DE19839339A1

DE19839339A1 - Device for producing three-dimensional images of objects using optical scanners and a method for three-dimensional object detection

Info

Publication number: DE19839339A1
Application number: DE19839339A
Authority: DE
Inventors: Richard Schubert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-05-05
Filing date: 1998-08-30
Publication date: 2000-03-02
Also published as: WO1999057597A2; AU3827599A; WO1999057597A9; WO1999057597A3; EP1076839A2

Abstract

Einrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen mittels optischer Scanner und ein Verfahren zur dreidimensionalen Objekterfassung. DOLLAR A Die Erfindungsaufgabe, eine Einrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen mittels optischer Scanner in Verbindung mit Datenverarbeitungseinrichtungen und ein Verfahren zur Ansteuerung und Bedienung von optischen Scannern zu entwickeln, wurde dadurch gelöst, daß an einem Rechner ein softwaregesteuerter, handelsüblicher optischer Scanner, der mit einer parallelen Abbildungsoptik ausgerüstet ist, und ein spezielles Display zur dreidimensionalen Darstellung oder ein übliches Display vorgesehen sind, wobei der Gegenstand zeitlich aufeinander und/oder gleichzeitig in zwei oder mehreren Aufnahmemodi erfaßt und hierzu die Scannereinrichtung angesteuert wird, die Daten der zeitlich aufeinanderfolgenden und/oder gleichzeitig erfolgenden Erfassung gespeichert und nach Abschluß und/oder teilweise während des Scannprozesses zu einem räumlichen Modell rechnermäßig verarbeitet werden.Device for producing three-dimensional images of objects using optical scanners and a method for three-dimensional object detection. DOLLAR A The object of the invention to develop a device for producing three-dimensional images of objects by means of optical scanners in connection with data processing devices and a method for controlling and operating optical scanners was achieved in that a software-controlled, commercially available optical scanner on a computer is equipped with parallel imaging optics, and a special display for three-dimensional representation or a conventional display is provided, the object being recorded chronologically and / or simultaneously in two or more recording modes and for this purpose the scanner device is controlled, the data of the chronologically sequential and / or, at the same time, acquisition is stored and, after completion and / or in part during the scanning process, is computationally processed into a spatial model.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Objekten mittels optischer Scanner in Verbindung mit einer Datenverarbeitungseinrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung und Bedienung von optischen Scannern zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen.The invention relates to a device for the production of three-dimensional recordings of objects using optical Scanner in connection with a data processing device and a method for the control and operation of optical Scanners for the production of three-dimensional images.

Mit der Erfindung der Fotografie wurde ein technisches Ver fahren entwickelt, mit dem optische Abbildungen von beliebigen Gegenständen erstellt werden können. Bei der gewöhnlichen Foto grafie geht aber die Tiefeninformation verloren und von der dreidimensionalen Welt erhält man ein zweidimensionales Abbild. Schon vor über 100 Jahren wurde erkannt, daß man mit zwei ge trennten Aufnahmen eines Objektes für beide Augen einen räum lichen Eindruck gewinnen kann. In weiten Bereichen der Technik wird dieses sogenannte stereoskopische Abbildungsverfahren be reits eingesetzt, z. B. in der Bodenkunde, Geodäsie, Raumfahrt, bei Satellitenaufnahmen und in der Kunst. Mit dem Aufkommen der Computertechnik und der digitalen Bildverarbeitung gewinnt die Erstellung, Manipulation und Darstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen zunehmend an Bedeutung. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten und Verfahren, um von Gegenständen der realen Welt dreidimensionale und von Computern verarbeitbare Aufnahmen zu erzeugen:
With the invention of photography, a technical process was developed with which optical images of any object can be created. In ordinary photography, however, the depth information is lost and a two-dimensional image is obtained from the three-dimensional world. It was recognized over 100 years ago that two separate pictures of an object can give a spatial impression for both eyes. In wide areas of technology, this so-called stereoscopic imaging method is already being used, e.g. B. in soil science, geodesy, space travel, satellite imagery and art. With the advent of computer technology and digital image processing, the creation, manipulation and display of three-dimensional images of objects is becoming increasingly important. There are a number of ways and methods to create three-dimensional images of real-world objects that can be processed by computers:

1) Use of two cameras and transmission of the two images into the calculator
2) Use of a camera in conjunction with a rotatable Slide
3) Scanning objects using optical triangulation techniques.

a) This can either be done with strong laser beams

b) or with special lighting patterns, such as stripes etc.
4) mechanical scanning via pantographs etc.

Alle Verfahren sind aufwendig und haben sich noch nicht auf breiter Front durchgesetzt.All of the procedures are complex and have not yet been resolved enforced across the board.

Bei Anwendung der unter 1) und 2) genannten Möglichkeiten be darf es einer aufwendigen Justierung der Kamera bzw. Kameras. Es müssen auch die Beleuchtungsverhältnisse korrekt sein. Im allgemeinen benötigt man einen speziellen Aufnahmeraum in der Art eines Photostudios. Die Anwendung der unter 3a) genannten Möglichkeit ist sehr aufwendig und damit sehr teuer, z. T. gefährlich wegen der hohen Beleuchtungsstärken und zur Farb abbildung werden mehrere Laserstrahlen benötigt. When using the options mentioned under 1) and 2) be it may be a complex adjustment of the camera or cameras. The lighting conditions must also be correct. in the in general you need a special recording room in the Kind of a photo studio. The application of those mentioned under 3a) Possibility is very complex and therefore very expensive, for. T. dangerous because of the high illuminance and color Several laser beams are required.

Bei der unter 3b) genannten Möglichkeit entsteht eine geringe Tiefenauflösung und eine aufwendige digitale Nachbearbeitung wird erforderlich. Das unter 4) genannte Verfahren ist sehr zeitaufwendig und ist wegen der direkten Berührung mit dem Gegenstand nicht für weiche Gegenstände und damit nur für den Hobbybereich oder zur semiprofessionellen Anwendung geeignet.With the possibility mentioned under 3b) there is little Depth resolution and complex digital post-processing will be required. The procedure mentioned under 4) is very time consuming and is because of the direct contact with the Item not for soft items and therefore only for the Hobby area or suitable for semi-professional use.

Seit einigen Jahren sind optische Scanner mit Abtastarrays im Handel, die bekanntesten Bauformen sind die sog. Handscanner und die Flachbettscanner. Beim Handscanner wird ein Abtast element, bestehend aus einer Abtastleuchte und einem optischen Abtastarray, meist ein CCD-Array, per Hand über die ab zu bildende Fläche geschoben. Beim Flachbettscanner wird das Ab tastelement, ebenfalls bestehend aus einer Abtastleuchte und einem optischen Abtastarray, unter einer Glasplatte maschinell verschoben. Hauptanwendungsgebiet der Flachbettscanner ist das Ablichten von Papiervorlagen. Aufgrund ihrer Tiefenschärfe von einigen Zentimetern eignen sie sich auch hervorragend zum Er fassen von kleineren und insbesondere von flachen Gegen ständen, wie z. B. Leiterplatten etc. Hierbei ergeben sich eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber der konventionellen Foto grafie:
Optical scanners with scanning arrays have been on the market for a number of years; the best-known designs are the so-called hand scanners and the flatbed scanners. In the hand-held scanner, a scanning element, consisting of a scanning lamp and an optical scanning array, usually a CCD array, is pushed by hand over the area to be imaged. In the flatbed scanner, the scanning element, also consisting of a scanning lamp and an optical scanning array, is moved mechanically under a glass plate. The main area of application for flatbed scanners is the scanning of paper originals. Due to their depth of focus of a few centimeters, they are also ideal for capturing smaller and in particular flat objects, such as. B. PCBs, etc. There are a number of advantages over conventional photography:

- Scale accuracy in the direction of movement of the scanning carriage (no parallax effects in this direction)
- Very high reproducibility ("PCB at the stop push ")
- immediate availability of results
- Direct electronic processing possible
- almost ideal lighting conditions
- very high resolution
- lower expense
- low costs.

Aufgrund der speziellen zylindrischen Abbildungsgeometrie ist es nun durch bloßes Verschieben von Gegenständen auf der Glas platte senkrecht zur Bewegungsrichtung des Abtastschlittens möglich, Abbildungen unter leicht verschiedenen Blickwinkeln zu erzeugen. Auf diese Weise kann man stereoskopische Aufnahmen höchster Qualität von Gegenständen erzeugen. Diese Eigenschaft ist druckschriftlich nirgends beschrieben und ist ein Neben effekt der konstruktiv bedingten nichtparallelen Abbildungs optik.Due to the special cylindrical imaging geometry now by simply moving objects on the glass plate perpendicular to the direction of movement of the scanning carriage possible to view images from slightly different angles produce. This way you can take stereoscopic pictures produce the highest quality of objects. This attribute is not described anywhere in print and is a secondary effect of the design-related non-parallel mapping optics.

In der DE-Patentanmeldung 198 19 992.9-31 wurde zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen mittels op tischer Scanner, die mit einer nichtparallelen Abbildungsoptik arbeiten, eine Einrichtung und ein Verfahren vorgeschlagen.In DE patent application 198 19 992.9-31 has been made of three-dimensional images of objects using op table scanner with non-parallel imaging optics work, a facility and a method are proposed.

In Weiterentwicklung des in der Lehre nach dieser DE-Patent anmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 198 19 992.9-31 offen barten Verfahrens können auch optische Scannern, die mit einer parallelen Optik arbeiten, zur dreidimensionalen Objekterfas sung einsetzt werden, wenn gewährleistet ist, daß der zu er fassende Gegenstand bei den verschiedenen Aufnahmen unter unterschiedlichen Winkeln eingescannt wird. Die nötigen kon struktiven Modifikationen am Scanner im Vergleich zu handels üblichen Scannern sind aber anderer Natur als bei der Verwen dung einer nichtparallen Abbildungsoptik und z. T. auch mit größerem Aufwand verbunden, als in der Lehre nach der o.g. DE-Patentanmeldung (198 19 992.9-31). Bei Verwendung einer parallelen Abbildungsoptik werden alle Teile des Aufnahmegegen standes unter derselben Richtung im Raum abgebildet. Dies hat den Vorteil, daß auf der gesamten abgebildeten Fläche gleiche Aufnahmeverhältnisse herrschen. Besonders in der Qualitäts sicherung ergibt sich somit der Vorteil daß z. B. Bauteile und Lötstellen unabhängig von der Lage auf der Leiterplatte oder von der Lage der Leiterplatte bezüglich des Scanners ein heitlich erfaßt werden.In further development of the teaching in accordance with this DE patent registration with the official file number 198 19 992.9-31 open beard procedure can also optical scanners with a work parallel optics, for three-dimensional object detection solution can be used if it is guaranteed that the grasping object in the various shots below different angles is scanned. The necessary con structural modifications to the scanner compared to commercial Common scanners are of a different nature from those used a non-parallel imaging optics and z. T. also with greater effort than in teaching according to the above DE patent application (198 19 992.9-31). When using a Parallel imaging optics will counter all parts of the image mapped in the same direction in the room. this has the advantage that the same across the entire area shown Admission conditions prevail. Especially in quality fuse thus gives the advantage that z. B. components and Soldering points regardless of the position on the circuit board or from the position of the circuit board with respect to the scanner be recorded uniformly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen mittels optischer Scanner in Verbindung mit Datenverarbeitungs einrichtungen und ein Verfahren zur Ansteuerung und Bedienung von optischen Scannern zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen zu entwickeln.The invention has for its object a device for Production of three-dimensional pictures of objects using an optical scanner in connection with data processing devices and a method for control and operation of optical scanners for the production of three-dimensional To develop recordings.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß eine Einrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen mittels optischer Scanner in Verbindung mit einer Datenverar beiungseinrichtung entwickelt wurde, bei der erfindungsgemäß an einem Rechner ein softwaregesteuerter, handelsüblicher oder modifizierter optischer Scanner, der mit einer parallelen oder nichtparallelen Abbildungsoptik ausgerüstet ist und ein spezielles Display zur dreidimensionalen Darstellung oder ein übliches Display vorgesehen sind.This object was achieved in that a device for Production of three-dimensional pictures of objects using an optical scanner in connection with data processing feed device was developed in the invention a computer is a software-controlled, commercial or modified optical scanner with a parallel or non-parallel imaging optics is equipped and a special display for three-dimensional display or a usual display are provided.

Handelsübliche, mit einer nach einer parallelen oder nicht parallelen Optik arbeitenden Abtasteinrichtung ausgerüstete Scanner sind zur dreidimensionalen Abbildung von Gegenständen erfindungsgemäß so zu modifizieren, daß die zu erfassenden Gegenstände unter mindestens zwei verschiedenen Winkeln erfaßt werden. Hierzu können die Abtaststrahlen in Bewegungsrichtung des Abtastschlittens oder auch senkrecht dazu oder auch in jeder beliebigen Kombination zwischen den Scannvorgängen oder auch während der Scannvorgänge ausgelenkt werden.Commercial, with one after a parallel or not parallel optics working scanner Scanners are for three-dimensional imaging of objects to modify according to the invention so that those to be detected Objects detected at at least two different angles become. For this purpose, the scanning beams can be moved in the direction of movement of the scanning carriage or also perpendicular to it or also in any combination between the scans or can also be deflected during the scanning processes.

Zur Erleichterung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegen ständen, besonders wenn diese nichtstrukturierte Flächen auf weisen, werden erfindungsgemäß weiter eine oder mehrere strukturierte und/oder modulierte Lichtquellen eingesetzt.To facilitate three-dimensional images of counter stand up, especially if they have unstructured surfaces according to the invention are further one or more structured and / or modulated light sources used.

Das in der DE-Patentanmeldung 198 19 992.9-31 offenbarte Ver fahren kann in beliebiger Weise mit dem hier beschriebenen Verfahren kombiniert werden. Gerade bei der Kombination ergeben sich vielfältige Verbesserungen für die praktische Realisie rung. Teilweise ist eine Kombination auch nur bedingt sinnvoll. So ergibt sich z. B. bei der Verwendung einer parallelen Abbildungsoptik durch bloßes seitliches Verschieben der ab zu bildenden Gegenstände nicht die Möglichkeit der dreidimensio nalen Objekterfassung.The Ver disclosed in DE patent application 198 19 992.9-31 can drive in any way with the one described here Procedures can be combined. Especially when combined there are various improvements for practical implementation tion. Sometimes a combination is only of limited use. So there is z. B. when using a parallel Imaging optics by simply moving the to the side forming objects do not have the possibility of three dimensions object detection.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be based on an embodiment are explained in more detail. In the accompanying drawing:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines kompletten Systems zur Herstellung, Auswertung und Darstellung von drei dimensionalen Aufnahmen von Gegenständen mittels eines optischen Scanners, Fig. 1 is a block diagram of a complete system for the preparation, analysis and display of three dimensional images of objects by means of an optical scanner,

Fig. 2 Objektträger in Form von Schachteln unterschied licher Größe und Innenauskleidung, Fig. 2 slides in the form of boxes Licher different size and inner lining,

Fig. 3 eine Markierung, dargestellt als Markierungsrahmen Fig. 3 shows a marker, shown as a marker frame

Fig. 4 einen Objektträger in Form einer Schachtel mit höhenverstellbarem Boden, Fig. 4 shows a slide in the form of a box with a height adjustable floor,

Fig. 5 eine Positioniereinrichtung für Objekte oder Objektträger, Fig. 5 is a positioning device for objects or object carrier,

Fig. 6 einen Scanner mit austauschbarem Deckel mit inte grierter Objektträgerschachtel, Fig. 6 shows a scanner with removable lid, with inte grated microscope slide box,

Fig. 7 einen Scanner mit zwei Abtastarrays und zwei Abtastleuchten, Fig. 7 shows a scanner with two scanning array and two Abtastleuchten,

Fig. 8 asymmetrisch ausgeführte Abtastarrays, Fig scan array asymmetrically executed. 8,

Fig. 9 einen Scanner mit rotierbarem Objektträger, Fig. 9 shows a scanner with a rotatable slide,

Fig. 10 einen Scanner mit höhenverstellbarer Glasplatte, Fig. 10 shows a scanner with adjustable glass plate,

Fig. 11 eine Sonderform eines Scanners, bei der zwei feste Abtastarrays über einem Förderband angeordnet sind, Figure 11 is a special form of a scanner, arranged in the two fixed scanning array on a conveyor belt.,

Fig. 12 einen Scanner, nach Fig. 2 in detaillierter Dar stellung. Fig. 12 is a scanner, according to Fig. 2 in a detailed Dar position.

Fig. 13 einen optischen Scanner mit paralleler Abbil dungsoptik (Abtaststrahlen zur Seite ausgelenkt). Fig. 13 an optical scanner with parallel imaging optics (scanning beams deflected to the side).

Fig. 14 einen optischen Scanner mit paralleler Abbil dungsoptik (Abtaststrahlen zur anderen Seite aus gelenkt). Fig. 14 shows an optical scanner with parallel imaging optics (scanning beams deflected from the other side).

Fig. 15 Gegenstand auf Scanner mit paralleler Abbildungs optik. Fig. 15 object on scanner with parallel imaging optics.

Fig. 16 Gegenstand auf Scanner mit paralleler Abbildungs optik, um 180° gedreht. Fig. 16 object on scanner with parallel imaging optics, rotated by 180 °.

Fig. 17 einen Abtastschlitten mit zwei Abtastleuchten, symmetrisch um Abtastarray angeordnet. Figure a scanning carriage with two Abtastleuchten arranged. 17 symmetrically around scanning array.

Fig. 18 einen optischen Scanner mit nichtparalleler Ab bildungsoptik mit in Bewegungsrichtung ausge lenkten Abtaststrahlen (nach hinten). Fig. 18 is an optical scanner with non-parallel imaging optics with scanning beams deflected in the direction of movement (to the rear).

Fig. 19 einen optischen Scanner mit nichtparalleler Ab bildungsoptik mit in Bewegungsrichtung ausge lenkten Abtaststrahlen (nach vorne). Fig. 19 is an optical scanner with non-parallel imaging optics with scanning beams deflected in the direction of movement (forward).

Fig. 20 einen optischen Scanner mit paralleler Abbil dungsoptik mit in Bewegungsrichtung ausgelenkten Abtaststrahlen (nach vorne). Fig. 20 an optical scanner with parallel Abbil dung optics with the deflected scanning beams in the movement direction (forward).

Fig. 21 einen optischen Scanner mit paralleler Abbil dungsoptik mit in Bewegungsrichtung ausgelenkten Abtaststrahlen (nach hinten). Fig. 21 shows an optical scanner with parallel imaging optics with scanning beams deflected in the direction of movement (to the rear).

Fig. 22 einen optischen Scanner mit nichtparalleler Ab bildungsoptik mit seitlich verschiebbaren Pro jektionszentrum. Fig. 22 an optical scanner with non-parallel Ab formation optic jektionszentrum with laterally displaceable Pro.

Fig. 23 einen optischen Scanner mit paralleler Abbil dungsoptik mit in Bewegungsrichtung ausgelenkten Abtaststrahlen (nach hinten), bewirkt durch Ver kippung des gesamten Abtastschlittens. Fig. 23 an optical scanner with parallel Abbil dung optics with the deflected scanning beams in the movement direction (to the rear), caused by tilting of the entire scanning carriage Ver.

Fig. 24 einen Antrieb für Abtastschlitten mit Brems- und Führungsschiene, die ein automatisches Ausrichten des Abtastarrays, je nach Bewegungsrichtung be wirkt. Fig. 24 is a drive for scanning carriage with brake and guide rail, the automatic alignment of the scanning array, depending on the direction of movement be.

Fig. 25 strukturierte Abtastleuchten, beispielhaft darge stellt in einem Scanner mit mehreren Abtast leuchten und mehreren Abtastarrays. Fig. 25 structured scanning lights, exemplary Darge lights in a scanner with multiple scanning and multiple scanning arrays.

Der in Fig. 13 dargestellte optische Scanner zur dreidimen sionalen Objekterfassung ist ausgerüstet mit einem Abtastarray 11, das nach einer parallelen Optik 34 arbeitet. Bei dieser Optik ist die Abtastrichtung entweder schwenkbar (Fig. 14), oder es sind am Scanner Einrichtungen vorgesehen, die es er lauben, den Gegenstand 13 in verschiedenen Orientierungen auf der Glasplatte 12 des Scanners zu erfassen (Fig. 15, 16). Beziehungsweise ist dies manuelle vorzunehmen. Insbesondere ist es sinnvoll, den Gegenstand in zwei um 180° gegeneinander verdrehten Orientierungen aufzunehmen, wodurch sich derselbe Effekt ergibt, wie bei zweimaligem Einscannen mit unter schiedlichen Abtastrichtungen nach Fig. 13 und 14. Damit sich bei einer Verdrehung des Gegenstandes um 180° auf der Glas platte des Scanners bezogen auf den Gegenstand gleiche Be leuchtungsverhältnisse ergeben, ist der Abtastschlitten ein schließlich der Abtastleuchten in und gegen Bewegungsrichtung symmetrisch aufzubauen, was beispielsweise durch das Anbringen von zwei identischen Abtastleuchten vor und nach dem Abtast array 11a gesehen kann. In Fig. 17 ist dies beispielhaft mit zwei strukturierten Abtastleuchten 37 dargestellt. In Fig. 18 und Fig. 19 ist ein Scanner dargestellt, bei dem die unter schiedliche Abtastrichtung durch ein Verkippen der Abtast strahlen 38 in und gegen die Bewegungsrichtung des Abtast schlittens bewerkstelligt wird. Hier dargestellt in Kombination mit einer nichtparallelen Abtastoptik. Bei einer kontinuier lichen Nachführung der Abtastrichtung in geeigneter Weise zwischen den beiden in Fig. 18 und Fig. 19 beispielhaft darge stellten Positionen während des Abtastvorgangs, kann in der Summe eine Punktprojektion erreicht werden, bei der die Abtast strahlen 38 in beiden Orientierungen divergent verlaufen. Hier durch ergeben sich besonders naturgetreue Abbildungen, da das menschliche Auge seine Umwelt ja ebenfalls nach einer Punkt projektion wahrnimmt. Im Wall von Fig. 18 kann ebenfalls auf eine veränderliche Verkippung der Abtaststrahlen verzichtet werden, wenn der Gegenstand in mehreren Orientierungen, vor zugsweise um 180° verdreht, erfaßt wird. Auch hier ist es sinn voll, den Abtastschlitten 10 in und gegen die Abtastrichtung symmetrisch aufzubauen. In beiden Fällen (Fig. 13, Fig. 18) ergeben sich erhebliche konstruktive Vereinfachungen -verglichen mit dem Fall von variablen Abstrahlrichtungen. Man hat aber eine wesentlich geringere Variantenvielfalt beim Einscannen, was besonders bei der automatischen Erzeugung von dreidimen sionalen Modellen ungünstig sein kann. In Fig. 20 und Fig. 21 ist die Verkippung der Abtastrichtung in und gegen die Be wegungsrichtung des Abtastschlittens in Kombination mit einer parallelen Optik dargestellt. Fig. 22 gibt den Fall einer nichtparallelen Abbildungsoptik, bei der das Projektionszentrum 35, hier beispielhaft als Gerade im Raum angenommen, lateral verschoben werden kann. Die Veränderung der Strahlrichtung kann mit allen in der Optik bekannten Verfahren bewerkstelligt werden. Dies kann typischerweise die Lageveränderung von Linsen und anderen optischen Abbildungselementen, wie Spiegel etc. sein. Es kann aber auch durch die Lageveränderung oder auch eine andere elektrische Beschaltung von Abtastelementen, wie beispielsweise CCD-Arrays geschehen. In Fig. 23 ist der Fall dargestellt, daß das gesamte Abtastarray verkippt wird. In Fig. 24 ist eine einfache Einrichtung zum Verkippen des Abtastarrays 36 dargestellt. Der Abtastschlitten wird durch einen Trans portriemen 41 während des Scanvorgangs bewegt. Auf der unteren Seite wird der Abtastschlitten mit Hilfe einer Brems- und Füh rungsschiene gehaltert. Dies bewirkt, daß der Abtastschlitten immer in Bewegungsrichtung vorwärts zweigt. Durch Einscannen eines Gegenstandes in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung erhält man so zwei Aufnahmen unter verschiedenen Blickwinkeln.The optical scanner for three-dimensional object detection shown in FIG. 13 is equipped with a scanning array 11 which operates according to a parallel optic 34 . With this optics, the scanning direction is either pivotable ( FIG. 14), or devices are provided on the scanner that allow it to detect the object 13 in different orientations on the glass plate 12 of the scanner ( FIGS. 15, 16). Alternatively, this has to be done manually. In particular, it makes sense to record the object in two orientations rotated by 180 ° relative to one another, which results in the same effect as when scanning twice with different scanning directions according to FIGS . 13 and 14. Thus, when the object is rotated by 180 ° on the Glass plate of the scanner result in the same lighting conditions, the scanning carriage is finally to build up the scanning lights symmetrically in and against the direction of movement, which can be seen, for example, by attaching two identical scanning lights before and after the scanning array 11 a. This is shown in FIG. 17 by way of example with two structured scanning lights 37 . In Fig. 18 and Fig. 19, a scanner is shown in which the under different scanning direction by tilting the scanning beam 38 in and against the direction of movement of the scanning carriage is accomplished. Shown here in combination with a non-parallel scanning optics. In to continual union tracking of the scanning direction in a suitable manner between the two in Fig. 18 and Fig. 19 by way of example Darge set positions during the scanning, a point projection can be achieved in the aggregate, wherein the scanning beams extend divergently in both orientations 38th This results in particularly lifelike images, since the human eye also perceives its environment after a point projection. In the wall of FIG. 18, a variable tilting of the scanning beams can also be dispensed with if the object is detected in several orientations, preferably rotated by 180 °. Here, too, it makes sense to construct the scanning carriage 10 symmetrically in and against the scanning direction. In both cases ( Fig. 13, Fig. 18) there are considerable design simplifications compared to the case of variable radiation directions. But you have a much smaller variety of options when scanning, which can be particularly unfavorable for the automatic generation of three-dimensional models. In Fig. 20 and Fig. 21 is the tilt of the scanning in and against the loading movement direction of the scanning carriage in combination with a parallel optical system shown. Fig. 22 is the case where a non-parallel imaging optical system, wherein the projection center 35 here by way of example as a straight line adopted in space can be shifted laterally. The change in the beam direction can be accomplished with all methods known in optics. This can typically be the change in position of lenses and other optical imaging elements, such as mirrors, etc. But it can also be done by changing the position or other electrical wiring of scanning elements, such as CCD arrays. In Fig. 23 shows the case that the entire scanning array is tilted. In Fig. 24 is a simple device is shown for tilting the scanning array 36th The scanning carriage is moved by a conveyor belt 41 during the scanning process. The scanning carriage is held on the lower side with the aid of a brake and guide rail. This causes the scanning carriage to always branch forward in the direction of movement. By scanning an object in the forward and backward direction, two images are obtained from different angles.

Zur Erfassung von unstrukturierten Flächen, werden erfindungs gemäß eine oder mehrere strukturierte, oder modulierte Licht quellen 37 eingesetzt. Diese erzeugen auf den unstrukturierten Fläche Muster, die ein dreidimensionales Erfassen ermöglichen. Auch hier ist der Einsatz mehrerer und verschieden struk turierter und/oder modulierter Lichtquellen denkbar. Es kommen alle bekannten Lichtquellen in Frage, insbesondere auch Laser. Auch eine beliebige Kombination von verschiedenen Farben kann sich für die Datenauswertung als sinnvoll erweisen. Insbe sondere kann es sinnvoll sein, die Beleuchtung in der inversen Anordnung zum Abtastarray durchzuführen, wobei natürlich das eigentliche Abtastarray unverändert vorhanden ist. Es wird hier beispielsweise der CCD-Chip, der in der Abbildungsebene der Scanneroptik liegt durch eine LED-Matrix ersetzt, wie sie bei spielsweise auch in "Laserdruckern" (die in diesem Sinne gar keine Laserdrucker sind) Verwendung finden. Das Beleuchtungs muster kann so computergesteuert mit allen oben für das Ab tastarray aufgeführten Optiken (parallel, nichtparallel) und anwendungsspezifisch vorgegeben werden.According to the invention, one or more structured or modulated light sources 37 are used to detect unstructured surfaces. These create patterns on the unstructured surface that enable three-dimensional detection. The use of several and differently structured and / or modulated light sources is also conceivable here. All known light sources can be used, especially lasers. Any combination of different colors can also be useful for data analysis. In particular, it can be useful to carry out the illumination in the inverse arrangement to the scanning array, the actual scanning array, of course, being present unchanged. Here, for example, the CCD chip, which lies in the imaging plane of the scanner optics, is replaced by an LED matrix, as is also used in "laser printers" (which in this sense are not laser printers). The lighting pattern can thus be computer-controlled with all the optics listed above for the scanning array (parallel, non-parallel) and application-specific.

Claims

1. Device for the production of three-dimensional recordings by means of optical scanners in connection with a data processing device, characterized in that on a computer ( 2 ) a software-controlled, customary optical scanner ( 1 ), which is equipped with parallel imaging optics ( 34 ), and a special display for three-dimensional representation or conventional display ( 8 ) is provided.

2. Device for manufacturing according to claim 1, characterized in that the with a parallel imaging optics ( 34 ) equipped scanning device ( 11 ) is arranged pivotably in the direction Licher and / or the scanning beams ( 38 ) are pivotable via optical or electrical systems or multi-dimensional scanning arrays are arranged.

3. Device for manufacturing according to claim 1 and 2, characterized in that for three-dimensional imaging commercially available flatbed scanners ( 1 ), which are equipped with scanning devices that work with parallel optics ( 34 ), with additional devices or modified interchangeable device parts for positioning On the objects ( 13 ) and for optimizing the object illumination are equipped for three-dimensional imaging.

4. A device for manufacturing according to claim 1 to 3, characterized in that the additional devices from boxes as slides ( 14 ), boxes with double bottoms ( 16 ) as slides, modified scanner lid ( 21 ) with integrated slide box, modified scanner lid with integrated slide box for overhead operation, mark ( 15 ) for slide box ( 14 ) exist.

5, device for manufacturing according to claim 1 to 4, characterized in that the slide boxes ( 14 ) are provided with different lengths, widths, depths and interior linings and are specially designed for a scanner type and / or an object type ( 13 ).

6. Device for production according to claim 1 to 5, characterized in that the slides are provided with a automatically recognizable by the software marker ( 15 ).

7. A device for manufacturing according to claim 1 to 6, characterized in that the boxes ( 14 ) have a height-adjustable bottom ( 16 ).

8. Device for manufacturing according to claim 1 to 7, characterized in that the height-adjustable base ( 16 ) is arranged lockable in one or more specific, predefined heights.

9. A device for manufacturing according to claim 1 and 8, characterized in that an attachable and on the scanner ( 1 ) fixable device ( 17 ) is provided with which the objects ( 13 ) or the slide ( 14 ) on or above the glass plate ( 12 ) of the scanner ( 1 ) can be reproduced and positioned in a defined orientation.

10. A device for manufacturing according to claim 1 to 9, characterized in that the scanner ( 1 ) is arranged above the slide, the scanner ( 1 ) can be placed on a device frame or pivoted into the working position via a hinge.

11. A device for manufacturing according to claim 1 to 10, characterized in that two identical scanning lights are provided before and after the scanning array ( 11 ).

12. A device for manufacturing according to claim 1 to 11, characterized in that one or more identical and / or non-identical and / or modulatable and / or pivotable and / or colored structured scanning lights ( 37 ) are provided.

13. A device for manufacturing according to claim 1 to 12, characterized in that for scanning the object in different scanning direction, the Abtasteinrich device is arranged tiltable in and against the direction of movement of the scanning slide and / or the scanning rays ( 38 ) via optical or electrical Systems can be deflected in the direction of movement or multidimensional scanning arrays are provided.

14. A device for manufacturing according to claim 1 to 13, characterized in that the scanning array ( 11 ) is designed as a tiltable scanning array ( 36 ).

15. A device for manufacturing according to claim 1 to 14, characterized in that a carriage transport means ( 39 ) is provided for the transport movement of the scanning carriage during the scanning process.

16. A device for manufacturing according to claim 1 to 15, there characterized in that on the lower side of the Ab always slide the scanning carriage into one forward direction of movement reversing braking and Guide rail provided for the scanning carriage is.

17. A device for manufacturing according to claim 1 to 16, there characterized in that the data transmission via all cuts that can be used in computer technology places.

18. A device for manufacturing according to claim 1 to 17, characterized in that a modified flat bed scanner ( 1 ) with parallel imaging optics ( 34 ) is used for three-dimensional detection, with which the inclusion of the object ( 13 ) is automatically or partially automatically controlled by software , the carriage via a multi-dimensional displacement device for the sample (10) and / or tastschlitten several fixed Ab (10) has and / or wherein the scanning carriage is positioned out controllable along any curved shape (10) and / or with multiple light sources ( 22 ) is equipped and / or with asymmetrically constructed scanning arrays ( 23 ) and / or with rotatable object carriers ( 24 ) and / or with height-adjustable glass plate ( 25 ) and / or without the glass plate and / or the glass plate ( 12 ) opposite From cover / housing wall omitted or also replaced by a glass plate ( 12 ) and / or in the fun tionality of the additional devices is integrated.

19. A device for manufacturing according to claim 1 to 18, characterized in that the scanner and / or the object carrier ( 14 ) are held vibration-damped.

20. A device for manufacturing according to claim 1 to 19, characterized in that as an optical scanner ( 1 ) both a scanner with device-integrated movement device and with an external scanning movement is set.

21. A device for manufacturing according to claim 1 to 20, characterized in that both the scanning array ( 11 ) or a multiple scanning array ( 26 ) on the object ( 13 ), and the object ( 13 ) on the scanning array ( 11 ) or on Double scanning array ( 26 ) is provided, the relative movements of one another being continuous or discontinuous at intervals.

22. A method for object detection according to claim 1 to 21, characterized in that the object ( 13 ) is recorded successively and / or simultaneously in two or more recording modes and the scanner device is controlled for detection, the data of the successive and / or simultaneous acquisition can be stored and after completion and / or partially during the scanning process can be processed into a spatial model and / or spatial image.

23. A method for object detection according to claims 1 and 22, characterized in that the scanning of a counter got forward and backward in two up made from different angles becomes.

24. A method for object detection according to claims 1 and 23, characterized in that the recordings automatically evaluated, checked according to qualitative parameters possibly repeated several times, with modifi settings are scanned.

25. A method for object detection according to claims 1 and 24, characterized in that the object in two um Orientations rotated 180 ° against each other becomes.

26. A method for object detection according to claims 1 and 25, characterized in that the object detection by double or multiple scanning with difference Lichen scanning devices is made.