DE19938885B4

DE19938885B4 - Optical device for image acquisition of two-dimensional profile contours

Info

Publication number: DE19938885B4
Application number: DE1999138885
Authority: DE
Inventors: Christian Händel; Norbert Dipl.-Ing. Albrecht
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: DE19938885A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (1) zur Bildaufnahme einer zweidimensionalen Profilkontur (6). Dazu ist eine Optik (8) vorgesehen, die beabstandet zu einer Auflage (4) angeordnet ist, auf der das Werkstück (5) mit der Profilkontur (6) unmittelbar aufliegt.The invention relates to a device (1) for image acquisition of a two-dimensional profile contour (6). For this purpose, an optic (8) is provided, which is arranged at a distance to a support (4) on which the workpiece (5) with the profile contour (6) rests directly.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Vermessung von Profilkonturen dient insbesondere dazu, Schnittflächen maßstabsgetreu zu dokumentieren. Beispielsweise ist es für die Fertigung von spanlos, durch Tiefziehen hergestellten Massenbauteilen erforderlich, bei Produktionsumstellungen und dem damit verbundenen Werkzeugwechsel in der Anlaufphase die Bauteile auf Maßhaltigkeit zu prüfen. Dazu werden vorzugsweise optische Einrichtungen zur Bildaufnahme von zweidimensionalen Profilkonturen eingesetzt. Das zu prüfende Objekt bzw. Bauteil wird dazu belichtet und auf einer skalierten Auflage angeordnet. Beabstandet zum Bauteil ist eine Optik bzw. ein Objektiv angeordnet, mit dem eine Schnittfläche maßstabsgetreu erfaßt werden kann.The Measurement of profile contours serves, in particular, for cutting surfaces to scale document. For example, it is for the production of non-cutting, required by deep drawing mass produced required at Production changes and the associated tool change in the start-up phase to check the components for dimensional accuracy. To are preferably optical devices for image acquisition of used two-dimensional profile contours. The object to be tested or component is exposed to it and on a scaled edition arranged. Spaced from the component is an optic or a lens arranged, with which a sectional area are detected true to scale can.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Der „Profile Projector Model" Typ V20 Fa. Nikon zeigt einen gattungsbildenden Stand der Technik. Bei dieser Einrichtung wird das Objekt auf eine Projektionsscheibe gelegt. Dabei wird die Profilkontur des Objektes in einer wählbaren Vergrößerung auf dem Projektionsbildschirm dargestellt. Bei abgedunkeltem Raum wird ein Trockenentwicklerpapier auf dem Projektionsbildschirm befestigt und anschließend belichtet. Nach einer Entwicklung im Trockenentwickler entsteht eine Abbildung der Profilkontur im Maßstab 1:1 vor der auf dem Projektionsbildschirm vergrößerten Profilkontur. Diese bekannte Dokumentiereinrichtung erfordert eine große Sorgfalt, damit das Entwicklerpapier nicht ungewollt belichtet wird. Daher ist eine Verdunklungseinrichtung erforderlich sowie eine spezielle Dunkelkammerbeleuchtung. Außerdem ist eine genaue Ausrichtung des Bauteils erforderlich, dessen Kontur zu vermessen ist. Neben dieser aufwendigen Einrichtung und der sorgfältigen Handhabung zur Erzielung brauchbarer Ergebnisse, erfordert diese Einrichtung speziell beschichtetes Trockenentwicklerpapier. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Einrichtung besteht darin, dass die Aufnahme der zu dokumentierenden Profilkontur einen hohen Zeit- und Kostenaufwand erfordert.The "profiles Projector Model "type V20 Fa. Nikon shows a generic state of the art. at In this device, the object is placed on a projection screen. The profile contour of the object is selectable Magnification on displayed on the projection screen. When the room is darkened a dry developer paper attached to the projection screen and subsequently exposed. After development in the dry developer is formed a picture of the profile contour on a scale of 1: 1 in front of the one on the projection screen enlarged profile contour. This known documenting device requires great care, so that the developer paper is not unintentionally exposed. Therefore a blackout device is required as well as a special one Safelight. Furthermore exact alignment of the component is required, its contour is to be measured. In addition to this elaborate device and the careful handling to achieve useful results, this device requires specially coated dry developer paper. Another disadvantage this known device is that the inclusion of the To be documented profile contour a lot of time and cost requires.

Aus der DE 40 33 588 A1 ist ein Verfahren zur kontrastreichen, konturgenauen Darstellung sowie zur Vermessung von Werkstückoberflächen bekannt. Dazu ist eine Kamera schräg auf den Profilquerschnitt des zu vermessenden Bauteils gerichtet in Verbindung mit einer flächig ausgebildeten Beleuchtungseinheit. Die Ausrichtung des Werkstücks ist so positioniert, dass für den ganzen Profilquerschnitt mindestens ein Punkt der Lichtquelle in einem Totalreflektionswinkel zur Kamera ausgerichtet ist, in dem die Beleuchtungseinheit und die Kamera von der Objektachse versetzt angeordnet sind.From the DE 40 33 588 A1 is a method for high-contrast, accurate contour representation and for measuring workpiece surfaces known. For this purpose, a camera is obliquely directed to the profile cross-section of the component to be measured in conjunction with a flat-shaped lighting unit. The orientation of the workpiece is positioned so that, for the entire profile cross-section, at least one point of the light source is aligned at a total reflection angle to the camera, in which the illumination unit and the camera are offset from the object axis.

Gemäß der Patentschrift DE 37 12 958 C1 ist ein Verfahren zur fotogrammetrischen Vermessung eines 3-dimensionalen Objektes bekannt. Dabei werden Lichtstrahlen zur Markierung und Vermessung des Objektes auch durch den aus transparentem Material hergestellten Objektträger hindurchgeleitet, wobei simultan die genannten Markierungen erfasst werden. Diese Maßnahme ermöglicht, das Objekt ohne Lageänderung allseitig zu erfassen, wobei Formänderungen des Objektträgers aufgrund des Objektgewichtes kompensiert werden sollen.According to the patent DE 37 12 958 C1 a method for the photogrammetric measurement of a 3-dimensional object is known. In this case, light beams for marking and measuring the object are also passed through the slide made of transparent material, wherein said markings are detected simultaneously. This measure makes it possible to detect the object on all sides without changing the position, with changes in shape of the slide due to the weight of the object to be compensated.

Allen bekannten Einrichtungen und Verfahren gemeinsam ist, dass diese zur Aufnahme der zu dokumentierenden Profilkontur einen hohen Zeit- und Kostenaufwand erfordern. Weiterhin sind diese Einrichtungen zumindest teilweise nur mit einem hohen Investitionsaufwand realisierbar.all common to common devices and methods is that these to record the profile contour to be documented a high time and Require cost. Furthermore, these facilities are at least sometimes only with a high capital expenditure feasible.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Mängel der bekannten Verfahren und Einrichtungen berücksichtigend, besteht die Aufgabe der Erfindung darin,

– die Bildaufnahme zu vereinfachen;
– die Kosten einer Bildaufnahme zu verringern;
– eine verbesserte Abbildung der Schnittkontur zu realisieren;
– eine stufenlose Vergrößerung und Archivierung der Abbildung zu ermöglichen.

Taking into account the shortcomings of the known methods and devices, the object of the invention is to

- to simplify the image acquisition;
- reduce the cost of image capture;
- To realize an improved picture of the sectional contour;
- To enable a continuous magnification and archiving of the image.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die zuvor genannte Problemstellung wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.The The aforementioned problem is inventively by solved the features listed in the characterizing part of claim 1.

Erfindungsgemäß umfaßt die Einrichtung eine transparente, mit einem Raster bzw. einer Skalierung versehene Auflage. Für eine Bilddokumentation des abzubildenden Objekts, insbesondere einer Profil- oder Schnittkontur eines durch Tiefziehen hergestellten Werkstücks, wird das Objekt unmittelbar, d. h. plan auf der Auflage positioniert. Die zur Aufnahme vorgesehene Optik bzw. das Objektiv, ist dabei auf der vom Werkstück, dem Objekt abgewandten Seite der Auflage angeordnet. Bei dieser Einrichtung stimmt folglich die Projektionsebene mit der Auflageebene der abzubildenden Profilkontur des Objektes überein. Folglich wird eine unscharfe Bildwiedergabe vermieden, da die Profilkontur des Objektes d. h. die Auflageebene mit der Projektionsebene übereinstimmt. Das Objekt und die Skalierung werden demnach stets unverfälscht in einer absolut gleichen Vergrößerung dargestellt.According to the invention, the device comprises a transparent support provided with a grid or a scaling. For one Image documentation of the object to be imaged, in particular a profile or cutting contour of a workpiece produced by deep drawing, is the object immediately, d. H. positioned on the support. The intended for recording optics or the lens is on that of the workpiece, The object facing away from the object of the support. At this Device thus agrees the projection plane with the support level the profile contour of the object to be imaged. Consequently, a blurred image reproduction avoided because the profile contour of the object d. H. the support plane coincides with the projection plane. The object and The scaling will therefore always be unadulterated in an absolutely same Magnification shown.

In Verbindung mit einer vorzugsweise stufenlosen Verstellung des Abstandsmaßes zwischen der Auflage und der Optik ermöglicht die Erfindung eine exakte Reproduktion der Bildaufnahme von der Profilebene. Die Bildaufnahme ist dabei jederzeit in einer beliebigen Vergrößerung reproduzierbar. Damit können in der Abstimmphase, d. h. einem durch eine Produktionsumstellung erforderlichen Werkzeugwechsel vereinfacht Vergleiche von Profilkonturen mit vorangegangenen Fertigungsaufträgen vorgenommen werden. Die Dokumentation beispielsweise einer Profilkontur oder eines Schnittbildes stellt außerdem keine Ansprüche an die äußeren Bedingungen, d. h. die Bildaufnahme benötigt keine Dunkelkammer, sondern kann bei Bedarf benachbart der Werkzeugmaschine, z.B. einer Stufenpresse erfolgen. Da weiterhin die Bildaufnahme keinerlei Trockenentwicklerpapier benötigt, ergibt sich eine deutliche Kostenreduktion gegenüber dem erforderlichen Zubehör des bisher eingesetzten Meßprojektors. Ein weiterer Vorteil stellt sich ein durch eine vereinfachte Archivierung der Bildaufnahmen, beispielsweise über eine mit der Optik verbundene elektronische Datenverarbeitung.In conjunction with a preferably stepless adjustment of the distance between the measure Edition and the optics, the invention allows an exact reproduction of the image capture of the profile level. The image acquisition is reproducible at any time in any magnification. Thus, comparisons of profile contours with previous production orders can be made in the tuning phase, ie a tool change required by a production change. The documentation, for example, a profile contour or a sectional image also makes no claims to the external conditions, ie the image does not require a darkroom, but can if necessary adjacent to the machine tool, such as a step press done. Furthermore, since the image acquisition requires no dry developer paper, there is a significant cost reduction compared to the required accessories of the previously used Meßprojektors. A further advantage arises through a simplified archiving of the image recordings, for example via an electronic data processing connected to the optics.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 17.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims 2 to 17th

Ein geeigneter Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung sieht vor, die Auflage, auf der die zu erfassende Profilkontur des Bauteils aufliegt, oberhalb der Optik anzuordnen. Bei dieser auch als Durchlicht zu bezeichnenden Bildaufnahme ist das Objektiv starr, beispielsweise in einer Grundplatte oder einem Standfuß der Einrichtung positioniert und die Auflage zur Optik betrachtet stufenlos höhenverstellbar an einem Halter befestigt. Als Halter kann beispielsweise eine Zahnstange oder eine Spindel dienen, die versetzt zur Optik an der Grundplatte befestigt und vertikal ausgerichtet ist.One suitable structure of the device according to the invention provides the support on which the profile contour of the component to be detected rests, to arrange above the optics. In this also as transmitted light to be designated image recording, the lens is rigid, for example positioned in a base or pedestal of the device and the overlay to optics considered infinitely adjustable in height on a holder attached. As a holder, for example, a rack or a Serve spindle, which is offset to the optics attached to the base plate and is vertically aligned.

Als geeignete Optik zur Bildaufnahme der zu erfassenden Profilkontur ist vorzugsweise ein nahezu planes, telezentrisches Objektiv eingesetzt. Ein derartiges Objektiv ermöglicht aufgrund der geringfügigen Streuung eine exakte Bildwiedergabe hoher Qualität. Für das telezentrische Objektiv ist vorzugsweise eine 10- bis 20-fache Vergrößerung vorgesehen, die eine praxisgerechte Bildaufnahme ermöglicht. Alternativ dazu kann ein preiswerteres, entozentrisches Objektiv eingesetzt werden, beispielsweise für optische Einrichtungen, die für eine Bildwiedergabe geringerer Qualität ausgelegt sind.When suitable optics for image acquisition of the profile contour to be detected Preferably, a nearly planar, telecentric lens is used. Such a lens allows due to the minor Scattering an accurate picture reproduction of high quality. For the telecentric lens Preferably, a 10 to 20-fold magnification is provided, the one practical image recording allows. Alternatively, a cheaper, entocentric lens be used, for example, for optical devices, the for one Image reproduction of lower quality are designed.

Das Objektiv der Einrichtung ist vorzugsweise mit einer Kamera kombiniert. Dazu eignet sich insbesondere eine elektronische Kamera, die für die Bildaufnahme kein Verbrauchsmaterial wie Filme oder Fotopapier benötigt. Alternativ kann eine Schwarzweißkamera eingesetzt werden, die mit einem herkömmlichen Schwarzweißfilm zu bestücken ist, zur Erzielung niedriger Betriebskosten.The Lens of the device is preferably combined with a camera. In particular, an electronic camera suitable for image acquisition is suitable for this purpose no consumables such as films or photo paper needed. alternative Can a black and white camera to be used with a conventional black and white film too equip, to achieve low operating costs.

Die Erfindung schließt weiterhin die Verwendung einer Kamera ein, die unmittelbar mit einer elektronischen Datenverarbeitung (EDV) bestehend aus einem Computer, insbesondere einem Personalcomputer (PC) sowie einem Monitor und einer Tastatur in Verbindung steht. Eine derartige Erweiterung der erfindungsgemäßen Einrichtung vereinfacht die Dokumentation der Bildaufnahmen bzw. deren Archivierung. Gleichzeitig bietet es sich an, eine derartige Einrichtung mit einer Autofocus-Einstellung zu versehen, mit der die Handhabung, die Einstellung der Einrichtung vereinfacht und die Bildaufnahme beschleunigt werden kann.The Invention includes continue to use a camera directly with a camera electronic data processing (EDP) consisting of a computer, in particular a personal computer (PC) and a monitor and a keyboard communicates. Such an extension of inventive device simplifies the documentation of the image recordings and their archiving. At the same time, it is advisable to such a device with a Autofocus setting, with which the handling, adjustment simplifies the device and speeds up image capture can.

Weiterhin schließt die Erfindung die Verknüpfung der Kamera bzw. der Optik mit einem Rechner oder Computer ein. Damit erhöht sich die Verfügbarkeit der abgespeicherten Daten bzw. deren Übertragung in ein Datennetz, auf das verschiedene Anwender zurückgreifen können. Vorzugsweise ist der Rechner zur Auswertung der Bildaufnahme mit einer Bildanalyse-Software verbunden, wodurch die Auswertung und die Qualität der Bildaufnahme verbessert und beschleunigt werden kann.Farther includes the invention the linkage the camera or the optics with a computer or computer. In order to elevated the availability the stored data or their transmission in a data network, on which different users can fall back. Preferably, the computer connected to an image analysis software for evaluating the image acquisition, thereby improving the evaluation and the quality of image acquisition and can be accelerated.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Meßeinrichtung eine CCD-Kamera (charged-coupled-device) Diese auch als CCD-Detektor zu bezeichnende Kamera ist mit einem Rechner verbunden, welcher die von dem CCD-Detektor empfangenen Signale auswertet und Meßsignale erzeugt. Beispielsweise kann durch die Art und die Größe eines Meßsignals bestimmt werden, ob sich die für die Bildaufnahme vorgesehene Profilkontur in einer vorgegebenen Focusebene befindet. Falls eine Abweichung besteht, erhält der Anwender über den Monitor den Hinweis das Werkstück bzw. das Objekt auf der Auflage zu justieren. Die CCD-Bildaufnahme umfaßt eine Diodenzelle bzw. ein lineares CCD-Arrey, womit eine vereinfachte Bild- bzw. Datenaufnahme mit hoher Geschwindigkeit erfolgen kann. Die CCD-Kamera zeichnet sich u. a. dadurch aus, dass sie unempfindlich gegen mechanische Erschütterungen ist, eine geringe Baugröße aufweist und Bildsignale in einer Form liefert, die mit geringem technischen Aufwand (sog. framegrabber) von Computern zu verarbeiten sind. Die Einrichtung zur Bildaufnahme mittels einer CCD-Kamera vereinfacht die elektronische Bearbeitung und/oder Abspeicherung der aufgenommenen Bilder.In According to a further embodiment of the invention, the measuring device comprises a CCD camera (charged-coupled device). This camera, also referred to as a CCD detector, is provided with a Computer connected, which received from the CCD detector Evaluates signals and measuring signals generated. For example, by the nature and size of a measuring signal be determined whether the for the image recording provided profile contour in a given Focus level is located. If there is a deviation, the user gets over the monitor the hint the workpiece or to adjust the object on the support. The CCD image pickup includes a Diode cell or a linear CCD Arrey, bringing a simplified Image or data recording can be done at high speed. The CCD camera is u. a. characterized by being insensitive against mechanical shocks is, has a small size and provides image signals in a form that has low technical Expenses (so-called frame grabber) to be processed by computers. The Device for image acquisition using a CCD camera simplified the electronic processing and / or storage of the recorded Images.

Als eine weitere Möglichkeit zur Bilderfassung bzw. Bildaufnahme schließt die Erfindung eine Zeilenkamera ein, welche die transparente mit einem Raster bzw. einer Skalierung versehene Auflage zeilenweise abtastet. Dies geschieht vorzugsweise durch eine geradlinige Bewegung der Zeilenkamera parallel zur Auflage.When one more way For image capture or image acquisition, the invention includes a line scan camera one, which the transparent with a grid or a scaling provided pad scans line by line. This is preferably done by a linear movement of the line camera parallel to the support.

Die Erfindung sieht zur Erzielung einer hochwertigen Bildaufnahme weiterhin eine gezielte Beleuchtung bzw. Ausleuchtung der abzulichtenden Profilkontur des Werkstücks vor. Beispielsweise kann dazu eine Lichtquelle seitlich des Objektivs bzw. der Kamera angeordnet sein, dessen Lichtstrahl auf die transparente Auflage gerichtet ist und die zu vermessende Profilkontur deutlich darstellt. Alternativ oder zusätzlich zu einer derartigen Beleuchtung schließt die Erfindung weiterhin die Verwendung einer transparenten Auflage ein, in die Lichtfasern oder Leuchtmittel integriert sind. Durch die in Richtung des Werkstücks gerichteten Leuchtfasern wird die zu messende Kontur des Werkstücks klarer abgegrenzt, wodurch sich eine kontrastreichere Bildaufnahme einstellt.The Invention continues to provide a high quality image capture a targeted illumination or illumination of the profile contour to be screened of the workpiece in front. For example, to a light source side of the lens or the camera can be arranged, the light beam on the transparent Edition is directed and the profile contour to be measured clearly represents. Alternatively or in addition to such illumination, the invention further closes the use of a transparent pad, in the light fibers or bulbs are integrated. By the directed in the direction of the workpiece Luminous fibers, the measured contour of the workpiece becomes clearer demarcated, resulting in a more contrasty image recording.

Eine weitere Maßnahme zur wirkungsvollen Belichtung sieht vor, die transparente Auflage mit einer Struktur zu versehen, die sich beispielsweise durch eine gezielte Lichtbrechung vorteilhaft auf die Bildwiedergabe der zu messenden Kontur auswirkt. Die Struktur kann dabei sowohl innerhalb der Auflage angeordnet sein, als auch an der Ober- und/oder der Unterfläche. Dabei ist es nicht erforderlich, geometrisch gleich geformte Strukturen in die Auflage einzubringen.A further consequences For effective exposure, the transparent edition provides be provided with a structure, for example, by a Targeted refraction advantageous to the image reproduction of the measuring contour. The structure can be both within be arranged on the support, as well as on the top and / or bottom surface. there it is not necessary to geometrically equal shaped structures to bring in the edition.

Weiterhin ist vorgesehen, die transparente Auflage in einem Rahmen der Einrichtung anzuordnen. Damit ist ein einfacher und schneller Austausch der Auflage gewährleistet, um so beispielsweise unterschiedlich aufgebaute bzw. gestaltete Auflagen entsprechend den zu prüfenden oder messenden Profilkonturen anzupassen.Farther is provided, the transparent edition in a frame of the device to arrange. This is a simple and quick exchange of Guaranteed circulation for example, differently constructed or designed Requirements according to the to be tested or measuring profile contours.

Die Auflage ist vorzugsweise mit einer Kreuzlinienskalierung bzw. einem Raster versehen, wobei die in X- und Y-Richtung verlaufenden Linien vorzugsweise in einem 1 mm Abstand verlaufen. Als eine ausreichende Linienstärke für die Skalierung ist ein Maß von ≥ 0,08 mm vorgesehen. Diese Linienstärke stellt ein Optimum zwischen einer ausreichenden Wiedergabe in der Bildaufnahme einerseits und eine geringe Abdeckung der zu messenden Profilkontur andererseits dar. Die Skalierung ist dabei auf der zum Werkstück gerichteten Oberfläche der Auflage angeordnet, wodurch die abzubildende Profilkontur und das Raster bzw. die Skalierung in einer Ebene liegen. Damit werden Unschärfefehler vermieden und die Profilkontur sowie die Skalierung bzw. das Raster in einer absolut gleichen Vergrößerung dargestellt. Folglich kann auf dem Ausdruck eines Meßprotokolls bzw. eines Meßschriebes eine Nachmessung unmittelbar mit dem Lineal erfolgen.The Pad is preferably with a Kreuzlinienskalierung or a Grid provided, wherein the lines extending in the X and Y directions preferably in a 1 mm distance. As a sufficient lineweight for scaling a dimension of ≥ 0.08 mm is provided. This line weight represents an optimum between a sufficient reproduction in the Image acquisition on the one hand and a low coverage of the to be measured Profile contour on the other hand. The scaling is on the to the workpiece directed surface arranged the support, whereby the profile contour to be imaged and the grid or scaling lie in one plane. With that blur error avoided and the profile contour and the scale or the grid shown in an absolutely same magnification. Consequently, on the printout of a measurement protocol or a Meßschriebes make a final measurement directly with the ruler.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Profilkontur des Werkstücks mit einem lichtabsorbierenden Anstrich oder einer Beschichtung zu versehen, die eine kontrastreichere Bildwiedergabe ermöglicht. Alternativ dazu schließt die Erfindung ebenfalls eine lichtreflektierende Beschichtung der Kontur ein.A further advantageous embodiment of the invention provides that Profile contour of the workpiece with a light-absorbing paint or coating, which allows a higher-contrast image reproduction. Alternatively, the invention concludes also a light-reflecting coating of the contour.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in mehreren Figuren dargestellt, die nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigen:One embodiment The invention is illustrated in several figures, hereinafter be explained in more detail. Show it:

1 schematisiert den Aufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung; 1 schematizes the structure of a device according to the invention;

2 die in 1 abgebildete Einrichtung kombiniert mit einer elektronischen Datenverarbeitung; 2 in the 1 pictured device combined with electronic data processing;

3 in einem vergrößerten Maßstab die Bildaufnahme einer Profilkontur; 3 on an enlarged scale, the image recording of a profile contour;

4 die Draufsicht der in 1 abgebildeten Meßeinrichtung; 4 the top view of in 1 imaged measuring device;

5 den Querschnitt der Auflage mit integrierten Leuchtfasern; 5 the cross-section of the overlay with integrated fluorescent fibers;

6 den Querschnitt der Auflage mit strukturierter Oberfläche. 6 the cross section of the support with a structured surface.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

In einer vereinfachten Darstellung ist in 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung 1 abgebildet. Der Aufbau der Einrichtung 1 umfaßt einen Standfuß 2, der auch als Grundplatte zu bezeichnen ist. An dem Standfuß 2 ist eine Zahnstange 3 vertikal ausgerichtet befestigt, an der eine Auflage 4 stufenlos höhenverstellbar ist. Die aus einem transparenten Werkstoff hergestellte Auflage 4 dient zur Aufnahme eines Werkstücks 5, dessen Profilkontur 6 plan, d. h. parallel zur Oberfläche der Auflage 4 angeordnet ist. Zur Bildaufnahme der Profilkontur 6 ist diese innerhalb eines Meßfeldes 7 auf der Auflage 4 positioniert. Das Meßfeld 7 ist bestimmt durch eine Optik 8, die lagepositioniert im Standfuß 2 angeordnet ist und die Profilkontur 6 durch die Auflage 4 aufnimmt. Die Optik 8 ist dabei Bestandteil einer Kamera 9, die vorzugsweise als Schwarzweißkamera ausgebildet ist. Die Auflage 4 besitzt auf der zum Werkstück 5 gerichteten Seite eine in 3 verdeutlichte Skalierung 10, deren Ebene übereinstimmt mit der Ebene der Profilkontur 6. Die erfindungsgemäße Bildaufnahme durch die Auflage 4 vermeidet folglich Unschärfefehler, da die Skalierung 10 sowie die Profilkontur 6 immer in einer übereinstimmenden Vergrößerung abgebildet werden. Seitlich der Zahnstange 3 ist diese mit einer Skala 11 versehen, die eine reproduzierbare Bildaufnahme ermöglicht, d. h. für unterschiedliche Werkstücke 5 die Einstellung der Optik 8 bzw. der Kamera 9 und den Abstand der Auflage 4 zur Optik 8 vereinfacht. Als Hilfsmittel für eine verbesserte Qualität der Bildaufnahme ist die Einrichtung 1 mit einer Beleuchtung versehen, die gezielt das Meßfeld 7 ausleuchtet. Dazu ist der Standfuß 2 mit zumindest zwei Spots 12a, 12b versehen, deren Licht gezielt auf das Meßfeld 7 gerichtet ist.In a simplified representation is in 1 an inventive device 1 displayed. The structure of the institution 1 includes a pedestal 2 , which can also be described as a base plate. At the base 2 is a rack 3 fixed vertically aligned, on a support 4 infinitely height adjustable. The edition made of a transparent material 4 serves to accommodate a workpiece 5 , whose profile contour 6 plan, ie parallel to the surface of the support 4 is arranged. For image acquisition of the profile contour 6 this is within a measuring field 7 on the pad 4 positioned. The measuring field 7 is determined by an appearance 8th Positioned in the base 2 is arranged and the profile contour 6 through the edition 4 receives. The optics 8th is part of a camera 9 , which is preferably designed as a black and white camera. The edition 4 owns on the workpiece 5 directed page one in 3 clarified scaling 10 whose plane coincides with the plane of the profile contour 6 , The image acquisition according to the invention by the edition 4 thus avoids blur errors since the scaling 10 as well as the profile contour 6 always be displayed in a matching magnification. Side of the rack 3 is this with a scale 11 provided that allows a reproducible image recording, ie for different workpieces 5 the setting of the optics 8th or the camera 9 and the distance of the pad 4 to the optics 8th society kindled. As an aid to improved quality of image capture is the device 1 provided with a lighting that targeted the measuring field 7 illuminates. This is the base 2 with at least two spots 12a . 12b provided, whose light targeted to the measuring field 7 is directed.

In 2 ist die Einrichtung 1 mit einem der 1 entsprechenden Aufbau dargestellt, wobei diese zusätzlich eine elektronische Datenverarbeitung umfaßt. Dazu ist die Kamera 9 über ein Verbindungskabel 13 mit einem Rechner bzw. einem Computer 14, beispielsweise einem Personal Computer (PC) sowie einem Monitor 15 und einer Tastatur 16 verbunden. Durch diese Erweiterung der Einrichtung 1 ergibt sich eine vereinfachte, schnellere Meßwertverarbeitung bzw. Meßwertarchivierung sowie die Einspeisung der Bildaufnahme in weitere über ein Netzwerk verbundene Rechner.In 2 is the device 1 with one of the 1 corresponding structure shown, which additionally includes electronic data processing. This is the camera 9 via a connection cable 13 with a computer or a computer 14 For example, a personal computer (PC) and a monitor 15 and a keyboard 16 connected. By this extension of the device 1 This results in a simplified, faster processing of measured values or data archiving as well as the feeding of image acquisition into further computers connected via a network.

Die 3 zeigt das Meßfeld 7 der in den 1 und 2 abgebildeten Auflage 4. Zur Erzielung einer vereinfachten Ausrichtung des Werkstücks 5 sowie zur Vermessung der Profilkontur 6 bzw. für Vergleiche von Bildaufnahmen unterschiedlicher Werkstücke dient die Skalierung 10. Dazu sind in die Oberfläche der Auflage 4 in X und Y-Richtung jeweils in einem Abstand von 1 mm vorzugsweise durch eine Lasertechnik Linien eingebracht.The 3 shows the measuring field 7 in the 1 and 2 illustrated edition 4 , To achieve a simplified alignment of the workpiece 5 and for measuring the profile contour 6 or for comparisons of image recordings of different workpieces the scaling is used 10 , These are in the surface of the pad 4 in the X and Y directions in each case at a distance of 1 mm, preferably introduced by a laser technology lines.

Aus den 4 bis 6 sind weitere Details der Auflage 4 zu entnehmen.From the 4 to 6 are more details of the edition 4 refer to.

Die 4 zeigt die Einrichtung 1 in einer Draufsicht, gemäß dem in 1 abgebildeten Pfeil. Diese Darstellung verdeutlicht die in einem Rahmen 17 eingelegte Auflage 4. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass die Auflage 4 schnell, d. h. werkzeuglos austauschbar ist, beispielsweise wenn Bildaufnahmen mit unterschiedlichen Skalierungen erforderlich sind. Zur Lagepositionierung ist der Rahmen 17 mit mehreren umlaufend angeordneten Vorsprüngen 18 versehen.The 4 shows the device 1 in a plan view, according to the in 1 pictured arrow. This illustration clarifies the in a frame 17 inlaid edition 4 , Such an arrangement has the advantage that the support 4 fast, ie interchangeable without tools, for example, when imaging with different scales are required. Positional positioning is the frame 17 with several circumferentially arranged projections 18 Mistake.

Aus der 5 ist der Ausschnitt eines Querschnitts der Auflage 4 zu ersehen, in der Leuchtfasern 19 eingebracht sind, um gezielt die Profilkontur 6 des Werkstücks 5 auszuleuchten. Dazu bietet es sich an, die Leuchtfasern 19 im Bereich des Meßfeldes 7 in einer höheren Konzentration anzuordnen im Vergleich zur übrigen Fläche der Auflage 4.From the 5 is the section of a cross section of the edition 4 to see, in the luminous fibers 19 are introduced to specifically the profile contour 6 of the workpiece 5 illuminate. It makes sense, the fluorescent fibers 19 in the area of the measuring field 7 to arrange in a higher concentration compared to the rest of the edition 4 ,

In 6 ist ein Ausschnitt der Auflage 4 dargestellt, die eine wiederkehrende dachförmige Struktur 20 aufweist. Die Struktur 20 dient dazu, dass durch die Zusatzbeleuchtung in die Auflage 4 eintreffende Licht zu brechen, um so die Profilkontur 6 des Werkstücks 5 kontrastreicher abzubilden.In 6 is a section of the edition 4 shown, which is a recurring roof-shaped structure 20 having. The structure 20 serves to ensure that through the additional lighting in the edition 4 incoming light to break, so the profile contour 6 of the workpiece 5 depict more contrast.

11: EinrichtungFacility
22: Standfußstand
33: Zahnstangerack
44: Auflageedition
55: Werkstückworkpiece
66: Profilkonturprofile Silhouette
77: Meßfeldmeasuring field
88th: Optikoptics
99: Kameracamera
1010: Skalierungscaling
1111: Skalascale
12a12a: Spotcommercial
12b12b: Spotcommercial
1313: Verbindungskabelconnection cable
1414: Computercomputer
1515: Monitormonitor
1616: Tastaturkeyboard
1717: Rahmenframe
1818: Vorsprunghead Start
1919: Lichtfaseroptical fiber
2020: Strukturstructure

Claims

Optical device ( 1 ) for image acquisition of two-dimensional profile contours ( 6 ) on workpieces ( 5 ) or components in which the workpiece ( 5 ) spaced from an optic ( 8th ) on a scaled edition ( 4 ), the device ( 1 ), - a transparent edition ( 4 ) on which the profile contour to be imaged ( 6 ) of the workpiece ( 5 ) is immediately flat; - Has a projection plane with a support plane of the profile contour ( 6 ) matches; - a stand ( 2 ) or a base plate and one of the workpiece ( 5 ) facing away from the support ( 4 ) arranged optics ( 8th ) includes; - For stepless adjustment of a distance between the optics ( 8th ) and the edition ( 4 ) a vertically oriented rack ( 3 ); - for illumination or illumination of the profile contour ( 6 ) side of the optics ( 8th ) or a camera ( 9 ), with the base ( 2 ), towards the overlay ( 4 ) has aligned bulbs.

Device according to Claim 1, characterized in that the optics ( 8th ) of the institution ( 1 ) has a telecentric lens.

Device according to claim 1, characterized in that the optics ( 8th ) of the institution ( 1 ) is provided with an entocentric lens.

Device according to claim 1, characterized in that the optics ( 8th ) with a camera ( 9 ), in particular a black and white camera, a Unit forms.

Device according to claim 4, characterized in that the camera ( 9 ) with electronic data processing (EDP), consisting of a computer ( 14 ), a monitor ( 15 ) as well as a keyboard ( 16 ), communicates.

Device according to claim 5, characterized in that the computer ( 14 ) for evaluating the image recording of the profile contour ( 6 ) comprises image analysis software.

Device according to claim 5, characterized in that the camera ( 9 ) is a CCD camera.

Device according to claim 5, characterized in that the camera ( 9 ) is a line scan camera.

Device according to claim 1, characterized in that in the transparent support ( 4 ) Light fibers ( 19 ) are integrated for sole or supportive illumination of the profile contour to be imaged ( 6 ).

Device according to claim 1, characterized in that the support ( 4 ) at least in one measuring field ( 7 ) a structure ( 20 ), which initiates a refraction of light or a reflection, so as to be able to withstand the workpiece ( 5 ) whose profile contour ( 6 ) to make it clearer.

Device according to claim 1, characterized in that the support ( 4 ) interchangeable in a frame ( 17 ) of the institution ( 1 ) is fitted.

Device according to claim 1, characterized in that the support ( 4 ) is provided with a cross-line scaling, wherein the spacing of the lines in the X and Y directions preferably takes place at a distance of 1 mm.

Device according to claim 12, characterized that the line weight the scaling> 0.03 mm.