DE102018218095A1 - Process for edge determination of a measurement object in optical measurement technology - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kantenermittlung eines Messobjektes in der optischen Messtechnik mit wenigstens den folgenden Schritten:- Erfassen von Bilddaten des Messobjektes beinhaltend mindestens eine Kante mit einem hell-dunkel-Übergang, wobei Intensitätswerte ermittelt werden, die sich über einen gewissen Wertebereich erstrecken;- Aufbereiten der Intensitätswerte des Wertebereichs mittels einer nicht-linearen und / oder einer nicht-stetigen Funktion; und- Ermitteln einer Position einer Kante des Messobjektes basierend auf einer Standard-Auswertung, bei der die aufbereiteten Intensitätswerte verwendet werden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die nicht-lineare und / oder nicht-stetige Funktion zur Aufbereitung der Intensitätswerte derart gewählt ist, dass die Lage der Kante des Messobjektes gemäß der Standard-Auswertung der aufbereiteten Intensitätswerte in Richtung des dunklen Bereichs des hell-dunkel-Übergangs verschoben ist im Vergleich zu einer Standard-Auswertung der nicht-aufbereiteten Intensitätswerte. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Koordinatenmessgerät 10 sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The invention relates to a method for determining the edge of a measurement object in optical measurement technology, with at least the following steps: acquiring image data of the measurement object including at least one edge with a light-dark transition, wherein intensity values are determined that extend over a certain range of values; - preparation of the intensity values of the value range by means of a non-linear and / or a non-continuous function; and determining a position of an edge of the measurement object based on a standard evaluation using the processed intensity values, the method being characterized in that the non-linear and / or non-continuous function for processing the intensity values is selected in this way that the position of the edge of the measurement object according to the standard evaluation of the processed intensity values is shifted in the direction of the dark area of the light-dark transition in comparison to a standard evaluation of the non-processed intensity values. The invention further relates to a corresponding coordinate measuring machine 10 and a corresponding computer program product.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kantenermittlung eines Messobjekts in der optischen Messtechnik. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein optisches Koordinatenmessgerät sowie ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The present invention relates to a method for determining the edge of a measurement object in optical measurement technology. Furthermore, the present invention relates to an optical coordinate measuring device and a computer program product for executing the method according to the invention.

Koordinatenmessgeräte, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2012 103 554 A1 bekannt sind, dienen dazu, beispielsweise im Rahmen einer Qualitätssicherung Werkstücke zu überprüfen oder die Geometrie eines Werkstücks vollständig im Rahmen eines sogenannten „Reverse Engineering“ zu ermitteln. Darüber hinaus sind vielfältige weitere Anwendungsmöglichkeiten denkbar.Coordinate measuring devices, such as those from the DE 10 2012 103 554 A1 are used, for example, to check workpieces in the context of quality assurance or to determine the geometry of a workpiece completely in the context of so-called “reverse engineering”. In addition, a variety of other possible uses are conceivable.

In Koordinatenmessgeräten können verschiedene Arten von Sensoren zur Anwendung kommen, um das zu vermessende Werkstück zu erfassen. Beispielsweise sind hierzu taktil messende Sensoren bekannt, wie sie von der Anmelderin unter der Produktbezeichnung „VAST XT“ oder „VAST XXT“ vertrieben werden. Hierbei wird die Oberfläche des zu vermessenden Werkstücks mit einem Taststift abgetastet, dessen Koordinaten im Messraum ständig bekannt sind. Ein derartiger Taststift kann auch entlang der Oberfläche eines Werkstücks bewegt werden, so dass in einem solchen Messvorgang im Rahmen eines sogenannten „Scanning-Verfahrens“ eine Vielzahl von Messpunkten in festgelegten bzw. bekannten zeitlichen Abständen erfasst werden können.Various types of sensors can be used in coordinate measuring machines to detect the workpiece to be measured. For example, tactile measuring sensors are known, such as those sold by the applicant under the product name "VAST XT" or "VAST XXT". The surface of the workpiece to be measured is scanned with a stylus, the coordinates of which are constantly known in the measuring room. Such a stylus can also be moved along the surface of a workpiece, so that in such a measuring process, a large number of measuring points can be recorded at specified or known time intervals as part of a so-called “scanning method”.

Darüber hinaus ist es bekannt, optische Sensoren einzusetzen, die ein berührungsloses Erfassen der Koordinaten eines Werkstücks ermöglichen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein solches Koordinatenmessgerät mit einem optischen Sensor sowie ein zugehöriges Verfahren zur optischen Vermessung. Ein Beispiel für einen optischen Sensor ist der unter der Produktbezeichnung „ViScan“ von der Anmelderin vertriebene optische Sensor. Ein derartiger optischer Sensor kann in verschiedenen Arten von Messaufbauten oder Koordinatenmessgeräten verwendet werden. Beispiele für solche Koordinatenmessgeräte sind die von der Anmelderin vertriebenen Produkte „O-SELECT“ und „O-INSPECT“.In addition, it is known to use optical sensors which enable contactless detection of the coordinates of a workpiece. The present invention relates to such a coordinate measuring machine with an optical sensor and an associated method for optical measurement. An example of an optical sensor is the optical sensor sold by the applicant under the product name “ViScan”. Such an optical sensor can be used in various types of measurement setups or coordinate measuring machines. Examples of such coordinate measuring machines are the "O-SELECT" and "O-INSPECT" products sold by the applicant.

Für eine exakte Messung ist bei optischen Koordinatenmessgeräten eine entsprechende Beleuchtung des zu vermessenden Werkstücks zwingend notwendig. Neben einer sogenannten Durchlicht-Beleuchtung, bei der sich die Lichtquelle relativ zu dem optischen Sensor hinter dem Werkstück befindet, kann alternativ dazu eine sogenannte Auflicht-Beleuchtung verwendet werden, um das Werkstück bzw. Messobjekt auf seiner dem optischen Sensor zugewandten Oberseite zu beleuchten. Eine exakt auf das Messobjekt abgestimmte Beleuchtung ist insbesondere deshalb von immenser Wichtigkeit, da hierdurch der für die optische Erkennung des Messobjekts notwendige Kontrast von hell nach dunkel verbessert wird. Bei der erwähnten optischen Vermessung des Messobjekts wird das Messobjekt nämlich auf dem optischen Sensor abgebildet, also eine 2D-Projektion des Messobjekts auf der Sensorebene erzeugt.Appropriate illumination of the workpiece to be measured is imperative for an exact measurement with optical coordinate measuring machines. In addition to so-called transmitted light illumination, in which the light source is located behind the workpiece relative to the optical sensor, so-called incident light illumination can alternatively be used to illuminate the workpiece or measurement object on its upper side facing the optical sensor. Lighting that is precisely matched to the measurement object is of immense importance in particular since it improves the contrast from light to dark necessary for the optical detection of the measurement object. In the aforementioned optical measurement of the measurement object, the measurement object is in fact imaged on the optical sensor, that is to say a 2D projection of the measurement object is generated on the sensor level.

Bei der Durchlicht-Beleuchtung erscheinen Bereiche auf dem optischen Sensor hell, die nicht vom Messobjekt verdeckt werden. Umgekehrt erscheinen Bereiche, die vom Messobjekt verdeckt werden, auf dem optischen Sensor dunkel.With transmitted light illumination, areas on the optical sensor that are not covered by the measurement object appear bright. Conversely, areas that are covered by the measurement object appear dark on the optical sensor.

Bei der Auflicht-Beleuchtung, insbesondere bei der Hellfeld-Auflicht-Beleuchtung, erscheinen Bereiche des Messobjekts, die das darauf einfallende Licht reflektieren, als helle Bereiche und Bereiche, die kein Licht reflektieren, als dunkle Bereiche.With incident light illumination, especially with bright field incident light illumination, areas of the measurement object that reflect the light incident thereon appear as bright areas and areas that do not reflect light as dark areas.

Um die räumliche Koordinaten (2D oder 3D-Koordinaten) des Messobjekts erfassen zu können, müssen zunächst die Kanten bzw. die Position der Kanten des Messobjekts ermittelt werden. Bei den von dem optischen Sensor erfassten Bilddaten handelt es sich vorzugsweise um ein oder mehrere Graustufen-Bild(er). Die Kanten des Messobjekts, die für metrologische Zwecke ausgewertet werden sollen, werden dabei physikalisch bedingt nicht als binärer Sprung zwischen hell und dunkel auf dem optischen Sensor abgebildet, sondern als Graustufenverlauf zwischen hell und dunkel. Die Breite dieses Verlaufs wird durch verschiedene Faktoren, wie zum Beispiel die Lage des Messobjekts in der Schärfenebene oder auch die Qualität bzw. die numerische Apertur (NA) des Messobjektivs beeinflusst.In order to be able to record the spatial coordinates (2D or 3D coordinates) of the measurement object, the edges or the position of the edges of the measurement object must first be determined. The image data captured by the optical sensor is preferably one or more gray-scale images. For physical reasons, the edges of the measurement object that are to be evaluated for metrological purposes are not displayed on the optical sensor as a binary jump between light and dark, but as a gray-scale curve between light and dark. The width of this course is influenced by various factors, such as the position of the measurement object in the focus plane or the quality or the numerical aperture (NA) of the measurement objective.

Die messtechnische Herausforderung besteht nun darin, aus den von dem optischen Sensor erfassten Bilddaten die tatsächliche Position einer oder mehrerer Kanten des Messobjekts zu ermitteln. Genauer gesagt besteht die Herausforderung darin, den Graustufenverlauf, welcher von den Kanten des Messobjekts in den Bilddaten erzeugt wird, geeignet zu interpretieren bzw. dasjenige Kriterium anzuwenden, bei dem die aus dem Graustufenverlauf ermittelte Kantenlage der physikalischen Kantenlage am Messobjekt entspricht. Üblicherweise werden dazu voll- oder teilautomatisierte, softwarebasierte Auswertungsverfahren zur Interpretation der Bilddaten und Ermittlung der Kante gewählt. Bekannte Kantendetektionsalgorithmen sind beispielsweise Canny-Algorithmus und Laplace-Filter. Weitere bekannte Kantenoperatoren sind Sobel-Operator, Scharr-Operator, Prewitt-Operator und Roberts-Operator.The metrological challenge now is to determine the actual position of one or more edges of the measurement object from the image data captured by the optical sensor. More precisely, the challenge is to interpret the grayscale progression, which is generated by the edges of the measurement object in the image data, or to apply the criterion in which the edge position determined from the grayscale progression corresponds to the physical edge position on the measurement object. Fully or partially automated, software-based evaluation methods are usually used to interpret the image data and determine the edge. Known edge detection algorithms are, for example, the Canny algorithm and Laplace filter. Other known edge operators are Sobel operator, Scharr operator, Prewitt operator and Roberts operator.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass die oben beschriebene Art der Bildauswertung und Kantendetektion zu systematischen Fehlern führen kann. Zwar war diese Art von systematischem Fehler bis dato meist von geringerer Relevanz. Aufgrund neuerer Messmethoden und einer immer höheren geforderten Messgenauigkeit gewinnt diese Art der Messabweichung jedoch zunehmend mehr an Bedeutung. Ein geeigneter und kostengünstiger Weg zur Vermeidung dieser Art von systematischem Messfehler ist in der Offenlegungsschrift DE 10 2016 107 900 A1 der Anmelderin beschrieben. Allerdings ist für das dort beschriebene Verfahren sowohl eine Durchlicht-Aufnahme als auch eine Auflicht-Aufnahme der zu vermessenden Kante notwendig.However, it has been shown that the type of image evaluation and edge detection described above can lead to systematic errors. Though To date, this type of systematic error has mostly been of less relevance. However, due to newer measurement methods and an ever higher required measurement accuracy, this type of measurement deviation is becoming increasingly important. A suitable and inexpensive way to avoid this type of systematic measurement error is in the published patent application DE 10 2016 107 900 A1 described by the applicant. However, for the method described there, both a transmitted light recording and a reflected light recording of the edge to be measured are necessary.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Kantenermittlung eines Messobjekts in der optischen Messtechnik zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Nachteile überwinden.Against this background, it is an object of the present invention to provide a method and a device for determining the edge of a measurement object in optical measurement technology which overcome the disadvantages mentioned above.

Dabei ist es insbesondere eine Aufgabe, die systematischen Messfehler, welche bei der Kanteninterpretation während der optischen, metrologischen Auswertung von Bilddaten auftreten, soweit wie möglich zu minimieren.In particular, it is a task to minimize as far as possible the systematic measurement errors that occur during the edge interpretation during the optical, metrological evaluation of image data.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren mit wenigstens den folgenden Schritten vorgeschlagen:

  • - Erfassen von Bilddaten des Messobjektes beinhaltend mindestens eine Kante mit einem hell-dunkel-Übergang, wobei Intensitätswerte ermittelt werden, die sich über einen gewissen Wertebereich erstrecken;
  • - Aufbereiten der Intensitätswerte des Wertebereichs mittels einer nicht-linearen und / oder einer nicht-stetigen Funktion; und
  • - Ermitteln einer Position einer Kante des Messobjektes basierend auf einer Standard-Auswertung, bei der die aufbereiteten Intensitätswerte verwendet werden,
wobei die nicht-lineare und / oder nicht-stetige Funktion derart gewählt ist, dass die Lage der Kante des Messobjektes gemäß der Standard-Auswertung der aufbereiteten Intensitätswerte in Richtung des dunklen Bereichs des hell-dunkel-Übergangs verschoben ist im Vergleich zu einer Standard-Auswertung der nicht-aufbereiteten Intensitätswerte.According to one aspect of the present invention, a method is proposed with at least the following steps:
  • - Acquisition of image data of the measurement object including at least one edge with a light-dark transition, whereby intensity values are determined which extend over a certain range of values;
  • - preparation of the intensity values of the value range by means of a non-linear and / or a non-continuous function; and
  • Determining a position of an edge of the measurement object based on a standard evaluation in which the prepared intensity values are used,
the non-linear and / or non-continuous function is selected such that the position of the edge of the measurement object is shifted in the direction of the dark area of the light-dark transition in accordance with the standard evaluation of the processed intensity values compared to a standard Evaluation of the unprepared intensity values.

Seitens der Erfinder wurde erkannt, dass der systematische Fehler bei der Auswertung eines hell-dunkel-Übergangs der Bildaufnahme einer Kante durch die Anwendung einer nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Funktion auf die vorliegenden Intensitätswerte des hell-dunkel-Übergangs reduziert werden kann. Der systematische Fehler der Bestimmung einer Kantenlage eines hell-dunkel-Übergangs zeigt sich durch eine Bestimmung der Kantenlage, wobei die Position bzw. Lage der Kante systematisch zu weit im hellen Bereich des hell-dunkel-Übergangs ermittelt wird im Vergleich zur realen Kante des Messobjektes. Durch die Anwendung der nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Funktion auf die Intensitätswerte vor der eigentlichen Kantenermittlung wird nun der Intensitätsverlauf entlang des hell-dunkel-Übergangs derart verändert, dass bei der späteren Kantenermittlung anhand dieser aufbereiteten Intensitätswerte eine Position bzw. Lage der Kante ermittelt wird, die im Vergleich zu einer Kantenermittlung anhand der ursprünglichen Intensitätswerte in Richtung des dunklen Bereichs des hell-dunkel-Übergangs verschoben ist. Somit wird der systematische Fehler der Kantenauswertung durch die vorherige Aufbereitung der Intensitätswerte kompensiert. Hierbei gilt es zu beachten, dass zur erfindungsgemäßen Anwendung diese nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Funktionen nicht direkt funktional auf die originalen Intensitätswerte angewendet werden müssen, sie können zum Beispiel auch auf eine Intensitätsverlaufs- bzw. Grauwertkurve angewendet werden, welche zuvor an die originalen Intensitätswerte angepasst wurde. Darüber hinaus kann die Anwendung von nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Funktionen alternativ oder zusätzlich auch in Form von Korrektur-Intensitätswerten über LookUpTables realisiert sein.The inventors recognized that the systematic error in evaluating a light-dark transition of the image recording of an edge can be reduced to the present intensity values of the light-dark transition by using a non-linear and / or non-continuous function . The systematic error of determining an edge position of a light-dark transition is shown by a determination of the edge position, the position or position of the edge being systematically determined too far in the light area of the light-dark transition compared to the real edge of the measurement object . By applying the non-linear and / or non-continuous function to the intensity values before the actual edge determination, the intensity profile along the light-dark transition is now changed in such a way that a position or position of the Edge is determined, which is shifted in comparison to an edge determination based on the original intensity values in the direction of the dark area of the light-dark transition. The systematic error of the edge evaluation is thus compensated for by the previous preparation of the intensity values. It should be noted here that for the application according to the invention, these non-linear and / or non-continuous functions do not have to be functionally applied directly to the original intensity values; the original intensity values have been adjusted. In addition, the use of non-linear and / or non-continuous functions can alternatively or additionally also be implemented in the form of correction intensity values via LookUpTables.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die nicht-lineare und / oder nicht-stetige Funktion gegeben durch eine Funktion aus der Gruppe der Potenzfunktionen, der Polynomfunktionen, der Exponential- bzw. Logarithmusfunktionen, der trigonometrischen Funktionen oder der Sprungfunktionen. Solche Funktionen sind algorithmisch einfach auf die Intensitätswerte anzuwenden und führen gleichzeitig zu der gewünschten Kompensation.In one embodiment of the method according to the invention, the non-linear and / or non-continuous function is given by a function from the group of power functions, the polynomial functions, the exponential or logarithmic functions, the trigonometric functions or the step functions. Such functions are algorithmically simple to apply to the intensity values and at the same time lead to the desired compensation.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Standard-Auswertung einen Kantendetektionsalgorithmus, der wenigstens einen der folgenden Algorithmen, Filter oder Operatoren anwendet: Canny-Algorithmus, Laplace-Filter, Sobel-Operator, Scharr-Operator, Prewitt-Operator oder Roberts-Operator. Diese angegebenen Kantendetektionsalgorithmen führen allesamt zu einem systematischen Fehler bei der Kantenauswertung eines hell-dunkel-Übergangs und lassen sich daher erfindungsgemäß korrigieren.In a further embodiment of the method according to the invention, the standard evaluation comprises an edge detection algorithm which uses at least one of the following algorithms, filters or operators: Canny algorithm, Laplace filter, Sobel operator, Scharr operator, Prewitt operator or Roberts operator . These edge detection algorithms all lead to a systematic error in the edge evaluation of a light-dark transition and can therefore be corrected according to the invention.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Erfassen von Bilddaten des Messobjektes nur eine Beleuchtungssituation eingesetzt, wobei die Beleuchtungssituation gegeben ist durch eine Beleuchtungssituation aus der Gruppe: Hellfeld-Auflicht-Beleuchtung, Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtung, Hellfeld-Durchlicht-Beleuchtung oder Dunkelfeld-Durchlicht-Beleuchtung.In one embodiment of the method according to the invention, only one lighting situation is used for capturing image data of the measurement object, the lighting situation being given by a lighting situation from the group: bright field reflected light illumination, dark field reflected light illumination, bright field transmitted light illumination or dark field illumination. Transmitted light lighting.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Erfassen von Bilddaten des Messobjektes eine Kamera mit einem CMOS Sensor verwendet. CMOS Sensoren ermöglichen im Vergleich zu CCD Sensoren einen höheren Dynamikbereich für Intensitätswerte und sind aufgrund dessen zu einem Standard für industrielle Messkameras geworden. Allerdings hat dieser hohe Dynamikbereich hinsichtlich der Kantenermittlung auch Nachteile, da dieser höhere Dynamikbereich der Intensitätswerte bei einer Zuordnung zu einem linear in 256 Unterteilungsschritte aufgeteilten 8bit Zahlenbereich von Intensitätsstufen bzw. Grauwerten nun selbst zu einer weiteren Verschlechterung des systematischen Kantenermittlungsfehlers führt. Aufgrund des höheren Dynamikbereichs eines CMOS Sensors gegenüber einem CCD Sensor werden die dunklen Bereiche im Vergleich zu den hellen Bereichen innerhalb einer Bildaufnahme hinsichtlich der Intensitätsstufen überrepräsentiert. Diese Verzerrung der Intensitätswerte führt nun dazu, dass eine Kantenermittlung die Position bzw. Lage einer Kante noch weiter in den hellen Bereich eines hell-dunkel-Übergangs verlagert als sie ohnehin schon durch den systematischen Kantenermittlungsfehler verlagert wird. Insofern ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere beim Einsatz von CMOS Sensoren zur Kompensation des durch den Dynamikbereich des CMOS Sensors verstärkten systematischen Kantenermittlungsfehlers sinnvoll. In a further embodiment of the method according to the invention, a camera with a CMOS sensor is used to capture image data of the measurement object. CMOS sensors enable a higher dynamic range for intensity values compared to CCD sensors and have therefore become a standard for industrial measuring cameras. However, this high dynamic range also has disadvantages with regard to edge determination, since this higher dynamic range of the intensity values now leads to a further deterioration of the systematic edge determination error when assigned to an 8-bit number range of intensity levels or gray values, which is linearly divided into 256 subdivision steps. Due to the higher dynamic range of a CMOS sensor compared to a CCD sensor, the dark areas are overrepresented in terms of intensity levels compared to the bright areas within an image recording. This distortion of the intensity values now leads to an edge determination shifting the position or location of an edge even further into the light area of a light-dark transition than it is already being shifted by the systematic edge determination error. In this respect, the method according to the invention is particularly useful when using CMOS sensors to compensate for the systematic edge determination error which is increased by the dynamic range of the CMOS sensor.

In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen die Intensitätswerte der Bilddaten vor dem Aufbereitungsschritt in einem HDR-Format vor. Das vorbeschriebene Problem eines höheren Dynamikbereichs lässt sich auch nicht dadurch lösen, indem der höhere Dynamikbereich eines Sensors in einem HDR-Format datentechnisch festgehalten wird. In einem HDR-Format von Daten liegt ebenso wie in dem höheren Dynamikbereich des Sensors eine Überrepräsentanz der hellen Bereiche gegenüber den dunklen Bereich im Sinne einer Kantenauswertung vor, so dass bei einer entsprechenden Kantenauswertung von Intensitätswerten im HDR-Format ebenfalls der systematische Kantenermittlungsfehler durch die Verwendung des HDR-Formats verstärkt wird. Diese Überrepräsentanz entsteht dadurch, dass bei der Kantenauswertung dem höchsten Intensitätswert ein bestimmter Zahlenwert zugeordnet wird und die anderen Intensitätswerte daran angepasst werden. Aufgrund dieser Zuordnung versucht ein Kantenermittlungsalgorithmus von einem höchsten und von einen niedrigsten Intensitätswert ausgehend, die notwendigerweise dazwischenliegende Kante zu ermitteln. Von daher führt jedes HDR-Format von logarithmischer bzw. exponentieller Darstellung von Intensitätswerten bei einer Zuordnung des höchsten und des niedrigsten Intensitätswertes zu vorgegebenen Zahlenwerten dazu, dass die hellen Bereiche gegenüber den dunklen Bereichen überrepräsentiert werden. Insofern ist die Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens gerade bei der Verwendung von Intensitätswerten im HDR-Format angezeigt.In a further embodiment of this embodiment of the method according to the invention, the intensity values of the image data are in an HDR format before the processing step. The above-described problem of a higher dynamic range cannot be solved either by recording the higher dynamic range of a sensor in an HDR format. In an HDR format of data, just as in the higher dynamic range of the sensor, there is an overrepresentation of the light areas compared to the dark area in the sense of an edge evaluation, so that with a corresponding edge evaluation of intensity values in the HDR format, the systematic edge determination error due to use is also present of the HDR format is reinforced. This overrepresentation arises from the fact that a certain numerical value is assigned to the highest intensity value during the edge evaluation and the other intensity values are adapted to it. Based on this assignment, an edge determination algorithm tries to determine the edge that is necessarily in between, starting from a highest and a lowest intensity value. For this reason, each HDR format of logarithmic or exponential representation of intensity values when the highest and the lowest intensity values are assigned to predetermined numerical values leads to the light areas being overrepresented compared to the dark areas. In this respect, the use of the method according to the invention is indicated especially when using intensity values in HDR format.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Aufbereiten die Eigenschaft der nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Funktion umso mehr beim Aufbereiten der Bilddaten berücksichtigt, umso kleiner die numerische Apertur (NA) des Messobjektivs zum Erfassen der Bilddaten des Messobjektes gewählt wurde. Es hat sich gezeigt, dass der systematische Kantenermittlungsfehler umso größer ausfällt, je kleiner die numerische Apertur (NA) des Messobjektivs gewählt wird. Insofern wird mit dieser vorgeschlagenen Maßnahme die Kompensation des von der numerischen Apertur abhängigen Kantenermittlungsfehlers vorgeschlagen.In one embodiment of the method according to the invention, the property of the non-linear and / or non-continuous function is taken into account when the image data is processed, the smaller the numerical aperture (NA) of the measurement objective for the acquisition of the image data of the measurement object is selected. It has been shown that the smaller the numerical aperture (NA) of the measurement objective, the greater the systematic edge determination error. In this respect, the proposed measure suggests compensation for the edge determination error dependent on the numerical aperture.

In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform weist der Zusammenhang zwischen der Berücksichtigung der Eigenschaften der nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Funktion und der gewählten numerischen Apertur (NA) des Messobjektivs ebenfalls einen nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Zusammenhang mit der numerischen Apertur (NA) des Messobjektivs auf. Hierbei wird die Tatsache berücksichtigt, dass der Kantenermittlungsfehler in keinem linearen Zusammenhang mit der numerischen Apertur (NA) des Messobjektivs steht. Somit ist es zur Kompensation des Kantenermittlungsfehlers sinnvoll, die Kompensation mit einem nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Zusammenhang mit der numerischen Apertur (NA) des Messobjektivs zu berücksichtigen, ansonsten kann eine Überkompensation des Kantenermittlungsfehlers resultieren.In a further embodiment of this embodiment, the relationship between the consideration of the properties of the non-linear and / or non-continuous function and the selected numerical aperture (NA) of the measurement objective also has a non-linear and / or non-continuous relationship with the numerical one Aperture (NA) of the measuring lens. This takes into account the fact that the edge determination error has no linear connection with the numerical aperture (NA) of the measurement objective. Therefore, to compensate for the edge determination error, it makes sense to take into account the compensation with a non-linear and / or non-continuous relationship with the numerical aperture (NA) of the measurement objective, otherwise an overcompensation of the edge determination error can result.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Intensitätswerte durch Grauwerte gegeben und / oder ist der Wertebereich ein linearer Zahlenbereich zwischen zwei vorbestimmten Zahlen. Vorteilhaft werden durch diese Ausführungsform die Intensitätswerte bei verschiedenen Farbkanälen des Sensors zu Grauwerten kombiniert, welche somit ein Maß für die tatsächlich vorliegende Intensität pro Bildpixel darstellen. Darüber hinaus wird der Wertebereich der Intensitäts- bzw. Grauwerte alternativ oder zusätzlich einem linearen Zahlenbereich zwischen zwei vorbestimmten Zahlen zugeordnet. Die Verarbeitung solcher Zahlenbereiche durch Standard-Algorithmen zur Kantenermittlung ist gängige Praxis.In one embodiment of the method according to the invention, the intensity values are given by gray values and / or the value range is a linear number range between two predetermined numbers. This embodiment advantageously combines the intensity values for different color channels of the sensor to gray values, which thus represent a measure of the actually present intensity per image pixel. In addition, the value range of the intensity or gray values is alternatively or additionally assigned to a linear number range between two predetermined numbers. The processing of such number ranges by standard algorithms for edge determination is common practice.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Intensitätswerte durch Grauwerte gegeben, die einem linearen Zahlenbereich von 0 bis 1 als Wertebereich mit 256 Unterteilungsschritten zugeordnet sind. Hierdurch resultieren Grauwerte in einem 8bit-Format, welches durch alle gängigen Algorithmen zur Kantenermittlung verarbeitet werden kann.In a further embodiment of the method according to the invention, the intensity values are given by gray values which are assigned to a linear number range from 0 to 1 as a value range with 256 subdivision steps. This results in gray values in an 8-bit format, which can be processed by all common edge detection algorithms.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Koordinatenmessgerät vorgeschlagen, mit:

  • - einer optischen Abbildungseinrichtung zur Erfassung von Bilddaten eines Messobjekts beinhaltend mindestens eine Kante mit einem hell-dunkel-Übergang;
  • - einem Beleuchtungssystem zur Erzeugung einer Beleuchtung des Messobjekts;
  • - einer Steuerungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das Messobjekt mit Hilfe des Beleuchtungssystems zu beleuchten und dabei mit Hilfe der optischen Abbildungseinrichtung Bilddaten des Messobjekts zu erfassen, wobei Intensitätswerte ermittelt werden, die sich über einen gewissen Wertebereich erstrecken;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Position einer Kante des Messobjekts basierend auf einer Standard-Auswertung von Intensitätswerten zu ermitteln, bei der aufbereitete Intensitätswerte verwendet werden, die sich durch Anwendung einer nicht-lineare und / oder nicht-stetige Funktion aus den ermittelten Intensitätswerten ergeben, wobei die nicht-lineare und / oder nicht-stetige Funktion so gewählt ist, dass die Lage der Kante des Messobjektes gemäß der Standard-Auswertung der aufbereiteten Intensitätswerte in Richtung des dunklen Bereichs des hell-dunkel-Übergangs verschoben ist im Vergleich zu einer Standard-Auswertung der nicht-aufbereiteten Intensitätswerte.According to a further aspect of the present invention, a coordinate measuring machine is proposed, with:
  • an optical imaging device for capturing image data of a measurement object, comprising at least one edge with a light-dark transition;
  • an illumination system for generating illumination of the measurement object;
  • a control device, which is set up to illuminate the measurement object with the aid of the lighting system and to capture image data of the measurement object with the aid of the optical imaging device, intensity values being determined which extend over a certain range of values;
characterized in that
the control device is set up to determine a position of an edge of the measurement object based on a standard evaluation of intensity values, in which processed intensity values are used that result from the determined intensity values by using a non-linear and / or non-continuous function , the non-linear and / or non-continuous function being selected such that the position of the edge of the measurement object is shifted in the direction of the dark area of the light-dark transition according to the standard evaluation of the processed intensity values in comparison to a standard - Evaluation of the unprepared intensity values.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts ist die nicht-lineare und / oder nicht-stetige Funktion gegeben durch eine Funktion aus der Gruppe der Potenzfunktionen, der Polynomfunktionen, der Exponential- bzw. Logarithmusfunktionen, der trigonometrischen Funktionen oder der Sprungfunktionen und / oder umfasst die Standard-Auswertung einen Kantendetektionsalgorithmus, der wenigstens einen der folgenden Algorithmen, Filter oder Operatoren anwendet: Canny-Algorithmus, Laplace-Filter, Sobel-Operator, Scharr-Operator, Prewitt-Operator oder Roberts-Operator.In one embodiment of the coordinate measuring machine according to the invention, the non-linear and / or non-continuous function is given by a function from the group of power functions, the polynomial functions, the exponential or logarithmic functions, the trigonometric functions or the step functions and / or includes the standard Evaluation of an edge detection algorithm which uses at least one of the following algorithms, filters or operators: Canny algorithm, Laplace filter, Sobel operator, Scharr operator, Prewitt operator or Roberts operator.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts zum Erfassen von Bilddaten des Messobjektes wird als Abbildungseinrichtung eine Kamera mit einem CMOS Sensor verwendet und es liegen die Intensitätswerte der Bilddaten vor dem Aufbereitungsschritt in einem HDR-Format vor.In a further embodiment of the coordinate measuring device according to the invention for capturing image data of the measurement object, a camera with a CMOS sensor is used as the imaging device and the intensity values of the image data are available in an HDR format before the preparation step.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts wird beim Aufbereiten die Eigenschaft der nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Funktion umso mehr beim Aufbereiten der Bilddaten berücksichtigt, umso kleiner die numerische Apertur (NA) des Messobjektivs der Abbildungseinrichtung zum Erfassen der Bilddaten des Messobjektes gewählt wurde, wobei der Zusammenhang zwischen der Berücksichtigung der Eigenschaften der nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Funktion und der gewählten numerischen Apertur (NA) des Messobjektivs ebenfalls einen nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Zusammenhang mit der numerischen Apertur (NA) des Messobjektivs aufweist.In one embodiment of the coordinate measuring machine according to the invention, the property of the non-linear and / or non-continuous function is taken into account when the image data is processed, the smaller the numerical aperture (NA) of the measurement lens of the imaging device was chosen to capture the image data of the measurement object , wherein the relationship between the consideration of the properties of the non-linear and / or non-continuous function and the selected numerical aperture (NA) of the measurement objective also has a non-linear and / or non-continuous relationship with the numerical aperture (NA) of the Has measuring lens.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts sind die Intensitätswerte durch Grauwerte gegeben und sind einem linearen Zahlenbereich von 0 bis 1 als Wertebereich mit 256 Unterteilungsschritten zugeordnet.In a further embodiment of the coordinate measuring machine according to the invention, the intensity values are given by gray values and are assigned to a linear number range from 0 to 1 as a value range with 256 subdivision steps.

Die Vorteile bzw. Vorzüge dieser Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Koordinatenmessgeräts wurden bereits oben bei den entsprechenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.The advantages or advantages of these embodiments of the coordinate measuring machine according to the invention have already been explained above in the corresponding embodiments of the method according to the invention.

Ferner wird ein Computerprogramm mit einem Programmcode vorgeschlagen, der dazu ausgebildet ist, das oben genannte Verfahren mit Hilfe des genannten Koordinatenmessgeräts auszuführen, wenn der Programmcode in der Steuereinrichtung des Koordinatenmessgeräts ausgeführt wird.Furthermore, a computer program with a program code is proposed, which is designed to carry out the above-mentioned method with the aid of the above-mentioned coordinate measuring machine when the program code is executed in the control device of the coordinate measuring machine.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

  • 1A eine schematische Darstellung eines optischen Messgeräts;
  • 1B eine schematische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung;
  • 2 eine schematische Darstellung einer ersten Teststruktur;
  • 3 eine Darstellung von Ergebnissen einer Standard-Auswertung einer Kante;
  • 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 5 eine Darstellung von Ergebnissen einer erfindungsgemäßen Auswertung der Daten von 3;
  • 6 eine Teststruktur DK 2143;
  • 7 ein Vergleich der Standard-Auswertung mit der erfindungsgemäßen Auswertung der Teststruktur DK 2143 gemäß 6;
  • 8 eine Darstellung der Ergebnisse der erfindungsgemäßen Auswertung der Teststruktur DK 2143 gemäß 6;
  • 9 ein Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber einer Standard-Auswertung von HDR-Daten eines CMOS Sensors.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. Show it:
  • 1A a schematic representation of an optical measuring device;
  • 1B a schematic representation of a lighting device;
  • 2nd a schematic representation of a first test structure;
  • 3rd a representation of results of a standard evaluation of an edge;
  • 4th a schematic representation of the method according to the invention;
  • 5 a representation of results of an inventive evaluation of the data from 3rd ;
  • 6 a test structure DK 2143;
  • 7 a comparison of the standard evaluation with the evaluation of the test structure DK 2143 according to the invention 6 ;
  • 8th a representation of the results of the evaluation of the test structure DK 2143 according to the invention 6 ;
  • 9 a comparison of the method according to the invention with a standard evaluation of HDR data of a CMOS sensor.

1A zeigt ein Koordinatenmessgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Koordinatenmessgerät ist darin in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. 1A shows a coordinate measuring machine according to an embodiment of the present invention. The coordinate measuring machine is in its entirety with the reference number 10th designated.

Das Koordinatenmessgerät 10 weist eine Werkstückaufnahme 12 auf, auf der das zu vermessende Werkstück bzw. Messobjekt platziert werden kann. Diese Werkstückaufnahme 12 ist auf einem Messtisch 14 angeordnet. Je nach Ausführungsform des Koordinatenmessgeräts kann es sich hierbei um einen fixen, also unbeweglichen Messtisch handeln. In der in 1A dargestellten Ausführungsform handelt es sich jedoch um einen Messtisch 14, welcher mit Hilfe einer Positioniereinrichtung 16 entlang zweier orthogonal zueinander ausgerichteter Koordinatenachsen 18, 20 in der Messtischebene linear verfahrbar ist. Die erste Koordinatenachse 18 wird normalerweise als X-Achse und die zweite Koordinatenachse 20 als Y-Achse bezeichnet.The coordinate measuring machine 10th has a workpiece holder 12th on which the workpiece or measurement object to be measured can be placed. This workpiece holder 12th is on a measuring table 14 arranged. Depending on the embodiment of the coordinate measuring machine, this can be a fixed, ie immobile measuring table. In the in 1A illustrated embodiment, however, is a measuring table 14 which with the help of a positioning device 16 along two orthogonally aligned coordinate axes 18th , 20th is linearly movable in the measuring table level. The first coordinate axis 18th is usually called the X axis and the second coordinate axis 20th referred to as the Y axis.

Der Messtisch 14 ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Koordinatenmessgeräts 10 in einer sogenannten Kreuztischbauweise realisiert. Er weist eine entlang der ersten Koordinatenachse 18 (X-Achse) linear verfahrbaren X-Tisch 22 auf, auf dessen Oberseite die Werkstückaufnahme 12 angeordnet ist. Der X-Tisch 22 liegt wiederum auf einem parallel dazu angeordneten Y-Tisch 24 auf, mit Hilfe dessen die Werkstückaufnahme 12 entlang der zweiten Koordinatenachse 20 (Y-Achse) linear verfahrbar ist. Der Y-Tisch 24 wiederum ist auf einer massiven Basisplatte 26 angeordnet, welche häufig auch als Grundplatte 26 bezeichnet wird. Die Basisplatte 26 dient als Trägerstruktur für den Messtisch 14 und ist meist integriert mit einem Maschinengestell 28 verbunden.The measuring table 14 is with the in 1 shown embodiment of the coordinate measuring machine 10th realized in a so-called cross table design. It has one along the first coordinate axis 18th (X axis) linearly movable X table 22 on the top of which the workpiece holder 12th is arranged. The X table 22 again lies on a Y table arranged parallel to it 24th with the help of which the workpiece holder 12th along the second coordinate axis 20th (Y axis) can be moved linearly. The Y table 24th in turn is on a solid base plate 26 arranged, which often also as a base plate 26 referred to as. The base plate 26 serves as a support structure for the measuring table 14 and is mostly integrated with a machine frame 28 connected.

Das Maschinengestell 28 weist zusätzlich zu dem die Basisplatte 26 stützenden unteren Teil auch einen oberen Teil 28' auf, welcher meist, aber nicht zwingend notwendigerweise mit dem unteren Teil des Maschinengestells 28 integriert verbunden ist. Dieser obere Teil 28' des Maschinengestells 28 wird häufig auch als Z-Säule bezeichnet.The machine frame 28 points in addition to that the base plate 26 supporting lower part also an upper part 28 ' on which is mostly, but not necessarily, with the lower part of the machine frame 28 is integrated. This upper part 28 ' of the machine frame 28 is often referred to as the Z-pillar.

Bei dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel des Koordinatenmessgeräts 10 ist an der Z-Säule 28' ein sogenannter Z-Schlitten 30 linear verschiebbar angebracht. Dieser Z-Schlitten 30 ist vorzugsweise mit Hilfe einer Linearführung innerhalb eines Schlittengehäuses 32 geführt, das mit der Z-Säule 28 fix verbunden ist. Der Z-Schlitten 30 ist somit entlang einer dritten Koordinatenachse 34, welche meist als Z-Achse bezeichnet wird, orthogonal zu dem Messtisch 14 bzw. orthogonal zu den beiden anderen Koordinatenachsen 18, 20 verfahrbar. Auf der dem Messtisch 14 zugewandten Unterseite des Z-Schlittens 30 ist ein Messkopf 36 angeordnet. Je nach Ausführungsform des Koordinatenmessgeräts 10 weist der Messkopf 36 eine oder mehrere Abbildungseinrichtungen mit einem oder mehreren Sensoren auf. In dem vorliegenden Fall weist der Messkopf 36 eine optische Abbildungseinrichtung 38 auf, mit Hilfe derer sich das zu vermessende Messobjekt, welches auf der Werkstückaufnahme 12 platziert ist, optisch erfassen lässt. Mit Hilfe dieser optischen Abbildungseinrichtung 38 lassen sich Bilddaten des Messobjekts erfassen. Hierzu wird vorzugsweise eine Kamera mit hochauflösender Optik bzw. mit einem hochauflösenden Messobjektiv verwendet. Unter Bilddaten werden vorliegend allgemein Bilder oder Bildsequenzen des Messobjekts verstanden.At the in 1A shown embodiment of the coordinate measuring machine 10th is on the Z-pillar 28 ' a so-called Z-slide 30th attached linearly displaceable. This Z slide 30th is preferably with the help of a linear guide within a slide housing 32 led that with the Z-pillar 28 is permanently connected. The Z slide 30th is thus along a third coordinate axis 34 , which is usually referred to as the Z axis, orthogonal to the measuring table 14 or orthogonal to the other two coordinate axes 18th , 20th movable. On the measuring table 14 facing bottom of the Z-carriage 30th is a measuring head 36 arranged. Depending on the design of the coordinate measuring machine 10th points the measuring head 36 one or more imaging devices with one or more sensors. In the present case, the measuring head points 36 an optical imaging device 38 with the help of which the measurement object to be measured, which is on the workpiece holder 12th placed, can be optically recorded. With the help of this optical imaging device 38 image data of the measurement object can be captured. For this purpose, a camera with high-resolution optics or with a high-resolution measuring lens is preferably used. In the present case, image data is generally understood to mean images or image sequences of the measurement object.

Das Koordinatenmessgerät 10 weist ferner eine erste Beleuchtungseinrichtung 40 (siehe 1B) zur Erzeugung einer Auflicht-Beleuchtung des Messobjekts auf. Mit Hilfe diesem ersten Beleuchtungssystems 40 wird das auf dem Messtisch 14 bzw. auf der Werkstückaufnahme 12 platzierte Messobjekt zum Beispiel während der Erfassung der Bilddaten in geeigneter Weise beleuchtet. Diese Beleuchtung mit Hilfe der ersten Beleuchtungssystems 40 erfolgt, wie dies für Auflicht-Beleuchtungen typisch ist, aus Sicht des Messobjekts von der Objektivseite aus, also von der Seite der optischen Abbildungseinrichtung 38. Das Beleuchtungssystem 40 weist dazu eines oder mehrere Leuchtmittel auf, welche vorzugsweise um die optische Abbildungseinrichtung 38 herum angeordnet sind. Es versteht sich, dass die in 1B schematisch dargestellte Anordnung der Leuchtmittel des Beleuchtungssystems 40 lediglich eine von vielen Möglichkeiten ist.The coordinate measuring machine 10th also has a first lighting device 40 (please refer 1B) to generate incident light illumination of the measurement object. With the help of this first lighting system 40 it will be on the measuring table 14 or on the workpiece holder 12th placed measurement object, for example, illuminated in a suitable manner during the acquisition of the image data. This lighting using the first lighting system 40 takes place, as is typical for incident light illuminations, from the point of view of the measurement object from the lens side, that is to say from the side of the optical imaging device 38 . The lighting system 40 for this purpose has one or more illuminants, which preferably surround the optical imaging device 38 are arranged around. It is understood that the in 1B schematically illustrated arrangement of the illuminants of the lighting system 40 is just one of many options.

Ferner weist das Koordinatenmessgerät 10 noch ein zweites Beleuchtungssystem 42 zur Erzeugung einer Durchlicht-Beleuchtung des Messobjekts auf. Die Beleuchtung durch das zweite Beleuchtungssystem 42 erfolgt, wie dies für Durchlicht-Beleuchtungen typisch ist, von der optischen Abbildungseinrichtung 38 aus gesehen von hinter dem Messobjekt. Die Beleuchtungssystem 42 ist daher vorzugsweise in den Messtisch 14 integriert oder unter diesem angeordnet. Die Werkstückaufnahme 12 ist aus diesem Grund vorzugsweise lichtdurchlässig.Furthermore, the coordinate measuring machine 10th a second lighting system 42 to generate transmitted light illumination of the measurement object. The lighting through the second lighting system 42 takes place, as is typical for transmitted light illuminations, by the optical imaging device 38 seen from behind the measurement object. The lighting system 42 is therefore preferably in the measuring table 14 integrated or arranged under this. The workpiece holder 12th is preferably translucent for this reason.

Das Koordinatenmessgerät 10 weist ferner Bedien- und Schaltinstrumente 44 auf, mit denen ein Bediener die optische Abbildungseinrichtung 38 sowie die Werkstückaufnahme 12 manuell steuern bzw. positionieren kann.The coordinate measuring machine 10th also has operating and switching instruments 44 with which an operator uses the optical imaging device 38 as well as the workpiece holder 12th can control or position manually.

Eine Steuereinheit bzw. Steuerungseinrichtung 46 (beide Begriffe werden vorliegend äquivalent verwendet) ist gemäß des in 1A gezeigten Ausführungsbeispiels in einem Aufnahmebehälter 48 angeordnet, welche an der Z-Säule 28' angebracht ist. Diese Steuereinheit 46 dient der Steuerung einer Vielzahl von Komponenten des Koordinatenmessgeräts 10. Unter anderem ist sie auch dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Diesbezüglich ist in der Steuereinheit 46 vorzugsweise eine entsprechende Software mit einem Programmcode installiert, der dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, wenn der Programmcode in der Steuereinheit 46 ausgeführt wird.A control unit or control device 46 (both terms are used in the present case equivalent) is according to the in 1A shown embodiment in a receptacle 48 arranged which on the Z-pillar 28 ' is appropriate. This control unit 46 is used to control a large number of components of the coordinate measuring machine 10th . Among other things, it is also set up to carry out the method according to the invention. In this regard, is in the control unit 46 preferably a corresponding software with a program code is installed, which is designed to execute the inventive method when the program code in the control unit 46 is performed.

Es versteht sich, dass das in 1A gezeigte Koordinatenmessgerät 10 lediglich eines von vielen möglichen Ausführungsbeispielen eines Koordinatenmessgeräts ist, in welchem die vorliegende Erfindung implementierbar ist. Der Messtisch 14 kann grundsätzlich auch unbeweglich ausgestaltet sein. Auch die Art und Weise wie der Messkopf 36 am Maschinengestell 28 aufgehängt ist, lässt sich grundsätzlich anders ausführen. Insbesondere die Kinematik, mit Hilfe dessen der Messkopf 36 und das Messobjekt relativ zueinander bewegt werden, kann konstruktiv anders ausgeführt sein. Für die vorliegende Erfindung jedoch notwendige Komponenten des Koordinatenmessgeräts 10 sind insbesondere die optische Abbildungseinrichtung 38, eines der beiden Beleuchtungssysteme 40, 42 sowie die Steuerungseinrichtung 46, deren Funktion nachfolgend näher erläutert wird.It is understood that in 1A shown coordinate measuring machine 10th is just one of many possible embodiments of a coordinate measuring machine in which the present invention can be implemented. The measuring table 14 can in principle also be designed to be immovable. Also the way like the measuring head 36 on the machine frame 28 is basically different. In particular the kinematics, with the help of which the measuring head 36 and the measurement object can be moved relative to one another can be designed differently. However, components of the coordinate measuring machine necessary for the present invention 10th are in particular the optical imaging device 38 , one of the two lighting systems 40 , 42 as well as the control device 46 , whose function is explained in more detail below.

Die 2 zeigt eine Teststruktur zur Kalibrierung der Kantenermittlungsverfahren von optischen Koordinatenmessgeräten entsprechend dem Koordinatenmessgerät 10 der 1A. Die gezeigte Teststruktur besteht im inneren aus einer schwarzen Kreisfläche mit 20 µm Radius, welche durch zwei konzentrische schwarze Ringflächen umschlossen ist. Die innere schwarze Ringfläche erstreckt sich zwischen dem inneren Radius von 60 µm und dem äußeren Radius von 80 µm. Die äußere schwarze Ringfläche erstreckt sich zwischen dem inneren Radius von 120 µm und dem äußeren Radius von 160 µm. Die Teststruktur der 2 wurde sehr genau durch lithographische Verfahren hergestellt und kann daher als Testnormal für die Ermittlung der Radien mittels eines Koordinatenmessgerätes dienen. Darüber hinaus weist die in 2 dargestellte Teststruktur durch die lithographische Herstellung einen für optische Koordinatenmessgeräte nahezu abrupten Kantenübergang für die jeweiligen hell-dunkel-Übergänge auf. Insofern bietet die dargestellte Teststruktur nahezu ideale Kanten mit genormten bzw. sehr genau bekannten Abständen.The 2nd shows a test structure for calibrating the edge determination method of optical coordinate measuring machines corresponding to the coordinate measuring machine 10th of the 1A . The test structure shown consists of a black circular area with a radius of 20 µm, which is enclosed by two concentric black ring areas. The inner black ring area extends between the inner radius of 60 µm and the outer radius of 80 µm. The outer black ring area extends between the inner radius of 120 µm and the outer radius of 160 µm. The test structure of the 2nd was manufactured very precisely by lithographic processes and can therefore serve as a test standard for determining the radii using a coordinate measuring machine. In addition, the in 2nd Test structure shown by the lithographic production on an almost abrupt edge transition for optical coordinate measuring machines for the respective light-dark transitions. In this respect, the test structure shown offers almost ideal edges with standardized or very precisely known distances.

Die 3 zeigt im oberen Diagramm die auf den Zahlenbereich von 0 bis 1 normierte Grauwertkurve eines mittels einer optischen Abbildungseinrichtung 38 eines Koordinatenmessgerätes 10 gemäß 1 aufgenommenen Kantenübergangs einer Teststruktur gemäß 2. Zu Informationszwecken ist die Lage des Kantenübergangs der Teststruktur im unteren Teil des oberen Diagramms wiedergegeben, wobei ein schwarzer Balken den Bereich der schwarzen Fläche eines Kantenübergangs der Teststruktur gemäß 2 markiert. Es ist deutlich am Verlauf der normierten Grauwertkurve der Abbildungseinrichtung 38 zu erkennen, dass der Wendepunkt der Grauwertkurve lateral zu den positiven Positionswerten der Pixeldaten hin und damit in Richtung des hellen Bereichs eines Kantenübergangs verschoben ist. Die in 3 dargestellte Grauwertkurve entspricht einer Aufnahme, bei der die Intensitätswerte mit einer 8bit Unterteilung dem Wertebereich von 0 bis 1 zugeordnet wurden. Hierbei wurden entweder bei der Aufnahme der Intensitätswerte oder bei der linearen Zuordnung der Intensitätswerte zu den 256 Unterteilungsschritten die hellen Intensitätswerte im Vergleich zu den dunklen Intensitätswerten im Sinne einer Kantenauswertung überrepräsentiert. In Folge dessen ist der Verlauf der Grauwertkurve in Richtung des hellen Bereichs des Hell-Dunkel-Übergangs verschoben. Die im oberen Diagramm der 3 dargestellte Grauwertkurve ist das Ergebnis einer Anpassung einer stetigen Grauwertkurven-Funktion an die pixelweise erhaltenen Intensitäts- bzw. Grauwerte der Bildaufnahme des Kantenübergangs. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es allerdings unerheblich, ob der Aufbereitungsschritt, bei dem erfindungsgemäß die Intensitätswerte des Wertebereichs mittels einer nicht-linearen und / oder einer nicht-stetigen Funktion aufbereitet werden, direkt an den pixelweise erhaltenen Intensitäts- bzw. Grauwerten der Bildaufnahme oder nachfolgend an einer daran angepassten Grauwertkurve vorgenommen wird.The 3rd shows in the upper diagram the gray value curve normalized to the number range from 0 to 1 by means of an optical imaging device 38 a coordinate measuring machine 10th according to 1 recorded edge transition according to a test structure 2nd . For information purposes, the position of the edge transition of the test structure is shown in the lower part of the upper diagram, a black bar corresponding to the area of the black surface of an edge transition of the test structure 2nd marked. It is clear from the course of the normalized gray value curve of the imaging device 38 to recognize that the turning point of the gray value curve is shifted laterally towards the positive position values of the pixel data and thus towards the bright area of an edge transition. In the 3rd The gray value curve shown corresponds to a recording in which the intensity values with an 8-bit division were assigned to the value range from 0 to 1. Here, either when recording the intensity values or when the intensity values were linearly assigned to the 256 subdivision steps, the bright intensity values were overrepresented in comparison to the dark intensity values in the sense of edge evaluation. As a result, the course of the gray value curve is shifted in the direction of the light area of the light-dark transition. The in the upper diagram of the 3rd The gray value curve shown is the result of an adaptation of a continuous gray value curve function to the intensity or gray values of the image recording of the edge transition obtained pixel by pixel. In the context of the present invention, however, it is irrelevant whether the processing step, in which the intensity values of the value range are processed by means of a non-linear and / or a non-continuous function according to the invention, directly on the pixel-by-pixel obtained intensity or gray values of the image recording or subsequently carried out on an adapted gray value curve.

Im unteren Diagramm der 3 sind die Gradienten der Grauwerte bzw. ist der Verlauf der Ableitungsfunktion der Grauwertkurve dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass das Maximum der Gradienten nicht bei der Zahl Null, sondern bei etwa 0,3 px liegt. Die Lage des Maximums der Gradienten entspricht der Lage des Wendepunktes der Grauwertkurve, da die Lage eines Maximums einer Ableitungsfunktion immer der Lage eines Wendepunktes der Stammfunktion entspricht. Insofern ist die in 3 festgestellte Ablage von 0,3 px des Maximums der Ableitungsfunktion ein Maß für den Messfehler bei der Kantenermittlung.In the lower diagram the 3rd are the gradients of the gray values or the course of the derivative function of the gray value curve is shown. It can be clearly seen that the maximum of the gradients is not about the number zero, but about 0.3 px. The location of the maximum of the gradients corresponds to the location of the inflection point of the gray value curve, since the location of a maximum of a derivative function always corresponds to the location of an inflection point of the master function. In this respect, the in 3rd determined storage of 0.3 px of the maximum of the derivation function a measure of the measurement error in edge determination.

Die 4 zeigt schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst werden Bilddaten eines Messobjektes mittels einer Abbildungseinrichtung 38 erfasst. Als Messobjekt kann hierzu zum Beispiel wie dargestellt eine Teststruktur gemäß 2 genutzt werden. Zur Kantenermittlung sollten die Bilddaten mindestens eine Kante mit einem hell-dunkel-Übergang beinhalten. Diese Bilddaten umfassen dabei Intensitätswerte, die sich über einen gewissen Wertebereich erstrecken. Diese Intensitätswerte des Wertebereichs werden anschließend mittels einer nicht-linearen und / oder einer nicht-stetigen Funktion für die weitere Auswertung erfindungsgemäß aufbereitet. Anschließend wird die Position einer Kante des Messobjektes basierend auf einer Standard-Auswertung der aufbereiteten Intensitätswerte ermittelt. Hierbei ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die nicht-lineare und / oder nicht-stetige Funktion zur Aufbereitung der Intensitätswerte derart gewählt ist, dass die Lage der Kante des Messobjektes gemäß der Standard-Auswertung der aufbereiteten Intensitätswerte in Richtung des dunklen Bereichs des hell-dunkel-Übergangs verschoben ist im Vergleich zu einer Standard-Auswertung der nicht-aufbereiteten Intensitätswerte.The 4th shows schematically the sequence of the method according to the invention. First of all Image data of a measurement object by means of an imaging device 38 detected. For example, a test structure can be used as the measurement object for this purpose, as shown 2nd be used. For edge determination, the image data should contain at least one edge with a light-dark transition. This image data includes intensity values that extend over a certain range of values. These intensity values of the value range are then prepared for further evaluation according to the invention by means of a non-linear and / or a non-continuous function. The position of an edge of the measurement object is then determined based on a standard evaluation of the prepared intensity values. The method according to the invention is characterized in that the non-linear and / or non-continuous function for processing the intensity values is selected in such a way that the position of the edge of the measurement object according to the standard evaluation of the processed intensity values in the direction of the dark area of the the light-dark transition is shifted in comparison to a standard evaluation of the unprepared intensity values.

Die 5 zeigt nun den Effekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kantenermittlung. Im oberen Diagramm der 5 sind die mittels einer nicht-linearen und / oder einer nicht-stetigen Funktion aufbereiteten Intensitätswerte als Grauwertkurve in dem Wertebereich zwischen 0 und 1 dargestellt. Vorausgesetzt wurden hierbei die gleichen Intensitätswerte, die der 3 zugrunde gelegt wurden, damit ein Vergleich der Kantenermittlung mit und ohne das erfindungsgemäße Verfahren möglich ist. Im unteren Diagramm der 5 sind wiederum analog zu 3 die Gradienten der aufbereiteten Intensitätswerte dargestellt. Es ist nun anhand der 5 zu erkennen, dass die Lage des Maximums der Gradienten und damit des Wendepunktes der erfindungsgemäß aufbereiteten Grauwerte bei der Position Null und damit direkt beim Hell-Dunkel-Übergang der Kante liegt. Insofern liegt im Rahmen der 5 im Vergleich zu der 3 keine feststellbare Ablage des Maximums der Ableitungsfunktion und damit auch kein feststellbarer Messfehler bei der Kantenermittlung mehr vor.The 5 now shows the effect of the inventive method for edge detection. In the upper diagram of the 5 The intensity values prepared by means of a non-linear and / or a non-continuous function are shown as a gray value curve in the value range between 0 and 1. The same intensity values that the 3rd were taken as the basis so that a comparison of the edge determination with and without the method according to the invention is possible. In the lower diagram the 5 are again analogous to 3rd the gradients of the processed intensity values are shown. It is now based on the 5 to recognize that the position of the maximum of the gradients and thus the turning point of the gray values prepared according to the invention is at position zero and thus directly at the light-dark transition of the edge. In this respect lies within the 5 compared to the 3rd no ascertainable storage of the maximum of the derivation function and thus no more ascertainable measurement error in edge determination.

Die 6 zeigt eine weitere Teststruktur DK 2143 zur Kalibration von Kantenauswertungen. Diese Teststruktur weist eine innere weiße Kreisfläche mit einem Radius von 0,1 mm und eine den inneren Kreis umschließende weiße Ringfläche mit einem inneren Radius von 0,25 mm und einem äußeren Radius von 0,5 mm auf. Anhand dieser genormten Teststruktur gemäß 6 wurden Testmessungen mittels eines Koordinatenmessgeräts 10 gemäß der 1A durchgeführt. Dabei wurde zunächst eine Testmessung mittels einem bekannten Verfahren aus dem Stand der Technik zur Kantenermittlung durchgeführt. Anschließend wurde diese Testmessung mit dem neuen erfindungsgemäßen Verfahren zur Kantenermittlung wiederholt. Die Ergebnisse dieser Testmessungen sind in 7 dargestellt.The 6 shows another test structure DK 2143 for the calibration of edge evaluations. This test structure has an inner white circular area with a radius of 0.1 mm and a white ring area surrounding the inner circle with an inner radius of 0.25 mm and an outer radius of 0.5 mm. Based on this standardized test structure 6 were test measurements using a coordinate measuring machine 10th according to the 1A carried out. First, a test measurement was carried out using a known method from the prior art for edge determination. This test measurement was then repeated using the new edge detection method according to the invention. The results of these test measurements are in 7 shown.

Die 7 zeigt die festgestellten Messfehler bei Testmessungen mit der genormten Teststruktur der 6. Hierbei wurde eine Testmessung mit einem bekannten Verfahren („nicht optimierte Messung“) und eine Testmessung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren („optimierte Messung“) durchgeführt. Bei diesen Testmessungen wurden die mittels des jeweils angewendeten Kantenermittlungsverfahrens ermittelten Radien mit den realen Radien der Teststruktur verglichen. Bei dem Radius von 0,1 mm ergab sich eine Abweichung für die nicht optimierte Messung von fast 0,6 µm hingegen lag die Abweichung für die optimierte Messung lediglich bei etwa 0,04 µm. Bei dem Radius von 0,25 mm liegen die Werte für „nicht optimiert“ bei etwa 0,5 µm und für „optimiert“ bei etwa 0,03 µm. Entsprechend verhält es sich für den Radius von 0,5 mm. In der 7 sind zur Führung des Auges Pfeile eingezeichnet, die bei den Werten der „nicht optimierten Messung“ beginnen und bei den Werten der „optimierten Messung“ enden. Anhand der 7 wird deutlich, dass der systematische Fehler einer Kanterauswertung mittels eines Koordinatenmessgeräts durch das erfindungsgemäße Verfahren um etwa eine Größenordnung reduziert wird.The 7 shows the measurement errors found during test measurements with the standardized test structure of 6 . A test measurement was carried out using a known method (“non-optimized measurement”) and a test measurement using the method according to the invention (“optimized measurement”). In these test measurements, the radii determined by means of the edge determination method used in each case were compared with the real radii of the test structure. At the radius of 0.1 mm, there was a deviation of almost 0.6 µm for the non-optimized measurement, whereas the deviation for the optimized measurement was only about 0.04 µm. With a radius of 0.25 mm, the values for "not optimized" are about 0.5 µm and for "optimized" about 0.03 µm. The same applies to the radius of 0.5 mm. In the 7 Arrows are drawn to guide the eye, which begin with the values of the “non-optimized measurement” and end with the values of the “optimized measurement”. Based on 7 it becomes clear that the systematic error of an edge evaluation by means of a coordinate measuring machine is reduced by approximately one order of magnitude by the method according to the invention.

Die 8 zeigt nun in einem vergrößerten Maßstab lediglich noch die festgestellten Messfehler der „optimierten Messung“ bzw. des erfindungsgemäßen Kantenermittlungsverfahrens. Die eingezeichneten Balken bzw. Kästchen repräsentieren hierbei noch unterschiedliche Fehlerarten. Allerdings ist für alle Fehlerarten festzustellen, dass alle Fehler für alle Solldurchmesser der genormten Teststruktur der 6 unter einem systematischen Wert von 0,04 µm liegen. Somit ist es durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Kantenermittlungsverfahrens möglich, den systematischen Messfehler bei bekannten Kantenermittlungsverfahren um etwa eine Größenordnung von wenigen µm auf Abweichungen von lediglich einem halben µm zu reduzieren.The 8th now only shows, on an enlarged scale, the ascertained measurement errors of the “optimized measurement” or of the edge determination method according to the invention. The bars or boxes shown here represent different types of errors. However, for all types of faults, it can be determined that all faults for all nominal diameters of the standardized test structure 6 are below a systematic value of 0.04 µm. Thus, by using the edge determination method according to the invention, it is possible to reduce the systematic measurement error in known edge determination methods by an order of magnitude of a few μm to deviations of only half a μm.

Die 9 zeigt lediglich zur Vervollständigung der vorliegenden Erfindung die Situation, wenn ein CMOS-Sensor als Bildsensor eingesetzt wird und die Intensitätswerte hierdurch in einem HDR-Format mit erweitertem Dynamikbereich vorliegen. Aufgrund des höheren Dynamikbereichs werden die hellen Bildpunkte nochmals verstärkt im Verhältnis zu den dunklen Bildpunkten in der Grauwertkurve übergewichtet, dies gilt insbesondere dann, wenn die Grauwertkurve einem linearen Zahlenbereich zugeordnet wird. Die unkorrigierte HDR-Kante eines CMOS Sensors liegt gemäß 9 bei 0,728 px. Im Vergleich dazu liegt die unkorrigierte Kante eines CCD Sensors bei 0,333 px. Erst die Korrektur durch das erfindungsgemäße Verfahren führt dann zu einer Kantenbestimmung bei -0,005 px.The 9 shows only to complete the present invention, the situation when a CMOS sensor is used as an image sensor and the intensity values are thereby available in an HDR format with an expanded dynamic range. Due to the higher dynamic range, the light pixels are again overweighted in relation to the dark pixels in the gray value curve; this applies in particular if the gray value curve is assigned to a linear number range. The uncorrected HDR edge of a CMOS sensor lies accordingly 9 at 0 , 728 px. In comparison, the uncorrected edge of a CCD lies Sensors at 0.333 px. Only the correction by the method according to the invention then leads to an edge determination at -0.005 px.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102012103554 A1 [0002]DE 102012103554 A1 [0002]
  • DE 102016107900 A1 [0010]DE 102016107900 A1 [0010]

Claims (16)

Verfahren zur Kantenermittlung eines Messobjektes in der optischen Messtechnik mit wenigstens den folgenden Schritten: - Erfassen von Bilddaten des Messobjektes beinhaltend mindestens eine Kante mit einem hell-dunkel-Übergang, wobei Intensitätswerte ermittelt werden, die sich über einen gewissen Wertebereich erstrecken; - Aufbereiten der Intensitätswerte des Wertebereichs mittels einer nicht-linearen und / oder einer nicht-stetigen Funktion; und - Ermitteln einer Position einer Kante des Messobjektes basierend auf einer Standard-Auswertung, bei der die aufbereiteten Intensitätswerte verwendet werden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die nicht-lineare und / oder nicht-stetige Funktion zur Aufbereitung der Intensitätswerte derart gewählt ist, dass die Lage der Kante des Messobjektes gemäß der Standard-Auswertung der aufbereiteten Intensitätswerte in Richtung des dunklen Bereichs des hell-dunkel-Übergangs verschoben ist im Vergleich zu einer Standard-Auswertung der nicht-aufbereiteten Intensitätswerte.Method for determining the edge of a measurement object in optical measurement technology with at least the following steps: acquisition of image data of the measurement object including at least one edge with a light-dark transition, wherein intensity values are determined which extend over a certain range of values; - preparation of the intensity values of the value range by means of a non-linear and / or a non-continuous function; and determining a position of an edge of the measurement object based on a standard evaluation using the processed intensity values, the method being characterized in that the non-linear and / or non-continuous function for processing the intensity values is selected in this way that the position of the edge of the measurement object is shifted in the direction of the dark area of the light-dark transition according to the standard evaluation of the processed intensity values compared to a standard evaluation of the non-processed intensity values. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die nicht-lineare und / oder nicht-stetige Funktion gegeben ist durch eine Funktion aus der Gruppe der Potenzfunktionen, der Polynomfunktionen, der Exponential- bzw. Logarithmusfunktionen, der trigonometrischen Funktionen oder der Sprungfunktionen.Procedure according to Claim 1 , wherein the non-linear and / or non-continuous function is given by a function from the group of power functions, the polynomial functions, the exponential or logarithmic functions, the trigonometric functions or the step functions. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Standard-Auswertung einen Kantendetektionsalgorithmus umfasst, der wenigstens einen der folgenden Algorithmen, Filter oder Operatoren anwendet: Canny-Algorithmus, Laplace-Filter, Sobel-Operator, Scharr-Operator, Prewitt-Operator oder Roberts-Operator.Procedure according to Claim 1 or 2nd , wherein the standard evaluation comprises an edge detection algorithm which uses at least one of the following algorithms, filters or operators: Canny algorithm, Laplace filter, Sobel operator, Scharr operator, Prewitt operator or Roberts operator. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Erfassen von Bilddaten des Messobjektes nur eine Beleuchtungssituation eingesetzt wird, wobei die Beleuchtungssituation gegeben ist durch eine Beleuchtungssituation aus der Gruppe: Hellfeld-Auflicht-Beleuchtung, Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtung, Hellfeld-Durchlicht-Beleuchtung oder Dunkelfeld-Durchlicht-Beleuchtung.Method according to one of the preceding claims, wherein only one lighting situation is used for capturing image data of the measurement object, the lighting situation being given by a lighting situation from the group: bright field incident light illumination, dark field incident light illumination, bright field transmitted light illumination or Dark field transmitted light illumination. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Erfassen von Bilddaten des Messobjektes eine Kamera mit einem CMOS Sensor verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a camera with a CMOS sensor is used to capture image data of the measurement object. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Intensitätswerte der Bilddaten vor dem Aufbereitungsschritt in einem HDR-Format vorliegen.Procedure according to Claim 5 , wherein the intensity values of the image data are in an HDR format before the processing step. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Aufbereiten die Eigenschaft der nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Funktion umso mehr beim Aufbereiten der Bilddaten berücksichtigt wird, umso kleiner die numerische Apertur (NA) des Messobjektivs zum Erfassen der Bilddaten des Messobjektes gewählt wurde.Method according to one of the preceding claims, wherein during the processing the property of the non-linear and / or non-continuous function is taken into account the more when the image data is processed, the smaller the numerical aperture (NA) of the measurement objective was chosen to acquire the image data of the measurement object . Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Zusammenhang zwischen der Berücksichtigung der Eigenschaften der nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Funktion und der gewählten numerischen Apertur (NA) des Messobjektivs ebenfalls einen nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Zusammenhang mit der numerischen Apertur (NA) des Messobjektivs aufweist.Procedure according to Claim 7 , wherein the relationship between the consideration of the properties of the non-linear and / or non-continuous function and the selected numerical aperture (NA) of the measurement objective also has a non-linear and / or non-continuous relationship with the numerical aperture (NA) of the Has measuring lens. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Intensitätswerte durch Grauwerte gegeben sind und / oder der Wertebereich ein linearer Zahlenbereich zwischen zwei vorbestimmten Zahlen ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the intensity values are given by gray values and / or the value range is a linear number range between two predetermined numbers. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Intensitätswerte durch Grauwerte gegeben sind, die einem linearen Zahlenbereich von 0 bis 1 als Wertebereich mit 256 Unterteilungsschritten zugeordnet sind.Method according to one of the preceding claims, wherein the intensity values are given by gray values which are assigned to a linear number range from 0 to 1 as a value range with 256 subdivision steps. Koordinatenmessgerät (10), mit: - einer optischen Abbildungseinrichtung (38) zur Erfassung von Bilddaten eines Messobjekts beinhaltend mindestens eine Kante mit einem hell-dunkel-Übergang; - einem Beleuchtungssystem (40; 42) zur Erzeugung einer Beleuchtung des Messobjekts; - einer Steuerungseinrichtung (46), welche dazu eingerichtet ist, das Messobjekt mit Hilfe des Beleuchtungssystems (40; 42) zu beleuchten und dabei mit Hilfe der optischen Abbildungseinrichtung (38) Bilddaten des Messobjekts zu erfassen, wobei Intensitätswerte ermittelt werden, die sich über einen gewissen Wertebereich erstrecken; dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (46) dazu eingerichtet ist, eine Position einer Kante des Messobjekts basierend auf einer Standard-Auswertung von Intensitätswerten zu ermitteln, bei der aufbereitete Intensitätswerte verwendet werden, die sich durch Anwendung einer nicht-lineare und / oder nicht-stetige Funktion aus den ermittelten Intensitätswerten ergeben, wobei die nicht-lineare und / oder nicht-stetige Funktion derart gewählt ist, dass die Lage der Kante des Messobjektes gemäß der Standard-Auswertung der aufbereiteten Intensitätswerte in Richtung des dunklen Bereichs des hell-dunkel-Übergangs verschoben ist im Vergleich zu einer Standard-Auswertung der nicht-aufbereiteten Intensitätswerte.Coordinate measuring device (10), comprising: - an optical imaging device (38) for acquiring image data of a measurement object, comprising at least one edge with a light-dark transition; - an illumination system (40; 42) for generating an illumination of the measurement object; - A control device (46), which is set up to illuminate the measurement object with the aid of the lighting system (40; 42) and to capture image data of the measurement object with the aid of the optical imaging device (38), intensity values being determined which are determined by a extend a certain range of values; characterized in that the control device (46) is set up to determine a position of an edge of the measurement object based on a standard evaluation of intensity values, in which processed intensity values are used which can be obtained by using a non-linear and / or non- result in a continuous function from the determined intensity values, the non-linear and / or non-continuous function being selected such that the position of the edge of the measurement object according to the standard evaluation of the processed intensity values in the direction of the dark area of the light-dark transition is shifted in comparison to a standard evaluation of the unprepared intensity values. Koordinatenmessgerät (10) nach Anspruch 11, wobei die nicht-lineare und / oder nicht-stetige Funktion gegeben ist durch eine Funktion aus der Gruppe der Potenzfunktionen, der Polynomfunktionen, der Exponential- bzw. Logarithmusfunktionen, der trigonometrischen Funktionen oder der Sprungfunktionen und / oder wobei die Standard-Auswertung einen Kantendetektionsalgorithmus umfasst, der wenigstens einen der folgenden Algorithmen, Filter oder Operatoren anwendet: Canny-Algorithmus, Laplace-Filter, Sobel-Operator, Scharr-Operator, Prewitt-Operator oder Roberts-Operator.Coordinate measuring device (10) Claim 11 , the non-linear and / or non- Continuous function is given by a function from the group of power functions, the polynomial functions, the exponential or logarithmic functions, the trigonometric functions or the step functions and / or the standard evaluation comprises an edge detection algorithm which at least one of the following algorithms, filters or Operators: Canny algorithm, Laplace filter, Sobel operator, Scharr operator, Prewitt operator or Roberts operator. Koordinatenmessgerät (10) nach Anspruch 11 oder 12, wobei als optische Abbildungseinrichtung (38) zum Erfassen von Bilddaten des Messobjektes eine Kamera mit einem CMOS Sensor verwendet wird und wobei die Intensitätswerte der Bilddaten vor dem Aufbereitungsschritt in einem HDR-Format vorliegen.Coordinate measuring device (10) Claim 11 or 12th wherein a camera with a CMOS sensor is used as the optical imaging device (38) for capturing image data of the measurement object, and the intensity values of the image data before the processing step are in an HDR format. Koordinatenmessgerät (10) nach Anspruch 11 oder 12, wobei beim Aufbereiten die Eigenschaft der nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Funktion umso mehr beim Aufbereiten der Bilddaten berücksichtigt wird, umso kleiner die numerische Apertur (NA) des Messobjektivs der optischen Abbildungseinrichtung (38) zum Erfassen der Bilddaten des Messobjektes gewählt wurde und wobei der Zusammenhang zwischen der Berücksichtigung der Eigenschaften der nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Funktion und der gewählten numerischen Apertur (NA) des Messobjektivs ebenfalls einen nicht-linearen und / oder nicht-stetigen Zusammenhang mit der numerischen Apertur (NA) des Messobjektivs aufweist.Coordinate measuring device (10) Claim 11 or 12th , wherein the property of the non-linear and / or non-continuous function is taken into account when the image data is processed, the smaller the numerical aperture (NA) of the measurement objective of the optical imaging device (38) is selected for capturing the image data of the measurement object and the relationship between the consideration of the properties of the non-linear and / or non-continuous function and the selected numerical aperture (NA) of the measurement objective also has a non-linear and / or non-continuous relationship with the numerical aperture (NA) of the Has measuring lens. Koordinatenmessgerät (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Intensitätswerte durch Grauwerte gegeben sind, die einem linearen Zahlenbereich von 0 bis 1 als Wertebereich mit 256 Unterteilungsschritten zugeordnet sind.Coordinate measuring device (10) according to one of the Claims 11 to 14 , the intensity values being given by gray values which are assigned to a linear number range from 0 to 1 as a value range with 256 subdivision steps. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 mit Hilfe des Koordinatenmessgeräts (10) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15 auszuführen, wenn der Programmcode in der Steuerungseinrichtung (46) ausgeführt wird.Computer program product with a program code which is designed to carry out the method according to one of the Claims 1 to 10th using the coordinate measuring machine (10) according to one of the Claims 11 to 15 to be executed when the program code is executed in the control device (46).
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