DE102014002236A1

DE102014002236A1 - Objektträger für eine Vorrichtung zum Erfassen von dreidimensionalen Objekten, Vorrichtung mit eineam solchen Objektträger und Verfahren zum Erfassen von zumindest einem dreidimensionalen Objekt

Info

Publication number: DE102014002236A1
Application number: DE102014002236.6A
Authority: DE
Inventors: Werner Dürr
Original assignee: LPO PLAN GmbH
Current assignee: LPO PLAN GmbH
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-08-27
Also published as: WO2015124780A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Objektträger (3) für eine Vorrichtung (1) zum Erfassen von dreidimensionalen Objekten (11) mittels eines zumindest einen Sensor umfassenden Sensorsystems (4), wobei der Objektträger (3) zumindest ein Tragelement (10) aufweist, auf dem zumindest ein zu erfassendes Objekt (11) anordenbar ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass das Tragelement (10) eine Vielzahl von Durchbrüchen (12) aufweist.

Description

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Objektträger für eine Vorrichtung zum Erfassen von dreidimensionalen Objekten, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1, von einer Vorrichtung zum Erfassen von dreidimensionalen Objekten mit einem solchen Objektträger, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 12, und von einem Verfahren zum Erfassen von zumindest einem dreidimensionalen Objekt, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 20.
Aus der DE 103 31 460 A1 ist ein Objektträger der gattungsgemäßen Art bekannt. Dieser Objektträger ist als Drehteller ausgebildet und bildet so ein vollflächiges Tragelement für ein dreidimensionales Objekt, welches auf der Oberseite des Drehtellers anordenbar ist. Mit einem Sensorsystem, welches zumindest einen Sensor umfasst, kann das auf dem Tragelement angeordnete Objekt mit dem Sensorsystem mit seiner Oberflächenkontur erfasst werden, wenn sich der Drehteller dreht, während beispielsweise das Sensorsystem feststeht. Der Objektträger nimmt eine kalibrierte, relative Position zu dem Sensorsystem ein. Mit einem Projektor wird das auf dem Objektträger angeordnetes Objekt beleuchtet und mit dem Sensorsystem werden einzelne Punkte auf der Oberfläche des Objekts aufgezeichnet. Dadurch können Sensordaten ermittelt werden, die beispielsweise eine Darstellung des erfassten Objekts auf einer Anzeigeeinrichtung, wie einem Monitor, ermöglichen. Mit den ermittelten Sensordaten kann das erfasste Objekt auch zum Bau von Formen und/oder Modellen verwendet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen optimierten Objektträger anzugeben, mit dem die Erfassung eines darauf angeordneten dreidimensionalen Objekts vereinfacht ist.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Objektträger für eine Vorrichtung zum Erfassen von dreidimensionalen Objekten, der die in Patentanspruch 1 genannten Merkmale umfasst. Diese Aufgabe wird auch gelöst mit einer Vorrichtung zum Erfassen von dreidimensionalen Objekten, die die Merkmale des Patentanspruchs 12 aufweist und einen erfindungsgemäßen Objektträger umfasst, sowie mit einem Verfahren zum Erfassen von zumindest einem dreidimensionalen Objekt, dass die Merkmale des Patentanspruchs 20 aufweist und mit einem erfindungsgemäßen Objektträger arbeitet.
Der erfindungsgemäße Objektträger für eine Vorrichtung zum Erfassen von dreidimensionalen Objekten mittels eines zumindest einen Sensor umfassenden Sensorsystems zeichnet sich dadurch aus, dass er ein Tragelement umfasst, auf dem das zu erfassende Objekt anordenbar ist, welches Tragelement mit einer Vielzahl von Durchbrüchen ausgestattet ist. Mit dem erfindungsgemäßen Objektträger ist es deshalb in besonders vorteilhafter Weise möglich, dreidimensionale Objekte mittels eines Sensorsystems allseitig zu erfassen, wenn das zu erfassenden Objekt auf dem Tragelement des Objektträgers angeordnet ist. Somit kann auch die Oberfläche des zu erfassenden Objekts erfasst werden, die auf dem Tragelement mit den Durchbrüchen aufliegt. Die Durchbrüche erlauben es dem Sensor, auf die auf dem Tragelement liegende Oberfläche des zu erfassenden Objekts zu blicken. Somit können auch die diese Oberfläche repräsentierenden Daten mittels des Sensors erfasst werden.
Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Objektträgers ist/sind die Weite der Durchbrüche und/oder der Abstand zwischen den Durchbrüchen so gewählt, dass die Struktur des Tragelements unter der Erfassungsgenauigkeit des Sensorsystems liegt. Dadurch wird die Struktur des Tragelements von dem Sensorsystem beim Scannen des Objekts nicht miterfasst und es wird lediglich die durch die Durchbrüche sichtbare Oberflächenstruktur des Objekts erfasst. Somit ist auf einfache Art und Weise eine allseitige Erfassung des Objekts mit Hilfe des Sensorsystems möglich, wenn das zu erfassenden Objekt auf dem erfindungsgemäßen Objektträger angeordnet ist.
Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der erfindungsgemäße Objektträger als Tragelement ein Drahtgitter, auf dem das zu erfassende Objekt anordenbar ist. Ein solches Drahtgitter weist eine Vielzahl von Durchbrüchen zwischen benachbart zueinander verlaufenden Drähten auf, während die durch die Drähte gebildete Struktur ein Gitter darstellen.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden für das Drahtgitter Drähte mit kreisförmigem oder ovalem Querschnitt verwendet. Drähte mit einem solchen Querschnitt weisen an ihrer Mantelfläche keine Kanten auf und sind deshalb von dem Sensorsystem quasi nicht sichtbar.
Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Maschenweite, des Drahtgitters zwischen 3 mm und 50 mm beträgt, während vorzugsweise Drähte des Drahtgitters eine Drahtstärke ≤ 1 mm aufweisen. Diese Maschenweite und Drahtstärke des Drahtgitters ist so gewählt, dass das Drahtgitter beim Erfassen mit dem Sensorsystem nicht miterfasst wird. Die Maschenweite und die Drahtstärke können jedoch auch andere Werte annehmen, wenn ein Sensorsystem mit einer höheren oder niedrigeren Erfassungsgenauigkeit verwendet wird. Mit anderen Worten: Drahtstärke und Maschenweite hängen von der Erfassungsgenauigkeit des verwendeten Sensors ab und werden so gewählt, dass das Drahtgitter vom Sensorsystem nicht erkannt bzw. nicht miterfasst wird. Vorzugsweise wird nach einem Ausführungsbeispiel die Drahtstärke proportional zu der Maschenweite sein, wobei mit zunehmender Drahtstärke auch die Maschenweite größer gewählt wird.
Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Drahtgitter Drähte auf, deren Oberfläche schwarz ist und/oder eine Beschichtung aus einem nicht reflektierenden Material aufweist. Damit kann die Eigenschaft des Drahtgitters verbessert werden, vom Sensorsystem nicht miterfasst zu werden.
Ein nach einem Ausführungsbeispiel bevorzugtes Drahtgitter weist Drähte aus Stahl und/oder Kunststoff auf. Solche Drähte besitzen eine ausreichende Reißfestigkeit, so dass auf dem Drahtgitter bzw. dem Tragelement angeordnete Objekte, gegebenenfalls auch mit höherem Gewicht, sicher getragen werden. Außerdem wird durch die ausreichende Reißfestigkeit der verwendeten Drähte sichergestellt, dass das Drahtgitter nicht oder nur in geringem Maße von dem Gewicht des darauf angeordneten Objekts ausgelenkt wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn auf dem Drahtgitter gleichzeitig mehrere Objekte angeordnet und mit dem Sensorsystem erfasst werden sollen.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Objektträgers sind auf dem Tragelement, insbesondere dem Drahtgitter, so genannte Marker angebracht, damit das Drahtgitter vom Sensorsystem erkannt bzw. miterfasst werden kann, wodurch die bekannte Struktur des Drahtgitters aus den ermittelten Sensordaten, insbesondere softwaremäßig, eliminiert werden kann. Somit ist es auch dann möglich, die auf dem Tragelement aufliegende Oberfläche des zu erfassenden Objekts durch die Durchbrüche in dem Tragelement mit zu erfassen, wenn das Tragelement von dem Sensorsystem miterfasst wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Objektträgers mit dem Drahtgitter zeichnet sich dadurch aus, dass es einen Rahmen aufweist, an dem das Drahtgitter bzw. die Drähte des Drahtgitters befestigt sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen von dreidimensionalen Objekten, die zumindest ein zumindest einen Sensor aufweisendes Sensorsystem sowie zumindest einen Objektträger mit einem Tragelement umfasst, auf dem zumindest ein zu erfassendes Objekt anordenbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass das Tragelement eine Vielzahl von Durchbrüchen aufweist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt mit einem erfindungsgemäßen Objektträger ausgestattet, wie er zuvor beschrieben ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt mithin einen erfindungsgemäßen Objektträger, der nach den Merkmalen von zumindest einem der Patentansprüche 2 bis 11 weitergebildet sein kann.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung eine Bewegungsbahn auf, an der das zumindest eine Sensorsystem bewegbar angelenkt ist. Dadurch kann das Sensorsystem auf einer definierten Bewegungsbahn relativ zu dem Objektträger bewegt werden. Die Bewegung des Sensorsystems kann manuell erfolgen, vorzugsweise ist jedoch ein Antrieb für das Sensorsystem vorgesehen, welcher das Sensorsystem automatisiert entlang der Bewegungsbahn bewegt. Damit kann das Sensorsystem vorzugsweise allseitig um das zu erfassende Objekt bewegt werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Bewegungsbahn ober- und unterhalb des erfindungsgemäßen Objektträgers erstreckt. Mithin kann das Objekt sowohl an seiner Unter- und/oder Oberseite erfasst werden.
Nach einem alternativen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Objektträger bewegbar ausgebildet und wird relativ zum Sensorsystem bewegt, um das Objekt erfassen zu können. Denkbar wäre auch eine Kombination aus bewegbarem Sensorsystem und bewegbaren Objektträger, so dass beispielsweise die Bewegungsbahn sich lediglich über die Ober- oder Unterseite des Objektträgers erstreckt und für die Erfassung der Unter- oder Oberseite der Objektträger entsprechend gedreht wird.
Nach einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel können an der Bewegungsbahn zumindest zwei Sensorsysteme bewegbar angeordnet sein, die vorzugsweise unabhängig voneinander bewegbar sein können, so dass beispielsweise ein Sensorsystem der Oberseite und das andere Sensorsystem der Unterseite des Objektträgers zugeordnet sind. Allgemein wäre es denkbar, dass jeweils ein Sensorsystem jeweils einen bestimmten Anteil, beispielsweise die Hälfte, des Objekts erfasst.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie zusammenklappbar ausgebildet ist, um sie auf einfache Art und Weise transportieren zu können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann also transportabel ausgebildet sein. Für die Zusammenklappbarkeit der Vorrichtung kann vorzugsweise vorgesehen sein, die Bewegungsbahn und den Objektträger in einer Ebene anzuordnen, wodurch sich ein flaches Packmaß ergibt.
Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das zumindest eine Sensorsystem als zumindest einen Sensor einen Tiefensensor auf. Mit einem solchen Tiefensensor kann jeweils der Abstand einzelner Punkte auf der Oberfläche des zu erfassenden Objekts zum Tiefensensor ermittelt werden, so dass aus einer Vielzahl einzelner Punkte die Oberflächenkontur des Objekts und daraus die Form des Objekts ermittelt werden kann.
Der zumindest eine Tiefensensor kann nach verschiedenen Ausführungsbeispielen arbeiten:
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel kann der Tiefensensor nach dem Prinzip der Lichtlaufzeitmessung arbeiten, wofür er zumindest eine Lichtquelle, beispielsweise Infrarotlichtquelle, und einen Empfangssensor, vorzugsweise eine Kamera, aufweist, der das von dem Objekt bzw. von einem Objektpunkt reflektierte Licht der Lichtquelle erfasst. Solche Sensoren werden auch als TOF-Kamera (Time-of-Flight) bezeichnet. Die Zeitdauer zwischen der Aussendung des Lichts und dem Empfang des reflektierten Lichts wird für einzelne Objektpunkte ermittelt, wodurch der Abstand der einzelnen Objektpunkte zum Sensor und aus der Bewegung des Sensors relativ zum Objekt der Abstand einzelner Objektpunkte zueinander bestimmt werden kann. Es kann dadurch vorzugsweise eine so genannte gerichtete Punktewolke (Voxelspace), allgemein Sensordaten, ermittelt werden, die zum Erzeugen eines digitalen dreidimensionalen Datenmodells dient, das das erfasste Objekt zumindest vereinfacht darstellt. Es wird also vorzugsweise ein digitales Modell aus der Geometrie des zu erfassenden dreidimensionalen Objekts anhand eines Flächen- und Volumenmodells erzeugt.
Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel kann der Tiefensensor mit strukturiertem Licht arbeiten. Nach einer weiteren Alternative kann das Funktionsprinzip der so genannten Lichtstreifenmessung verwendet werden. Außerdem wäre als viertes Ausführungsbeispiel ein photoelektrisches Messverfahren, insbesondere das so genannte Auflichtverfahren, als Funktionsprinzip verwendbar.
Vorzugsweise lässt sich mit den gewonnenen Sensordaten – wie vorstehend erwähnt – ein dreidimensionales Modell erzeugen. Alternativ wäre es denkbar, lediglich ein so genanntes 2½-dimesionales Datenmodell zu erzeugen, bei dem die dritte Dimension nicht vollwertig bezogen auf die 2D-Lageinformation gespeichert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen von zumindest einem dreidimensionalen Objekte mittels einer Vorrichtung, die zumindest ein zumindest einen Sensor aufweisendes Sensorsystem sowie zumindest einen Objektträger mit einem Tragelement für das zumindest eine zu erfassende Objekt umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt auf dem eine Vielzahl von Durchbrüchen aufweisenden Tragelement angeordnet und mit dem Sensorsystem erfasst wird.
Nach einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst das Sensorsystem das Objekt mit einer Erfassungsgenauigkeit derart, dass das Tragelement mit den Durchbrüchen nicht miterfasst wird.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Sensorsystem bei der Erfassung des Objekts das Tragelement miterfasst und aus den ermittelten Sensordaten, also dem Datenmodell, das Tragelement bzw. dessen Daten eliminiert wird.
Vorzugsweise kann das Sensorsystem nach beiden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens das Objekt allseitig erfassen.
Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass vorzugsweise gleichzeitig mehrere zu erfassende Objekte auf dem Tragelement angeordnet und vorzugsweise gleichzeitig erfasst werden, so dass insbesondere für mehrere Objekte ein einziges Datenmodell geschaffen wird. Insbesondere ergibt sich dadurch eine vorteilhafte Anwendung für die Herstellung von geformten Aufnahmen für Gegenstände, wie sie beispielsweise in Werkzeugschubladen oder Aufbewahrungskästen bzw. -koffern zu finden sind. Solche Aufnahmen können beispielsweise aus einem geschäumten Material hergestellt sein. Durch Abtragen von geschäumtem Material mit den Daten des ermittelten Datenmodells können einzelne, für das jeweilige Objekt passende Ausnehmungen in der jeweiligen relativen Position zueinander in der Aufnahme hergestellt werden.
Die in dieser Anmeldung beschriebenen und/oder gezeigten Merkmale können für sich alleine und in beliebiger Kombination mit einem anderen der beschriebenen und/oder gezeigten Merkmale kombiniert werden. Dies gilt auch für ein Merkmal, welches nur zusammen mit einem anderen beschriebenen und/oder gezeigten Merkmal kombiniert wiedergegeben ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht eine Vorrichtung zum Erfassen von dreidimensionalen Objekten mit einem erfindungsgemäßen Objektträger,
2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach 1 und
3 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht eine Vorrichtung zum Erfassen von dreidimensionalen Objekten mit einem erfindungsgemäßen Objektträger.
1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zum Erfassen von dreidimensionalen Objekten, die im Folgenden lediglich als Vorrichtung 1 bezeichnet wird. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Grundträger 2, an dem sowohl ein Objektträger 3 als auch ein Sensorsystem 4 befestigt sind.
Der Grundträger 2 umfasst als Basis zumindest einen unteren Rahmenschenkel 5, an dem hier nicht dargestellte sich seitlich wegerstreckende Füße angebracht sein können, die für eine ausreichende Standfestigkeit der Vorrichtung 1 sorgen. An dem Rahmenschenkel 5 sind jeweils endseitig aufrechte Rahmenschenkel 6, 7 angebracht, an deren oberen Enden der Objektträger 3 und über eine Bewegungsbahn 8 auch das Sensorsystem 4 angelenkt sind. Der Grundträger 2 mit seinen Rahmenschenkeln 5, 6, 7 ist also im Wesentlichen U-förmig ausgeführt und nimmt zwischen den aufrechten Rahmenschenkeln 6, 7 den Objektträger 3 auf. In 1 ist der Objektträger 3 in einer etwa waagerechten Arbeitsstellung gezeigt und kann um eine Achse 9 in eine aufrechte Transportstellung (nicht dargestellt) gebracht werden. Die etwa U-förmige Bewegungsbahn 8 des Sensorsystems 4 kann ebenfalls um diese Achse 9 aus der in 1 gezeigten Arbeitsstellung in eine nach unten geschwenkte Transportstellung verlagert werden, so dass sich in der Transportstellung ein kompakter Aufbau der Vorrichtung 1 ergibt. Mithin ist die Vorrichtung 1 zusammenklappbar und damit auf einfache Art und Weise transportabel ausgebildet.
Der Objektträger 3 besitzt ein Tragelement 10, auf dem zumindest ein zu erfassendes dreidimensionales Objekt 11 anordenbar ist bzw. auf dem Tragelement 10 abgelegt werden kann. Das Tragelement 10 weist eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Durchbrüchen 12 auf, so dass das Tragelement 10 im Wesentlichen eine gitter- bzw. netzartige Struktur 13 aufweist. Vorzugsweise ist das Tragelement 10 als Drahtgitter 10' ausgebildet und umfasst eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Drähten 14, 15, wobei die Drähte 14 in einer Richtung verlaufend, hier in Längsrichtung, und die anderen Drähte 15 in einer Richtung quer zu den Drähten 14 verlaufend, angeordnet sind, so dass Maschen 16 gebildet sind, die den Durchbrüchen 12 in Draufsicht gesehen einen rechteckig, quadratisch oder trapezförmig ausgestalteten Öffnungsquerschnitt verleihen, wie insbesondere die 2 zeigt. Obwohl es in den 1 und 2 nicht gezeigt ist, ist vorzugsweise das gesamte Tragelement 10 vollständig mit Drähten 14, 15 ausgestattet, so dass der gesamte Objektträger 3 mit dem Tragelement mit Durchbrüchen 12 ausgestattet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Drähte 14, 15 in einem umlaufenden Rahmen 17 aufgespannt.
Die Weite W1 eines der Durchbrüche 12 zwischen zwei benachbarten Drähten 14 und die Weite W2 dieses Durchbruchs 12 zwischen zwei benachbarten Drähten 15 kann gleich oder unterschiedlich sein. Sofern das Tragelement 10 wie vorstehend beschrieben als Drahtgitter 10' ausgeführt ist, definieren die Weite W1 und W2 die Maschenweite des Drahtgitters. Diese Maschenweite beträgt vorzugsweise zwischen 3 mm und 50 mm. Die Drahtstärke der verwendeten Drähte 14, 15 ist vorzugsweise ≤ 1 mm. Die Drahtstärke der Drähte 14, 15 ist vorzugsweise proportional zu der Maschenweite, wobei mit zunehmender Drahtstärke die Maschenweite größer gewählt wird. Die verwendeten Drähte 14, 15 besitzen einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt und besitzen eine schwarze Oberfläche und/oder die Oberfläche ist mit einem reflektierenden Material beschichtet. Die verwendeten Drähte 14, 15 können aus Kunststoff oder einem Metall, insbesondere Stahl, gefertigt sein.
An der sich bogenförmig über das Tragelement 10 erstreckenden Bewegungsbahn 8 ist das zumindest eine Sensorsystem 4 bewegbar angelenkt und kann entlang des gesamten Bogens der Bewegungsbahn 8 bewegt werden. Dies kann manuell oder mit einem gesteuerten Antrieb 18 erfolgen, so dass das Objekt 11 von dem Sensorsystem 4 abgetastet bzw. erfasst werden kann. In der in 1 gezeigten Arbeitsstellung der Bewegungsbahn 8 kann die gesamte der Bewegungsbahn 8 zugewandte Oberfläche des Objekts 11 abgetastet bzw. erfasst werden. Zum Erfassen bzw. Abtasten der auf dem Tragelement 10 bzw. Drahtgitter 10' aufliegenden Oberfläche des Objekts 11 kann die gesamte Bewegungsbahn mit dem Sensorsystem 8 um die Achse neuen nach unten unter den Objektträger 3 geschwenkt werden oder aber der Objektträger 3 wird um die Achse 9 geschwenkt, vorausgesetzt das Objekt 11 ist auf dem Objektträger bzw. dem Tragelement 10 bzw. Drahtgitter 10' fixiert.
Das Sensorsystem 4 weist zumindest einen Tiefensensor 4' auf, der die gesamte Oberfläche des Objekts 11 abtastet bzw. erfasst. Damit die Oberfläche des Objekts 11 erfasst werden kann, ist eine Relativbewegung zwischen Sensorsystem 4 und Objekt 11 notwendig, die vorzugsweise dadurch erreicht wird, dass das Objekt 11 auf dem Tragelement 10 ruht und das Sensorsystem 4 wie zuvor beschrieben entlang der Bewegungsbahn 8 über das Objekt 11 hinweg bewegt wird. Damit auch die auf dem Tragelement 10 aufliegenden Oberfläche des Objekts 11 von dem Sensorsystem 4 erfasst werden kann, sofern dies notwendig ist, wird nach dem Schwenken der Bewegungsbahn 8 unter den Objektträger 3 das Sensorsystem 4 wieder entlang der Bewegungsbahn 8 bewegt. Das Schwenken der Bewegungsbahn 8 könnte über einen im Rahmenschenkel 6 und/oder 7 angeordneten Antrieb 19 erfolgen. Alternativ wäre es denkbar, unterhalb des Objektträgers 3 eine weitere Bewegungsbahn mit zumindest einem weiteren Sensorsystem 4 mit Antrieb anzuordnen, was allerdings nicht dargestellt ist. In diesem Fall könnten beide Sensorsysteme 4 gleichzeitig bewegt werden, damit das Objekt 11 gleichzeitig allseitig erfasst werden kann. Darüber hinaus wäre es denkbar, an der Bewegungsbahn 8 zwei Sensorsysteme 4 anzubringen, die simultan oder nacheinander über das Objekt 11 hinweg bewegt werden. Damit auch die auf dem Tragelement 10 liegende Oberfläche des Objekts 11 erfasst werden kann, ist die Drahtstärke der Drähte 14, 15 sowie die Weite W1, W2 bzw. die Maschenweite im zuvor beschriebenen Bereich gewählt und die Erfassungsgenauigkeit des Sensorsystems 4 liegt unter der beschriebenen Drahtstärke. Das heißt, die Erfassungsgenauigkeit des Sensorsystems 4 ist so gewählt, dass die Drähte 14, 15 bzw. die Struktur 13 des Tragelements 10 nicht miterfasst werden.
Alternativ wäre es denkbar, dass die Erfassungsgenauigkeit des Sensorsystems 4 so gewählt ist, dass zwar die Drähte 14, 15 bzw. die Struktur 13 miterfasst werden, jedoch aus den Sensordaten eliminiert werden, was beispielsweise durch eine geeignete Software ausgeführt werden kann. Dazu könnte das Tragelement 10 bzw. das Drahtgitter 10' ohne ein darauf angeordnetes Objekt mit dem Sensorsystem 4 erfasst werden, so dass ein Datenmodell des Tragelements 10 bzw. des Drahtgitters 10' erhalten wird, welches dann aus dem gesamten Datenmodell von Objekt 11 und Tragelement 10 bzw. Drahtgitter 10' eliminiert wird. Um das Drahtgitter 10' bzw. das Tragelement 10 erkennen zu können, kann es zumindest einen Marker M aufweisen. Hierfür könnte ein Datenverarbeitungssystem (nicht dargestellt) verwendet werden, welches im Übrigen auch die Bewegung des Sensorsystems 4 entlang der Bewegungsbahn 8 bzw. der Bewegungsbahn 8 um die Achse 9 steuern kann.
Anhand der 3 wird ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zum Erfassen von zumindest einem dreidimensionalen Objekt 11 näher erläutert. Gleiche bzw. gleich wirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insoweit auf deren Beschreibung verwiesen werden kann. Der Grundträger 2 ist hier galgenartig mit einem aufrechten Rahmenschenkel 6 und einem oberen, quer dazu verlaufenden Rahmenschenkel 5 ausgestattet, an dessen freien Ende die bogenförmige Bewegungsbahn 8 mit ihrem einen Ende 20 um eine aufrechte Achse 21 drehbar und vorzugsweise angetrieben angelenkt ist. Ferner besitzt der Grundträger 2 einen als Rahmenstruktur ausgebildeten Fuß 22.
An dem Ende 20 der Bewegungsbahn 8 ist ein Gegengewicht 23 angebracht, welches Teile des zuvor beschriebenen Datenverarbeitungssystems oder das gesamte Datenverarbeitungssystem beinhalten kann. Die Bewegungsbahn 8 erstreckt sich mit zumindest einem unteren Abschnitt 24 bis unter den Objektträger 3 mit dem Tragelement 10 bzw. Drahtgitter 10', so dass auch die auf dem Tragelement 10 bzw. Drahtgitter 10' liegende Oberfläche des hier nicht dargestellten Objekts 11 erfasst werden kann. Für eine allseitige Erfassung des Objekts 11 rotiert die Bewegungsbahn 8 um die Achse 21, während das Sensorsystem 4 entlang der Bewegungsbahn 8 bewegt wird. Die Bewegungsbahn 8 ist insbesondere als Bogenabschnitt realisiert und kann grundsätzlich als Halbkreisbogen oder als Kreisbogenabschnitt ausgebildet sein. An der Bewegungsbahn 8 kann zumindest ein Sensorsystem 4 angeordnet sein. Denkbar wäre es alternativ, mehrere solcher Bewegungsbahnen 8 mit zumindest einem Sensorsystem 4 um die Achse 21 rotieren zu lassen. Der Objektträger 3 kann an dem Grundträger 2 befestigt sein, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Objektträger 3 über ein separates Gestell in die gezeigte Position zu bringen.
Mit dem erfindungsgemäßen Objektträger 3 ist es möglich, gleichzeitig mehrere zu erfassende Objekte 11 auf dem Tragelement 10 bzw. dem Drahtgitter 10' anzuordnen und gleichzeitig mit dem zumindest einen Sensorsystem 4 zu erfassen. Somit kann ein Datenmodell des Objekts bzw. der Objekte 11 erzeugt werden, welches gleichzeitig alle Daten der gemeinsam bzw. gleichzeitig erfassten Objekte 11 und deren räumliche Lage zueinander enthält. Das so gewonnene Datenmodell eignet sich zur Herstellung von genau passenden Aufnahmen für die Objekte, wie es zum Beispiel für Werkzeugschubladen, Aufbewahrungskisten, Aufbewahrungskoffer für technische Geräte etc. bekannt ist.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Grundträger
3: Objektträger
4: Sensorsystem
4': Tiefensensor
5, 6, 7: Rahmenschenkel
8: Bewegungsbahn
9: Achse
10: Tragelement
10': Drahtgitter
11: Objekt
12: Durchbruch
13: Struktur
14, 15: Draht
16: Masche
17: Rahmen
18, 19: Antrieb
20: Ende
21: Achse
22: Full
23: Gegengewicht
24: Abschnitt
W1, W2: Weite
M: Marker

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10331460 A1 [0002]

Claims

Objektträger (3) für eine Vorrichtung (1) zum Erfassen von dreidimensionalen Objekten (11) mittels eines zumindest einen Sensor umfassenden Sensorsystems (4), wobei der Objektträger (3) zumindest ein Tragelement (10) aufweist, auf dem zumindest ein zu erfassendes Objekt (11) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (10) eine Vielzahl von Durchbrüchen (12) aufweist.
Objektträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Weite (W1, W2) der Durchbrüche (12) und/oder der Abstand zwischen zwei benachbarten Durchbrüchen (12) so gewählt ist, dass die Struktur (13) des Tragelements unter der Erfassungsgenauigkeit des Sensorsystems (4) liegt.
Objektträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (10) ein Drahtgitter (10') umfasst.
Objektträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgitter (10') Drähte (14, 15) mit kreisförmigem oder ovalem Querschnitt aufweist.
Objektträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschenweite des Drahtgitters (10') bzw. die Weite (W1, W2) der Durchbrüche (12) zwischen 3 mm und 50 mm beträgt.
Objektträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgitter (10') Drähte (14, 15) mit einer Drahtstärke ≤ 1 mm aufweist.
Objektträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtstärke proportional zu der Maschenweite ist, wobei mit zunehmender Drahtstärke die Maschenweite größer ist.
Objektträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgitter (10') Drähte (14, 15) bzw. das Tragelement (10) eine Struktur (13) aufweist, deren Oberfläche schwarz ist und/oder eine Beschichtung aus einem nicht reflektierenden Material aufweist.
Objektträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgitter (10') Drähte (14, 15) aus Stahl und/oder Kunststoff umfasst.
Objektträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Tragelement (10) bzw. Drahtgitter (10') von dem Sensorsystem (4) erfassbare Marker (M) angebracht sind.
Objektträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (10) bzw. das Drahtgitter (10') einen Rahmen (17) aufweist.
Vorrichtung (1) zum Erfassen von dreidimensionalen Objekten, die zumindest ein zumindest einen Sensor aufweisen des Sensorsystem (4) sowie zumindest einen Objektträger (3) mit einem Tragelement (10) umfasst, auf dem zumindest ein zu erfassendes Objekt (11) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (10) eine Vielzahl von Durchbrüchen (12) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Objektträger (3) nach zumindest einem der Patentansprüche 2 bis 11.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Sensorsystem (4) an einer Bewegungsbahn (8) bewegbar angelenkt ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bewegungsbahn (8) ober- und unterhalb des Tragelements (10) erstreckt.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bewegungsbahn (8) zumindest zwei Sensorsysteme (4) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektträger (3) bewegbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusammenklappbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Sensorsystem (4) zumindest einen Tiefensensor (4') umfasst.
Verfahren zum Erfassen von zumindest einem dreidimensionalen Objekt (11) mittels einer Vorrichtung (1), insbesondere nach zumindest einem der Patentansprüche 12 bis 19, die zumindest ein zumindest einen Sensor aufweisendes Sensorsystem (4) sowie zumindest einen Objektträger (3), insbesondere nach zumindest einem der Patentansprüche 1 bis 11, mit einem Tragelement (10) für das zumindest eine zu erfassende Objekt, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (11) auf dem eine Vielzahl von Durchbrüchen (12) aufweisenden Tragelement (10) angeordnet und mit dem Sensorsystem (4), vorzugsweise allseitig, erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (4) mit einer Erfassungsgenauigkeit das zumindest eine Objekt (11) derart erfasst, dass das Tragelement (10) nicht miterfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (4) bei der Erfassung des zumindest einen Objekts (11) das Tragelement (10) miterfasst und aus den ermittelten Sensordaten das Tragelement (10) eliminiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere auf dem Objektträger (3) bzw. Tragelement (10) angeordnete Objekte (11) gleichzeitig erfasst werden.