DE2646219B2 - Photogrammetrisches Verfahren zum Erfassen der Oberfläche eines Gegenstandes aus dem Bereich der industriellen Fertigung - Google Patents

Description

a) Die Oberfläche des Gegenstandes wird in geeignete Elementarflächen unterteilt,

b) für jede Elementarfläche wird eine bestimmte Anzahl von Meßpunkten in Abhängigkeit von ihrer Krümmung festgelegt,

c) die Koordinaten dieser Meßpunkte werden mit dem Stereokomparator ermittelt,

d) die ermittelten Koordinaten werden in den Rechner eingespeist,

e) der Reümer errechnet die Koordinaten einer Anzahl weiterer angenäherter Meßpunkte für die betreffende Elementarfläche und steuert den Stereokomparator nacheinander auf die weiteren errechneten angenäherten Meßpunkte,

f) an jedem der errechneten angenäherten Meßpunkte wird die Meßmarke mit der Elementarfläche in Übereinstimmung gebracht, und

g) der dadurch ermittelte Meßwert wird gespeichert

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinaten der weiteren, angenäherten Meßpunkf; mittels eines Algorithmus aus den zuvor gespeicherten Ka- -dinaten errechnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Algorithmus eine Richtung und/oder Bahn für den Stereokomparator festgelegt wird.

4. Photogrammetrisches Analysier- und Auswertegerät zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 3, mit einem Stereokomparator mit vier zugehörigen Schrittschaltmotoren, mit einem mit Peripherieeinheiten ausgestatteten Rechenwerk, einem Zeichentisch und einem Fernschreiber, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stereokomparator (1) ein Steuerpult (9) zugeordnet ist, welches mit dem Rechenwerk (6) über ein erstes Interface (8) verbunden ist und das Rechenwerk (6) mit den Schrittschaltmotoren (2 bis 5) über ein zweites Interface (7) verbunden ist, wobei das Rechenwerk (6) direkt die Bewegungen der Bildträger steuert, und wobei dem Rechenwerk (6) ein Fernschreiber (10), ein Konsol (11), ein Zeichentisch (13), ein Drucker (14) und ein Plattenspeicher (15) zugeordnet sind.

Die Erfindung betrifft ein photogrammetrisches Verfahren zum Erfassen der Oberfläche eines Gegenstandes aus dem Bereich der industriellen Fertigung, bei dem BilclT dieses Gegenstandes in einem Stereo-Komparator unter Verwendung eines Rechners punktweise ausgewertet werden.

Verfahren dieser Art werden ι. H in der Autoindu

strie dazu verwendet, Gips- oder Holzmodelle neuer Autotypen, die von Designern entworfen worden sind, in ihren räumlichen Abmessungen mathematisch genau zu erfassen, so daß eine Reproduktion dieser Modelle durch eine entsprechende numerische Steuerung von Werkzeugmaschinen möglich wird.

Aus der DE-AS 12 37 340 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zum Vermessen industrieller Gegenstände Maßnahmen der topographischen Photogrammetric

ίο angewendet werden.

Die topographische Photogrammetric wurde bisher im wesentlichen angewendet, um Landkarten herzustellen. Dabei wurden die Photogramme hauptsächlich nach Höhenlinien vermessen und dementsprechend der

Stereo-Komparator so gesteuert, daß er im Landschaftsbild der Höhenlinie einer einmal fest eingestellten Höhe folgt Durch sukzessive Neueinstellung der Höhe wird die Karte nach und nach mit dem Stereokomparator erstellt

Für industrielle Modelle ist eine Vermessung nach Höhenlinien uninteressant Es kommt vielmehr darauf an, das Modell in möglichst kurzer Zeit mathematisch möglichst genau zu erfassen. Die Forderung nach möglichst schneller Erfassung bedeutet, daß die Zahl der Meßpunkte möglichst niedrig gehalten werden solL Die Forderung nach hoher Genauigkeit ist dazu konträr, denn sie fordert eics große Zahl von Meßpunkten, um eine gute mathematische Approximation der Oberflächengestalt vornehmen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend, ein photogrammetrisches Verfahren zum Erfassen der Oberfläche eines Gegenstandes aus dem Bereich der industriellen Fertigung anzugeben, das im Hinblick auf Schnelligkeit und Genauigkeit optimiert ist

Diese Aufgabe wird mit einem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen photogrammetrischen Verfahren gelöst, das erfindungsgemäß nach der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise ausgestaltet ist

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung zeichnet die mit der Vermessung betraute Person auf dem Gips- oder Holzmodell des Gegenstandes Felder auf, die einzeln vermessen werden. Diese Felder grenzen aneinander an und sind durch Randlinien definiert Die Einteilung in solche Elementarflächen ist erforderlich, weil das Modell keine topografischen Fixpunkte aufweist, wie sie beispielsweise bei einer Landschaft gegeben sind.

so Die Randlinien der Elementarflächen werden dann mit Meßpunkten markiert Die Zahl und Lage der Meßpunkte auf den Randlinien wird von der die Vermessung vornehmenden Person bestimmt. Dabei werden gerade Linienstücke mit weniger Meßpunkten versehen, gekrümmte Linienstücke dagegen mit einer größeren Anzahl von Meßpunkten.

Im Anschluß daran werden die markierten Elementarflächen photographiert und die einanderzugeordneten photographischen Abbildungen in einem Stereo- Komparator vermessen. Die Bedienungsperson fährt dabei mit einer Handsteuerung die markierten Meßpunkte an. Nachdem die Lichtmarke mit der Elementarflache in Übereinstimmung gebracht worden ist, werden die gemessenen Koordinaten in den Rechner eingespei-

'>■· chert, beispielsweise durch Betätigung eines Aufzeichnungspedals.

Hat die Bedienungsperson die vorgezeichneten Meßpunkte des Modells abgefahren, und ihre Koordina-

ten in den Rechner eingespeichert, so errechnet der Rechner mit Hilfe eines Approximationsverfahrens aus den einzelnen Meßpunkten die mathematische Funktion der Elementarfläche aus. Diese mathematische Funktion beschreibt die Elementarflache jedoch nur angenä- hert Um die Beschreibung der Modellflächen durch die gewonnene mathematische Funktion zu verbessern, ist es erforderlich, weitere Informationen über die Elementarfläche zu erhalten. Dazu berechnet der Rechner Meßpunkte innerhalb der Rand- oder Grenzlinien der Elementarfläche. Bei einer vorgegebenen Zahl von Meßpunkten werden die Koordinaten der Meßpunkte so berechnet, daß sie gerade an den Stellen der Elementarfläche liegen, wo sie den größten Informationsgehalt für die weitere Annäherung der Flächen- is funktion an die tatsächlichen Verhältnisse der Elementarfläche ergeben. Errechnet werden somit die Koordinaten von Meßpunkten, die in der approximierten Fläche liegen, wobei diese Fläche von der tatsächlichen Elementarfläche etwas abweicht

Nach Berechnung der Koordinaten der weiteren Meßpunkte werden diese weiteren Meßpunkte von dem Stereokomparator automatisch angefahren. Der Rechner berechnet bei jedem dieser weiteren Meßpunkte auch noch die jeweils senkrechte Einfallsrichtung für die Lichtmarke. Die Bedienungsperson stellt dann die Lichtmarke so ein, daß sie nach seinem visuellen, stereoskopischen Eindruck in der tatsächlichen Elementarfläche zu liegen kommt Dann werden die Koordinaten der Lichtmarke in den Rechner eingespeichert, beispielsweise durch Betätigung eines Aufzeichnungspedals.

Aus dem Vergleich der Koordinaten der errechneten weiteren Meßpunkte der Approximationsfläche mit den Koordinaten der entsprechenden Punkte auf der tatsächlichen Elementarfläche erhält der Rechner eine Reihe weiterer Informationen über die Elementarfläche, die zur Verbesserung der Näherungsgleichung für die Elementarfläche benutzt werden. Die verbesserte Näherungsf'inktion beschreibt die Elementarfläche weitaus besser als die erste Näherung, die aus den Meßpunkten entwickelt wurde, die von der Bedienungsperson markiert wurden. Wird eine noch genauere mathematische Beschreibung der Elementarfläche gewünscht, so kann dieses Verfahren wiederholt werden, unter Umrtänden mehrmals hinterei lander.

Bei der Berechnung der Meßpunkte und ihrer Koordinaten wird mit besonderem Vorteil ein Verfahren angewendet, das in der französischen Patentschrift 14 94 849 (entspricht der DE-PS 15 49 634) beschrieben ist.

Vorzugrweise werden die Koordinaten der weiteren. angenäherten Meßpunkte mittels eines Algorithmus aus den zuvor gespeicherten Koordinaten errechnet. Mit dem Algorithmus kann bezüglich des Modells für die Meßpunkte eine Absuchrichtung oder auch eine bestimmte Bahn festgelegt werden.

Die Erfindung wird nun anhand der in den Figuren dargestellten Ausfuhrungsbeispiele beschrieben und näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine schemäfische Darstellung eines erfindungsgemäßen photogrammetrischen Analysier- und Auswertegeräts;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teils des Geräts der Fig. 1; r>">

F i g. 3 zeigt ein Grundschema und

F1 g. 4 die Darstellung iines in einem dreidimensionalen Raum befindlichen Körners, der durch verschiedene

Schnittflächen hervorgehoben ist

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführunßsbeispiel zeigt einen von vier Schrittschaltmotoren 2,3,4,5 und einem Steuerpult 9 umgebenen Stereokomparator 1.

Die Ausführung der Schrittschaltmotoren hängt vom Typ des Stereokomparators ab, dem sie zugeordnet sind. Die Motoren 2 und 4 z.B. dienen zum Fortbewegen der Klischeeträgerplatte von links her (Fig.3) nach zwei rechtwinklig zueinanderstehenden Achsen, und die Motoren 3 und 5 zum Bewegen der Klischeeträgerplatte von rechts her, nach zwei anderen, rechtwinklig zueinanderstehenden Achsen. Das später in bezug auf Fig.2 noch im einzelnen beschriebene Steuerpult 9, das sich immer in Reichweite des Beobachters befindet, während dieser die Klischees betrachtet gestattet entweder eine manuelle oder eine automatische Steuerung. An die Schxittschaltmotoren 2 bis 5 ist über ein erstes Interface 7 ein Rechenwerk 6 angeschlossen, das mit dem Pult 9 über ein zweites Interface ti verbunden ist

Aus der Zeichnung ersieht man die Richtung der elektrischen Verbindungen, die vom Sxeuerpult 9 zum Rechenwerk 6 hin über das zweite Interface 8, und vom Rechenwerk 6 zu den Schrittschaltmotoren 2 bis 5 über das erste Interface 7 verläuft Dem Rechenwerk sind folgerte Peripherieeinheiten zugeordnet; ein Fernschreiber 10, ein Konsol 11, ein Sichtanzeigesystem 12, ein Zeichentisch 13, ein Schnelldrucker 14 und ein Plattenspeicher 15.

Das in Fig.2 dargestellte Steuerpult 9 umfaßt ein Aufzeichnungspedal 19, sowie der Bedienungskraft zur Verfügung stehende Potentiometer 20 und 21, die Spannungswerte liefern, welche von der vom Operator verliehenen Drehung abhängig sind.

Der Operator kann über das Interface 8 mittels des Potentiometers 22, genauso wie bei den Potentiometern 20 und 21, Spannungen erzeugen, um auf einen Paramter für den Algorithmus der Positonsverstellung einzuwirken und damit die Entfernung zwischen Meßpunkten zu bestimmen. Über die Tasten 23 bis 28 können dem Rechenwerk 6 die den Programmablauf betreffenden Informationen eingegeben werden, und zwar wie folgt:

— Taste 23 betrifft einen neuen Start;

— Taste 24 betrifft den Start eines Schnitts;

— Taste 25 bezieht sich auf die Funktionsweise »Kurvenschreiben«;

— Taste 26 bezieht sich auf die Funktionsweise »Raster«;

— Taste 27 betrifft das Ende des Rechenvorgangs;

— Taste 28 ist ein Ein/Ausschalter.

Was die Elemente der F i g. 1 und 2 betrifft die vorher schon im einzelnen beschrieben wurden, so sind noch folgende präzisierende Angaben zu machen:

Da das System dazu vorgesehen ist, ?ine genaue analytische Auswertung durchzuführen, muß die Meßbildauflösung des Stereokomparators 1 beim Klischee ± 1 μηι betragen. Die Wiederholbarkeit der Meßpunktbestimmung durch den Operator auf dem Klischee muß besser als ±3 μπι sein.

Das System kann selbstverständlich auch an Geräten mit schlechterer Bestimmungsqualität angebracht werden, für diesen Fall müßte man jedoch andere, weniger aufwendige Lösungen analoger oder mechanischer Art finden.

Die Leistung der Schrittschaltmotoren 2 bis 5 muß so groß sein, daß sie mit einer maximalen Geschwindigkeit von I cm/sec die Klischeeträeernlatten fortbrweppn

können, mit einem Schaltschritt, welcher der Drehung des Meßapparats entspricht, also 1 μπι.

Das Rechenwerk muß zwei Berechnungsarten durchführen können:

1. Jene zur relativen oder absoluten Orientierung durch angemessene Verfahren, die eine optimale Präzision garantieren, wobei kein systematischer Fehler wegen mangelhafter Modellisierung eingeführt werden darf.

2. Messungen von Schnitten, die eine Echtzeitfunktion des Rechenwerks erfordern.

Ein bestens hierfür geeigneter Rechner ist ein Minicomputer mit einer Hauiptspeicherkapazität von 32 K, der mit Karten für Echtzeitverfahren ausgestattet ist, sowie mit verschiedenen Zusatzeinrichtungen, die für die Verwendung einer gedrahteten Multiplikations-Divisionsfunktion notwendig sind, und mit Verbindungsorganen zur Kommunikation mit den Peripheriegeräten 10 bis 15.

Das erste Interface 7 übertrügt bei der Funktionsweise nach Typ 2, die im folgenden beschrieben ist, die Schrittzahl an die Schrittschaltmotoren 2 bis 5, welche bei jedem Programmschritt die Berechnung eines Schnitts auszuführen haben. Diese Übertragung erfolgt mittels hochfrequenter ImpuKfolgen, ausgehend von den vom Rechenwerk 6 gelieferten numerischen Informationen.

Eine Reihe von Analog- und Digitaltests gestattet eine Überprüfung der vom Rechenwerk für jeden Motor festgelegten Anzahl von Schaltschritten.

Die Übertragung geht zu j;enau bestimmten Zeitpunkten im Ablauf des Rechnerprogramms vor sich.

Durch das zweite Interface 8 ist es dem Operator möglich, das Rechenwerk 6 über das Steuerpult 9 zu steuern. Sein Aufbau ist sehr einfach, da sich seine Funktion darauf beschränkt, dem Rechenwerk 6 Binärdaten zu übermitteln, die Null- oder uns-Zustände darstellen, z. B. Start-Stop, Aufzeichnen eines Meßpunktes, Funktionsart, Auswahl eines Rechnerprogramms, oder 16-Bit-Worte, welche eine Definition der den vom Operator eingegebenen Analogwerten entsprechenden Impulsfolgen gestatten. In der Hauptsache sind die Analogsteuerungen drei an der Zahl:

— zwei werden permanent zum Weiterbewegen des Lichtmarkierungspunktes benutzt, der vom Operator beobachtet wird,

— eine wird gelegentlich verwendet, um die mittlere Entfernung zwischen Meßpunkten zu bestimmen.

Alle an da das zweite Interface 8 gesendeten Werte werden vom Rechenwerk 6 zu den von der Abwicklung des Rechenprogramms abhängigen Zeitpunkten berücksichtigt

Das Steuerpult 9 der F i g. 2, das sich in Reichweite des Operators befindet, während dieser die Klischees beobachtet, gestattet:

— durch sogenannte »manuelle« Steuerungen eine Fortbewegung der Klischeeträger zum Messen der Rasterpunkte, der Orientierungspunkte und der definierten Punkte des Objekts. Die Steuerungen bestehen aus vier Parabol-Potentiometern mit Inverter, entsprechend den vier Klischeeträgerbewegungen;

— durch »automatische« Steuerungen eine Fortbewegung der Klischeeträger zum Messen der Punkte in Schnitten.

Zwei der Steuereinrichtungen bestehen aus Linear-Potentiometern 20, 21 mit Mittelwertpunkt, und eine dritte Steuereinrichtung 22 zum Abmessen des Abstands zwischen den Meßpunkten besteht ebenfalls aus einem linearem Potentiometer mit Mittelwertpunkt.

Die Peripheriegeräte 10 bis 15 werden auf herkömmliche Weise angewendet, die je nach Funktionsart des Systems und je nach den gewünschten Meßergebnissen variieren kann. ίο Die Elemente der F i g. 3 sind wie folgt difiniert:

— O\,X\,y\,Z\ und Ch,/2, zj sind die Raumbezugskoordinaten der beiden Klischees 50, 51, und OXYZ stellt die Raumbezugskoordinaten für ein Objekt 52 dar. — P ι und Pi sind perspektivische Zentren.

— M ist ein beobachteter Objektpunkt, und m\ bzw. nu sind Abbildungen des Punkts M auf der betreffenden linken bzw. rechten Klischeeplatte 50 bzw. 51.

— X\, Z\ ütlu Λ2, £2 Sifiu uic cmspfcCiicfiucn ivöOFuifiäicri

der Punkte mi und nh auf ihren betreffenden Klischees, und X, Y, Z sind die Koordinaten der Elemente des Bezugsobjekts im Punkt M des Objekts 52.

Die Translationsbewegungen und Drehungen zwisehen den Raumbezugsdreikanten und Meßskalen werden durch eigene Koordinaten definiert.

Wird b^i der erfindungsgemäßen Vorrichtung das in der FR-PS 14 94 849 beschriebene Berechnungsverfahren angewendet, so werden die Koordinaten eines entsprechenden Punktes k am Bezugsobjekt als Funktion dieser Parameter berechnet:

Yk Z_k

X Pij, Uk, Vk) Y (Pij,Uk,v_t) Z (Pij, Uk, Vk).

Dabei sind u und ν Parameter zur Bestimmung eines Oberflächenpunktes, die zwischen Null und 1 liegen und Pij Koordinaten bezüglich des Koordinatensystems OXYZ und Parameter, die der Schnittfläche durch das zu messende Objekt entsprechen.

Gewisse Formreproduktionsverfahren verwenden mathematische Darstellungsmethoden, ausgehend von am Objekt vorgenommenen Messungen bestimmter Punkte. Diese Techniken werden insbesondere ange wendet, wenn es sich um die Fertigung von Plänen, Werkzeugen, oder Druckvorlagen dieser Objekte zu verschiedenen Maßstäben handelt.

Das in der FR-PS 14 94 849 beschriebene Verfahren besteht darin, daß man eine Objektfläche in verschiede ne Elementarflächen zerstückelt, von denen man ' '.ne bestimmte Anzahl von Punkten in Abhängigkeit von den festgestellten Krümmungen mißt. Dieses Verfahren kann ausgehend von diesen Daten teilweise automatisch in speziellen Programmen erfolgen, die eine Berech nung der mathematischen Bestimmungsdaten einer Oberfläche gestatten, wobei die Toleranzgrenze zwischen den gemessenen Punkten und den entsprechenden Punkten der mathematischen Fläche einen vorausbestimmbaren Maximalwert hat

Es wird nun auf Fig.4 Bezug genommen; darin ist jede Elementarfläche durch Punkte Pij gekennzeichnet deren Anzahl und Koordinaten den Grad und die Position bestimmen. Die Position eines Punktes dieser Elementarfläche ist durch Berechnung erhältlich, ausge hend von den Punkten Pij und den beiden Parametern u und v, die alle Werte zwischen Null und Eins annehmen können. Im Beispiel der F i g. 4 definiert das Punktenetz von

31 bis 46 die Oberfläche S. Ein Punkt P auf 5 hat die Koordinaten X_p=f(Pij, u, v)\ in dieser Gleichung ist Xp der Vektor der Punktekoordinaten.

In Anbetracht dieser Aufteilung ist es verständlich, daß die am Objekt vorgenommene Messung nicht beliebiger Art sein kann, da sonst umfassende Zwischenberechnungen ausgeführt werden müßten, um die GrcTzen zu finden, nach denen die mathematischen Flächen definiert sind, die der Objektoberfläche am nächsten kommen. Der Meßapparat muß also mit einer Mindestzahl von Punkten eine Grenzbestimmung durchführen können, wobei der Operator die Wahl hat, die Position und den Steigungsgrad der Grenzkurve durch einen Schnitt des Objekts durch eine Ebene, einen Zylinder oder eine komplexere Schnittfläche zu bestimmten.

Die in den F i g 1 und 2 dargestellte, erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert wie folgt, wobei die der herkömmlichen Formel der Photogrammetric ausgeführt. Der vollständige Bearbeitungszyklus dauert etwa 40 msec.

Durch das Betätigen der Potentiomenter 20 und 21 (Fig. 2) kann der Operator damit die auf jedem Klischee 50 bzw. 51 in ml bzw. ml positionierte Leuchtmarke verschieben, oder aber die Klischees 50, 51 selbst, um die Position dieser Leuchtmarken zu verändern, was auf dasselbe hinausläuft. Die Verstellung erfolgt während des automatischen Anfahrens eines weiteren vom Computer errechneten Meßpunktes. Der Operator achtet dabei darauf, daß die Meßmarke beim Verschieben des Stereokomparators möglichst in der Elementarfläche bleibt. Damit soll erreicht werden, daß die Meßmarke sich nach dem stereoskopischen Eindruck des Operators nicht über einen bestimmten Abstand hinaus von der zu vermessenden Elementarfläche entfernt. Wenn nämlich dieser bestimmte Abstand

vOl duagcnciiucii nuatutii uiigcii t:ti nugc / "u LrcituuCn sind:

Die Bedienungsperson legt zunächst ihre Klischees 50, 51 (F i g. 3) auf die Klischeeträger des Stereokomparators; sie mißt dann die Rasterpunkte und die notwendigen Anhaltspunkte zum Bestimmen des Be/.ugsobjekts. Sie ruft dann das Programm zum Berechnen der »Orientierung« auf und erhält die nötigen Drehbewegungen und Translationsbewegungen zwischen den drri in Fig. 3 dargestellten Bezugselementen 50,51 und 52.

Der Operator gibt dann dem Rechenwerk 6 die Ausga:.gselemente zum Ausführen der Messung für einen ersten Schnitt ein. nämlich:

— Translation und Rotationen;

— Rasterpunkte;

— Ausgangsposition des Stereokomparators (bzw. die Koordinaten des Klischees);

— die Elemente zum Bestimmen des Schnittes, d. h. die Koordinaten der Punkte Pij.

Sind die Messungen für einen Schnitt abgeschlossen, so gibt der Operator die neuen Ausgangsdaten für den neuen Abschnitt ein (Koordinaten von Pij).

Für den Fall eines Klischeewechsels am Stereokomparator muß der Vorgang natürlich wieder von vorne angefangen werden. Der Apparat ist dann funktionsbereit.

Der Operator verfügt auf dem Steuerpult 9 über zwei Potentiomenter 20 und 21 (F i g. 2), welche Spannungen liefern, die von ihrem Drehwinkel abhängig sind. Diese Spannungswerte werden in numerische Werte im Interface 8 verwandelt, und vom Rechenwerk 6 zu vom Programm bestimmten Zeitpunkten abgelesen. Die so erhaltenen numerischen Werte gestatten eine Festlegung der Werte für u und v. Der Operator hat damit also die Möglichkeit u und ν variieren zu lassen, d. h. die Abbilder m 1 und m 2 von Mzu bewegen (F i g. 3).

Die Koordinaten von M werden vom Rechenwerk 6 in Abhängigkeit von Pij und u bzw. ν berechnet Die Koordinaten der Klischees, also des Stereokomparators, für die Bilder m 1 und m 2 werden hieraus abgeleitet Sind die Klischeekoordinaten im Rechenwerk 6 eingespeichert so lierfert dieses dem Interface 7 (Fig. 1) die Anzahl der Schritte zum Erreichen der errechneten neuen Position, je nach der vorhergehenden Position des Stereokomparators. Diese nötige Schrittzahl wird den Schrittschaitmotoren 2 bis 5 durch das Interface 7 übermittelt worauf diese entsprechend betätigt werden. Alle Berechnungen werden mit Hilfe if* V. ML'!ΓΓ: ΊΓ\ Vr*r^2i=i

.in des Gehirns des Operators. Das äußert sich clnrin, daß der Operator die Meßmarke nicht mehr sieht, wenn er seine Augen auf die Elementarfläche scharf einstellt. Wenn er dagegen die Augen auf die Meßmarke scharf einstellt, so verliert er die Elementarfläche. Das erneute

.>·. Wiedereinregeln erst nach Erreichen des nächsten weiteren Meßpunktes ist etwas mühsam und zeitraubend und kann durch kontinuierliche Betätigung der Potentiometer 20 und 21 beim Verschieben des Stereokomparators vermieden werden.

in Die Umformung der durch die Betätigung durch den Operator von den Potentiometern 20 und 21 abgegebenen Spannungswerte (F i g. 2) ermöglicht entweder eine Funktion Schritt für Schritt, oder eine kontinuierliche Funktion, mit einer umso schnelleren Fortbewegung der

)■"> stereoskopischen Marke, als die Position des Potentiometers von dessen Ausgangsstellung entfernt ist. Die Nullstellung des Potentiometers entspricht seinem Mittelwertspunkt, d. h- daß eine Drehung nach rechts positive Spannungswerte ergibt, und eine Drehung nach

^J|i links negative Spannungen: der Operator hat damit die Möglichkeit, die Bewegung zu unterbrechen, oder sie in der einen oder der anderen Richtung zu erhalten.

Die stereoskopische Punktbestimmung erfolgt auf diese Weise unter optimalen Bedingungen, gleich denen

■»5 unter Verwendung mechanischer Systeme, jedoch mit dem Vorteil, daß die mechanischen Teile nicht direkt betätigt werden müssen wie bei den Geräten bekannter Art, woraus eine erhöhte Meßgeschwindigkeit resultiert.

Wenn die stereoskopische Punktbestimmung abgeschlossen ist, zeichnet der Operator die Koordinaten des gemessenen Punktes durch Betätigen des Aufzeichnungspedals 19 der F i g. 2 auf.

Das Rechenwerk kann dann in zwei Funktionsarten rechnen:

— wenn nur π Punkte, bei n< /V, aufgezeichnet worden sind, wird der Bearbeitungszyklus wieder aufgenommen;

— wenn η ~>N Punkte aufgezeichnet wurden, erarbeitet der Rechner 6 die Steuerbefehle für die Schrittschaitmotoren 2 bis 5, und zwar so, daß die erhaltene Position abhängt von den Klischee-Koordinaten der N vorher gemessenen Punkte. Im Fall einer linearen Interpolation ergibt sich Λ/=2.

Dies gestattet eine Positonsveränderung des Stereokomparators, die der gemessenen Oberfläche beliebig angenähert werden kann durch die Wahl von N und

dem Elerechnungsalgorithmus.

Andererseits verliert der Operator, während er einen dem gewünschten Punkt möglichst nahen Punkt sucht, nicht das stereoskopische Abbild aus den Augen, die Punktbestimmung geschieht sehr rasch, und die zwischendurch e· folgenden Bewegungen gehen rasch bei optimaler Geschwindigkeit vor sich, da sie von den Schrittschaltmotoren 2 bis 5 ausgeführt werden.

Schließlich kann der Operator mittels eines Potentiometers 22, das sich auf der Vorderseite des Steuerpults 9 befindet und ebenso wie die Potentiometer 20 und 21 Spanniingswerte an das Interface 8 überträgt, auf einen Parameter des Positionsveränderungs-Algorithmus einwirken und so die Entfernung zwischen zwei Meßpunkten bestimmen, oder zumindest die Entfernung /wischen zwei Flächen, auf denen sich z. B. die Meßpunkte befinden. Der Wert dieses Parameters kann vom Operator zu jedem Zeitpunkt geändert werden

IO

Wie bereits erwähnt, gestatten die Tasten 23 bis 28 des Steuerpults 9 die Übertragung der den Ablauf des Programms betreffenden Informationen.

Der Apparat funktioniert im Modus »Kurvenschreiben« und »Raster« als Simulator.

Die Leuchtmarke beschreibt eine Bahn, die von den durch den Operator ins Rechenwerk 6, z. B. mittels der Peripherieeinheiten 10 und 11, eingegebenen Daten bestimmt ist.

Der Beobachter kann so die Differenz feststellen, die zwischen der Leuchtmarke und der numerierten Kurve oder Fläche besteht, und unmittelbar die Bereiche lokalisieren, in denen die Abweichungen so groß sind, und dann eventuell in bestimmten Punkten die Abweichung messen, um durch angemessene Rechenprogramme die vorgegebenen mathematischen Obe: · flächen zu korrigieren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Photogrammetrisches Verfahren zum Erfassen der Oberfläche eines Gegenstandes aus dem Bereich der industriellen Fertigung, bei dem Bilder dieses Gegenstandes in einen Stereokomparator unter Verwendung eines Rechners punktweise ausgewertet werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte;