DE102018105132B4

DE102018105132B4 - Triangulationsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018105132B4
Application number: DE102018105132.8A
Authority: DE
Inventors: Tobias Trenschel; Jan Rübel; Christian Stickl
Original assignee: Haag Streit GmbH; Kappa Opto Electronics GmbH
Current assignee: Haag Streit De GmbH; Kappa Optronics De GmbH
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2023-07-13
Anticipated expiration: 2038-03-07
Also published as: DE102018105132A1

Abstract

Triangulationsvorrichtung (1) zum Vermessen von teilweise konkaven Oberflächen (10.1) mit einem Grundkörper (1.1), der eine konvexe Grundform F, einen Umfang U und eine Mittelachse (1.2) aufweist, mit einer aktiven Lichtquelle (2), die im Bereich der Mittelachse (1.2) platziert ist, wobei mittels der Lichtquelle (2) eine Lichtlinie (2.1) in einer Projektionsrichtung RP2 auf die konkave Oberfläche (10.1) projizierbar ist, mit mindestens zwei Bildsensoren (3a, 3b, 3c, 3d) zur Erfassung der von der Oberfläche (10.1) reflektierbaren Lichtlinie (2.1), wobei der jeweilige Bildsensor (3a, 3b, 3c, 3d) eine optische Achse (3.1) in einer Sensorrichtung RS3 aufweist, wobei zwischen der Projektionsrichtung RP2 und der Sensorrichtung RS3 ein Triangulationswinkel β besteht, wobei mit Bezug zur Mittelachse (1.2) die Projektionsrichtung RP2 der aktiven Lichtquelle (2) eine axiale Projektionskomponente RP2x und die Sensorrichtung RS3 des Bildsensors (3a, 3b, 3c, 3d) eine axiale Sensorkomponente RS3x aufweist, wobei die Bildsensoren (3a, 3b, 3c, 3d) in Umfangsrichtung RU um die Mittelachse (1.2) verteilt angeordnet sind, wobei die Lichtquelle (2) mit Bezug zur Mittelachse (1.2) eine maximale radiale Ausdehnung AR2 aufweist und wobei der jeweilige Bildsensor (3a, 3b, 3c, 3d) einen minimalen radialen Abstand AR3 zur Mittelachse (1.2) aufweist, mit AR3 > AR2, wobei die Projektionskomponente RP2x und die Sensorkomponente RS3x gleichgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1.1) eine zumindest teilweise umlaufende Schulter (1.3) mit einer Lagerfläche (1.4) aufweist, wobei der jeweilige Bildsensor (3a, 3b, 3c, 3d) innerhalb der Schulter (1.3) positioniert ist und über die Lagerfläche (1.4) montierbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Triangulationsvorrichtung zum Vermessen von teilweise konkaven Oberflächen mit einem Grundkörper, der eine konvexe Grundform F, einen Umfang U und eine Mittelachse aufweist, mit einer aktiven Lichtquelle, die im Bereich der Mittelachse platziert ist, wobei mittels der Lichtquelle eine Lichtlinie in einer Projektionsrichtung RP2 auf die konkave Oberfläche projizierbar ist, mit mindestens einem Bildsensor mit Optik zur Erfassung der von der Oberfläche reflektierbaren Lichtlinie, wobei der Bildsensor eine optische Achse in einer Sensorrichtung RS3 aufweist, wobei zwischen der Projektionsrichtung RP2 und der Sensorrichtung RS3 ein Triangulationswinkel β besteht, wobei mit Bezug zur Mittelachse die Projektionsrichtung RP2 der aktiven Lichtquelle eine axiale Projektionskomponente und die Sensorrichtung des Bildsensors eine axiale Sensorkomponente RS3x aufweist, wobei mindestens zwei Bildsensoren mit Optik vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung RU um die Mittelachse verteilt angeordnet sind, wobei die Lichtquelle mit Bezug zur Mittelachse eine maximale radiale Ausdehnung AR2 aufweist und wobei der jeweilige Bildsensor einen minimalen radialen Abstand AR3 zur Mittelachse aufweist, mit AR3 > AR2, wobei die Projektionskomponente RP2x und die Sensorkomponente RS3x gleichgerichtet sind.
Mittel eines Triangulationsverfahrens kann aus dem Versatz der Lichtlinie auf dem Bildsensor die geometrische Form bzw. die Abweichung der Form der konkaven Oberfläche ermittelt werden.
Es ist bereits eine Triangulationsvorrichtung aus der US 7,046,356 B2 bekannt. Diese weist eine zentrale aktive Lichtquelle auf, von der aus das Licht radial nach außen abgegeben und eine Lichtlinie auf einer Oberfläche erzeugt wird. Gegenüberliegend ist ein Sensor vorgesehen, über den die von der Wand reflektierte Lichtlinie mittels einer Sammellinie erfasst wird.
Aus der US 4,465,374 A ist ebenfalls eine Triangulationsvorrichtung bekannt, bei der sowohl der Lichtstrahl der zentralen aktiven Lichtquelle als auch das reflektierte Licht der Lichtlinie mittels Spiegel umgelenkt werden.
Die US 2016/0221244 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Auswerten einer Lichtlinie auf Basis ihrer Grauwerte. Die zentrale aktive Lichtquelle ist ringförmig und gibt einen kegelförmigen Lichtstrahl ab, der eine Lichtlinie auf einer Oberfläche erzeugt. Um die Lichtquelle herum sind Kameras vorgesehen, über die die von der Wand reflektierte Lichtlinie erfasst wird.
Die WO 96/10205 A1 beschreibt einen optischen Scanner.
Die US 2015/0054922 A1 beschreibt eine Scanner-Kamera-Einheit zum Projizieren eines Musters.
Die DE 10 2006 054 310 A1 beschreibt eine Messvorrichtung zum 3-dimensionalen Vermessen eines Hohlraums.
Die US 2015/0100000 A1 beschreibt ein optisches Endoskop.
Aus der US 2016/0223319 A1 ist eine Vorrichtung zum Scannen von Oberflächen bekannt. Dabei werden jedoch ausschließlich Lichtstrahlen von einer seitlich zur Vorrichtung platzierten Oberfläche erfasst.
Aus der WO 2007/029038 A1 ist ebenfalls eine Triangulationsvorrichtung bekannt, bei der mehrere Bildsensoren um die Mittelachse verteilt angeordnet sind.
Die DE 41 42 676 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur Zahnradvermessung mittels auf die Zahnflanken projizierter Streifenmuster.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Triangulationsvorrichtung derart auszubilden und anzuordnen, dass höhere Genauigkeiten und verbesserte Einsatzmöglichkeiten gewährleistet sind.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der Grundkörper eine zumindest teilweise umlaufende Schulter mit einer Lagerfläche aufweist, wobei der Bildsensor innerhalb der Schulter positioniert ist und über die Lagerfläche montierbar ist. Hierdurch wird erreicht, dass die Bildsensoren und die Lichtquelle mit Bezug auf die Lichtlinie auf einer Seite angeordnet werden können. Somit können eine Kabelführung durch die Messzone und damit einhergehende Ungenauigkeiten vermieden werden. Zudem können mittels der Bildsensoren auch Bilder bzw. Licht aus einem Bereich vor der Triangulationsvorrichtung erfasst werden, so dass eine verbesserte Navigation in dem zu messenden Körper, wie beispielsweise ein Rohr, möglich ist. Zudem kann ein optischer Pfad zwischen dem Bildsensor und der Oberfläche frei von optischen Mitteln wie Linsen sein. Durch Anwendung eines radialen Zwischenabstandes der Bildsensoren und der Lichtquelle kann der Triangulationswinkel vorteilhaft gewählt werden, insbesondere mit Rücksicht auf die Brennweite der Bildsensoren einerseits und den Durchmesser des zu vermessenden Rohres von wenigen Zentimetern andererseits. Vorteilhaft ist, wenn die Bildsensoren mit den Objektiven eine Einheit bilden, die Optik also integriert ist. Die Schulter steht über den Grundkörper in radialer Richtung über und stellt zumindest mittelbar die Führung innerhalb des zu vermessenden Bauteils dar.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn der jeweilige Bildsensor mit Bezug zur optischen Achse einen Sensor-Öffnungswinkel α aufweist, wobei die optische Achse von zumindest einem Bildsensor mit der Mittelachse einen Winkel δ einschließt, wobei gilt: δ <= α/2. Somit können die Bilder vor der Triangulationsvorrichtung von demselben Sensor erfasst werden, mit dem auch die Triangulation ausgeführt wird. Ein separater Sensor ist nicht notwendig. Der Sensor-Öffnungswinkel α ist begrenzt durch zwei mit Bezug zur optischen Achse gegenüberliegende Grenzstrahlen.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn ein optisches Fenster vorgesehen ist, durch das ein parallel zur Mittelachse einfallender Lichtstrahl von zumindest einem Bildsensor erfassbar ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel befinden sich keinerlei Komponenten der Triangulationsvorrichtung vor den Sensoren. Das optische Fenster entspricht im Falle eines rohrförmigen Bauteils dem gesamten Querschnitt der Rohröffnung. Mithin kann nicht nur die Lichtlinie, sondern zudem Umgebungslicht aus einem Bereich vor der Triangulationsvorrichtung von zumindest einem der Sensoren oder von allen Sensoren erfasst werden. Das Umgebungslicht entsteht durch Reflexion der projizierten Lichtlinie in alle Bereiche der zu erfassenden Oberfläche. Auch Umgebungslicht, welches in Bezug auf die Mittelachse in einem sehr kleinen Winkel, etwa bis 10° bis 20 , einfällt, kann über den mindestens einen Sensor erfasst werden. Der Messaufbau endet quasi mit den Bildsensoren und ist nach vorne offen.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Lichtquelle ein Laser ist, mittels dessen eine umlaufende Lichtlinie unmittelbar auf die Oberfläche projizierbar ist. Auf Umlenkmittel für den Lichtstrahl kann verzichtet werden. Somit müssen auch keine Lichtverluste oder optische Ungenauigkeiten berücksichtigt werden, die mit einem Umlenkmittel einher gehen.
Alternativ kann es vorteilhaft sein, wenn ein Reflexions- oder Umlenkmittel im Strahlengang der Lichtquelle vorgesehen ist, über das die Lichtlinie auf die Oberfläche projizierbar und in den Strahlengang des Bildsensors bringbar ist, wobei das Reflexions- oder Umlenkmittel mit Bezug zur Mittelachse eine maximale radiale Ausdehnung AR5 aufweist, wobei mit Bezug zum minimalen radialen Abstand AR3 des Bildsensors gilt: AR3 > AR5. Das optische Fenster wird in diesem Fall am Beispiel eines rohrförmigen Bauteils lediglich reduziert auf eine Kreisringzone des Querschnitts der Rohröffnung. Mithin kann nicht nur die Lichtlinie, sondern zudem weiteres Umgebungslicht aus einem Bereich vor der Triangulationsvorrichtung von zumindest einem der Sensoren oder von allen Sensoren erfasst werden.
Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Reflexions- oder Umlenkmittel eine Projektionsrichtung RP5 aufweist, die

a) mit Bezug zur Mittelachse eine axiale Projektionskomponente RP5x aufweist, wobei die Projektionskomponente RP5x und die Sensorkomponente RS3x entgegengesetzt gerichtet sind;
b) in radialer Richtung zur Mittelachse verläuft, wobei die Projektionskomponente RP5x und die Sensorkomponente RS3x rechtwinklig zueinander verlaufen. Im Fall a) wird der Lichtstrahl zur Erzeugung der Lichtlinie zum Sensor hin abgelenkt, so dass eine verbesserte Lichtintensität der Lichtlinie erreicht wird.

Dabei kann es von Vorteil sein, wenn der Bildsensor eine Auflösung von mindestens 250 x 250 Pixel und eine Bildfrequenz von mindestens 40 Hz oder mindestens 45 Hz hat. Die Grundfläche des jeweiligen Bildsensors mit Optik ist vorteilhafterweise kleiner als 10 mm² oder kleiner als 5 mm² oder kleiner als 1 mm². Somit ist trotz eines einfachen Aufbaus der Triangulationsvorrichtung eine präzise Auswertung der Oberfläche möglich.
Gelöst wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Vermessen von teilweise konkaven Oberflächen mit einer Triangulationsvorrichtung wie vorgehend beschrieben, bei dem

a) jeweils zwei Bilder benachbarter Sensoren überlagert und an einer zu ermittelnden Grenzlinie zusammengesetzt werden und somit ein einheitliches Bild der Lichtlinie zwecks Auswertung der 3D-Daten erhalten wird oder
b) das Bild des jeweiligen Sensors in Bezug auf die 3D-Daten ausgewertet wird und die 3D-Daten zu einem Gesamtdatensatz überlagert werden.

Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es von Vorteil sein, wenn eine Bestimmung der Intensitätswerte der Lichtlinie erfolgt. Dadurch kann zu jedem 3D-Messpunkt zusätzliche Information nicht-geometrischer Natur wie bspw. Farbe, Textur oder Streueigenschaft der Oberfläche gewonnen werden.
Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn mittels des optischen Fensters und zumindest eines Bildsensors Umgebungslicht aus einem Bereich vor der Triangulationsvorrichtung, welches zumindest teilweise parallel zur Mittelachse auf zumindest einem Bildsensor einfällt, erfasst wird. Somit werden mittels der Bildsensoren auch Bilder bzw. Licht aus einem Bereich vor der Triangulationsvorrichtung erfasst, so dass eine verbesserte Navigation in dem zu messenden Körper, wie beispielsweise ein Rohr, möglich ist. Hierzu kann eine weitere Lichtquelle vorgesehen werden, mittels der zumindest zu einem Navigationszeitpunkt die vordere Umgebung der Triangulationsvorrichtung beleuchtet wird, um eine Blendung des an der Navigation beteiligten Bildsensors durch die Lichtlinie zu vermeiden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:

1 eine Prinzipskizze der Triangulationsvorrichtung im Querschnitt;
2 eine Ansicht von vorne;
3 eine Seitenansicht im Querschnitt gemäß 1 eines alternativen Ausführungsbeispiels.

Eine Triangulationsvorrichtung 1 gemäß 1 ist zum Auswerten von insbesondere rohrförmigen Bauteilen bzw. Rohren 10 mit einer konkaven Oberfläche 10.1.
Die Triangulationsvorrichtung 1 weist einen Grundkörper 1.1 auf zur Aufnahme einer Lichtquelle wie eines Lasers 2 zur Erzeugung eines Laserstrahls 2.2, mittels dessen eine Lichtlinie 2.1 auf die konkave Oberfläche 10.1 projizierbar ist. Ferner dient der Grundkörper 1.1 zur Aufnahme mehrerer Bildsensoren 3a, 3b, 3c, 3d, jeweils inklusive Optik, die in einer Umfangsrichtung RU über den Umfang U des Grundkörpers 1.1 verteilt angeordnet sind. Der Grundkörper 1.1 weist hierzu eine Schulter 1.3 auf, innerhalb derer die Bildsensoren 3a, 3b, 3c, 3d platziert sind. Die Schulter 1.3 weist zudem eine Lagerfläche 1.4 auf, innerhalb derer die Bildsensoren 3a, 3b, 3c, 3d vorgesehen sind.
Der Laser 2 weist eine radiale Ausdehnung AR2 auf, die kleiner ist als ein radialer Abstand AR3 des jeweiligen Bildsensors 3a, 3b, 3c, 3d. Der jeweilige Bildsensor 3a, 3b, 3c, 3d weist somit zum Laser 2 einen radialen Abstand auf. Der jeweilige Bildsensor 3a, 3b, 3c, 3d weist eine optische Achse 3.1 auf und besitzt einen Sensor-Öffnungswinkel α, der begrenzt ist durch zwei Grenzstrahlen 3.2, 3.3, die von dem Bildsensor 3a, 3b, 3c, 3d noch erfassbar sind.
Die vorgenannte Lichtquelle 2 bzw. der Laser 2 projiziert einen Laserstrahl 2.2, der mit einer Mittelachse 1.2 des Grundkörpers 1.1 einen nicht weiter dargestellten Winkel einschließt und auf der Oberfläche 10.1 die genannte Lichtlinie 2.1 erzeugt. Die Lichtlinie 2.1 wird an der Oberfläche 10.1 reflektiert. Dieser Reflexionsstrahl 3.4 tritt in den Bildsensor 3a, 3b, 3c, 3d ein. Zwischen diesem Reflexions- bzw. Bildstrahl 3.4 und besagtem Laserstrahl 2.2 besteht ein Triangulationswinkel β.
Durch Anordnung der Bildsensoren 3a, 3b, 3c, 3d sowie des Lasers 2 innerhalb des Grundkörpers 1.1 verbleibt ein Bauraum vor dem Grundkörper 1.1, mithin vor den Bildsensoren 3a, 3b, 3c, 3d und vor der Lichtquelle 2 frei. Mithin entsteht sozusagen ein optisches Fenster 4 in dem Bereich vor der Triangulationsvorrichtung 1. Durch besagte Anordnung sind sowohl der Laser 2 als auch der jeweilige Bildsensor 3a, 3b, 3c, 3d nach vorne ausgerichtet. Der Laserstrahl 2.2, der eine Projektionsrichtung RP2 aufweist, besitzt eine axiale Komponente dieser Projektionsrichtung RP2x. Gleichfalls besitzt die optische Achse 3.1 des jeweiligen Bildsensors 3a, 3b, 3c, 3d eine Sensorrichtung RS3 mit einer ebenfalls axialen Komponente RS3x. Sowohl zuletzt genannte Sensorkomponente RS3x als auch die Projektionskomponente RP2x verlaufen in die gleiche Richtung in dem Bereich vor der Triangulationsvorrichtung 1.
Die optische Achse 3.1 des jeweiligen Bildsensors 3a, 3b, 3c, 3d schließt mit der Mittelachse 1.2 einen Winkel δ ein. Der jeweilige Bildsensor 3a, 3b, 3c, 3d ist dabei in Bezug auf die Ausrichtung der optischen Achse 3.1 derart angeordnet, dass der halbe Öffnungswinkel α gleich oder größer ist als der Winkel δ, so dass ein aus dem vorderen Bereich der Triangulationsvorrichtung 1 einfallender Lichtstrahl 6 bzw. ein Lichtstrahl, der durch das optische Fenster 4 parallel zur Mittelachse 1.2 einfällt, durch den jeweiligen Sensor 3a, 3b, 3c, 3d erfassbar ist.
Ein vor der Triangulationsvorrichtung 1 bestehender Licht- und Messraum 7 ist dabei frei von weiteren Bauteilen.
Gemäß 2 weist der Grundkörper 1.1 eine konvexe Grundform F mit dem Umfang U auf, passend zu der konkaven Grundform des Bauteils bzw. des Rohres 10. Es sind vier Bildsensoren 3a, 3b, 3c, 3d gleichmäßig über den Umfang U verteilt angeordnet.
Gemäß Ausführungsbeispiel 3 ist ein Reflexions- bzw. Umlenkmittel 5 vorgesehen, welches vor dem Grundkörper 1.1 platziert ist. Über das Reflexionsmittel 5 wird der Laserstrahl 2.2 weiter aufgeweitet in eine Projektionsrichtung RP5. In der Projektionsrichtung RP5 wird der Laserstrahl 2.2 an die zu vermessende Oberfläche 10.1 geführt, wo er eine Lichtlinie 2.1 bildet. Die Projektionsrichtung RP5 weist eine axiale Komponente RP5x auf, die im Gegensatz zu Ausführungsbeispiel 1 entgegengesetzt gerichtet ist zu der axialen Komponente RS3x, der Sensorrichtung des Bildsensors 3a, 3b, 3c, 3d.
Durch das Reflexionsmittel 5, welches eine radiale Ausdehnung AR5 aufweist, wird das vorgenannte optische Fenster 4 im Bereich der Mittelachse 1.2 etwas überdeckt, so dass sich insgesamt ein kreisringförmiges optisches Fenster 4 ergibt, über das ein parallel zur Mittelachse 1.2 einfallender Lichtstrahl 6 durch den jeweiligen Bildsensor 3a, 3b, 3c, 3d erfassbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Triangulationsvorrichtung
1.1: Grundkörper
1.2: Mittelachse
1.3: Schulter
1.4: Lagerfläche
2: Lichtquelle, Laser
2.1: Lichtlinie
2.2: Laserstrahl
3a: Bildsensor
3b: Bildsensor
3c: Bildsensor
3d: Bildsensor
3.1: optische Achse
3.2: Grenzstrahl
3.3: Grenzstrahl
3.4: Bildstrahl, Reflexionsstrahl
4: optisches Fenster
5: Reflexions- oder Umlenkmittel
6: Lichtstrahl
7: Licht- bzw. Messraum
10: Bauteil, Rohr
10.1: Oberfläche
α: Sensor-Öffnungswinkel
β: Triangulationswinkel
δ: Winkel zw. 3.1 und 1.2
AR2: radiale Ausdehnung von 2
AR3: radialer Abstand von 3
AR5: radiale Ausdehnung von 5
F: Grundform von 1.1
RP2: Projektionsrichtung von 2
RP2x: Projektionskomponente von 2
RP5: Projektionsrichtung von 5
RP5x: Projektionskomponente von 5
RS3: Sensorrichtung von 3
RS3x: Sensorkomponente
RU: Umfangsrichtung
U: Umfang von 1.1

Claims

Triangulationsvorrichtung (1) zum Vermessen von teilweise konkaven Oberflächen (10.1) mit einem Grundkörper (1.1), der eine konvexe Grundform F, einen Umfang U und eine Mittelachse (1.2) aufweist, mit einer aktiven Lichtquelle (2), die im Bereich der Mittelachse (1.2) platziert ist, wobei mittels der Lichtquelle (2) eine Lichtlinie (2.1) in einer Projektionsrichtung RP2 auf die konkave Oberfläche (10.1) projizierbar ist, mit mindestens zwei Bildsensoren (3a, 3b, 3c, 3d) zur Erfassung der von der Oberfläche (10.1) reflektierbaren Lichtlinie (2.1), wobei der jeweilige Bildsensor (3a, 3b, 3c, 3d) eine optische Achse (3.1) in einer Sensorrichtung RS3 aufweist, wobei zwischen der Projektionsrichtung RP2 und der Sensorrichtung RS3 ein Triangulationswinkel β besteht, wobei mit Bezug zur Mittelachse (1.2) die Projektionsrichtung RP2 der aktiven Lichtquelle (2) eine axiale Projektionskomponente RP2x und die Sensorrichtung RS3 des Bildsensors (3a, 3b, 3c, 3d) eine axiale Sensorkomponente RS3x aufweist, wobei die Bildsensoren (3a, 3b, 3c, 3d) in Umfangsrichtung RU um die Mittelachse (1.2) verteilt angeordnet sind, wobei die Lichtquelle (2) mit Bezug zur Mittelachse (1.2) eine maximale radiale Ausdehnung AR2 aufweist und wobei der jeweilige Bildsensor (3a, 3b, 3c, 3d) einen minimalen radialen Abstand AR3 zur Mittelachse (1.2) aufweist, mit AR3 > AR2, wobei die Projektionskomponente RP2x und die Sensorkomponente RS3x gleichgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1.1) eine zumindest teilweise umlaufende Schulter (1.3) mit einer Lagerfläche (1.4) aufweist, wobei der jeweilige Bildsensor (3a, 3b, 3c, 3d) innerhalb der Schulter (1.3) positioniert ist und über die Lagerfläche (1.4) montierbar ist.
Triangulationsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Bildsensor (3a, 3b, 3c, 3d) mit Bezug zur optischen Achse (3.1) einen Sensor-Öffnungswinkel α aufweist, wobei die optische Achse (3.1) von zumindest einem Bildsensor (3a, 3b, 3c, 3d) mit der Mittelachse (1.2) einen Winkel δ einschließt, wobei gilt: δ <= α/2.
Triangulationsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches Fenster (4) vorhanden ist, durch das ein parallel zur Mittelachse (1.2) einfallender Lichtstrahl (6) von zumindest einem Bildsensor (3a, 3b, 3c, 3d) erfassbar ist.
Triangulationsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (2) ein Laser ist, mittels dessen eine umlaufende Lichtlinie unmittelbar auf die Oberfläche (10.1) projizierbar ist, wobei über den Umfang U mindestens vier Bildsensoren (3a, 3b, 3c, 3d) verteilt angeordnet sind.
Triangulationsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reflexions- oder Umlenkmittel (5) im Strahlengang der Lichtquelle (2) vorhanden ist, über das die Lichtlinie (2.1) auf die Oberfläche (10.1) projizierbar und in den Strahlengang des Bildsensors (3a, 3b, 3c, 3d) bringbar ist, wobei das Reflexions- oder Umlenkmittel (5) mit Bezug zur Mittelachse (1.2) eine maximale radiale Ausdehnung AR5 aufweist, wobei mit Bezug zum minimalen radialen Abstand AR3 des Bildsensors (3a, 3b, 3c, 3d) gilt: AR3 > AR5.
Triangulationsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexions- oder Umlenkmittel (5) eine Projektionsrichtung RP5 aufweist, die a) mit Bezug zur Mittelachse (1.2) eine axiale Projektionskomponente RP5x aufweist, wobei die Projektionskomponente RP5x und die Sensorkomponente RS3x entgegengesetzt gerichtet sind; b) in radialer Richtung zur Mittelachse (1.2) verläuft, wobei die Projektionskomponente RP5x und die Sensorkomponente RS3x rechtwinklig zueinander verlaufen.
Triangulationsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor (3a, 3b, 3c, 3d) eine Auflösung von mindestens 250 x 250 Pixel und eine Bildfrequenz von mindestens 40 Hz hat.
Verfahren zum Vermessen von teilweise konkaven Oberflächen (10.1) mit einer Triangulationsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) jeweils zwei Bilder benachbarter Sensoren (3a, 3b, 3c, 3d) überlagert und an einer zu ermittelnden Grenzlinie zusammengesetzt werden und somit ein einheitliches Bild der Lichtlinie (2.1) zwecks Auswertung der 3D-Daten erhalten wird oder b) das Bild des jeweiligen Sensors (3a, 3b, 3c, 3d) in Bezug auf die 3D-Daten ausgewertet wird und die 3D-Daten zu einem Gesamtdatensatz überlagert werden, wobei c) eine Bestimmung der Intensitätswerte der Lichtlinie (2.1) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8 mit einer Triangulationsvorrichtung (1) nach einem der Patentansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des optischen Fensters (4) und zumindest eines Bildsensors (3a, 3b, 3c, 3d) Umgebungslicht aus einem Bereich vor der Triangulationsvorrichtung (1), welches zumindest teilweise parallel zur Mittelachse (1.2) auf zumindest einem Bildsensor (3a, 3b, 3c, 3d) einfällt, erfasst wird.