information of the pixel values of the image. Common formats include Radiance HDR (.hdr, .pic), Portable Float Map (.pfm, pbm), TIFF (.tif, .tiff), and OpenEXR (.exr). These formats provide a dynamic range for the brightness gradation of about 5 to about 80 orders of magnitude. The generation of HDR or SR data sets increases the density of image information that can be evaluated over the original individual images of the CCD or CMOS sensor many times over. With regard to the combination of HDR and SR records to a common record is based on the patent DE 10 2008 034 979 B4 directed.

In einer Ausführungsform des Verfahrens entspricht der neue Datensatz für eine Aufnahme des Werkstücks in seinem Format und seiner Struktur den Datensätzen der mindestens zwei aufgenommenen Bildern. Indem der neue Datensatz das gleiche Format und die gleiche Struktur wie die ursprünglich aufgenommenen Bilder aufweist, wird sichergestellt, dass bereits herkömmliche an Koordinatenmessgeräten eingesetzte Software den neuen Datensatz verarbeiten kann.In one embodiment of the method, the new data record for recording the workpiece in its format and its structure corresponds to the data sets of the at least two recorded images. Ensuring that the new dataset has the same format and structure as the images originally captured ensures that traditional software used on coordinate measuring machines can process the new dataset.

In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens beträgt die kürzeste verwendete Belichtungszeit weniger als 50%, insbesondere weniger als 30% der größten verwendeten Belichtungszeit. Durch eine lange Belichtungszeit wird es ermöglicht, die ansonsten unterbelichteten Bereiche des Werkstücks kontrastreich zu erfassen. Entsprechend ist es möglich, durch eine kurze Belichtungszeit die ansonsten überbelichteten Bereiche des Werkstücks kontrastreich zu erfassen.In another embodiment of the method, the shortest exposure time used is less than 50%, in particular less than 30% of the largest exposure time used. A long exposure time makes it possible to capture the otherwise underexposed areas of the workpiece with high contrast. Accordingly, it is possible by a short exposure time to capture the otherwise overexposed areas of the workpiece in high contrast.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens beträgt das Verhältnis der größten verwendeten Blendenzahl zur kleinsten verwendeten Blendezahl größer oder gleich 2. Auch durch die Veränderung der Blende ist es möglich, eine überbelichtete Aufnahme und eine unterbelichtete Aufnahme des Werkstücks zu erzeugen, bei denen die ansonsten unterbelichteten bzw. überbelichteten Bereiche des Werkstücks kontrastreich erfasst werden.In a further embodiment of the method, the ratio of the largest aperture value used to the smallest aperture number used is greater than or equal to 2. Also by changing the aperture, it is possible to produce an overexposed recording and an underexposed recording of the workpiece, in which the otherwise underexposed or overexposed areas of the workpiece are detected in high contrast.

In einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt die minimal verwendete Beleuchtungsintensität weniger als 10% und die maximal verwendete Beleuchtungsintensität mehr als 50% der maximalen Beleuchtungsintensität des Koordinatenmessgeräts. Indem die Beleuchtungsintensität für die Beleuchtung des Werkstücks entsprechend nachgeregelt wird, ist es möglich, die ansonsten unterbelichteten bzw. überbelichteten Bereiche des Werkstücks durch gezielte Überbelichtung bzw. Unterbelichtung kontrastreich zu erfassen.In one embodiment of the method, the minimum illumination intensity used is less than 10% and the maximum illumination intensity used is more than 50% of the maximum illumination intensity of the CMM. By the readjustment of the illumination intensity for the illumination of the workpiece, it is possible to detect the otherwise underexposed or overexposed areas of the workpiece in a contrast-rich manner by targeted overexposure or underexposure.

In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist die Beleuchtungsart für die Aufnahme des mindestens einen Bilds des Werkstücks durch die Hellfeld-Auflichtbeleuchtung und für die Aufnahme des mindestens einen weiteren Bilds des Werkstücks durch die Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung gegeben. Indem das Werkstück unterschiedlich beleuchtet wird, werden die unterschiedlichen Strukturen des Werkstücks in den Aufnahmen unterschiedlich kontrastreich abgebildet.In another embodiment of the method, the type of illumination for capturing the at least one image of the workpiece is given by the bright field incident illumination and for capturing the at least one further image of the workpiece through the dark field incident illumination. By illuminating the workpiece differently, the different structures of the workpiece in the images are displayed with different levels of contrast.

In einer Ausführungsform des Verfahrens weicht die Beleuchtungsrichtung für die Aufnahme des mindestens einen Bilds des Werkstücks in ihrem Schwerstrahlwinkel um mehr als 5° vom Schwerstrahlwinkel der Beleuchtung für die Aufnahme des mindestens einen weiteren Bilds des Werkstücks ab. Durch die Variation der Beleuchtungsrichtung wird ebenfalls der Effekt erzielt, dass unterschiedlichen Strukturen des Werkstücks in den Aufnahmen unterschiedlich kontrastreich abgebildet werden.In one embodiment of the method, the illumination direction for recording the at least one image of the workpiece in its heavy beam angle differs by more than 5 ° from the heavy beam angle of the illumination for the recording of the at least one further image of the workpiece. The variation of the illumination direction likewise achieves the effect that different structures of the workpiece are imaged with different contrast in the images.

Unter dem Schwerstrahlwinkel wird der Winkel verstanden, der aus einer Mittelwertsbildung aller Beleuchtungsrichtungen gewichtet mit den jeweiligen Intensitäten der Beleuchtungsrichtungen resultiert. Bei einer Ringfeldbeleuchtung bildet daher der Schwerstrahlwinkel keinen einzelnen Winkel sondern entsprechend einen Konus. Bei einer strukturierten Beleuchtung (Dipol, Quadrupol, ...) können auch mehrere unabhängige Schwerstrahlwinkel auftreten.The heavy-beam angle is understood to be the angle resulting from averaging of all illumination directions weighted with the respective intensities of the illumination directions. In the case of a ring field illumination, therefore, the heavy-beam angle does not form a single angle but correspondingly a cone. With structured illumination (dipole, quadrupole, ...) several independent heavy beam angles can occur.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weicht der maximale Öffnungswinkel der Beleuchtung für die Aufnahme des mindestens einen Bilds des Werkstücks als numerische Apertur um mehr als 0,1 von der numerischen Apertur der Beleuchtung für die Aufnahme des mindestens einen weiteren Bilds des Werkstücks ab. Die numerische Apertur ist dabei der Sinus des maximalen Öffnungswinkels. Durch die Variation des maximalen Öffnungswinkels ist es insbesondere bei Hellfeld-Auflichtbeleuchtungen möglich, leicht unterschiedlich geneigte Flächen senkrecht zum Abbildungsstrahlengang unterschiedlich hell abzubilden, wodurch auch leichte Unterschiede in den Neigungen oder Strukturen der betrachteten Flächen durch die erfindungsgemäße Bearbeitung der Aufnahmen erfassbar werden.In a further embodiment of the method, the maximum opening angle of the illumination for taking the at least one image of the workpiece as a numerical aperture differs by more than 0.1 from the numerical aperture of the illumination for the acquisition of the at least one further image of the workpiece. The numerical aperture is the sine of the maximum opening angle. By varying the maximum opening angle, it is possible, in particular in bright field incident light illuminations, to image lightly differently inclined surfaces perpendicular to the imaging beam path, whereby slight differences in the inclinations or structures of the surfaces considered can also be detected by the processing of the recordings according to the invention.

In einer Ausführungsform des Verfahrens weicht die mittlere Beleuchtungswellenlänge für die Aufnahme des mindestens einen Bilds des Werkstücks im integralen Mittel um mehr als 50 nm vom integralen Mittel der Beleuchtungswellenlänge für die Aufnahme des mindestens einen weiteren Bilds des Werkstücks ab. Durch die Variation der Beleuchtungswellenlänge ist es möglich, die Reflektions- und Absorptionseigenschaften des zu betrachtenden Oberfläche dahingehend auszunutzen, dass in den Aufnahmen unterschiedliche Details des zu vermessenden Werkstücks zutage treten.In one embodiment of the method, the mean illumination wavelength for taking the at least one image of the workpiece in the integral means deviates by more than 50 nm from the integral mean of the illumination wavelength for the acquisition of the at least one further image of the Workpiece off. By varying the illumination wavelength, it is possible to exploit the reflection and absorption properties of the surface to be considered such that different details of the workpiece to be measured appear in the images.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention with reference to the figures, the essential details of the invention show, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. In diesen zeigtEmbodiments of the invention will be explained in more detail with reference to FIGS. In these shows

1 ein Koordinatenmessgerät in Portalbauweise und 1 a coordinate measuring machine in gantry design and

2a, b und c jeweils eine schematische Darstellung verschiedener Beleuchtungsarten für die optische Bilderfassung. 2a , b and c are each a schematic representation of different types of illumination for the optical image acquisition.

1 zeigt rein beispielhaft ein Koordinatenmessgerät 24 in sogenannter Portalbauweise. Ebenso gebräuchlich sind in der Koordinatenmesstechnik Koordinatenmessgeräte in Brücken- oder Ständerbauweise, sowie Mehrstellenmessgeräte oder Gelenkarm-Koordinatenmessgeräte. 1 shows purely by way of example a coordinate measuring machine 24 in so-called gantry construction. Coordinate measuring machines in bridge or column construction, as well as multi-point measuring instruments or articulated-arm coordinate measuring machines, are also commonly used in coordinate metrology.

Das Koordinatenmessgerät 24 weist einen Taststift 6 auf, der auswechselbar an einem Tastkopf 5 befestigt ist und der gegenüber dem Tastkopf 5 in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z ausgelenkt werden kann. Die Auslenkung des Taststiftes 6 in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z wird über drei im Tastkopf 5 befindliche Messgeber erfasst. Der Tastkopf 5 seinerseits kann in den drei Koordinaten-richtungen x, y und z bewegt werden. Dazu weist die Portalmechanik eine Messeinheit 2 auf, die in der mit dem Pfeil y bezeichneten Koordinatenrichtung gegenüber dem Messtisch 1 verfahren werden kann. Entlang der den Messtisch 1 überspannenden Traverse des Messeinheit 2 wiederum ist der sogenannte Messschlitten 3 in der mit dem Pfeil x bezeichneten Richtung beweglich geführt. Am Messschlitten 3 wiederum ist die Pinole 4 in der vertikalen mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung beweglich geführt, so dass der Tastkopf 5 über die Portalmechanik in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z verfahren werden kann. Die Vermessung eines Werkstückes erfolgt nunmehr derart, dass der Taststift 6 das zu vermessende Werkstück 7 an vorgesehenen Messpunkten antastet, wobei im Tastkopf 5 die Auslenkung des Taststiftes 6 gegenüber dem Tastkopf 5 in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z gemessen wird. Zusätzlich werden an den drei Inkrementalmaßstäben 8a–8c, die von optischen Ableseköpfen abgetastet werden, die aktuelle Position des Tastkopfes 5 in den drei Koordinatenrichtungen x, y und z gemessen. Zur Ermittlung eines Messpunktes werden nunmehr die Maßstabsmesswerte 8a–8c mit den durch die Messgeber im Tastkopf 5 ermittelten Taststiftauslenkungen komponentenrichtig verrechnet und hieraus ein Messpunkt generiert.The coordinate measuring machine 24 has a stylus 6 on, the interchangeable on a probe 5 is attached and the opposite the probe 5 in the three coordinate directions x, y and z can be deflected. The deflection of the stylus 6 in the three coordinate directions x, y and z is about three in the probe 5 detected encoder detected. The probe 5 in turn, it can be moved in the three coordinate directions x, y and z. For this purpose, the portal mechanism has a measuring unit 2 on, in the coordinate direction indicated by the arrow y opposite the measuring table 1 can be moved. Along the measuring table 1 spanning traverse of the measuring unit 2 in turn, the so-called measuring slide 3 movably guided in the direction indicated by the arrow x. On the measuring slide 3 again, the quill is 4 guided movably in the vertical direction indicated by the arrow z, so that the probe 5 can be moved via the portal mechanism in the three coordinate directions x, y and z. The measurement of a workpiece is now carried out such that the stylus 6 the workpiece to be measured 7 probed at intended measuring points, wherein in the probe 5 the deflection of the stylus 6 opposite the probe 5 is measured in the three coordinate directions x, y and z. Additionally, at the three incremental scales 8a - 8c , which are scanned by optical read heads, the current position of the probe 5 measured in the three coordinate directions x, y and z. To determine a measuring point, the scale measurement values now become 8a - 8c with the through the encoder in the probe 5 determined stylus deflections computed correctly and generated from this a measurement point.

Um nunmehr komplexe Werkstücke mit einer komplexen Geometrie vermessen zu können, werden üblicherweise unterschiedliche Taststifte benötigt, die in einem nicht dargestellten Magazin vorgehalten werden und automatisiert über eine Wechseleinrichtung am Tastkopf 5 eingewechselt werden können. Die unterschiedlichen Taststifte weisen üblicherweise einen oder mehrere Tasterschäfte auf, an deren Enden Antastkörper, wie beispielsweise eine Tastkugel oder ein Zylinder befestigt sein können. Eine horizontale Bohrung beispielsweise wird man nur mit einem horizontal ausgerichteten Tasterschaft, d. h. mit einem sogenannten seitlich angeordneten Taststift 6, vermessen können, während eine vertikale Bohrung nur mit einem vertikal ausgerichteten Tasterschaft vermessen werden kann.To be able to measure now complex workpieces with a complex geometry, usually different styli are needed, which are kept in a magazine, not shown, and automated via a changing device on the probe 5 can be changed. The different styli usually have one or more probe shafts, at the ends of probes, such as a probe ball or a cylinder can be attached. For example, a horizontal hole will only be made with a horizontally aligned stylus shaft, ie with a so-called laterally arranged stylus 6 , while a vertical hole can only be measured with a vertically aligned probe shaft.

Die Steuerung des Messablaufes und der Antriebsmittel des Koordinatenmessgerätes, sowie die Aufnahme und Auswertung der hierbei ermittelten Messwerte erfolgt durch eine Steuer und Auswerteeinheit 9, die hier in diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft durch einen einzigen Rechner realisiert ist. Die Steuer- und Auswerteeinheit 9 kann zusätzlich mit einem nicht dargestellten Bedienpult verbunden werden, mit dem über Bedienhebel das Koordinatenmessgerät auch manuell in den Koordinatenrichtungen x, y und z verfahren werden kann, sowie auch andere Funktionen, wie beispielsweise ein Taststiftwechsel oder eine Bedienung des Messprogramms vorgenommen werden können.The control of the measurement process and the drive means of the coordinate measuring machine, as well as the recording and evaluation of the measured values determined in this case by a control and evaluation 9 , which is realized here by way of example in this embodiment by a single computer. The control and evaluation unit 9 can also be connected to a control panel, not shown, with the control lever via the coordinate measuring machine can also be moved manually in the coordinate directions x, y and z, as well as other functions, such as a stylus change or operation of the measurement program can be made.

Alternativ zu einem Tastkopf 5 kann das Koordinatenmessgerät 24 der 1 auch mit einem optischen Messsystem gemäß der 2 ausgerüstet sein. Dieses optische Messsystem umfasst einen CCD- oder CMOS-Sensor, ein Objektiv und ein Beleuchtungssystem. Das optische Messsystem kann mit Hilfe des Koordinatenmessgeräts an die zu vermessende Stelle des Werkstücks gezielt verfahren werden. Dort werden anschließend mit Hilfe des CCD- oder CMOS-Sensors des Objektivs und des Beleuchtungssystems Aufnahmen des Werkstücks getätigt. Durch die Anwendung von Bildverarbeitungssoftware auf die getätigten Aufnahmen und unter Berücksichtigung der Maßstabsmesswerte 8a–8c des Koordinatenmessgeräts werden dann die Koordinaten der betrachteten relevanten Strukturen ausgegeben.Alternatively to a probe 5 can the coordinate measuring machine 24 of the 1 also with an optical measuring system according to the 2 be equipped. This optical measuring system includes a CCD or CMOS sensor, a lens and a lighting system. The optical measuring system can be selectively moved with the help of the coordinate measuring machine to the point to be measured of the workpiece. There are then taken with the help of the CCD or CMOS sensor of the lens and the illumination system recordings of the workpiece. By applying image processing software to the images taken and taking into account the scale readings 8a - 8c of the coordinate measuring machine are then output the coordinates of the relevant structures considered.

Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung auch an anderen Typen von Koordinatenmessgeräten als dem in 1 gezeigten Koordinatenmessgerät 24 in Portalbauweise eingesetzt werden kann, insbesondere bei Koordinatenmessgeräten in Brücken- oder Ständerbauweise. It is understood that the present invention also applies to other types of coordinate measuring machines than those in 1 shown coordinate measuring machine 24 can be used in gantry design, especially in coordinate measuring machines in bridge or stand construction.

Die 2 zeigt exemplarisch ein optisches Messsystem für Koordinatenmessgeräte mit drei verschiedene Beleuchtungsarten für die Aufnahme von Bildern eines Werkstücks 20 mittels einer CCD- oder CMOS-Kamera 30: a) Durchlichtbeleuchtung mit Hilfe einer Lichtquelle 10, b) Hellfeld-Auflichtbeleuchtung mit einer durch einen Teilerspiegel 50 in den Abbildungsstrahlengang eingespiegelten Lichtquelle 40 und c) Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung mit mehreren außerhalb des Abbildungsstrahlengangs angeordneten Lichtquellen 60.The 2 shows an example of an optical measuring system for coordinate measuring machines with three different types of illumination for taking pictures of a workpiece 20 by means of a CCD or CMOS camera 30 : a) Transmitted light illumination by means of a light source 10 , b) brightfield epi-illumination with one through a splitter mirror 50 in the imaging beam path mirrored light source 40 and c) dark field incident light illumination with a plurality of light sources arranged outside the imaging beam path 60 ,

Die Durchlichtbeleuchtung gemäß 2a) wird vielfach für die Vermessung von Außenkanten, Bohrungen oder Durchbrüchen von Werkstücken eingesetzt. Auch flache Werkstücke wie Blechteile oder die zum Einmessen und Kalibrieren eingesetzten Chromstrukturen auf Glas können mit der Durchlichtbeleuchtung gemäß 2a) durch eine Beleuchtung von der Rückseite des Werkstücks durch das Werkstück „hindurch” vermessen werden. Insbesondere bei der Vermessung von Außenkanten muss die Durchlichtbeleuchtung auf den Abbildungsstrahlengang abgestimmt werden. Je nach Bauart der Durchlichtbeleuchtungseinheit (z. B. kritische oder Köhler'sche Beleuchtung) entsteht ein unterschiedlicher Öffnungswinkel (Apertur) des Beleuchtungslichts, welcher auf den Öffnungswinkel des verwendeten Objektivs abzustimmen ist. Insbesondere bei der Verwendung von Zoomobjektiven sollte die Durchlichtbeleuchtungseinheit eine entsprechende Anpassung des Beleuchtungsöffnungswinkels an den veränderbaren Öffnungswinkel des Zoomobjektivs gewährleisten.The transmitted light illumination according to 2a) is often used for the measurement of outer edges, holes or breakthroughs of workpieces. Even flat workpieces such as sheet metal parts or the chrome structures used for measuring and calibrating on glass can with the transmitted light illumination according to 2a) be measured through an illumination from the back of the workpiece through the workpiece "through". In particular, when measuring outer edges of the transmitted light illumination must be matched to the imaging beam path. Depending on the design of the transmitted-light illumination unit (eg critical or Köhler illumination), a different aperture angle (aperture) of the illumination light is produced, which is to be matched to the aperture angle of the objective used. In particular, when using zoom lenses, the transmitted light illumination unit should ensure a corresponding adjustment of the illumination aperture angle to the variable aperture angle of the zoom lens.

Da in der Regel nur eine kleiner Teil der Merkmale eines Werkstücks mittels der Durchlichtbeleuchtung gemäß 2a) messbar ist, sind zusätzlich Auflichtbeleuchtungen wie die Hellfeld-Auflichtbeleuchtung gemäß 2b) und die Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung gemäß 2c) bei Koordinatenmessgeräten im Einsatz.As a rule, only a small part of the features of a workpiece by means of the transmitted light illumination according to 2a) can be measured, incident light illuminations such as the brightfield epi-illumination are also available 2 B) and the dark field incident illumination according to 2c) in coordinate measuring machines in use.

Bei der Hellfeld-Auflichtbeleuchtung gemäß 2b) wird das Licht der Lichtquelle 40 durch einen Teilerspiegel 50 parallel zur optischen Achse des Abbildungsstrahlengangs auf das Werkstück projiziert. Im Idealfall können die Linsensysteme der Abbildungsoptik für die Beleuchtungsoptik gleich mitgenutzt werden. Bei der Hellfeld-Auflichtbeleuchtung werden senkrecht zum optischen Abbildungsstrahlengang liegende Flächen der zu vermessenden Werkstücke hell abgebildet, hingegen werden schräg zum optischen Strahlengang liegende Flächen dunkel abgebildet. Im Gegensatz dazu werden bei der Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung gemäß 2c) senkrecht zum Strahlengang stehende Flächen dunkel abgebildet und geneigte Flächen je nach Relativlage zum Beleuchtungsstrahlengang mehr oder weniger hell abgebildet. Zur Optimierung der Ausleuchtung von geneigten Flächen können in der Regel die Lichtquellen 60 bei der Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung in ihrer Position und Neigung verändert werden.In the bright field incident illumination according to 2 B) becomes the light of the light source 40 through a divider mirror 50 projected onto the workpiece parallel to the optical axis of the imaging beam path. Ideally, the lens systems of the imaging optics for the illumination optics can be shared. In the bright field epi-illumination, surfaces of the workpieces to be measured, which are perpendicular to the optical imaging beam path, are depicted brightly, whereas surfaces lying obliquely to the optical beam path are imaged dark. In contrast, in the dark field incident illumination according to 2c) surfaces that are perpendicular to the beam path are shown in a dark color and that inclined surfaces are more or less bright depending on the relative position to the illumination beam path. To optimize the illumination of inclined surfaces can usually be the light sources 60 be changed in the darkfield incident light illumination in their position and inclination.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Vermessen eines Werkstücks 20 mit Hilfe eines CCD- oder CMOS-Sensors 30 eines Koordinatenmessgeräts zeichnet sich nun dadurch aus, dass von dem Werkstück 20 mehrere Bilder in unveränderter Lage mit dem CCD- oder CMOS-Sensor 30 aufgenommen werden, wobei die Aufnahmebedingungen für mindestens zwei Bilder verändert werden und wobei die Daten dieser mindestens zwei aufgenommenen Bilder zumindest teilweise dazu verwendet werden, einen neuen Datensatz für eine Aufnahme des aufgenommenen Werkstücks 20 zu erzeugen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann entweder die Belichtungszeit und/oder die Blende einer dem CCD- oder CMOS-Sensor 30 vorgelagerten Optik für die Aufnahme der mindestens zwei Bilder variiert werden, oder die notwendige Beleuchtung für die Aufnahme der mindestens zwei Bilder in der Beleuchtungsintensität, der Beleuchtungsart, der Beleuchtungsrichtung, dem maximalen Öffnungswinkel und/oder der mittleren Beleuchtungswellenlänge wird variiert.The inventive method for measuring a workpiece 20 with the help of a CCD or CMOS sensor 30 a coordinate measuring machine is characterized in that of the workpiece 20 several images in unchanged position with the CCD or CMOS sensor 30 are recorded, wherein the recording conditions are changed for at least two images and wherein the data of these at least two recorded images are used at least partially, a new record for a recording of the recorded workpiece 20 to create. In the method according to the invention, either the exposure time and / or the aperture of a CCD or CMOS sensor 30 upstream optics for recording the at least two images are varied, or the necessary illumination for the recording of the at least two images in the illumination intensity, the illumination, the illumination direction, the maximum opening angle and / or the average illumination wavelength is varied.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es nun z. B. möglich, die oben erwähnten senkrecht zum optischen Strahlengang liegenden Flächen des Werkstücks 20, welche bei einer Hellfeld-Auflichtbeleuchtung gemäß 2b) womöglich überbelichtet abgebildet werden, durch eine entsprechende Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung gemäß 2c) optimal auszuleuchten. Im umgekehrten Fall werden die bei der Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung gemäß 2c) womöglich überbelichtet abgebildeten schrägen Flächen durch eine Hellfeld-Auflichtbeleuchtung gemäß 2b)) optimal ausgeleuchtet. Durch die Kombination der Daten dieser bei unterschiedlichen Aufnahmebedingungen erzielten Bilder in einem neuen Datensatz ist es daher möglich, sowohl für schräge als auch senkrechte Flächen optimale Daten in einem einzigen Datensatz zu erzielen.By the method according to the invention it is now z. B. possible, the above-mentioned perpendicular to the optical beam surfaces of the workpiece 20 , which in brightfield incident illumination according to 2 B) possibly overexposed imaged by a corresponding dark field incident illumination in accordance with 2c) optimally illuminate. In the opposite case, the in the dark field incident illumination in accordance with 2c) possibly overexposed imaged oblique surfaces by a brightfield epi-illumination according to 2 B) ) optimally lit. By combining the data of these images obtained under different recording conditions in a new data set, it is therefore possible to achieve optimal data for both oblique and vertical surfaces in a single data set.

Dieser neue Datensatz für eine Aufnahme des Werkstücks 20 kann ein kontrastreicher HDR und/oder ein hochauflösender SR Datensatz sein, der zum Beispiel mittels der unter Lizenz GPL v2 verfügbaren Software Luminance HDR (http://qtpfsgui.sourceforge.net) aus den Daten der einzelnen Aufnahmen erzeugt wird. Hinsichtlich der Erzeugung von kombinierten HDR und SR Datensätzen wird auf die Patentschrift DE 10 2008 034 979 B4 und die dort zitierten Publikationen verwiesen.This new record for a recording of the workpiece 20 can be a high-contrast HDR and / or a high-resolution SR data set, which is generated, for example, from the data of the individual recordings by means of the Luminance HDR software available under license GPL v2 (http://qtpfsgui.sourceforge.net). With regard to the production of Combined HDR and SR records will be on the patent DE 10 2008 034 979 B4 and cited the publications cited therein.

Für die weitere Auswertung des neuen Datensatzes zur Koordinatenbestimmung mit herkömmlicher Bildverarbeitungssoftware von Koordinatenmessgeräten ist es allerdings notwendig, den neuen Datensatz wieder in einen konventionellen Datensatz mit niedrigem Dynamikbereich (LDR-Bildformat) umzuwandeln. Dabei werden bekannte Umwandlungsmethoden wie das sogenannte Tone Mapping angewandt, um bei dieser Umwandlung den durch die HDR Erzeugung erzielten Kontrast- oder Auflösungsgewinn für die einzelnen Regionen des LDR-Bildes weitestgehend beizubehalten. Somit resultiert ein neuer Datensatz für eine Aufnahme des Werkstücks, der in seinem Format und seiner Struktur den Datensätzen der mindestens zwei aufgenommenen Bildern entspricht.For the further evaluation of the new data set for coordinate determination with conventional image processing software of coordinate measuring machines, however, it is necessary to convert the new data set back into a conventional data record with a low dynamic range (LDR image format). Therein, known conversion methods, such as so-called tone mapping, are used in order to maintain as far as possible the contrast or resolution gain achieved by HDR generation for the individual regions of the LDR image. Thus results in a new record for a recording of the workpiece, which corresponds in its format and its structure to the data sets of the at least two recorded images.

Dies wird nachfolgend anhand des obigen Beispiels mit den beiden Bildern in Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung und Hellfeld-Auflichtbeleuchtung erklärt. Zunächst wird aus mindestens den beiden aufgenommenen Bildern mittels der oben angegebenen Software ein neuer HDR-Datensatz erzeugt. Dieser HDR Datensatz enthält nun sowohl für die schrägen, als auch für die senkrechten Flächen darstellenden Pixel einen Dynamikbereich von bis zu etwa 80 Größenordnungen der Zahl 10. Der einem Pixel zugeordnete Helligkeitswert des neuen HDR Datensatzes resultiert aus den Daten der mindestens aufgenommenen beiden LDR-Bildern. Bei einer nachfolgenden Komprimierung des Dynamikbereichs des HDR Bildes auf den Dynamikbereich eines LDR Bildes (Helligkeitsstufen von 256 bis etwa 14 Bit), welche z. B. auch mit der Software Luminance HDR vorgenommen werden kann, bleibt nun der Helligkeitskontrast benachbarter Pixel soweit wie eben bei der Komprimierung möglich erhalten. D. h., die Helligkeitswerte der schrägen Flächen des neuen Datensatzes nach der Komprimierung entsprechen bzw. basieren mehr auf den Helligkeitswerten der Hellfeld-Auflichtbeleuchtung als auf den Helligkeitswerten der der Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung. Umgekehrt basieren bzw. entsprechend die Helligkeitswerte der senkrechten Flächen des neuen Datensatzes nach der Komprimierung mehr auf den Helligkeitswerten der Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung als auf den Helligkeitswerten der Hellfeld-Auflichtbeleuchtung. Somit resultiert nach der Komprimierung des HDR Datensatzes wieder ein LDR-Datensatz, der aber sozusagen aus beiden ursprünglichen LDR-Bildern die jeweils besten Kontrastregionen der beiden Bilder vereint.This will be explained below with reference to the above example with the two images in dark field incident illumination and bright field incident illumination. First of all, a new HDR data set is generated from at least the two recorded images by means of the above-mentioned software. This HDR data set now contains a dynamic range of up to about 80 magnitudes of the number 10 for both the oblique and the vertical surfaces. The brightness value of the new HDR data set associated with one pixel results from the data of the at least recorded two LDR images , In a subsequent compression of the dynamic range of the HDR image on the dynamic range of an LDR image (brightness levels of 256 to about 14 bits), which z. B. also with the software Luminance HDR can be made, now the brightness contrast of adjacent pixels remains as far as possible during the compression possible. That is, the brightness values of the oblique surfaces of the new data set after compression correspond more to the brightness values of the bright field incident illumination than to the brightness values of the dark field incident illumination. Conversely, the brightness values of the vertical surfaces of the new data set after compression are based more on the brightness values of the dark field incident light illumination than on the brightness values of the bright field incident light illumination. Thus, after compression of the HDR data set, an LDR data set results again, which, so to speak, combines the two best contrast regions of the two images from both original LDR images.

Neben der dargelegten Methode aus LDR-Einzelbilder mit unterschiedlichen Aufnahmebedingungen ein HDR Datensatz zu erzeugen und diesen schließlich durch Komprimierung wieder in einen LDR Datensatz umzuwandeln, wobei der erzeugte LDR Datensatz einen gegenüber den ursprünglichen Einzelbildern insgesamt verbesserten Kontrast aufweist, besteht auch die Möglichkeit, mittels der als Belichtungsfusion oder Pseudo-HDR bezeichneten Methode den Kontrast eines Datensatzes zu erhöhen. Bei der Belichtungsfusion wird nicht ein vollständiger HDR Datensatz aus den Einzelbildern erzeugt. Bei der Belichtungsfusion werden lediglich die in den einzelnen Bildern optimal und damit kontrastreich abgebildeten Bereiche den Bildern entnommen und in einem neuen LDR Datensatz zusammengefügt. D. h., bei der Belichtungsfusion wird in einem ersten Schritt betrachtet, welche Bereiche eines Bildes sind optimal und damit kontrastreich abgebildet und in einem zweiten Schritt werden diese Bereiche der verschiedenen Bilder dann zu einem neuen Gesamtbild vereinigt. Die Belichtungsfusion ist in der Regel schneller durchzuführen als das Erzeugen von HDR Daten mit anschließender Komprimierung und erreicht beim resultierenden LDR Datensatz eine vergleichbare Qualität.In addition to the method described from LDR frames with different recording conditions to produce an HDR record and finally convert this by compression back into an LDR record, the generated LDR record has a relation to the original frames improved overall contrast, it is also possible to use the as an exposure fusion or pseudo-HDR method to increase the contrast of a data set. Exposure fusion does not produce a complete HDR record from the frames. During the exposure fusion, only the optimally contrasted areas in the individual images are taken from the images and combined in a new LDR data set. That is, in the exposure fusion is considered in a first step, which areas of an image are optimally and thus rich in contrast and in a second step, these areas of the different images are then combined into a new overall picture. The exposure fusion is usually faster to perform than generating HDR data with subsequent compression and achieves comparable quality in the resulting LDR record.

Beide oben dargelegten Verfahren, HDR zuzüglich der Komprimierung und Belichtungsfusion, erzeugen aus mit unterschiedlichen Aufnahmebedingungen aufgenommenen Einzelbildern ein Gesamtbild, dessen unterschiedliche Bildregionen den jeweils für die Bildregion optimalen Kontrast aufweisen. Somit wird durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren der Bediener eines Koordinatenmessgeräts von der mühsamen und zeitaufwändigen Suche nach einer optimalen Beleuchtung für alle Details seines betrachteten Bildausschnitts des zu vermessenden Werkstücks entbunden und es wird ihm ein systematisches und automatisiert ablaufendes Messverfahren an die Hand gegeben, welches kontrastreiche und für die weitere Messauswertung brauchbare Bilder bzw. LDR Datensätze liefert.Both of the methods set forth above, HDR plus compression and exposure fusion, produce an overall image from frames taken with different recording conditions, the different image regions of which have the optimum contrast for each image region. Thus, by the proposed method according to the invention, the operator of a coordinate measuring machine from the tedious and time-consuming search for an optimal lighting for all details of his viewed image section of the workpiece to be measured unbound and it is given him a systematic and automated running measuring method to hand, which high-contrast and provides usable images or LDR data records for further evaluation of the measurement.

Neben der Möglichkeit, zur Variation der Aufnahmebedingungen die Hellfeld-Auflichtbeleuchtung gemäß 2b) und die Dunkelfeld-Auflichtbeleuchtung gemäß 2c) zu verwenden, besteht alternativ oder zusätzlich die Möglichkeit, die Variation der Aufnahmebedingungen durch unterschiedliche Belichtungszeiten des CCD- oder CMOS-Sensors 30 vorzunehmen. Insbesondere kann hierzu die kürzeste verwendete Belichtungszeit des CCD- oder CMOS-Sensors 30 weniger als 50%, insbesondere weniger als 30% der größten verwendeten Belichtungszeit betragen.In addition to the possibility to vary the recording conditions, the bright field incident light according to 2 B) and the dark field incident illumination according to 2c) Alternatively or additionally, it is possible to use the variation of the recording conditions by different exposure times of the CCD or CMOS sensor 30 make. In particular, this can be the shortest exposure time of the CCD or CMOS sensor used 30 less than 50%, in particular less than 30% of the largest exposure time used.

Darüber hinaus kann alternativ oder zusätzlich die Variation der Aufnahmebedingungen durch eine Variation der Kamerablende vorgenommen werden. Dabei ist bevorzugt das Verhältnis der größten verwendeten Blendenzahl zur kleinsten verwendeten Blendezahl größer oder gleich 2.In addition, alternatively or additionally, the variation of the recording conditions by a variation of the camera aperture can be made. In this case, the ratio of the largest aperture value used to the smallest aperture number used is preferably greater than or equal to 2.

Ebenso alternativ oder zusätzlich kann die Variation der Aufnahmebedingungen durch eine Variation der Beleuchtungsintensität der Lichtquellen 10, 40, 60 der 2a) bis c) erfolgen. Hierbei beträgt die minimal verwendete Beleuchtungsintensität weniger als 10% und die maximal verwendete Beleuchtungsintensität mehr als 50% der maximalen Beleuchtungsintensität des Koordinatenmessgeräts. Also alternatively or additionally, the variation of the recording conditions by a variation of the illumination intensity of the light sources 10 . 40 . 60 of the 2a) to c). Here, the minimum illumination intensity used is less than 10% and the maximum illumination intensity used is more than 50% of the maximum illumination intensity of the CMM.

Ferner kann die Variation der Aufnahmebedingungen durch eine Variation der Beleuchtungsrichtung vorgenommen werden. Hierzu weicht z. B. die Beleuchtungsrichtung der Lichtquellen 60 in 2c) für die Aufnahme des mindestens einen Bilds des Werkstücks in ihrem Schwerstrahlwinkel um mehr als 5° vom Schwerstrahlwinkel der Beleuchtung für die Aufnahme des mindestens einen weiteren Bilds des Werkstücks ab. D. h., es werden für die mindestens zwei unterschiedlichen Aufnahmen z. B. zwei unterschiedliche Beleuchtungswinkel der Lichtquellen 60 in 2c) eingestellt.Furthermore, the variation of the recording conditions can be made by a variation of the illumination direction. For this differs z. B. the direction of illumination of the light sources 60 in 2c) for the recording of the at least one image of the workpiece in its heavy beam angle by more than 5 ° from the heavy beam angle of the illumination for recording the at least one further image of the workpiece. D. h., It will be for the at least two different shots z. B. two different illumination angle of the light sources 60 in 2c) set.

Alternativ oder zusätzlich kann zur Variation der Aufnahmebedingungen der Öffnungswinkel der Beleuchtung variiert werden. Hierzu weicht z. B. der maximale Öffnungswinkel der Beleuchtung in 2a) für die Aufnahme des mindestens einen Bilds des Werkstücks als numerische Apertur um mehr als 0,1 von der numerischen Apertur der Beleuchtung für die Aufnahme des mindestens einen weiteren Bilds des Werkstücks ab. D. h., es werden für die mindestens zwei unterschiedlichen Aufnahmen zwei unterschiedliche numerische Aperturen der Beleuchtung bereitgestellt, indem z. B. die Kondensorlinsen in 2a) in ihrem Abstand zur Lichtquelle 10 verändert werden oder indem z. B. die Kondensorlinse in 2b) in ihrem Abstand zur Lichtquelle 40 verändert wird.Alternatively or additionally, the opening angle of the illumination can be varied in order to vary the recording conditions. For this differs z. B. the maximum opening angle of the lighting in 2a) for recording the at least one image of the workpiece as a numerical aperture by more than 0.1 from the numerical aperture of the illumination for the acquisition of the at least one further image of the workpiece. D. h., It will be provided for the at least two different shots two different numerical apertures of lighting by z. B. the condenser lenses in 2a) in their distance to the light source 10 be changed or by z. B. the condenser lens in 2 B) in their distance to the light source 40 is changed.

Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich zur Variation der Aufnahmebedingungen die mittlere Beleuchtungswellenlänge für die Aufnahme des mindestens einen Bilds des Werkstücks im integralen Mittel um mehr als 50 nm vom integralen Mittel der Beleuchtungswellenlänge für die Aufnahme des mindestens einen weiteren Bilds des Werkstücks abweichen. Hierzu können gemäß den 2a) bis c) entsprechend ansteuerbare Lichtquellen 10, 40, 60 verwendet werden.Furthermore, as an alternative or in addition to the variation of the recording conditions, the average illumination wavelength for the acquisition of the at least one image of the workpiece in the integral means may deviate by more than 50 nm from the integral mean of the illumination wavelength for the acquisition of the at least one further image of the workpiece. For this purpose, according to the 2a) to c) correspondingly controllable light sources 10 . 40 . 60 be used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008034979 B4 [0014, 0040]

Claims

Method for measuring a workpiece with the aid of a CCD or CMOS sensor of a coordinate measuring machine, characterized in that a plurality of images are recorded in the same position with the CCD or CMOS sensor of the workpiece, wherein the recording conditions for at least two images are changed and wherein the data of these at least two captured images are used, at least in part, to generate a new record for a pick-up of the picked-up workpiece.

The method of claim 1, wherein the exposure time and / or the aperture of the CCD or CMOS sensor upstream optics for receiving the at least two images is varied.

The method of claim 1 or 2, wherein the necessary illumination for recording the at least two images in the illumination intensity, the illumination, the illumination direction, the maximum opening angle and / or the average illumination wavelength is varied.

The method of claim 1, wherein the new record for a recording of the workpiece is a high contrast HDR and / or a high resolution SR data set.

The method of claim 1, wherein the new record for a recording of the workpiece in its format and its structure corresponds to the data sets of the at least two recorded images.

Method according to claim 2, wherein the shortest exposure time used is less than 50%, in particular less than 30% of the maximum exposure time used.

The method of claim 2, wherein the ratio of the largest aperture value used to the smallest aperture number used is greater than or equal to 2.

The method of claim 3, wherein the minimum illumination intensity used is less than 10% and the maximum illumination intensity used is greater than 50% of the maximum illumination intensity of the CMM

The method of claim 3, wherein the illumination for the recording of the at least one image of the workpiece is the bright field incident illumination and for the recording of the at least one further image of the workpiece, the dark field incident illumination.

The method of claim 3, wherein the illumination direction for the recording of the at least one image of the workpiece differs in its gravity angle by more than 5 ° from the heavy beam angle of the illumination for receiving the at least one further image of the workpiece.

The method of claim 3, wherein the maximum aperture angle of illumination for capturing the at least one image of the workpiece as a numerical aperture deviates by more than 0.1 from the numerical aperture of the illumination for capturing the at least one further image of the workpiece.

The method of claim 3, wherein the average illumination wavelength for capturing the at least one image of the workpiece in the integral mean deviates by more than 50 nm from the integral average of the illumination wavelength for capturing the at least one further image of the workpiece.