DE10248779A1 - Two-dimensional object measurement method in which an object is moved within a measurement system and imaged using a digital camera during simultaneous position recording with the measurements processed in an evaluation unit - Google Patents
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- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/022—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of tv-camera scanning
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Anordnung zur Durchführung von zweidimensionalen Messungen an bewegten Meßobjekten, insbesondere von optischen Messungen zur Bestimmung der Position und von Abmessungen der Meßobjekte auf Koordinatenmeßgeräten. Dabei werden vor allem die Messungen der Meßobjekte in der Bewegung ausgeführt.The invention relates to a Method and arrangement for performing two-dimensional Measurements on moving objects, especially optical measurements to determine the position and dimensions of the measurement objects CMMs. there above all, the measurements of the measurement objects are carried out in motion.
Belange der optischen Koordinatenmeßtechnik
werden u. a. in
Optische Koordinatenmeßgeräte besitzen im Allgemeinen eine das Meßobjekt beleuchtende Beleuchtungseinheit, Meßsysteme zum Messen der Position und eine optische Sensoreinheit, beispielsweise im Form eines als CCD-Sensor ausgebildeten Matrix- oder Flächensensors. Die Meßdaten der Meßsysteme und die Sensordaten des Sensors werden einer Auswerteeinheit zur Auswertung und zur Ermittlung der Meßwerte des Meßobjektes zugeführt. Die meisten CCD-Kameras besitzen zur Aufnahme von bewegten Meßobjekten einen elektronischen Verschluß (Shutter), über den die Belichtungszeit gesteuert werden kann. Zur Beleuchtung des Meßobjektes stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung.Have optical coordinate measuring machines generally a the measurement object illuminating lighting unit, measuring systems for measuring the position and an optical sensor unit, for example in the form of a CCD sensor trained matrix or area sensor. The measurement data of the Measuring Systems and the sensor data of the sensor become an evaluation unit Evaluation and to determine the measured values of the test object fed. The most CCD cameras have the ability to record moving objects an electronic shutter (shutter) over which the exposure time can be controlled. For illuminating the measurement object there are two options to disposal.
Zum einen wird zur Beleuchtung des Meßobjektes eine Dauerlichtquelle vorgesehen. Hierbei tritt jedoch ein zeitlicher Versatz zwischen der Belichtung (Shutteröffnung) und der Positionswertübernahme auf und führt zu geschwindigkeitsabhängigen Fehlern in der Meßdatenauswertung.On the one hand is used to illuminate the test object a continuous light source is provided. However, there is a temporal Offset between the exposure (shutter opening) and the position value transfer and leads to speed-dependent Errors in the measurement data evaluation.
Bei der anderen Möglichkeit, bewegte Meßobjekte aufzunehmen, erfolgt die Beleuchtung mit Blitzlicht bei ständiger aktiver Belichtung bei geöffnetem Shutter. Bei einer möglichen dominanten Umgebungshelligkeit innerhalb des Bildfeldes erfolgt dann nachträglich eine weitere Belichtung, die zu Verwaschungen innerhalb des Bildes und zu Ungenauigkeiten in den Messungen führt.With the other possibility, moving measuring objects to record, the lighting is flashed with constantly active Exposure when open Shutter. With a possible dominant ambient brightness within the image field then later another exposure that leads to blurring within the image and leads to inaccuracies in the measurements.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung von Messungen bewegter Meßobjekte auf Koordinatenmeßgeräten zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik beseitigen und welche mittels einfacher Mittel bei optischen Koordinatenmeßgeräten eine zweidimensionale Messung mit hoher Genauigkeit und Sicherheit ermöglicht.The invention is based on the object Basically, a method and an arrangement for performing Measurements of moving objects to create on coordinate measuring machines, which eliminate the disadvantages of the prior art and which using simple means in optical coordinate measuring machines enables two-dimensional measurement with high accuracy and safety.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß dem ersten Anspruch und mit einer Anordnung gemäß dem Anspruch 8 gelöst. In den weiteren Ansprüchen sind weitere, Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.According to the invention, this object is achieved with a Procedure according to the first Claim and solved with an arrangement according to claim 8. In the further claims further, details and refinements of the invention are described.
So umfaßt das Verfahren zur Durchführung von zweidimensionalen Messungen an bewegten, auf einem Koordinatenmeßgerät angeordneten Meßobjekten, insbesondere zur Bestimmung von Abmessungen und/oder Formelementen mittels einer, eine Positioniereinheit, Meßsysteme, eine Beleuchtungseinheit, eine Kamera mit photoelektrischer Sensoreinheit und eine Auswerteeinheit umfassenden Anordnung, die folgenden Verfahrensschritte, nach welchen
- – das bewegte, durch die Beleuchtungseinheit beleuchtete Meßobjekt in einem kurzen Zeitintervall (kurzzeitig) auf der Sensoreinheit der Kamera abgebildet wird,
- – gleichzeitig (simultan) mit der Abbildung des Meßobjektes auf der Sensoreinheit, durch einen Synchronimpuls der Kamera oder der Positioniereinheit gesteuert, Positionswerte an mindestens einem Meßsystem aufgenommen werden
- – und nach welchen dann eine Weiterleitung der oder des aufgenommenen Positionswertes) zwecks Weiterverarbeitung an die Auswerteeinheit und eine Ermittlung mindestens eines Meßwertes durchgeführt werden.
- The moving measurement object illuminated by the lighting unit is imaged on the sensor unit of the camera in a short time interval (briefly),
- - Simultaneously (simultaneously) with the imaging of the measurement object on the sensor unit, by a Controlled sync pulse of the camera or the positioning unit, position values are recorded on at least one measuring system
- - and according to which a forwarding of the recorded position value (s) for further processing to the evaluation unit and a determination of at least one measured value are then carried out.
Je nach Zweck und Art des Meßobjektes ist es günstig, wenn die Beleuchtung bzw. Belichtung des Meßobjektes im Auflicht oder im Durchlicht vorgenommen wird. Ferner kann eine erforderliche kurzzeitige Beleuchtung des Meßobjektes in verschiedener Weise realisiert werden.Depending on the purpose and type of the measurement object is it convenient if the illumination or exposure of the measurement object in reflected light or is made in transmitted light. Furthermore, a necessary short-term Illumination of the test object can be realized in different ways.
So ist es vorteilhaft, wenn das Meßobjekt im Dauerlicht beleuchtet wird und die Abbildung des Meßobjektes auf der Sensoreinheit der Kamera durch kurzzeitiges Öffnen eines Verschlusses des Kamera erfolgt.So it is advantageous if the measurement object is illuminated in continuous light and the image of the measurement object on the sensor unit of the camera by briefly opening a The camera is locked.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn das Meßobjekt durch einen kurzzeitigen Blitz, der durch die Beleuchtungseinheit erzeugt wird, beleuchtet und gleichzeitig auf der fotoelektrischen Sensoreinheit des Kamera abgebildet wird. Die Sensoreinheit kann vorteilhaft eine aus CCD-Elementen bestehende CCD-Matrix sein und somit einen Flächensensor darstellen.It can also be an advantage if the measurement object by a brief flash of light coming from the lighting unit is generated, illuminated and at the same time on the photoelectric Sensor unit of the camera is mapped. The sensor unit can be advantageous be a CCD matrix consisting of CCD elements and thus one area sensor represent.
Zur Durchführung des Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn durch die Positioniereinheit der Anordnung bei vorgegebenen oder eingestellten Koordinaten, bei denen das Meßobjekt zu vermessen ist, ein Synchronimpuls erzeugt wird, wenn durch diesen Synchronimpuls eine Auslösung eines Blitzes der Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung des Meßobjektes und simultane Bildaufnahme der Kamera realisiert wird und wenn an mindestens einem Meßsystem ein Positionswert aufgenommen und an die Auswerteeinheit zur Ermittlung von Meßwerten weitergeleitet wird.It is to carry out the procedure advantageous if by the positioning unit of the arrangement predetermined or set coordinates at which the measurement object is to be measured, a sync pulse is generated when by this sync pulse a trigger a flash of the lighting unit for illuminating the measurement object and simultaneous image recording of the camera is realized and when on at least one measuring system a position value is recorded and sent to the evaluation unit for determination of measured values is forwarded.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn durch die Positioniereinheit der Anordnung bei vorgegebenen oder eingestellten Koordinaten, bei denen das Meßobjekt zu vermessen ist, ein Synchronimpuls erzeugt wird, wenn durch diesen Synchronimpuls eine Öffnung des Verschlusses der Kamera und eine simultane Bildaufnahme realisiert werden und wenn an mindestens einem Meßsystem ein Positionswert aufgenommen und an die Auswerteeinheit zur Ermittlung von Meßwerten weitergeleitet wird.It is also advantageous if by the positioning unit of the arrangement at predetermined or set Coordinates at which the measurement object is too is measured, a sync pulse is generated when by this Sync pulse an opening the shutter of the camera and a simultaneous image acquisition and if a position value is recorded on at least one measuring system and is forwarded to the evaluation unit for determining measured values.
Für die Durchführung des Verfahrens ist es auch vorteilhaft, wenn durch die Auswerteeinheit eine Torschaltung der Anordnung so vorbereitet wird, daß ein von der Kamera bei der Bildaufnahme erzeugter Impuls als Synchronimpuls fungiert und daß dann durch diesen Impuls die Auslösung des Blitzes der Beleuchtungseinheit und die simultane Übernahme des Positionswertes durchgeführt werden.For the implementation of the method, it is also advantageous if a Gate circuit of the arrangement is prepared so that one of the pulse generated by the camera during image acquisition as a synchronous pulse acts and that then triggering by this impulse the flash of the lighting unit and the simultaneous takeover of the position value become.
Eine Anordnung zur Durchführung zweidimensionaler Messungen an bewegten Meßobjekten, die auf verschiebbaren Schlitten von Koordinatenmeßgeräten aufgenommen sind, insbesondere zur Bestimmung von Abmessungen und/oder Formelementen dieser Meßobjekte, umfaßt eine Positioniereinheit zum Positionieren des Meßobjektes, mindestens ein Meßsystem zur Positionserfassung, eine Beleuchtungseinheit zur kurzzeitigen oder ständigen Beleuchtung des Meßobjektes, eine Kamera mit einer Abbildungsoptik, einem Verschluß und einer Sensoreinheit zur Abbildung des Meßobjektes auf die Sensoreinheit, sowie Sychronisationsmittel der Positioniereinheit und/oder der Kamera zur Synchronisation der Beleuchtung und Abbildung des Meßobjektes sowie der simultanen Übernahme von Positionswerten von dem mindestens einen Meßsysteme und deren Weiterleitung zu einer Auswerteeinheit zur Auswertung der Messungen und zur Ermittlung der Meßwerte.An arrangement for performing two-dimensional Measurements on moving objects, the are recorded on sliding carriages of coordinate measuring machines, in particular for determining dimensions and / or form elements of these measurement objects, comprises a positioning unit for positioning the measurement object, at least one measurement system for position detection, a lighting unit for a short time or constant lighting the measurement object, a camera with imaging optics, a shutter and one Sensor unit for mapping the measurement object onto the sensor unit, as well as synchronization means of the positioning unit and / or the Camera for synchronization of the lighting and imaging of the measurement object as well as the simultaneous takeover of position values from the at least one measuring system and their forwarding to an evaluation unit for evaluating the measurements and for determining of the measured values.
Vorteilhaft ist dabei, wenn die Positioniereinheit mit der Auswerteeinheit, mit der Kamera, mit der Beleuchtungseinheit sowie mit mindestens einem Meßsystem verbunden ist, und wenn die Auswerteeinheit über eine Torschaltung mit der Beleuchtungseinheit und ferner über diese Torschaltung und einem Zeitglied mit der Kamera verbunden ist. Zusätzlich steht die Kamera noch direkt mit der Auswerteeinheit in Verbindung.It is advantageous if the positioning unit with the evaluation unit, with the camera, with the lighting unit and with at least one measuring system is connected, and if the evaluation unit via a gate circuit with the Lighting unit and further about this gate circuit and a timer connected to the camera is. It also says the camera is still connected directly to the evaluation unit.
Es ist ferner vorteilhaft, daß die Positioniereinheit
mit der Auswerteeinheit und weiterhin über eine Flip-Flop-Schaltung
und eine erste Torschaltung mit der Beleuchtungseinheit und dem
mindestens einen Meßsystem
verbunden ist, daß die
Auswerteeinheit über
eine zweite Torschaltung mit der Beleuchtungseinheit verbunden ist
und daß die
Kamera über ein
Zeitglied mit der Flip-Flop-Schaltung und diese Flip-Flop-Schaltung über die
erste Torschaltung mit der Beleuchtungseinheit und mindestens einem Meßsystem
verbunden ist. Flip-Flop-Schaltung und Torschaltung werden durch
die Auswerteeinheit
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Synchronisationsmittel der Positioniereinheit mit der Beleuchtungseinheit und dem Verschluß der Kamera verbunden sind, derart, daß ein Blitz der Beleuchtungseinheit und die Bildaufnahme bzw. bei kontinuierlicher Beleuchtung des Meßobjektes eine kurzzeitige Öffnung des Verschlusses der Kamera und die Bildaufnahme realisiert sind.It is also advantageous if the Synchronization means of the positioning unit with the lighting unit and the closure of the Camera are connected such that a flash of the lighting unit and the image acquisition or with continuous illumination of the measurement object a brief opening the shutter of the camera and the image acquisition are realized.
Anderseits kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Synchronisationsmittel der Kamera über das Zeitglied, über die Flip-Flop-Schaltung sowie über eine Torschaltung mit der Beleuchtungseinheit verbunden sind, derart, daß durch einen Impuls der Synchronisationsmittel ein Lichtblitz der Beleuchtungseinheit oder eine kurzzeitige Öffnung des Verschlusses der Kamera realisiert ist.On the other hand, it can also be advantageous if the synchronization means of the camera are connected to the lighting unit via the timing element, via the flip-flop circuit and via a gate circuit, in such a way that a flash of light illuminates the pulse by means of the synchronization means tion unit or a brief opening of the shutter of the camera is realized.
Um zu gewährleisten, daß der Impuls der Synchronisationsmittel in die Öffnungsdauer des Verschlusses fällt, ist es von Vorteil, ein Zeitglied vorzusehen, welches gewährleistet, daß dieser Impuls zeitlich derart verschoben wird, daß dieser innerhalb der Öff nungszeit des Verschlusses der Kamera liegt und damit eine sichere Bildaufnahme erreicht wird.To ensure that the pulse the synchronization means in the opening time of the shutter falls it is advantageous to provide a timer that ensures that this Pulse is shifted in time so that this within the opening time the shutter of the camera and thus a safe image acquisition is achieved.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigenThe invention is intended to: an embodiment are explained in more detail. Show in the drawing
In
Bei Messungen an ruhenden Meßobjekten, die
auf dem Schlitten
So wird gemäß dem Verfahren zur Durchführung zweidimensionaler
Messungen an bewegten Meßobjekten
Diese kurze Belichtung ist zur Unterdrückung von
Bewegungsunschärfen
während
der Bildintegrationszeit der Kamera
Nach einem ersten Modus A.) wird
das Meßobjekt
Nach dem zweiten Modus B.) wird eine
kurze Belichtung dadurch realisiert, daß das Meßobjekt
In beiden Modi A.) und B.) erfolgt
also eine kurze intensive Beleuchtung des Meßobjektes
Durch Sychronimpulse wird die Gleichzeitigkeit
dieser Vorgänge
hergestellt. Simultan mit dieser Abbildung des Meßobjektes
Bei der Anordnung nach
Wie aus
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Anordnung
sind die Sychronisationsmittel der Kamera
Mit den Anordnungen nach den
Für die Sychronisation der Beleuchtung und der Aufnahme der Maschinen- und Bildkoordinaten, was notwendig ist für eine präzise Messung an bewegten Meßobjekten, ergeben sich zwei Methoden a.) und b.), die jedoch alle die Merkmale des Hauptanspruches erfüllen und näher erläutert werden sollen.For the synchronization of the lighting and the inclusion of the machine and image coordinates, which is necessary for a precise measurement on moving objects, there are two methods a.) and b.), but all the characteristics of the main claim and closer explained should be.
Methode a.):Method a.):
In der Positioniereinheit
Wenn nach dem Modus B.) der Beleuchtung verfahren
wird, erhält
die Kamera
Im Zusammenhang mit der Anordnung
nach
Ist der Auswerteeinheit
Für
eine Livebilddarstellung, welche für eine manuelle Betriebsart
an Koordinatenmeßgeräten erforderlich
ist, kann durch die Auswerteeinheit
Methode b.)Method b .)
Hier arbeitet die Kamera
Diese Methode b.) wird anhand
Für
den Fall, daß der
Auswerteeinheit
- 11
- Positioniereinheitpositioning
- 22
- Schlittencarriage
- 33
- Meßobjektmeasurement object
- 44
- MeßsystemeMeasuring Systems
- 55
- Auswerteeinheitevaluation
- 66
- Beleuchtungseinheitlighting unit
- 77
- Kameracamera
- 88th
- Torschaltunggate
- 99
- Zeitgliedtimer
- 1010
- Flip-Flop-SchaltungFlip-flop
- 11, 1211 12
- Torschaltunggate
- 13, 14, 15, 1613 14, 15, 16
- Leitungencables
Claims (14)
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---|---|---|---|
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Publications (1)
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ID=32049441
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DE2002148779 Withdrawn DE10248779A1 (en) | 2002-10-17 | 2002-10-17 | Two-dimensional object measurement method in which an object is moved within a measurement system and imaged using a digital camera during simultaneous position recording with the measurements processed in an evaluation unit |
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DE (1) | DE10248779A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012156462A3 (en) * | 2011-05-17 | 2013-06-06 | Werth Messtechnik Gmbh | Method for generating and evaluating an image |
-
2002
- 2002-10-17 DE DE2002148779 patent/DE10248779A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2012156462A3 (en) * | 2011-05-17 | 2013-06-06 | Werth Messtechnik Gmbh | Method for generating and evaluating an image |
US9503658B2 (en) | 2011-05-17 | 2016-11-22 | Werth Messtechnik Gmbh | Method for generating and evaluating an image |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
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Effective date: 20120501 |