DE102013223852B4

DE102013223852B4 - Method for creating at least two images with a camera device and camera device

Info

Publication number: DE102013223852B4
Application number: DE102013223852.5A
Authority: DE
Inventors: Ralf Zink
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2033-11-22
Also published as: DE102013223852A1

Abstract

Verfahren zur Erstellung von mindestens zwei Bildern (B, B1, B2, B3) eines Messobjekts (2) mit einer Kameravorrichtung (1), wobei in einem ersten Aufnahmehauptschritt (AHS1) eine Beleuchtungseinrichtung (3) zur Beleuchtung des Messobjekts (2) in einem Messbereich (4) in einer ersten Beleuchtungsart (n = 1; 3.1) angesteuert wird und eine Bildaufnahmeeinrichtung (5), die einen Flächensensor (6) umfasst, der mehrere Sensorzeilen (z) aufweist, wobei jede der Sensorzeilen (z) eine Bildzeile (b) einer Gegenstandszeile (g) aufnehmen kann, zur Aufnahme eines ersten Messbilds (M1) mit mindestens n Sensorzeilen (z) angesteuert wird, wobei das erste Messbild (M1) für jede der mindestens n Sensorzeilen (z) eine erste Bildzeile (b) aufweist, wobei nachfolgend in einem ersten Bewegungshauptschritt (BHS1) eine Bewegungseinrichtung (7) zur relativen Verschiebung des Messobjekts (2) und der Bildaufnahmeeinrichtung (5) um einen Weg, der einer Gegenstandszeile (g) oder einer Mehrzahl der Gegenstandszeilen (g) entspricht, angesteuert wird und wobei nachfolgend in einem zweiten Aufnahmehauptschritt (AHS2) die Beleuchtungseinrichtung (3) zur Beleuchtung des Messbereichs (4) in einer zweiten Beleuchtungsart (n = 2, 3.2) angesteuert wird und die Bildaufnahmeeinrichtung (3) zur Aufnahme eines zweiten Messbilds (M1) mit den gleichen mindestens n Sensorzeilen (z) angesteuert wird, wobei das zweite Messbild (M2) für jede der mindestens n Sensorzeilen (z) eine zweite Bildzeile aufweist, wobei nachfolgend in einem zweiten Bewegungshauptschritt (BHS2), die Bewegungseinrichtung (7) zur relativen Verschiebung des Messobjekts (2) um einen Weg, der einer oder einer Mehrzahl der Gegenstandszeilen (g) entspricht, angesteuert wird und wobei nachfolgend eine Sequenz (S) umfassend zumindest den ersten Aufnahmehauptschritt (AHS1), den ersten Bewegungshauptschritt (BHS1), den zweiten Aufnahmehauptschritt (AHS2) und den zweiten Bewegungshauptschritt (BHS2) wiederholt angesteuert wird, und wobei eine Auswerteeinrichtung (9) auf Basis der ersten Messbilder (M1) ein erstes Bild (B1) mit der ersten Beleuchtungsart (n = 1; 3.1) und auf Basis der zweiten Messbilder (M2) ein zweites Bild (B2) des Messobjekts (2) mit der zweiten Beleuchtungsart (n = 2; 3.2) erstellt, wobei nach jedem Aufnahmehauptschritt (AHS1, AHS2, AHS3, AHSn) ein Bewegungszwischenschritt (BZS1, BZS2, BZSn) und ein Aufnahmezwischenschritt (AZS1, AZS2, AHSn) durchgeführt wird, wobei in dem Bewegungszwischenschritt (BZS1, BZS2, BZSn) die Bewegungseinrichtung (7) zur relativen Verschiebung des Messobjekts (2) um einen Weg, der mindestens einer oder einer Mehrzahl der Gegenstandszeilen (g) entspricht, angesteuert ...Method for producing at least two images (B, B1, B2, B3) of a test object (2) with a camera device (1), wherein in a first recording main step (AHS1) a lighting device (3) for illuminating the test object (2) in one 3.1 and a picture-taking device (5) which comprises an area sensor (6) which has a plurality of sensor lines (z), each of the sensor lines (z) being an image line (5). b) can receive an object line (g), is scanned for recording a first measurement image (M1) with at least n sensor lines (z), wherein the first measurement image (M1) has a first image line (b) for each of the at least n sensor lines (z) in which subsequently in a first movement main step (BHS1) a movement device (7) for relative displacement of the measurement object (2) and the image recording device (5) by a path of an object line (g) or a plurality of articles and subsequently wherein in a second recording main step (AHS2) the illumination device (3) for illuminating the measuring area (4) is actuated in a second illumination mode (n = 2, 3.2) and the image recording device (3) for Recording of a second measurement image (M1) with the same at least n sensor lines (z) is controlled, wherein the second measurement image (M2) for each of the at least n sensor lines (z) has a second image line, wherein subsequently in a second main movement step (BHS2), the movement means (7) is controlled to relatively displace the measurement object (2) by a path corresponding to one or a plurality of the object lines (g), and wherein subsequently a sequence (S) comprising at least the first reception main step (AHS1), the first Moving main step (BHS1), the second main recording step (AHS2) and the second main movement step (BHS2) is repeatedly driven, and wherein a Auswe based on the first measurement images (M1), a first image (B1) with the first illumination type (n = 1; 3.1) and based on the second measurement images (M2) a second image (B2) of the measurement object (2) with the second illumination type (n = 2, 3.2) is created, wherein after each main recording step (AHS1, AHS2, AHS3, AHSn) an intermediate movement step (BZS1, BZS2, BZSn) and an intermediate receiving step (AZS1, AZS2, AHSn), wherein in the intermediate movement step (BZS1, BZS2, BZSn), the moving means (7) for relatively displacing the measuring object (2) by a distance at least one or a plurality of the object lines (g) corresponds, controlled ...

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung von mindestens zwei Bildern eines Messobjekts mit einer Kameravorrichtung sowie die Kameravorrichtung.The invention relates to a method for producing at least two images of a measurement object with a camera device and the camera device.

Bei kameragestützten Messaufgaben werden oftmals Prüfgegenstände zeilenweise mit Zeilenkameras abgerastert, um auf der einen Seite eine hohe Auflösung zu erreichen und auf der anderen Seite eine hohe Aufnahmegeschwindigkeit zu realisieren.In camera-based measurement tasks, test objects are often scanned line by line with line scan cameras in order to achieve a high resolution on the one hand and to realize a high take-up speed on the other hand.

In der Druckschrift DE 10 2008 003 997 A1 wird eine sogenannte TDI-Bildaufnahmeeinheit sowie ein entsprechender Flächensensor vorgeschlagen. Die TDI-Bildaufnahmeeinheit ermöglicht es, einzelne Zeilen des Flächensensors auszulesen. Zudem werden die Gegenstandszeilen nacheinander auf eine vorgegebene Anzahl von Zeilen des Flächensensors abgebildet und die für die einzelnen Abbildungen auf die entsprechenden Zeilen erhaltenen Zeileninformationen nach ihrem Auslesen gegenstandszeilenrichtig akkumuliert. Auf diese Weise können beispielsweise Prüfobjekte mit kritischer Beleuchtung lichtstark aufgenommen werden. Die Druckschrift US 5,101,266 A offenbart ein elektronisches Aufnahmesystem mit dem in einem Aufnahmedurchgang Bilder eines Objekts mit unterschiedlichen Aufnahmespektren erfasst werden können. Diese Druckschrift bildet den nächstkommenden Stand der Technik.In the publication DE 10 2008 003 997 A1 a so-called TDI image recording unit and a corresponding area sensor is proposed. The TDI image acquisition unit makes it possible to read out individual lines of the area sensor. In addition, the object rows are successively mapped to a predetermined number of lines of the area sensor and accumulates the line information obtained for the individual images on the corresponding lines after their read-out correctly. In this way, for example, test objects with critical illumination can be recorded brightly. The publication US 5,101,266 A discloses an electronic recording system with which in a recording pass images of an object with different recording spectra can be detected. This document is the closest prior art.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Im Rahmen der Erfindung wird ein Verfahren zur Erstellung von mindestens zwei Bildern eines Messobjekts mit einer Kameravorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Kameravorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 vorgeschlagen. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.In the context of the invention, a method for producing at least two images of a measurement object with a camera device having the features of claim 1 and a corresponding camera device with the features of claim 5 is proposed. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Erstellung von mindestens zwei Bildern eines Messobjekts mit einer Kameravorrichtung vorgeschlagen. Bei dem Messobjekt kann es sich prinzipiell um ein beliebiges Messobjekt handeln, bevorzugte Ausführungsbeispiele werden z.B. durch Wischgummis für Automobile, Körper mit Schweißnähten oder Piezo-Aktuatoren gebildet. Die mindestens zwei Bilder zeigen das Messobjekt in einem gleichen Bildbereich, jedoch – wie später noch beschrieben wird – unterschiedlich beleuchtet. Insbesondere zeigen die mindestens zwei Bilder den gleichen Bereich des Messobjekts.According to the invention, a method is proposed for producing at least two images of a measurement object with a camera device. The measuring object may, in principle, be any measuring object, preferred embodiments being e.g. formed by wiper rubbers for automobiles, bodies with welds or piezo actuators. The at least two images show the measurement object in a same image area, but - as will be described later - illuminated differently. In particular, the at least two images show the same area of the measurement object.

Die Kameravorrichtung umfasst die folgenden Komponenten:
Eine Beleuchtungseinrichtung ist zur Beleuchtung des Messobjekts in einem Messbereich des Messobjekts in n unterschiedlichen Beleuchtungsarten ausgebildet, wobei n größer oder gleich 2 (n ≥ 2) ist. Die Beleuchtungsarten können sich durch die Lichtfarbe, insbesondere Wellenlänge, Intensität, Beleuchtungsmuster, Beleuchtungsstruktur und/oder Beleuchtungswinkel auf dem Messobjekt unterscheiden. Bei der Beleuchtungseinrichtung kann es sich um eine umschaltbare Beleuchtungseinrichtung handeln, um die n unterschiedlichen Beleuchtungsarten auf dem Messobjekt zu erzeugen. Alternativ oder ergänzend kann die Beleuchtungseinrichtung mehrteilig ausgebildet sein, wobei zur Erzeugung der n unterschiedlichen Beleuchtungsarten Komponenten zu- oder abgeschaltet werden. Insbesondere ist die Beleuchtungseinrichtung ausgebildet, in den n unterschiedlichen Beleuchtungsarten jeweils den gleichen Messbereich auf dem Messobjekt zu beleuchten.The camera device includes the following components:
An illumination device is designed to illuminate the measurement object in a measurement range of the measurement object in n different illumination types, where n is greater than or equal to 2 (n ≥ 2). The types of illumination can be differentiated by the light color, in particular wavelength, intensity, illumination pattern, illumination structure and / or illumination angle on the measurement object. The illumination device may be a switchable illumination device in order to generate the n different types of illumination on the measurement object. Alternatively or additionally, the lighting device may be designed in several parts, with components being switched on or off to produce the n different types of illumination. In particular, the illumination device is designed to illuminate in the n different types of illumination in each case the same measuring range on the measurement object.

Die Kameravorrichtung umfasst eine Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von Messbildern des Messobjekts in dem Messbereich. Insbesondere sind Beleuchtungseinrichtung und Bildaufnahmeeinrichtung miteinander starr gekoppelt, sodass die Bildaufnahmeeinrichtung stets den durch die Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Messbereich aufnimmt. Die Bildaufnahmeeinrichtung umfasst einen Flächensensor mit einer Mehrzahl von Sensorzeilen. Jede der Sensorzeilen kann eine Bildzeile von einer Gegenstandszeile aufnehmen. Die Sensorzeile bezeichnet die physikalische Anordnung der Sensorpixel, die Bildzeile bezeichnet die Abbildung der Gegenstandszeile auf dem Messobjekt.The camera apparatus comprises an image recording device for recording measurement images of the measurement object in the measurement area. In particular, the illumination device and the image recording device are rigidly coupled to one another so that the image recording device always records the measuring range illuminated by the illumination device. The image recording device comprises an area sensor with a plurality of sensor lines. Each of the sensor lines can capture a picture line from a subject line. The sensor line denotes the physical arrangement of the sensor pixels, the image line denotes the image of the object line on the measurement object.

Die Kameravorrichtung umfasst eine Bewegungseinrichtung, welche eine insbesondere motorisierte relative Bewegung von dem Messobjekt und der Bildaufnahmeeinrichtung und vorzugsweise der Beleuchtungseinrichtung ermöglicht. Bei der relativen Bewegung kann es sein, dass Bildaufnahmeeinrichtung und optional ergänzend Beleuchtungseinrichtung bewegt werden und das Messobjekt stationär verbleibt. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Bildaufnahmeeinrichtung und optional ergänzend die Beleuchtungseinrichtung stationär angeordnet sind und das Messobjekt durch die Bewegungseinrichtung bewegt wird. Die relative Bewegung erfolgt gewinkelt zu der Ausrichtung der Sensorzeilen, sodass durch die Sensorzeilen über die relative Bewegung das Messobjekt in einer Messrichtung abgescannt wird. Besonders bevorzugt ist es, wenn die relative Bewegung senkrecht zu der Ausrichtung der Sensorzeilen erfolgt.The camera apparatus comprises a movement device which enables a motorized relative movement in particular of the measurement object and the image recording device and preferably the illumination device. In the case of relative movement, it may be that the image recording device and optionally supplementary lighting device are moved and the measurement object remains stationary. However, it is preferred that the image recording device and optionally additionally the illumination device are arranged stationary and the measurement object is moved by the movement device. The relative movement takes place at an angle to the orientation of the sensor lines, so that the measured object is scanned in a measuring direction by the sensor lines via the relative movement. It is particularly preferred if the relative movement takes place perpendicular to the alignment of the sensor rows.

Die Kameravorrichtung umfasst eine Steuerungseinrichtung, die beispielsweise als eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung, wie zum Beispiel ein Prozessor oder ein Computer, ausgebildet ist und welche zur Steuerung der Beleuchtungseinrichtung, der Bewegungseinrichtung und/oder der Bildaufnahmeeinrichtung ausgebildet ist. Bei der Steuerungseinrichtung ergeben sich unterschiedliche Möglichkeiten. So ist es möglich, dass die Steuerungseinrichtung alle drei anderen Einrichtungen sternförmig steuert. Es ist alternativ auch möglich, dass die Steuerungseinrichtung eine der Einrichtungen steuert und diese die weiteren Einrichtungen steuert. So ist es beispielsweise möglich, dass die Steuerungseinrichtung die Bewegungseinrichtung steuert und diese die Bildaufnahmeeinrichtung und die Beleuchtungseinrichtung triggert, sobald diese die angesteuerte Endposition erreicht hat.The camera device comprises a control device, which can be used, for example, as a digital data processing device, such as a processor or a computer is formed and which is designed to control the illumination device, the movement device and / or the image recording device. In the control device, there are different possibilities. Thus, it is possible that the control device controls all three other devices in a star shape. Alternatively, it is also possible that the control device controls one of the devices and controls the other devices. For example, it is possible for the control device to control the movement device and to trigger the image acquisition device and the illumination device as soon as it has reached the actuated end position.

Ferner umfasst die Kameravorrichtung eine Auswerteeinrichtung zur Erstellung mindestens eines Bildes auf Basis der Messbilder der Bildaufnahmeeinrichtung. Die Auswerteeinrichtung ist vorzugsweise als eine digitale Bildverarbeitungseinrichtung ausgebildet, zum Beispiel als Prozessor oder als ein Computer realisiert. Es ist auch möglich, dass die Steuerungseinrichtung und die Auswerteeinrichtung als eine gemeinsame digitale Datenverarbeitungsvorrichtung ausgebildet sind.Furthermore, the camera device comprises an evaluation device for generating at least one image on the basis of the measurement images of the image recording device. The evaluation device is preferably embodied as a digital image processing device, for example as a processor or as a computer. It is also possible that the control device and the evaluation device are designed as a common digital data processing device.

Die Aufnahme der Messbilder und die relative Bewegung von dem Messobjekt können schrittweise dargestellt werden, wobei diese Schritte in einer Sequenz erfolgen und wobei diese Sequenz wiederholt wird, bis ausreichend Messbilder aufgenommen sind, um die mindestens zwei Bilder zu erzeugen. Es ist bevorzugt, dass sich die relativen Bewegungen zu einer kontinuierlichen Bewegung des Messobjekts ergänzen. The acquisition of the measurement images and the relative movement of the measurement object can be displayed step by step, these steps taking place in a sequence and this sequence being repeated until sufficient measurement images have been taken in order to generate the at least two images. It is preferred that the relative movements complement each other in a continuous movement of the measurement object.

In einem ersten Aufnahmehauptschritt ist die Beleuchtungseinrichtung derart angesteuert, dass der Messbereich in einer ersten Beleuchtungsart (n = 1) beleuchtet ist. Die Bildaufnahmeeinrichtung wird zur Aufnahme eines ersten Messbildes angesteuert, wobei das erste Messbild mindestens n Sensorzeilen aufweist. Somit weist das erste Messbild für jede der mindestens n Sensorzeilen eine erste Bildzeile und somit mindestens n Bildzeilen auf. Wird das Verfahren beispielsweise mit zwei unterschiedlichen Beleuchtungsarten durchgeführt, so weist das Messbild mindestens zwei Bildzeilen des Messbereichs auf. In a first recording main step, the illumination device is controlled in such a way that the measuring region is illuminated in a first illumination mode (n = 1). The image recording device is driven to record a first measurement image, the first measurement image having at least n sensor lines. Thus, the first measurement image has a first image line and thus at least n image lines for each of the at least n sensor lines. If the method is carried out, for example, with two different types of illumination, then the measurement image has at least two image lines of the measuring range.

In einem ersten Bewegungshauptschritt wird die Bewegungseinrichtung angesteuert, damit diese das Messobjekt um einen Weg relativ zu der Bildaufnahmeeinrichtung bewegt, der einer ganzen Anzahl von Gegenstandszeilen auf dem Messobjekt entspricht, wobei der Weg mindestens einer Gegenstandszeile oder einer Mehrzahl von Gegenstandszeile entspricht. In a first main movement step, the movement device is actuated so that it moves the measurement object by a distance relative to the image recording device which corresponds to a whole number of object lines on the measurement object, the path corresponding to at least one article line or a plurality of article line.

Die Bewegung der Bewegungseinrichtung muss nicht schrittweise erfolgen, sondern kann kontinuierlich sein. Der zurückgelegte Weg zwischen den ersten und zweiten Aufnahmehauptschritt entspricht auch im Fall einer kontinuierlichen Bewegung einer ganzen Anzahl von Gegenstandszeilen. The movement of the movement device does not have to be gradual, but can be continuous. The distance traveled between the first and second recording main steps also corresponds to a whole number of object lines in the case of continuous movement.

In einem zweiten Aufnahmehauptschritt ist die Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Messbereichs in einer zweiten Beleuchtungsart (n = 2) angesteuert. Die Bildaufnahmeeinrichtung wird zur Aufnahme eines zweiten Messbilds mit den insbesondere physikalisch gleichen mindestens n Sensorzeilen wie in dem ersten Aufnahmehauptschritt angesteuert, wobei das zweite Messbild für jede der mindestens n Sensorzeilen eine zweite Bildzeile aufweist. Für das vorgenannte Beispiel mit zwei unterschiedlichen Beleuchtungsarten weist das zweite Messbild somit mindestens zwei Bildzeilen auf.In a second recording main step, the illumination device for illuminating the measuring range is activated in a second illumination mode (n = 2). The image recording device is actuated to record a second measurement image with the in particular physically identical at least n sensor lines as in the first recording main step, wherein the second measurement image has a second image line for each of the at least n sensor lines. For the aforementioned example with two different types of illumination, the second measurement image thus has at least two image lines.

In einem nachfolgenden, zweiten Bewegungshauptschritt wird die Bewegungseinrichtung zur relativen Verschiebung des Messobjekts um einen Weg, der einer oder einer Mehrzahl der Gegenstandszeilen entspricht, angesteuert. Insbesondere ist der Weg des zweiten Bewegungshauptschritts der gleiche Weg wie bei dem ersten Bewegungshauptschritt.In a subsequent, second, main movement step, the movement device is actuated for the relative displacement of the measurement object by a path which corresponds to one or a plurality of the object lines. In particular, the path of the second main movement step is the same as in the first main movement step.

Die zuvor beschriebene Sequenz, umfassend zumindest den ersten Aufnahmehauptschritt, den ersten Bewegungshauptschritt, den zweiten Aufnahmehauptschritt und den zweiten Bewegungshauptschritt, und wird wiederholt durchlaufen.The above-described sequence comprising at least the first recording main step, the first moving main step, the second recording main step and the second moving main step, and is repeatedly executed.

Parallel oder als Auswertung nachlaufend erstellt die Auswerteeinrichtung auf Basis der ersten Messbilder das erste Bild mit der ersten Beleuchtungsart und auf Basis der zweiten Messbilder ein zweites Bild des Messobjekts mit der zweiten Beleuchtungsart. In dem genannten Beispiel wird dies erreicht, indem die Bildzeilen der ersten Messbilder gegenstandszeilenrichtig geordnet werden, um das erste Bild zu erstellen. In gleicher Weise werden die Bildzeilen der zweiten Messbilder gegenstandszeilenrichtig sortiert, um das zweite Bild zu erstellen.The evaluation device generates the first image with the first illumination type on the basis of the first measurement images, or a second image of the measurement object with the second illumination type on the basis of the second measurement images, in parallel or as an evaluation. In the example mentioned, this is achieved by arranging the image lines of the first measurement images with the correctness of the object line in order to produce the first image. In the same way, the image lines of the second measurement images are sorted with the correctness of the object line in order to create the second image.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass mit nur einem Flächensensor und nur einem Durchlauf des Messobjekts durch die Kameravorrichtung zwei Bilder mit unterschiedlichen Beleuchtungsarten erstellt werden können. Dadurch können zeitlich parallel zwei unterschiedliche Bilder zur Kontrolle, insbesondere Prüfung, des Messobjekts mit einem geringen apparativen Aufwand erstellt werden. Somit kann von dem Messobjekt mit apparativem geringen Aufwand in kurzer Messobjekt eine Mehrzahl von Bildern mit unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen erstellt werden. The advantage of the invention lies in the fact that two images with different types of illumination can be created with only one surface sensor and only one pass of the measurement object through the camera device. As a result, two different images for checking, in particular testing, of the test object can be created with a low outlay in terms of time in parallel with time. Thus, a plurality of images with different illumination conditions can be created from the measurement object with a small amount of apparatus in a short measurement object.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die Anzahl n der unterschiedlichen Beleuchtungsarten auch größer als 2 sein. So ist es möglich, dass drei, vier, fünf oder mehr unterschiedliche Beleuchtungsarten vorgesehen sind, wobei entsprechend drei, vier, fünf oder mehr Bilder mit unterschiedlichen Beleuchtungsarten erstellt werden können. Für jeden Wert größer als 2 und kleiner oder gleich n wird in der Sequenz ein weiterer Aufnahmehauptschritt und ein weiterer Bewegungshauptschritt angesteuert, die wie die bereits beschriebenen Aufnahmehauptschritte und Bewegungshauptschritte ausgebildet sind. Für jeden der zusätzlichen Bewegungshauptschritte gilt, dass die Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Messbereichs in einer weiteren Beleuchtungsart angesteuert ist und die Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines weiteren Messbildes mit mindestens n Sensorzeilen angesteuert wird, wobei das weitere Messbild für jede der mindestens n Sensorzeilen eine weitere Bildzeile aufweist. Der sich daran anschließende Bewegungshauptschritt führt zu einer relativen Verschiebung des Messobjekts um einen Weg, der einer oder einer Mehrzahl der Gegenstandszeilen entspricht. Somit ergibt sich innerhalb der Sequenz eine regelmäßige Abfolge zwischen Aufnahmehauptschritt und Bewegungshauptschritt, wobei die Sequenz wiederholt durchgeführt wird. In a preferred embodiment of the invention, the number n of the different types of lighting can also be greater than 2. Thus, it is possible that three, four, five or more different types of lighting are provided, whereby correspondingly three, four, five or more images with different types of lighting can be created. For each value greater than 2 and less than or equal to n, a further recording main step and a further main movement step are activated in the sequence, which are designed like the recording main steps and main movements already described. For each of the additional main movement steps, the illumination device for illuminating the measuring area is activated in a further illumination mode and the image recording device is actuated with at least n sensor lines for recording a further measurement image, wherein the further measurement image has a further image line for each of the at least n sensor lines. The subsequent main motion step results in a relative displacement of the measurement object about a path corresponding to one or a plurality of the object lines. Thus, within the sequence, there is a regular sequence between the recording main step and the main motion step, and the sequence is repeatedly performed.

Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Anzahl der mindestens n Sensorzeilen und/oder der Bildzeilen in den Messbildern so gewählt sind, dass die Bilder lückenlos erstellt werden können. Besonders bevorzugt ist die Anzahl der mindestens n Sensorzeilen und/oder der Bildzeilen in jedem der Aufnahmehauptschritte, also in dem ersten, zweiten und den weiteren Aufnahmehauptschritten, jeweils gleich. It is preferably provided that the number of at least n sensor lines and / or the image lines in the measurement images are selected so that the images can be created without gaps. Particularly preferably, the number of at least n sensor rows and / or the picture lines in each of the recording main steps, ie in the first, second and further recording main steps, is the same in each case.

Bei einer bevorzugten konkreten Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzahl der Sensorzeilen, die dem Gesamtweg aller relativen Verschiebungen des Messobjekts relativ zu der Bildaufnahmeeinrichtung pro Sequenz entspricht, die Anzahl n. Ferner ist es bevorzugt, dass die mindestens n Sensorzeilen genau der Anzahl n entsprechen. Mit dieser Verteilung ist sichergestellt, dass sich die Messbilder der einzelnen Beleuchtungsarten überlappungsfrei und/oder lückenlos aneinander anschließen. Wenn es beispielsweise vier unterschiedliche Beleuchtungsarten gibt, so wird für die Anzahl der Sensorzeilen der Messbilder ebenfalls die Anzahl vier gewählt. Wird in jedem Bewegungsschritt, insbesondere Bewegungshauptschritt, das Messobjekt relativ um den Weg einer Gegenstandszeile verschoben, so entspricht der Gesamtweg der Breite von vier Gegenstandszeilen. Insgesamt wird zum Beispiel für die erste Beleuchtungsart zunächst ein Messbild mit vier Sensorzeilen aufgenommen, nachfolgend in der Sequenz das Messobjekt um vier Gegenstandszeilen als Gesamtweg verschoben und dann wieder ein erstes Messbild mit der ersten Beleuchtungsart aufgenommen, wobei sich das nachfolgende erste Messbild überlappungsfrei und/oder lückenlos an das vorhergehende erste Messbild anschließt. In a preferred specific embodiment of the invention, the number of sensor lines, which corresponds to the total path of all relative displacements of the measurement object relative to the image recording device per sequence, the number n. It is further preferred that the at least n sensor rows correspond exactly to the number n. With this distribution, it is ensured that the measurement images of the individual types of illumination connect to each other without overlapping and / or gaplessly. If, for example, there are four different types of illumination, then the number four is also selected for the number of sensor lines of the measurement images. If, in each movement step, in particular the main movement step, the measurement object is displaced relatively by the path of an object line, then the total path corresponds to the width of four object lines. In total, for example, a measurement image with four sensor lines is first recorded for the first type of illumination, subsequently the object of measurement is moved by four object lines as a total path in the sequence and then a first measurement image with the first illumination type is taken again, whereby the subsequent first measurement image overlaps and / or Completely connects to the previous first measurement image.

Erfindungsgemäß wird nach jedem Aufnahmehauptschritt ein Bewegungszwischenschritt und ein Aufnahmezwischenschritt durchgeführt. In dem Bewegungszwischenschritt wird das Messobjekt relativ zu der Aufnahmeeinrichtung um einen Weg verschoben, der mindestens einer oder einer Mehrzahl der Gegenstandszeilen entspricht. In dem Aufnahmezwischenschritt ist die Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Messbereichs in der Beleuchtungsart des vorhergehenden Aufnahmehauptschritts angesteuert, es wird somit keine neue Beleuchtungsart, sondern eine gemeinsame Beleuchtungsart verwendet. Ferner wird die Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Zwischenmessbildes mit den gleichen mindestens n Sensorzeilen angesteuert, wobei das daraus resultierende Zwischenmessbild für jede der mindestens n Sensorzeilen jeweils eine Zwischenbildzeile aufweist. Durch dieses Vorgehen werden für jede Beleuchtungsart Zwischenmessbilder erstellt, welche in ihrer Gesamtheit durch die Auswerteeinrichtung zu einem Bild mit der Beleuchtungsart des vorhergehenden Aufnahmehauptschrittes zusammengesetzt werden könnten. Allerdings werden die Zwischenmessbilder und die Messbilder des vorhergehenden Aufnahmehauptschritts zusammen ausgewertet, insbesondere kumuliert oder gemittelt, um auf diese Weise auf Basis der Messbilder und der Zwischenmessbilder mit der gleichen Beleuchtungsart das Bild der Beleuchtungsart zu erstellen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass gerade bei schwachen Ausleuchtungen durch eine doppelte Aufnahme resultierend aus den Messbildern und den Zwischenmessbildern einer gemeinsamen Beleuchtungsart ein verbessertes Bild geschaffen werden kann.According to the invention, after each recording main step, a movement intermediate step and a recording intermediate step are performed. In the intermediate movement step, the measuring object is displaced relative to the receiving device by a distance corresponding to at least one or a plurality of the object lines. In the recording intermediate step, the illumination device is illuminated to illuminate the measurement region in the illumination mode of the preceding acquisition main step, thus no new illumination mode but a common illumination mode is used. Furthermore, the image recording device for recording an intermediate measurement image is actuated with the same at least n sensor lines, the resulting intermediate measurement image having an intermediate image line for each of the at least n sensor lines. As a result of this procedure, intermediate measurement images are created for each type of illumination, which in their entirety could be combined by the evaluation device to form an image with the illumination type of the preceding recording main step. However, the intermediate measurement images and the measurement images of the previous acquisition main step are evaluated together, in particular cumulative or averaged, so as to create the image of the illumination type on the basis of the measurement images and the intermediate measurement images with the same illumination. This refinement has the advantage that an improved image can be created, especially with weak illumination due to a double image resulting from the measurement images and the intermediate measurement images of a common illumination type.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet eine Kameravorrichtung, welche zur Durchführung des Verfahrens, wie dies zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet ist. Die Kameravorrichtung umfasst die Beleuchtungseinrichtung, die Bildaufnahmeeinrichtung, die Bewegungseinrichtung, die Steuerungseinrichtung und die Auswerteeinrichtung. Die Steuerungseinrichtung und die Auswerteeinrichtung sind schaltungstechnisch und/oder programmtechnisch zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet. Another object of the invention is a camera device, which is designed for carrying out the method, as described above or according to one of the preceding claims. The camera device comprises the illumination device, the image recording device, the movement device, the control device and the evaluation device. The control device and the evaluation device are designed in terms of circuitry and / or programming technology for carrying out the method.

Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist die Steuerungseinrichtung und die Auswerteeinrichtung gemeinsam als eine programmierbare Framegrabber-Karte ausgebildet. Auf diese Weise ist die Erfindung sehr kostengünstig umsetzbar. Somit kann ein weiterer Gegenstand der Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens wie dies zuvor beschrieben wurde, sein, wenn das Computerprogramm auf der Kameravorrichtung, insbesondere der kombinierten Steuerungseinrichtung und Auswerteeinrichtung, im Speziellen der programmierbaren Framegrabber-Karte ausgeführt wird.In a preferred embodiment of the invention, the control device and the evaluation device are designed together as a programmable frame grabber card. In this way, the invention is very inexpensive to implement. Thus, another object of the Invention, a computer program with program code means for performing the method as described above, be when the computer program on the camera device, in particular the combined control device and evaluation, in particular the programmable frame grabber card is executed.

Wie zuvor erwähnt, ist es möglich, dass die Beleuchtungseinrichtung umschaltbar ist. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Beleuchtungseinrichtung n Beleuchtungsmodule aufweist, wobei die n Beleuchtungsmodule zur Beleuchtung des Messobjekts in dem Messbereich selektiv aktivierbar und deaktivierbar sind, um die n Beleuchtungsarten zu erzeugen.As mentioned above, it is possible that the lighting device is switchable. However, it is preferred that the illumination device has n illumination modules, wherein the n illumination modules for illuminating the measurement object in the measurement area can be selectively activated and deactivated in order to generate the n types of illumination.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and the accompanying figures. Showing:

1 einen schematischen Aufbau einer Kameravorrichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a schematic structure of a camera device as a first embodiment of the invention;

2 eine stark schematisierte Darstellung verschiedener Komponenten der Kameravorrichtung in der 1 zur Beschreibung der Abbildung; 2 a highly schematic representation of various components of the camera device in the 1 to describe the picture;

3 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 3 a diagram for explaining the method according to the invention;

4 in gleicher Darstellung wie in der 3 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung einer Abwandlung als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, 4 in the same representation as in the 3 another diagram for explaining a modification as a further embodiment of the invention,

5 eine Ablaufdiagramm des Verfahrens in der 3 in verallgemeinerten Form; 5 a flow chart of the method in the 3 in a generalized form;

6 eine Ablaufdiagramm des Verfahrens in der 4 in verallgemeinerten Form. 6 a flow chart of the method in the 4 in generalized form.

Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Kameravorrichtung 1, welche zur Erstellung von mindestens zwei Bildern eines Messobjekts 2 ausgebildet ist. Die Kameravorrichtung wird beispielsweise bei der Qualitätskontrolle von Produkten eingesetzt, wobei das Messobjekt 2 das Produkt bildet.The 1 shows a schematic representation of a camera device 1 which is used to create at least two images of a measurement object 2 is trained. The camera device is used, for example, in the quality control of products, wherein the measurement object 2 the product forms.

Die Kameravorrichtung 1 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 3 zur Beleuchtung des Messobjekts 2. Die Beleuchtungseinrichtung 3 weist drei Beleuchtungsmodule 3.1, 3.2 und 3.3 auf, welche beispielsweise als LED-Lampen ausgebildet sind. Der Einsatz von LED-Lampen ist besonders vorteilhaft, da diese sehr schnell schaltbar sind und es in den später beschriebenen Verfahren notwendig ist, die Beleuchtungsmodule 3.1, 3.2 und 3.3 abwechselnd zu aktivieren beziehungsweise zu deaktivieren. Die Beleuchtungsmodule 3.1, 3.2 und 3.3 sind so ausgerichtet, dass diese einen Messbereich 4 überlappend oder überdeckend beleuchten. Das Beleuchtungsmodul 3.1 beleuchtet den Messbereich 4 mit einem Winkel α < 90 Grad. Das Beleuchtungsmodul 3.3 beleuchtet den Messbereich 4 mit einem Winkel β > 90 Grad. Das Beleuchtungsmodul 3.2 ist so ausgerichtet, dass der Beleuchtungsstrahl von dem Messobjekt 2 reflektiert wird und in eine Bildaufnahmeeinrichtung 5 gestrahlt wird. In dieser Ausgestaltung ist es beispielsweise möglich, durch Aufnahme mit der Beleuchtung durch das Beleuchtungsmodul 3.2 eine Oberfläche, insbesondere eine Lackierung, zu überprüfen. Mit den Beleuchtungsmodulen 3.1 und 3.3 und den daraus resultierenden Bildern des Messobjekts 2 ist es möglich, über die Technik des photometrischen Stereos Unebenheiten auf dem Messobjekt 4 zu detektieren. In anderen Konstellationen ist es beispielsweise denkbar, dass eines der Beleuchtungsmodule 3.1, 3.2, 3.3 mit einer weißen Beleuchtung und das andere mit einer Beleuchtung im nahen Infrarot ausgestattet ist, um das Messobjekt 2 mit unterschiedlichen spektralen Farben aufzunehmen. Weitere Möglichkeiten sind die Beleuchtungseinrichtung 3 als Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung einzustellen oder ein Farbbild von dem Messobjekt 2 zu erstellen, in dem die drei Beleuchtungsmodule 3.1, 3.2 und 3.3 unterschiedliche Beleuchtungsfarben aufweisen. Bei anderen Ausführungsbeispielen weist die Beleuchtungseinrichtung nur zwei Beleuchtungsmodule 3.1, 3.2 oder mehr als drei Beleuchtungsmodule auf.The camera device 1 includes a lighting device 3 for illumination of the measurement object 2 , The lighting device 3 has three lighting modules 3.1 . 3.2 and 3.3 on, which are formed for example as LED lamps. The use of LED lamps is particularly advantageous because they are switchable very quickly and it is necessary in the methods described later, the lighting modules 3.1 . 3.2 and 3.3 alternately to activate or deactivate. The lighting modules 3.1 . 3.2 and 3.3 are aligned so that they have a measuring range 4 illuminate overlapping or overlapping. The lighting module 3.1 illuminates the measuring range 4 with an angle α <90 degrees. The lighting module 3.3 illuminates the measuring range 4 with an angle β> 90 degrees. The lighting module 3.2 is aligned so that the illumination beam from the measurement object 2 is reflected and in an image recording device 5 is blasted. In this embodiment, it is possible, for example, by recording with the illumination by the lighting module 3.2 a surface, especially a paint to check. With the lighting modules 3.1 and 3.3 and the resulting images of the measurement object 2 it is possible to use the technique of photometric stereo unevenness on the measuring object 4 to detect. In other constellations, for example, it is conceivable that one of the lighting modules 3.1 . 3.2 . 3.3 equipped with a white illumination and the other with near-infrared lighting to the object of measurement 2 record with different spectral colors. Other options are the lighting device 3 set as bright field and dark field illumination or a color image of the measurement object 2 to create in which the three lighting modules 3.1 . 3.2 and 3.3 have different illumination colors. In other embodiments, the illumination device has only two illumination modules 3.1 . 3.2 or more than three lighting modules.

Die Kameravorrichtung 1 umfasst die Bildaufnahmeeinrichtung 5, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung 5 einen Flächensensor 6 aufweist, der in diesem Ausführungsbeispiel als ein CMOS-Sensor ausgebildet ist. Beispielsweise weist der Flächensensor 6 2048 × 1536 Pixel auf. The camera device 1 includes the image pickup device 5 , wherein the image pickup device 5 a surface sensor 6 has, which is formed in this embodiment as a CMOS sensor. For example, the area sensor 6 2048 × 1536 pixels.

Die Bildaufnahmeeinrichtung 5 und die Beleuchtungseinrichtung 3 sind stationär angeordnet. Das Messobjekt 2 ist dagegen auf einer Bewegungseinrichtung 7, zum Beispiel einer Linearachse, angeordnet und wird dort in eine Bewegungsrichtung B relativ zu der Bildaufnahmeeinrichtung 5 und der Beleuchtungseinrichtung 3 bewegt.The image capture device 5 and the lighting device 3 are arranged stationary. The measurement object 2 is on the other hand on a movement device 7 , For example, a linear axis, and is there in a direction of movement B relative to the image pickup device 5 and the lighting device 3 emotional.

Der Flächensensor 6 kann in Zeilen und Spalten unterteilt werden, wobei die Bewegungsrichtung B so gewählt ist, dass diese gewinkelt und in diesem Beispiel sogar senkrecht zu den Zeilen des Flächensensors 6 ausgerichtet ist. Die Bewegungsrichtung B ist so orientiert, dass mit den Zeilen des Flächensensors 6 das Messobjekt 2 abgescannt werden kann.The area sensor 6 can be divided into rows and columns, wherein the direction of movement B is chosen so that these are angled and in this example even perpendicular to the lines of the area sensor 6 is aligned. The direction of movement B is oriented so that with the lines of the surface sensor 6 the measurement object 2 can be scanned.

Die Kameravorrichtung 1 weist eine Steuerungseinrichtung 8 auf, welche die Beleuchtungseinrichtung 3, die Bildaufnahmeeinrichtung 5 und die Bewegungseinrichtung 7 ansteuert und zueinander synchronisiert. Ferner umfasst die Kameravorrichtung 1 eine Auswerteeinrichtung 9, welche die von der Bildaufnahmeeinrichtung 5 aufgenommenen Daten auswertet, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Die Steuerungseinrichtung 8 und die Auswerteeinrichtung 9 können gemeinsam zum Beispiel in einer programmierbaren Framegrabber-Karte integriert sein. Alternativ können diese auch in einem PC oder in einer anderen digitalen Datenverarbeitungseinrichtung realisiert sein.The camera device 1 has a control device 8th on which the lighting device 3 , the image capture device 5 and the moving device 7 controls and synchronized with each other. Furthermore, the camera device includes 1 an evaluation device 9 which are the ones of the image recording device 5 recorded data, as will be described below. The control device 8th and the evaluation device 9 For example, they can be integrated together in a programmable frame grabber card. Alternatively, these can also be implemented in a PC or in another digital data processing device.

In der 2 sind stark schematisiert das Messobjekt 2 in einer Draufsicht, die Bildaufnahmeeinrichtung 5 sowie ein mit der Bildaufnahmeeinrichtung 5 aufgenommenes Messbild M dargestellt. In der Bildaufnahmeeinrichtung 5 ist nochmals der Flächensensor 6 gezeigt, welcher eine Mehrzahl von Sensorzeilen z aufweist. Jede der Sensorzeilen umfasst eine Mehrzahl von aufgereihten Sensorpixeln (nicht dargestellt), in diesem Beispiel sind es 2048. Über ein Objektiv 11 der Bildaufnahmeeinrichtung 5 wird das Messobjekt 2 auf den Flächensensor 6 abgebildet. Allerdings werden für das Messbild M nur drei Sensorzeilen z des Flächensensors 6 ausgelesen. Somit weist das resultierende Messbild M die Größe 2048 × 3 auf. Anders ausgedrückt besteht das Messbild M aus drei Bildzeilen b, die durch die Sensorzeilen z aufgenommen sind und das Abbild von drei Gegenstandszeilen g auf dem Messobjekt 2 sind.In the 2 are highly schematized the object of measurement 2 in a plan view, the image pickup device 5 and one with the image pickup device 5 recorded measurement image M shown. In the image recording device 5 is again the area sensor 6 which has a plurality of sensor lines z. Each of the sensor rows includes a plurality of stringed sensor pixels (not shown), in this example 2048. Via a lens 11 the image pickup device 5 becomes the measurement object 2 on the surface sensor 6 displayed. However, only three sensor lines z of the area sensor are used for the measurement image M. 6 read. Thus, the resulting measurement image M has the size 2048 × 3. In other words, the measurement image M consists of three image lines b, which are recorded by the sensor lines z and the image of three object lines g on the measurement object 2 are.

Wenn im Weiteren von einer Verschiebung des Messobjekts 2 in die Bewegungsrichtung B um den Wert, der einer Gegenstandszeile g entspricht, gesprochen wird, so ist damit der Abstand a der Gegenstandszeilen g in Bewegungsrichtung B gemeint. If further from a displacement of the measuring object 2 in the direction of movement B is spoken by the value corresponding to an item line g, so the distance a of the item lines g in the direction of movement B is meant.

Bei der Verschiebung des Messobjekts 2 wird dieses somit jeweils so verschoben, dass dieses um eine oder mehrere Gegenstandszeilen g weiter bewegt wird, sodass neue Gegenstandszeilen g' auf die gleichen drei Sensorzeilen z abgebildet werden und im Messbild M als Bildzeilen b ausgelesen werden.During the displacement of the measurement object 2 this is thus in each case shifted so that it is moved further by one or more object lines g, so that new object lines g 'are mapped to the same three sensor lines z and are read out as image lines b in the measurement image M.

In der 3 ist ein Diagramm zur Illustration des Verfahrens zur Erstellung von in diesem Beispiel drei Bildern des Messobjekts 2 mit der Kameravorrichtung 1 dargestellt. Auf der X-Achse ist die Nummer von Messbildern M aufgetragen, auf der Y-Achse ist die Position des Messbereichs 4 auf dem Messobjekt 2 in der Einheit des Abstands a von ganzen Gegenstandszeilen g dargestellt. Das Verfahren läuft wie folgt ab:
In einem ersten Aufnahmehauptschritt AHS1 wird ein erstes Messbild M1 aufgenommen, wobei das erste Messbild M1 drei Bildzeilen b aufweist, welche durch drei benachbarte Sensorzeilen z aufgenommen wurden. Während des ersten Aufnahmehauptschritts AHS1 wird die Beleuchtungseinrichtung 3 in einer ersten Beleuchtungsart aktiviert, sodass beispielsweise das Beleuchtungsmodul 3.1 aktiviert ist und die anderen Beleuchtungsmodule 3.2, 3.3 deaktiviert sind.In the 3 Figure 3 is a diagram illustrating the method of creating three images of the DUT in this example 2 with the camera device 1 shown. The number of measurement images M is plotted on the X axis, and the position of the measurement area on the Y axis 4 on the test object 2 in the unit of the distance a of whole item lines g. The procedure is as follows:
In a first recording main step AHS1, a first measurement image M1 is recorded, wherein the first measurement image M1 has three image lines b, which were recorded by three adjacent sensor lines z. During the first receiving main step AHS1, the lighting device becomes 3 activated in a first type of lighting, so that, for example, the lighting module 3.1 is activated and the other lighting modules 3.2 . 3.3 are disabled.

In einem nachfolgenden ersten Bewegungshauptschritt BHS1 wird das Messobjekt 2 durch die Bewegungseinrichtung 7 um des Abstand a einer Gegenstandszeile g in die Bewegungsrichtung B verschoben. In a subsequent first main movement step BHS1 becomes the measurement object 2 through the movement device 7 shifted by the distance a of an item line g in the direction of movement B.

In einem zweiten Aufnahmehauptschritt AHS2 wird die Beleuchtungseinrichtung 3 in einer zweiten Beleuchtungsart aktiviert, wobei das Beleuchtungsmodul 3.1 deaktiviert ist, das Beleuchtungsmodul 3.2 aktiviert ist und das Beleuchtungsmodul 3.3 deaktiviert ist. Sobald die zweite Beleuchtungsart eingestellt ist, wird ein zweites Messbild M2 mit den gleichen Sensorzeilen z wie bei dem ersten Messbild M1 aufgenommen.In a second recording main step AHS2, the lighting device 3 activated in a second type of illumination, wherein the lighting module 3.1 is disabled, the lighting module 3.2 is activated and the lighting module 3.3 is disabled. As soon as the second illumination mode is set, a second measurement image M2 is recorded with the same sensor lines z as in the first measurement image M1.

Nachfolgend erfolgt ein zweiter Bewegungshauptschritt BHS2, wobei das Messobjekt durch die Bewegungseinrichtung 7 wieder um den Abstand a einer Gegenstandszeile g in die Bewegungsrichtung B weiter geschoben wird. Subsequently, a second main movement step BHS2, wherein the measurement object by the movement device 7 again by the distance a of a subject line g in the direction of movement B is pushed further.

Für einen dritten Aufnahmehauptschritt AHS3 wird in der Beleuchtungseinrichtung 3 eine dritte Beleuchtungsart eingestellt, wobei die Beleuchtungsmodule 3.1 und 3.2 deaktiviert sind und das Beleuchtungsmodul 3.3 aktiviert ist. Nachfolgend wird ein drittes Messbild M3 aufgenommen, wobei das dritte Messbild M3 mit den gleichen drei Sensorzeilen z wie die vorhergehenden Messbilder M1 und M2 aufgenommen wird. For a third recording main step AHS3 is in the lighting device 3 set a third type of illumination, wherein the lighting modules 3.1 and 3.2 are disabled and the lighting module 3.3 is activated. Subsequently, a third measurement image M3 is recorded, wherein the third measurement image M3 is recorded with the same three sensor lines z as the preceding measurement images M1 and M2.

Nach dem dritten Aufnahmehauptschritt AHS3 erfolgt ein dritter Bewegungshauptschritt BHS3, wobei das Messobjekt 2 wieder um den Abstand 1 bzw. um eine Gegenstandszeile g in Bewegungsrichtung B fortbewegt wird. After the third recording main step AHS3, a third main movement step BHS3 takes place, wherein the measurement object 2 is again moved by the distance 1 or an item line g in the direction of movement B.

Die genannten Schritte bilden gemeinsam eine Sequenz S, wobei beim weiteren Abscannen des Messobjekts 2 diese Sequenz immer wieder wiederholt wird, wobei in jeder Sequenz erste, zweite und dritte Messbilder M1, M2 und M3 aufgenommen werden, wie dies grafisch dargestellt ist.The steps mentioned together form a sequence S, wherein upon further scanning of the measurement object 2 This sequence is repeated over and over again, wherein in each sequence first, second and third measurement images M1, M2 and M3 are recorded, as shown graphically.

Die Auswerteeinrichtung 9 setzt die Messbilder M1, M2 und M3 gegenstandszeilenrichtig zusammen, sodass mit der Beleuchtung durch das Beleuchtungsmodul 3.1 ein erstes Bild B1 des Messobjekts 2, durch die Beleuchtung mit dem Beleuchtungsmodul 3.2 ein zweites Bild B2 des Messobjekts 2 und durch die Beleuchtung durch das Beleuchtungsmodul 3.3 ein drittes Bild B3 des Messobjekts 2 erstellt wird.The evaluation device 9 sets the measurement images M1, M2 and M3 together with the correctness of the object line, so that with the illumination by the illumination module 3.1 a first image B1 of the measurement object 2 , by lighting with the lighting module 3.2 a second image B2 of the measurement object 2 and by the illumination through the lighting module 3.3 a third image B3 of the DUT 2 is created.

Durch die geschilderte Steuerung der Kameravorrichtung 1 ist es somit möglich, mit einem einfachen Durchfahren des Messobjekts 2 drei Bilder B1, B2, B3 mit jeweils unterschiedlichen Beleuchtungsarten und somit n = 3 unterschiedlichen Beleuchtungsarten des Messobjekts 2 zu erhalten. Dabei erfolgt die Aufnahme der Messbilder M1, M2 und M3 über den gleichen Flächensensor 6. Die Anzahl der Zeilen pro Messbild M1, M2, M3 entspricht mindestens der Anzahl n der unterschiedlichen Beleuchtungsarten und/oder der resultierenden Bilder mit unterschiedlichen Beleuchtungsarten. Verallgemeinert entspricht die Anzahl der Bildzeilen b pro Messbild M der Anzahl der Gegenstandszeilen, die während einer Sequenz S durch die Bewegungseinrichtung 7 abgefahren werden. Mit dieser Regel ist es möglich, auch andere Konstellationen zu erreichen, so ist es beispielsweise denkbar, dass bei jedem Bewegungshauptschritt BHS zwei Gegenstandszeilen g (Abstand 2a) abgefahren werden, in diesem Fall müsste die Anzahl der Sensorzeilen z bzw. Bildzeilen b sechs betragen, um für jedes Bild B jede der Gegenstandszeilen g genau einmal aufzunehmen. By the described control of the camera device 1 It is thus possible with a simple passage through the DUT 2 three images B1, B2, B3, each with different types of illumination and thus n = 3 different types of illumination of the measurement object 2 to obtain. The acquisition of the measurement images M1, M2 and M3 takes place via the same area sensor 6 , The number of lines per measurement image M1, M2, M3 corresponds at least to the number n of different types of illumination and / or the resulting images with different types of illumination. Generally speaking, the number of image lines b per measurement image M corresponds to the number of object lines that occur during a sequence S by the moving device 7 be driven off. With this rule, it is possible to achieve other constellations, so it is conceivable, for example, that two object lines g (distance 2a) are traversed in each main movement step BHS, in this case the number of sensor lines z or image lines b would have to be six. to record each of the subject lines g for each picture B exactly once.

Die Kameravorrichtung 1 ist skalierbar. So ist es möglich, dass nur zwei unterschiedliche Beleuchtungsarten eingesetzt werden. In diesem Fall ist es möglich, dass die Anzahl der Bildzeilen b pro Messbild M nur zwei ist für den Fall, dass pro Bewegungshauptschritt BHS das Messobjekt 2 um eine Gegenstandszeile g (Abstand a) bewegt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass vier Beleuchtungsarten verwendet werden. In diesem Fall beträgt die Anzahl der Sensorzeilen z vier für den Fall, dass pro Bewegungshauptschritt BHS das Messobjekt 2 um eine Gegenstandszeile g (Abstand a) vorwärtsbewegt wird. Wie oben am Beispiel von drei Beleuchtungsarten (n = 3) dargelegt, ist es auch möglich, dass in jedem Bewegungshauptschritt BHS das Messobjekt 2 um zwei Gegenstandszeilen g (Abstand 2a) fortbewegt wird, so dass dann die Anzahl der Bildzeilen b bzw. Sensorzeilen z vier bzw. acht beträgt. The camera device 1 is scalable. So it is possible that only two different types of lighting are used. In this case, it is possible that the number of image lines b per measurement image M is only two in the case where the measurement object is BHS per main motion step 2 is moved around an item line g (distance a). However, it is also possible that four types of lighting are used. In this case, the number of sensor lines z is four for the case that the measured object per main motion step BHS 2 is advanced by one item line g (distance a). As explained above with the example of three types of illumination (n = 3), it is also possible for the measurement object to be in each main movement step BHS 2 by two subject lines g (distance 2a), so that the number of picture lines b and sensor lines z is four and eight, respectively.

In der 4 ist eine Weiterbildung des Verfahrens gezeigt, wobei nur zwei Beleuchtungsarten (n = 2) eingesetzt werden. Ergänzend zu der Systematik, wie diese in der 3 erläutert wurde, wird nun nach jedem Aufnahmehauptschritt AHS ein Bewegungszwischenschritt BZS und ein Aufnahmezwischenschritt AZS durchgeführt. In dem Bewegungszwischenschritt BZS wird das Messobjekt 2 um den gleichen Weg verschoben wie in dem Aufnahmehauptschritt AHS. In dem Aufnahmezwischenschritt AZS wird ein Zwischenmessbild ZM erstellt, wobei die gleiche Beleuchtungsart wie beim zuvor erfolgten Aufnahmehauptschritt AHS vorliegt. Die Anzahl der Sensorzeilen z pro Messbild M beziehungsweise Zwischenmessbild ZM entspricht in diesem Beispiel dem Gesamtweg aller relativen Verschiebungen des Messobjekts 2 relativ zu der Bildaufnahmeeinrichtung 5 in einer Sequenz S. Somit werden die relativen Verschiebungen der Aufnahmehauptschritte AHS und der Aufnahmezwischenschritte AZS zusammengezählt, um die Anzahl der Sensorzeilen z pro Messbild M und pro Zwischenmessbild ZM zu ermitteln. In the 4 a development of the method is shown, with only two types of lighting (n = 2) are used. In addition to the systematics, as these in the 3 has been explained, a movement intermediate step BZS and an intermediate recording step AZS is now performed after each main recording step AHS. In the movement intermediate step BZS becomes the measurement object 2 shifted by the same way as in the recording main step AHS. In the intermediate recording step AZS, an intermediate measurement image ZM is created, wherein the same illumination type as in the previous recording main step AHS is present. The number of sensor lines z per measurement image M or intermediate measurement image ZM in this example corresponds to the total path of all relative displacements of the measurement object 2 relative to the image pickup device 5 in a sequence S. Thus, the relative displacements of the receiving main steps AHS and the intermediate recording steps AZS are added together to determine the number of sensor lines z per measuring image M and per intermediate measuring image ZM.

In der 4 ist dieses Verfahren bei einem Beispiel mit zwei unterschiedlichen Beleuchtungsarten (n = 2) dargestellt. In einem ersten Aufnahmehauptschritt AHS1 wird die erste Beleuchtungsart aktiviert und ein Messbild M1 mit vier Sensorzeilen z aufgenommen, sodass das Messbild M vier Bildzeilen b aufweist. In einem nachfolgenden Bewegungszwischenschritt BZS1 wird das Messobjekt 2 um eine Gegenstandszeile g (Abstand a) in Bewegungsrichtung B verschoben und mit der gleichen Beleuchtungsart ein Zwischenmessbild ZM1 aufgenommen. Nachfolgend wird das Messobjekt 2 in einem Bewegungshauptschritt BHS1 um eine Gegenstandszeile g (Abstand a) verschoben und die Beleuchtungseinrichtung 3 wird auf die zweite Beleuchtungsart umgeschaltet. In einem zweiten Aufnahmehauptschritt AHS2 wird ein Messbild M 2 mit den gleichen Sensorzeilen z wie das vorhergehende Messbild M1 beziehungsweise Zwischenmessbild ZM1 aufgenommen. Nachfolgend wird ein zweiter Bewegungszwischenschritt BZS 2 durchgeführt, in dem das Messobjekt 2 um eine Gegenstandszeile g (Abstand a) verschoben wird. In einem nachfolgenden zweiten Aufnahmezwischenschritt AZS2 wird mit der zweiten Beleuchtungsart ein zweites Zwischenmessbild ZM2 aufgenommen. In the 4 This method is illustrated in an example with two different types of illumination (n = 2). In a first recording main step AHS1, the first illumination mode is activated and a measurement image M1 is recorded with four sensor lines z, so that the measurement image M has four image lines b. In a subsequent intermediate movement step BZS1, the measured object becomes 2 shifted by one item line g (distance a) in the direction of movement B and recorded with the same type of illumination an intermediate measurement image ZM1. The following is the measurement object 2 in a main movement step BHS1 shifted by an item line g (distance a) and the lighting device 3 is switched to the second type of illumination. In a second recording main step AHS2, a measurement image M 2 is recorded with the same sensor lines z as the preceding measurement image M1 or intermediate measurement image ZM1. Subsequently, a second intermediate movement step BZS 2 is carried out, in which the measurement object 2 is moved by one item line g (distance a). In a subsequent second recording intermediate step AZS2, a second intermediate measuring image ZM2 is recorded with the second illumination mode.

Die bislang benannten Schritte bilden die Sequenz S. Diese wird ständig wiederholt, bis das Messobjekt 2 vollständig abgescannt ist. Nachfolgend werden die ersten Messbilder M1 und die ersten Zwischenmessbilder ZM1 zu dem ersten Bild B1 und die zweiten Messbilder M2 und die zweiten Zwischenmessbilder ZM2 zu dem zweiten Bild B2 zusammengestellt. Im Ergebnis wird jede Gegenstandszeile g auf dem Messobjekt 2 für jedes Bild B1 oder B2 zwei Mal aufgenommen, wodurch sich eine Lichtverstärkung und/oder Mittelung ergibt.The previously named steps form the sequence S. This is repeated continuously until the measurement object 2 is completely scanned. Subsequently, the first measurement images M1 and the first intermediate measurement images ZM1 are combined to the first image B1 and the second measurement images M2 and the second intermediate measurement images ZM2 to the second image B2. As a result, each item line g on the measurement object 2 for each image B1 or B2 taken twice, resulting in a light amplification and / or averaging.

Auch dieses Verfahren ist skalierbar, so kann beispielsweise jede Gegenstandszeile auch vier oder acht Mal aufgenommen werden.Also, this method is scalable, for example, each item line can also be recorded four or eight times.

In der 5 ist ein Ablaufdiagramm für das Verfahren in der 3 in verallgemeinerter Ausführung gezeigt. Es sind die aufeinanderfolgenden Sequenzen S1, S2...Sx dargestellt. In jeder Sequenz S – beispielhaft ausgeführt in der Sequenz S1 –, erfolgt eine Abfolge zwischen Aufnahmehauptschritten AHS und Bewegungshauptschritten BHS. Die Anzahl der Paare Aufnahmehauptschritt AHS und Bewegungshauptschritt AHS entspricht insgesamt der Anzahl n und somit der Anzahl der unterschiedlichen Beleuchtungsarten und/oder der Anzahl der resultierenden Bilder. In jedem Bewegungshauptschritt BHS wird das Messobjekt 2 um eine Anzahl m von Gegenstandszeilen g (Abstand m·a) bewegt, wobei m eine natürliche Zahl und zugleich ≥ 1 ist. Um ein lückenloses und überlappungsfreies Bild zu erhalten, muss die Anzahl N der Sensorzeilen z dann das Produkt aus n und m sein: N = n × m.In the 5 is a flowchart for the method in the 3 shown in generalized form. The successive sequences S1, S2... Sx are shown. In each sequence S - exemplified in the sequence S1 -, there is a sequence between recording main steps AHS and main movement steps BHS. The total number of pairs main recording step AHS and main motion step AHS corresponds to the number n and thus the number of different types of illumination and / or the number of resulting images. In each main movement step BHS becomes the measurement object 2 moves by a number m of object lines g (distance m · a), where m is a natural number and at the same time ≥ 1. In order to obtain a gapless and overlap-free image, the number N of sensor lines z must then be the product of n and m: N = n × m.

In der 6 ist in ähnlicher Darstellung die verallgemeinerte Form des Verfahrens gemäß der 4 dargestellt. Diese unterscheidet sich dadurch, dass jeweils zwischen dem Aufnahmehauptschritt AHS und dem Bewegungshauptschritt BHS ein Bewegungszwischenschritt BZS und ein Aufnahmezwischenschritt AZS erfolgen. Die Weglänge ist jedoch für alle Bewegungsschritte, also für die Bewegungshauptschritte BHS und die Bewegungszwischenschritte BZS jeweils gleich. Die Anzahl der Sensorzeilen z ergibt sich in diesem Fall aus der Summe über alle Bewegungsschritte in der Sequenz S. In the 6 is a similar representation of the generalized form of the method according to the 4 shown. This differs in that between the main recording step AHS and the main movement step BHS, respectively, a movement intermediate step BZS and a recording intermediate step AZS take place. However, the path length is the same for all movement steps, ie for the main movement steps BHS and the intermediate movement steps BZS. The number of sensor lines z results in this case from the sum over all movement steps in the sequence S.

Claims

Method for creating at least two images (B, B1, B2, B3) of a test object ( 2 ) with a camera device ( 1 ), wherein in a first recording main step (AHS1) a lighting device ( 3 ) for illuminating the test object ( 2 ) in a measuring range ( 4 ) in a first illumination mode (n = 1; 3.1 ) and an image recording device ( 5 ) comprising an area sensor ( 6 ), which has a plurality of sensor lines (z), wherein each of the sensor lines (z) can receive a picture line (b) of a subject line (g), for receiving a first measurement image (M1) with at least n sensor lines (z) is driven, the first measurement image (M1) has a first image line (b) for each of the at least n sensor lines (z), wherein subsequently in a first main movement step (BHS1) a movement device ( 7 ) for the relative displacement of the test object ( 2 ) and the image recording device ( 5 ) is driven by a path corresponding to an item line (g) or a plurality of the item lines (g), and subsequently in a second receiving main step (AHS2) the illumination device ( 3 ) for illuminating the measuring range ( 4 ) in a second illumination mode (n = 2, 3.2 ) is controlled and the image recording device ( 3 ) for receiving a second measurement image (M1) with the same at least n sensor lines (z), the second measurement image (M2) having a second image line for each of the at least n sensor lines (z), wherein subsequently in a second main movement step (BHS2 ), the movement device ( 7 ) for the relative displacement of the test object ( 2 ) is driven by a path corresponding to one or a plurality of the subject lines (g), and subsequently comprising a sequence (S) comprising at least the first record main step (AHS1), the first main motion step (BHS1), the second record main step (AHS2), and the second main movement step (BHS2) is repeatedly actuated, and wherein an evaluation device ( 9 ) based on the first measurement images (M1) a first image (B1) with the first illumination (n = 1; 3.1 ) and on the basis of the second measurement images (M2) a second image (B2) of the measurement object ( 2 ) with the second illumination (n = 2; 3.2 ), wherein after each main recording step (AHS1, AHS2, AHS3, AHSn), an intermediate movement step (BZS1, BZS2, BZSn) and an intermediate recording step (AZS1, AZS2, AHSn) are performed, wherein in the intermediate movement step (BZS1, BZS2, BZSn) Movement device ( 7 ) for the relative displacement of the test object ( 2 ) is driven by a path corresponding to at least one or a plurality of the object lines (g), and wherein in the receiving intermediate step (AZS1, AZS2, AHSn) the illumination device ( 3 ) for illuminating the measuring range ( 4 ) in the lighting mode ( 3.1 ; 3.2 ; 3.3 ) of the preceding receiving main step (AHS1, AHS2, AHS3, AHSn) and the image recording device ( 5 ) for receiving an intermediate measuring image (ZM1, ZM2, ZMn) with the same at least n sensor lines (z) is driven, wherein the intermediate measuring image (ZM1, ZM2, ZMn) for each of the at least n sensor rows (z) each having an intermediate image line, wherein the Evaluation device ( 9 ) on the basis of the measurement images (M1, M2, Mn) and the intermediate measurement images (ZM1, ZM2, ZMn) with the same illumination type ( 3.1 ; 3.2 ; 3.3 ) the image (B, B1, B2, Bn) of the illumination type ( 3.1 ; 3.2 ; 3.3 ) created.

Method according to claim 1, wherein the number n of different types of illumination ( 3.1 ; 3.2 ; 3.3 ) is greater than 2, wherein in the sequence (S) subsequent to the second main movement step (BHS2) for each value greater than 2 and less than or equal to n another receiving main section (AHSn) and another main movement step (BHSn) is driven, wherein any value greater than 2 and less than or equal to n another image (Bn) is created.

The method of claim 1 or 2, wherein the number of at least n sensor lines (z) and / or the image lines (b) in the measurement images (M, M1, M2, M3, ZM1, ZM2) are selected so that the images (B , B1, B2, B3, Bn) can be created without gaps.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the number of object lines (g) corresponding to the total path of all relative displacements of the object to be measured ( 2 ) to the image capture device ( 5 ) per sequence, the number is n.

Camera device ( 1 ) for carrying out the method according to one of the preceding claims, wherein the camera device ( 1 ) the illumination device ( 3 ), the image recording device ( 5 ), the movement device ( 7 ), the control device ( 8th ) and the evaluation device ( 9 ) for generating an image (B, B1, B2, B3, Bn) on the basis of the measurement images (M, M1, M2, M3, Mn) of the image recording device, wherein the control device ( 8th ) and the evaluation device ( 9 ) are formed in terms of circuitry and / or programming technology for carrying out the method.

Camera device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the control device ( 8th ) and the evaluation device ( 9 ) is designed as a programmable frame grabber card.

Camera device ( 1 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the illumination device ( 3 ) n Lighting module ( 3.1 ; 3.2 ; 3.3 ), wherein the n lighting modules ( 3.1 ; 3.2 ; 3.3 ) for illuminating the test object ( 2 ) in the measuring range ( 4 ) are selectively activated and deactivated in n different types of illumination.

Camera device ( 1 ) according to one of claims 5 to 7, characterized in that the area sensor ( 6 ) is formed as a CMOS sensor.