DE202006021170U1 - Vorrichtung zum berührungsfreien Vermessen - Google Patents

Vorrichtung zum berührungsfreien Vermessen Download PDF

Info

Publication number
DE202006021170U1
DE202006021170U1 DE200620021170 DE202006021170U DE202006021170U1 DE 202006021170 U1 DE202006021170 U1 DE 202006021170U1 DE 200620021170 DE200620021170 DE 200620021170 DE 202006021170 U DE202006021170 U DE 202006021170U DE 202006021170 U1 DE202006021170 U1 DE 202006021170U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
radiation
radiation source
shadows
lines
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE200620021170
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Automated Inspection & Co KG GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Automated Inspection & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=48608161&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE202006021170(U1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Carl Zeiss Automated Inspection & Co KG GmbH filed Critical Carl Zeiss Automated Inspection & Co KG GmbH
Priority to DE200620021170 priority Critical patent/DE202006021170U1/de
Publication of DE202006021170U1 publication Critical patent/DE202006021170U1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Vorrichtung zum berührungsfreien Vermessen von insbesondere zylindrischen Gegenständen auf Oberflächen (4), mit – einer ersten Strahlungsquelle (2, 31) zum Erzeugen mindestens einer Linie (11, 12, 13, 14) auf der Oberfläche (4) im Bereich des Gegenstands (5), – einer zweiten Strahlungsquelle (32, 32) zum Erzeugen von zwei Schatten (34) des Gegenstands (5) auf der Oberfläche (4) in unterschiedlichen Richtungen, – einem auf die Oberfläche (4) gerichteten, mindestens den Bereich des Gegenstands (5) erfassenden Strahlungsempfänger (6) zum Empfang der reflektierten Strahlung, und – einer Auswerteinrichtung zum Auswerten des von dem Signalempfänger (6) empfangenen Signals, – wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, den Fußpunkt des Gegenstands (5) aus dem Schnittpunkt der zwei Schatten (34) zu bestimmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungsfreien Vermessen von Oberflächen und Bolzen auf der Oberfläche.
  • In der herkömmlichen Messtechnik mit taktilen Koordinatenmessmaschinen existieren Verfahren zur Positionsbestimmung von Bolzen, die darauf basieren, dass z. B. Halbkugeln auf einen Bolzen gesteckt oder geschraubt werden. Diese Halbkugel werden dann mittels mechanischer Tastspitzen angetastet, das Zentrum berechnet und auf die Befestigungsebene projiziert. Danach wird dieses Ergebnis dem Positionspunkt des Bolzens gleich gesetzt. Dieses Verfahren beschreibt somit eine indirekte Messung mit dem Nachteil, dass es die zeitaufwendige manuelle Bestückung mit Hilfskörpern erfordert, verbunden mit der Gefahr, dass der Hilfskörper durch das mechanische Antast-Kraftmoment verschoben und somit das Gesamtergebnis beeinflusst wird.
  • Daneben existieren Techniken, die darauf basieren, die Position von Bolzen mittels Grenzlehren und Schablonen zu erfassen. Diese Verfahren zeichnen sich durch einen hohen manuellen Aufwand aus, der sowohl dazu führt, dass im Allgemeinen Prüfungen nur als Stichproben durchgeführt werden können, als auch in der Tatsache, dass die erzielten Ergebnisse auch maßgeblich vom Geschick des Anwenders abhängen. Damit wird keine hundertprozentige Kontrolle für jedes Bauteil durchgeführt, und wegen der Abhängigkeit vom Geschick des Anwenders unterliegen die Ergebnisse Schwankungen. Im wesentlichen resultiert daraus lediglich eine gut/schlecht-Aussage.
  • Neben dem mechanischen Messen existieren berührungslose bildgebende optische Verfahren, die beispielsweise darauf basieren, die Position des Bolzens mittels 1-Linien Laserantastung zu erfassen. Dabei werden unter anderem die Reflexionen der Laserlinien an dem Bolzen verwendet. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass Reflexionen der Laserlinien auf den Bolzen sehr unterschiedlich sein können. Dies begründet sich auf Grund wechselnder Materialeigenschaften, beispielsweise der Oberflächenstruktur, einem Gewinde, des Oberflächenmaterials sowie der Unterschiede zwischen dem Material, auf dem der Bolzen befestigt wird, und durch Verschmutzungen, wie sie typischerweise beim Verbindungsprozess auftreten.
  • Neben dem mechanischen Vermessen von Oberflächen mit Hilfe von Tastern ist es bekannt, Oberflächen mit Hilfe von berührungsfreien Verfahren zu vermessen. Hierzu werden unter anderem Sensoren verwendet, die nach dem Prinzip der Mehrlinientriangulation arbeiten. Dabei wird mit Hilfe eines Projektors bzw. einer Strahlungsquelle ein aus mehreren Linien aufgebautes Strahlungsraster auf die zu überprüfende Oberfläche aufgelegt. Die Reflexionen dieser Strahlungslinien werden dann mit Hilfe einer Kamera oder eines Strahlungsempfängers aufgenommen und das Ergebnis ausgewertet. Bei einer ebenen Fläche sind die mehreren Linien parallel zueinander.
  • Üblicherweise wird Licht im Infrarotbereich verwendet, aber auch Laserlicht oder Weißlicht.
  • Es hat sich herausgestellt, dass diese Methode trotz ihrer Vorteile unter bestimmten Umständen keine vollständig zufriedenstellenden Ergebnisse liefert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Möglichkeit zu schaffen, Oberflächen und Bolzen berührungsfrei zu vermessen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Die Vorrichtung enthält also eine erste Strahlungsquelle, mit der mindestens eine Linie auf der zu überprüfenden Oberfläche im Bereich des Gegenstandes erzeugt wird. Ein Strahlungsempfänger empfängt die reflektierte Strahlung. Er ist auf die Oberfläche im Bereich des Gegenstandes gerichtet. Das empfangene Signal wird ausgewertet. Zusätzlich wird mindestens ein Schatten des Gegenstands erzeugt, der in der Reflexion ebenfalls gemessen und ausgewertet wird. Durch die Linien erfolgt eine Mehrlinientriangulation der Oberfläche, und durch den Schatten kann die Richtung und die Größe des Gegenstands auf der Oberfläche ermittelt bzw. überprüft werden.
  • Erfindungsgemäß kann hierzu vorgesehen sein, dass die Strahlungsquelle zur Erzeugung der mindestens einen Linie mehrere Linien für eine Mehrlinientriangulation der Oberfläche erzeugt.
  • Die Strahlungsquelle zur Erzeugung des Schattens erzeugt zwei Schatten dieses Gegenstands in unterschiedliche Richtungen auf der Oberfläche.
  • Dadurch wird es möglich, auch Abweichungen von der Rundheit dieses Gegenstands zu ermitteln.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die beiden Schatten auf der Oberfläche, die im Normalfall eine ebene Oberfläche ist, einen rechten Winkel miteinander einschließen.
  • Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Strahlungsquelle mindestens einen der beiden Schatten über einen Spiegel erzeugt, so dass zur Schattenerzeugung nur eine einzige Strahlungsquelle vorhanden ist.
  • Es ist aber ebenfalls möglich und wird von der Erfindung vorgeschlagen, dass zur Erzeugung jedes Schattens eine eigene Strahlungsquelle vorhanden ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Strahlungsquelle zur Erzeugung der mindestens einen Linie gleichzeitig die Strahlungsquelle für die Schattenbildung darstellt.
  • Erfindungsgemäß kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die erste Strahlungsquelle nur eine einzige Linie auf der Oberfläche erzeugt, wobei dann ein Positioniermittel vorgesehen ist, um die Strahlungslinien in mehreren parallel zueinander versetzten Positionen auf der Oberfläche abzubilden.
  • An Stelle der Erzeugung mehrerer paralleler Linien wird eine einzelne Linie erzeugt, die von dem Strahlungsempfänger aufgenommen wird. Die einzelne Linie wird, wenn die Kamera sie aufgenommen hat, parallel zu sich verschoben. Dann erfolgt eine weitere Aufnahme durch den Strahlungsempfänger bzw. die Kamera. Auf diese Weise kann die Wirkung einer Mehrlinientriangulation simuliert werden. Der Abstand der einzelnen Linien kann sehr klein gemacht werden.
  • Mit Hilfe der mehreren nacheinander erzeugten Linien und der mehreren Aufnahmen der Reflexionen der Linien wird ein Bild erzeugt, das die gleichen Informationen enthält wie bei einer Mehrlinientriangulation.
  • Um die Informationen der mehreren Ausbildungen besonders einfach kombinieren zu können, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Strahlungsempfänger bzw. die Kamera derart angeordnet ist, dass er während des Verschiebens der durch die Strahlungsquelle erzeugten Linie ortsfest bleibt.
  • Es ist aber auch möglich, dass der Strahlungsempfänger derart angeordnet ist, dass er bei der Verschiebung der Strahlungslinien ebenfalls mit verschoben wird. Die Überlagerung der mehreren Bilder zu einem Gesamtbild kann dann durch die Auswerteinrichtung erfolgen.
  • Die Erfindung schlägt mehrere Methoden vor, wie der Ort der durch die Strahlungsquelle erzeugten Linie verändert werden kann. Beispielsweise kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung zum Bewegen der Strahlungsquelle ausgebildet ist. Dabei kann es sich um eine rein mechanische Verschiebung oder Verdrehung der Strahlungsquelle handeln.
  • Es ist ebenfalls möglich und liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Positioniereinrichtung zum Bewegen des Strahlungsempfängers ausgebildet ist.
  • Eine weitere Möglichkeit liegt darin, die Positioniereinrichtung derart auszubilden, dass sie einen Roboter aufweist, der die Strahlungsquelle und/oder den Strahlungsempfänger bewegt.
  • Ebenfalls möglich ist es, die Positioniereinrichtung zur Änderung des Abstrahlwinkels der Strahlung der Strahlungsquelle auszubilden, beispielsweise dadurch, dass die Positioniereinrichtung einen verdrehbaren oder verkippbaren Spiegel aufweist, dessen Bewegung zu einer Änderung der Abstrahlrichtung unabhängig von der Position der Strahlungsquelle führt.
  • Insbesondere schlägt die Erfindung vor, als Strahlungsquelle einen Laser zu verwenden, der eine besonders energiereiche Strahlung aufweist.
  • Ein mit der Erfindung durchführbares Verfahren besteht darin, einerseits durch mehrere Strahlungslinien, deren Reflexionen gemessen und ausgewertet werden, mit Hilfe einer Mehrlinientriangulation die Oberfläche zu bestimmen. Von dem Gegenstand, beispielsweise dem Bolzen, der zu überprüfen ist, wird ein Schattenbild erzeugt, das ebenfalls über seine Reflexion ausgewertet wird.
  • Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die mehreren Strahlungslinien, die zur Bestimmung der Oberfläche verwendet werden, gleichzeitig erzeugt werden.
  • Die beiden Schatten können gleichzeitig oder aber auch nach einander gebildet werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Strahlungslinien und der mindestens eine Schatten durch getrennte Strahlungsquellen erzeugt werden.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Strahlungslinien und die Schatten durch eine einzige Strahlungsquelle erzeugt werden können.
  • In diesem Fall kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Strahlungslinien und die Schatten gleichzeitig erzeugt und ausgewertet werden.
  • Es ist aber ebenfalls möglich, dass die mehreren Strahlungslinien nacheinander erzeugt und ausgewertet werden, wobei beispielsweise eine Strahlungslinie erzeugt und dann parallel zu sich selbst verschoben wird. Anschließend werden erneut die Reflexionen gemessen und ausgewertet. Dieser Vorgang wird wiederholt, um dadurch eine genaue Ermittlung der Oberflächeneigenschaft zu erhalten.
  • Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass die Konturpunkte des Schattenwurfes des Messobjektes auf einer Oberfläche erfasst werden und nicht die Reflektionen an der Oberfläche des Messobjekts selbst.
  • Aus der Breite des Schatten lässt sich der Bolzenradius ermitteln und aus der Länge des Schatten lässt sich die Bolzenlänge berechnen.
  • Aus der Richtung des Schattens lässt sich die räumliche Bolzenlage berechnen.
  • Aus dem Anfang des Schattens lässt sich der Fußpunkt berechnen.
  • Aus der Verwendung von zwei Beleuchtungen lassen sich zwei Schatten generieren. Dann kann man aus dem Schnittpunkt zweier (oder mehrerer) Schatten den Fußpunkt generieren, wenn beispielsweise aufgrund nur weniger projizierter Laserlinien der Anfang des einzelnen Schattens nicht bestimmbar ist.
  • Eine Generierung der Schatten mit verschiedenen Richtungen durch Verwendung mehrerer Lichtquellen, die verschiedene Positionen haben (vgl. Stadionflutlicht), ist möglich.
  • Oder Generierung der Schatten mit verschiedenen Richtungen durch Drehen des Sensors idealerweise um die optische Achse. Generierung der Schatten vorzugsweise mit einer in Schritten verfahrbaren Laserlichtquelle zum Erhalt einer sehr klaren und gut auswertbaren Schattenkontur
  • Durch die verfahrbare Laserlichtquelle erhält man lateral verteile dreidimensionale Informationen der Fläche, auf der der Bolzen befestigt ist. Daraus lässt sich die Fläche mathematisch einfach aber auch komplex vollständig beschreiben (Ebene aus 3-Punkte-Formel, Gitter, etc.).
  • Auf die mathematisch beschriebene Fläche lassen sich geometrische Operationen wie Objektschnitte, Projektionen anwenden.
  • Das Messgerät wird idealerweise mit einer steuerbaren Verfahreinheit zur Messposition verfahren (mehrachsigen Roboter, ein- oder mehrachsige Lineareinheit, Koordinatenmessmaschine). Da der Sensor sehr genau ist, und auch die Verschiebung der Linien, braucht die Verfahreinheit die Messposition nur reproduzierbar genau zu erreichen (Punkt zu Punkt-Bewegung). Die Bahngenauigkeit ist bei diesem Verfahren nicht von Bedeutung.
  • Die Bolzen können unterschiedlichste Ausprägungen aufweisen (mit/ohne Gewinde, versch. Materialien, unterschiedliche Geometrien, Länge/Durchmesser, etc.).
  • Die Vorrichtung erlaubt nicht nur eine gutschlecht-Aussage, sondern auch Trenderkennung anhand detaillierter und genauer Messwerte.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
  • 1 schematisch eine Anordnung aus Strahlungsquelle, Strahlungsempfänger und zu vermessender Oberfläche;
  • 2 eine der 1 entsprechende Darstellung bei einer linear verschobenen Strahlungsquelle;
  • 3 eine der 1 entsprechende Darstellung bei einer verkippten Strahlungsquelle;
  • 4 die gleiche Darstellung bei einer Strahlungsquelle, bei der die Abstrahlrichtung des Stahls geändert ist;
  • 5 eine Ansicht einer zwei Zapfen aufweisenden Oberfläche in Richtung der Oberfläche;
  • 6 die Draufsicht auf die Anordnung der 5 mit den durch die Strahlungsquelle erzeugten Strahlungslinien.
  • 7 eine der 6 entsprechende Darstellung;
  • 8 ein Messergebnis bei dem gleichen Bolzen 5 wie in 7 mit einer Linienerzeugung aus einer anderen Richtung;
  • 9 die Kombination der Messergebnisse der 7 und 8.
  • 10 die Stirnansicht einer Anordnung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
  • 11 die Ansicht der Anordnung der 10 in einer abgewickelten Darstellung;
  • 12 die Darstellung zweier durch die Strahlungsquellen erzeugter Schatten eines Bolzens.
  • 1 zeigt stark schematisch die Anordnung nach der Erfindung. Die Vorrichtung enthält an einer Halterung 1 eine Strahlungsquelle 2, die einen Laserstrahl 3 abgibt. Dieser Laserstahl ist in der Richtung senkrecht zur Papierebene aufgefächert, also linienförmig. Die Richtung ist so gewählt, dass der Laserstrahl 3 schräg auf die zu überprüfende bzw. zu vermessende Oberfläche 4 auftrifft. Als Beispiel für eine Singularität, deren Form, Größe und Orientierung gemessen werden soll, enthält die Oberfläche 4 einen senkrecht von ihr abragenden Zapfen 5, beispielsweise einen Gewindezapfen, der zum festschrauben eines Bauteils dienen soll. An der Halterung 1 ist weiterhin ein Strahlungsempfänger 6 angebracht, der so orientiert ist, dass er die zu überprüfende Oberfläche 4 in dem zu prüfenden Bereich erfassen kann. Dies ist durch den Öffnungswinkel 7 angedeutet.
  • Der Laserstrahl 3 erzeugt auf der Oberfläche 4 eine schmale Linie, deren Längsrichtung senkrecht zur Zeichnungsebene der 1 verläuft. Der Strahlungsempfänger 6 empfängt die Reflexion dieser Linie und zeichnet sie auf. Um zu einem die Oberfläche darstellenden Bild zu gelangen, sind mehrere Strahlungslinien erforderlich. Diese mehreren Strahlungslinien werden von dem Strahlungsempfänger 6 aufgezeichnet und schließlich kombiniert.
  • Die Vorrichtung enthält eine nicht dargestellte Positioniereinrichtung, die beispielsweise derart ausgebildet ist, dass sie die Strahlungsquelle 2 ohne Änderung ihrer Orientierung linear verschiebt, wie dies in 2 dargestellt ist. Dort ist die Strahlungsquelle 2 linear in Richtung der Halterung 1 verschoben dargestellt, wobei die Verschieberichtung parallel zu der Oberfläche 4 verläuft. Man kann aus dem Vergleich der 1 und 2 erkennen, dass der Laserstrahl jetzt zwar noch unter dem gleichen Winkel gegenüber der Oberfläche 4 verläuft, aber die Oberfläche 4 an einer anderen Stelle trifft. Wegen der Auffächerung des Laserstrahls 3 senkrecht zur Papierebene entsteht hinter dem Zapfen 5 ein Schatten, der natürlich dann ebenfalls von dem Strahlungsempfänger 6 aufgenommen wird. Durch mehr oder weniger weites Verschieben kann die Strahlungslinie auf der Oberfläche 4 so positioniert werden, dass bei der Auswertung die Reflexion einer Schar von Strahlungslinien simuliert wird.
  • Eine weitere Möglichkeit der Positionierung der erzeugten Strahlungslinien auf der Oberfläche 4 zeigt die 3. Dort enthält die Positioniereinrichtung die Möglichkeit, die Strahlungsquelle 2 um eine feste Achse an der Halterung 1 zu verschwenken, was durch den Pfeil 9 angedeutet ist. Hier trifft der Laserstrahl 3 die Oberfläche 4 unter einem anderen Winkel als bei der Ausgangsposition der 1 und zusätzlich auch an einer anderen Stelle.
  • Nun zu 5. Während die 1 bis 4 den Zapfen 5 als Singularität der Oberfläche 4 von der einen Seite zeigt, zeigt die 5 ein Beispiel für eine Oberfläche 4 mit zwei Zapfen 5 beispielsweise von links in den 1 bis 4. Die von der Strahlungsquelle 2 erzeugte Strahlungslinie ist in den verschiedenen Positionen auf der sichtbaren Seite der beiden Zapfen dargestellt, wobei natürlich die einzelnen Strahlungslinien nur nacheinander zu sehen sind, die 5 sie aber gleichzeitig zeigt. Die Strahlungslinien 11 bis 14 werden also nacheinander erzeugt.
  • Wenn die Strahlungslinie bei der Anordnung der 1 bis 4 von links an fortschreitet, so erzeugt sie nacheinander die Linien 11 bis 14 in 5, das heißt die Strahlungslinie wandert die Zapfen 5 hinauf.
  • Das gleiche Fortschreiten der Strahlungslinie zeigt die 6, die eine Draufsicht auf die Anordnung der 5 darstellt. Vor dem Erreichen der beiden Zapfen 5 ist die Strahlungslinie ununterbrochen. Dies entspricht beispielsweise der Darstellung der 1. Sobald die Strahlungslinie weiter bewegt und auf der Vorderseite der Zapfen 5 zu sehen ist, entsteht hinter dem Zapfen 5 eine unterbrochene Strahlungslinie. Bei dem links in 5 zu sehenden rechtwinklig zu Oberfläche verlaufenden Zapfen ist die Lücke in den unterbrochenen Strahlungslinien rechtwinklig zu den Strahlungslinien, während sie bei dem schrägen Zapfen 5 rechts in 5 ebenfalls schräg zu der Richtung der Strahlungslinien verläuft. Auf diese Weise lässt sich auch das Abweichen des Zapfens 5 von seiner Sollposition feststellen. Wenn ein Zapfen 5 in der Ansicht der 5 nach vorne oder hinten geneigt ist, so kann dies dadurch festgestellt werden, dass eine zweite Reihe von Messungen durchgeführt wird, bei der die Vorrichtung um eine senkrecht zur Oberfläche verlaufende Achse verdreht wird, beispielsweise um 90.
  • Man kann den Zeichnungen auch entnehmen, dass auf diese Weise auch die Höhe der Zapfen festgestellt werden kann. Selbstverständlich werden die Strahlungslinien auch dadurch unterbrochen, dass Öffnungen oder Stufen in der Fläche angeordnet sind. Alle diese Singularitäten können auf diese Weise ermittelt und überprüft werden.
  • Es wurden mehrere Ausführungsformen dargestellt, bei denen die Strahlungsquelle bewegt oder in ihrer Abstrahlrichtung geändert wird, während der Strahlungsempfänger ortsfest bleibt. Nicht dargestellt ist die Möglichkeit, die aber ebenfalls von der Erfindung umfasst sein soll, dass eine Einheit aus Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger zusammen bewegt wird, beispielsweise mit Hilfe eines Roboters.
  • Nun zu 7. In 7 ist schematisch das Messergebnis dargestellt, bei dem mehreren Linien 11 bis 15 nacheinander erzeugt und in einer Auswerteinrichtung miteinander kombiniert werden. Alle Linien 11 bis 15 sind wieder parallel zueinander. Anschließend wird beispielsweise bei der in 1 bis 4 dargestellten Anordnung die Strahlungsquelle um eine Achse verdreht, die senkrecht auf der Oberfläche 4 steht, beispielsweise um 45 Grad. Dann wird der gleiche Vorgang, wie er zu der 7 führte, wiederholt. Das Ergebnis ist in 8 dargestellt.
  • Hier sind nacheinander die Linien 21 bis 25 auf der Oberfläche 4, auf der der Bolzen 5 steht, abgebildet. Zur Vermessung des Bolzens dienen hier, ebenso wie bei den vorherigen Figuren, die Kontur. Im des Schattenwurfs des Messobjekts auf der Oberfläche 4, auf der der Bolzen 5 steht.
  • Wenn nun die Ergebnisse der 7 und der 8 in der Auswerteinrichtung überlagert welchen, siehe die schematische Erklärung in 9, so kann aus der Ermittlung des Verlaufs der Konturen der Fußpunkt des Bolzens 5 auch dann ermittelt werden, wenn der Abstand der erzeugten Linien relativ groß ist.
  • In 10 ist schematisch auf einer gemeinsamen Halterung 30 ein Strahlungsempfänger 6, beispielsweise eine Kamera, angeordnet. Unmittelbar benachbart zu der Kamera 6 ist eine Strahlungsquelle 31 angeordnet, bei der es sich beispielsweise um einen Linienlaser oder einen Infrarotprojektor handelt. Diese Strahlungsquelle 31 ist in diesem Ausführungsbeispiel dazu bestimmt, mehrere parallel zueinander verlaufende geradlinige Linien auf der zu der prüfenden Oberfläche zu erzeugen.
  • Auf der Halterung 30 ist beidseits des Strahlungsempfängers 6 je eine einen Projektor bildende LED-Zeile 32 angeordnet, bei der es sich um eine nebeneinander angeordnete Reihe von der LEDs handelt. Die beiden Zeilen 32 sind auf der Halterung 30 unter einem Winkel von 90 deg. zueinander ausgerichtet.
  • 11 zeigt eine schematische Ansicht der Anordnung der 10 von rechts unten, wobei die beiden LED Zeilen 32 in eine Ebene aufgeklappt sind, um sie besser sichtbar zu machen. Der Strahlungsempfänger 6 ist von oben auf die Stirnfläche des zu überprüfenden Bolzens 5 gerichtet. Der Mehrlinienlaser 31 ist etwa an der gleichen Stelle angeordnet, da er zur Ermittlung der Oberfläche 4 dienen soll. Die beiden LED Zeilen 32 sind so ausgerichtet, dass sie den Bolzen 5 von der Seite aus beleuchten. Sie sind zwar in 11 als in einer Ebene liegend dargestellt, in Wirklichkeit beleuchten sie den Bolzen 5 aber nicht aus exakt entgegengesetzten Richtungen, sondern aus Richtungen, die in der Projektion in die Ebene 4 beispielsweise einen Winkel von 90°. miteinander Einschließen. Das Ergebnis der Beleuchtung durch die beiden LED Zeilen 32 ist in 12 dargestellt. Hier sind zwei Schatten 34 gebildet, die unter einem rechten Winkel zueinander verlaufen.
  • Ähnlich wie bei der Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf 7 bis 9 beschrieben wurde, lässt sich aus den Schatten sowohl die Größe und als auch die Form des Bolzens 5 ermitteln.
  • Durch die zwei Schatten des Bolzens kann der Fußpunkt und die Ausrichtung des zu messenden Bolzens bestimmt werden. Zwei gerichtete oder ungerichtete Beleuchtungen, die rechtwinklig zueinander stehen, erzeugen nacheinander oder gleichzeitig diese Schatten. Dazu kann man statische Beleuchtungen benutzen, die jeweils einen Schatten auf einmal erzeugen. Die Beleuchtungen können entweder Zeilenbeleuchtungen aus LEDs im sichtbaren oder Infrarotlicht sein, oder Projektoren im sichtbaren oder Infrarotlichtbereich, oder sonstige Strahlungsquellen, die zur Erzeugung eines ausgeprägten Schattens geeignet sind. Die Wellenlänge der Beleuchtungen sind der Wellenlänge der Linienbeleuchtung angepasst.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zum berührungsfreien Vermessen von insbesondere zylindrischen Gegenständen auf Oberflächen (4), mit – einer ersten Strahlungsquelle (2, 31) zum Erzeugen mindestens einer Linie (11, 12, 13, 14) auf der Oberfläche (4) im Bereich des Gegenstands (5), – einer zweiten Strahlungsquelle (32, 32) zum Erzeugen von zwei Schatten (34) des Gegenstands (5) auf der Oberfläche (4) in unterschiedlichen Richtungen, – einem auf die Oberfläche (4) gerichteten, mindestens den Bereich des Gegenstands (5) erfassenden Strahlungsempfänger (6) zum Empfang der reflektierten Strahlung, und – einer Auswerteinrichtung zum Auswerten des von dem Signalempfänger (6) empfangenen Signals, – wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, den Fußpunkt des Gegenstands (5) aus dem Schnittpunkt der zwei Schatten (34) zu bestimmen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Strahlungsquelle (2, 31) mehrere Linien (11, 12, 13, 14) für eine Mehrlinientriangulation der Oberfläche (4) erzeugt, und wobei die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, die Oberfläche (4), auf der der Gegenstand (5) befestigt ist, mit Hilfe einer Mehrlinientriangulation zu bestimmen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auswerteeinheit weiter dazu ausgebildet ist, die Ausrichtung des Gegenstands (5) anhand der zwei Schatten (34) zu bestimmen.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Auswerteeinheit weiter dazu ausgebildet ist, die Größe des Gegenstands (5) anhand der Schatten (34) zu ermitteln.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der zwei zweite Strahlungsquellen (32) zur Erzeugung der beiden Schatten (34) vorgesehen sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die erste Strahlungsquelle (2) zur Erzeugung der Linien (11, 12, 13, 14) gleichzeitig die zweite Strahlungsquelle für die Schatten bildet.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit einer gemeinsamen Halterung (30), an der der Strahlungsempfänger (6), die erste Strahlungsquelle (31) und die mindestens eine zweite Strahlungsquelle (32) angeordnet sind.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Positioniereinrichtung, die einen Roboter aufweist, der die erste Strahlungsquelle (2, 31) und/oder den Strahlungsempfänger (6) bewegt.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Strahlungsquelle (2, 31) derart ausgebildet ist, dass sie zu einer scharfen Kantenbildung führt, insbesondere ein Laser ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zum Verdrehen der ersten Strahlungsquelle (2) um eine etwa senkrecht auf der Oberfläche (4) stehende Achse.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Auswerteeinheit zur Messung sonstiger Geometriemerkmale, wie Bohrungen, Kanten, Flächenpunkte, Abstände oder dergleichen ausgebildet ist.
DE200620021170 2005-05-11 2006-02-06 Vorrichtung zum berührungsfreien Vermessen Expired - Lifetime DE202006021170U1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200620021170 DE202006021170U1 (de) 2005-05-11 2006-02-06 Vorrichtung zum berührungsfreien Vermessen

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005022605 2005-05-11
DE102005022605.1 2005-05-11
DE200620021170 DE202006021170U1 (de) 2005-05-11 2006-02-06 Vorrichtung zum berührungsfreien Vermessen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202006021170U1 true DE202006021170U1 (de) 2013-05-14

Family

ID=48608161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200620021170 Expired - Lifetime DE202006021170U1 (de) 2005-05-11 2006-02-06 Vorrichtung zum berührungsfreien Vermessen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202006021170U1 (de)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3044536B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur vermessung von innengewinden eines werkstücks mit einem optischen sensor
DE10122313A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur berührungsfreien Untersuchung eines Gegenstandes, insbesondere hinsichtlich dessen Oberflächengestalt
DE102006015792A1 (de) Verfahren und System zur Formmessung einer reflektierenden Oberfläche
DE102010007396B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum optischen Inspizieren eines Prüflings mit einer zumindest teilweise reflektierenden Oberfläche
WO2014023364A1 (de) Messeinrichtung zum vermessen eines messobjekts und verfahren dazu
DE102006031142A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum dreidimensionalen Vermessen und Prüfen von Sportbällen und kugelförmigen Objekten
WO2009083251A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum optischen inspizieren einer oberfläche an einem gegenstand
DE102014104338A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Oberflächendeformationen
DE102008018143A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur topographischen Vermessung von Oberflächen von Gegenständen
EP2589926A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur optischen Formerfassung von bewegten Gegenständen
DE102019201272B4 (de) Vorrichtung, Vermessungssystem und Verfahren zur Erfassung einer zumindest teilweise spiegelnden Oberfläche unter Verwendung zweier Spiegelungsmuster
WO2000066972A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur objektabtastung
DE3831267A1 (de) Optischer messfuehler
WO2015169345A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kalibrieren einer abbildungsoptik für messtechnische anwendungen
DE102013208397B4 (de) Koordinatenmessgerät mit einem zusätzlichen, berührungslos messenden Oberflächenvermessungsgerät
WO2009083248A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum optischen inspizieren einer oberfläche an einem gegenstand
EP2847543B1 (de) Messeinrichtung und verfahren zum vermessen eines messobjekts
DE102006005874B4 (de) Verfahren zum berührungsfreien Vermessen
DE4011407A1 (de) Vorrichtung zur quantitativen absolutvermessung der dreidimensionalen koordinaten eines pruefobjekts
DE102014016087B4 (de) Dreidimensionale optische Erfassung von Objektoberflächen
WO2011144374A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur charakterisierung von pyramidalen oberflächenstrukturen auf einem substrat
DE102005021645B4 (de) Verfahren zum opto-taktilen Messen eines Objektes
DE202006021170U1 (de) Vorrichtung zum berührungsfreien Vermessen
DE102017111819B4 (de) Bohrungsinspektionsvorrichtung
EP2590139A1 (de) Verfahren und Apparat zur flächenhaften optischen dreidimensionalen Messung von Oberflächentopographien

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 20130704

R151 Term of protection extended to 8 years

Effective date: 20130528

R165 Request for cancellation or ruling filed
R152 Term of protection extended to 10 years

Effective date: 20140227

R071 Expiry of right
R443 Decision by department
R006 Appeal filed
R008 Case pending at federal patent court
R010 Appeal proceedings settled by withdrawal of appeal(s) or in some other way
R171 Utility model ruled invalid in part