DE3940518C2 - Vorrichtung zur Belichtungsregelung für einen Lichtschnittsensor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Be­ lichtungsregelung für einen Lichtschnittsensor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 33 19 320 A1 bekannt.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der zweidimensionalen optischen Entfernungsmessung nach dem Lichtschnittverfahren, mit dem es bisher nicht gelungen ist, Geometrien von Werkstücken zuverlässig und schnell zu vermes­ sen, deren Oberflächen innerhalb des Profilschnittes stark schwankende Reflektionseigenschaften aufweisen, was dazu führt, daß das Empfangssignal geometriebedingt einen so hohen Dynamikbereich aufweist, daß der Aussteuerungsbereich des Bildaufnehmers für eine vollständige Lichtschnittmessung nicht ausreichend ist.

Aus der EP 02 65 769 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, durch die die vorstehend angesprochene Belichtungsproblematik zwar teil­ weise durch Messung des Reflektionsvermögens der Oberfläche vor der eigentlichen Geometriemessung gelöst wird, jedoch nur dann, wenn die reflektionsbedingten Schwankungen des Emp­ fangssignals innerhalb des Aussteuerungsbereichs des Bildauf­ nehmers liegen. Eine Grundvoraussetzung ist dabei, daß die pixelweise durchzuführende Korrektur des Empfangssignals einen Mindestempfangspegel aufweist, um fehlerfrei arbeiten zu können. Dies ist in der Praxis jedoch häufig nicht gewähr­ leistet.

Aus der DE 35 02 634 A1 und der eingangs genannten DE 33 19 320 A1 sind eindi­ mensional messende Entfernungsmeßvorrichtungen bekannt, durch die es gelungen ist, das Einsatzspektrum auf Werkstückoberflächen mit optisch kritischen Meßbedingungen durch eine über die empfangene Lichtmenge realisierte Leistungsregelung der Sende­ lichtquelle zu erweitern. Diese bekannten Vorrichtungen mit Lei­ stungsregelung der Sendelichtquelle mittels der Empfangsströme eines PSP-Elementes (DE 35 02 634 A1) oder mittels eines Zu­ satzsensors (DE 33 19 320 A1) zur Erfassung der empfangenen Lichtmenge sind jedoch nicht für den vorliegenden Einsatzzweck mit stark schwankenden Reflexionseigen­ schaften der Oberfläche geeignet, da lokal unterschiedliche Empfangspegel innerhalb des Profilschnittes grundsätzlich nicht durch eine global wirkende Leistungsregelung kompensierbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der auch Geome­ trien von Werkstücken zuverlässig und schnell vermessen wer­ den können, deren Oberflächen innerhalb des Profilschnittes stark schwankende Reflektionseigenschaften aufweisen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher er­ läutert werden, deren einzige Figur eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch zeigt.

Der von einer Laserdiode (11) ausgesandte Lichtstrahl wird über eine Optik (12) in einer Ebene aufgeweitet und trifft auf die zu vermessen­ de Oberfläche (13). Das auftreffende Licht wird diffus gestreut. Ein Teil dieses Lichtes fällt auch auf eine Empfangsoptik (14), welche den Lichtschnitt auf einen Bildsensor (15), der hinter einem Strahlteiler (16) sitzt, scharf abbildet. Der Strahlteiler (16) leitet aber auch einen Teil dieses einfallenden Lichts über eine weitere Optik (17) auf einen den Zusatzsensor (18). Dieser ist so gestaltet, daß er im Zusmmenwirken mit seiner Optik (17) die Intensitätsverteilung längs des Lichtschnittes in einzelnen streifenförmigen Gebieten ge­ trennt erfaßt. Dies wird beispielsweise durch eine lineare Anordnung einzelner Photodioden mit entsprechender Geometrie erreicht. Die Aus­ wertung der Signale des Zusatzempfängers erfolgt in einer Auswerte­ elektronik (19), welche ihrerseits die Leistungsregelung der Licht­ quelle (11) und das Auslesen und Auswerten des Bildes durch eine Bild­ auswerteelektronik (20) steuert.

Als Zusatzsensor (18) ist ein Matrixbildauf­ nehmer (z. B. CCD-Chip) bevorzugt, welcher wesentlich schneller arbeitet als der eigentliche Bildsensor (15).

Der Bildsensor (15) und der Zusatzsensor (18) einschließlich seiner Optik (17) können auch bezüglich des Strahlteilers (16) vertauscht angeordnet sein, um Strahlteilerversatzfehler für den Bildsensor (15) zu vermeiden.

Möglich ist auch eine Anordnung, bei der die optische Achse des Zusatzsen­ sors (18) in Verbindung mit seiner Optik (17) nicht mit der optischen Achse des Bildsensors (15), welche durch dessen Optik (15) definiert wird, identisch ist.

Die Optik (17) für den Zusatzsensor (18) kann bei geeigneter Geometrie des Zusatzsensors (18) auch entfallen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Belichtungsregelung für einen Lichtschnittsensor, der eine Lichtquelle (11, 12) mit Strahlaufweitung in einer Ebene, einen Bildsensor (15) mit Empfangsoptik (14) und eine Bild-Auswerteeinrichtung (20) aufweist, mit einem lichtempfindlichen Zusatzsensor (18), dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzsensor (18) die durch die Empfangsoptik (14) des Bildsensors (15) aufgenommene In­ tensitätsverteilung des von einer Licht­ schnittlinie reflektierten Lichts in einzelne Bereiche räumlich getrennt erfaßt, und daß eine Auswerteeinrichtung (19) mit dem Zusatzsensor (18) in Verbindung steht, die die Auswertung des Bildes durch die Bild-Auswerteeinrichtung (20) und die Leistung der Licht­ quelle (11, 12) steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgenommene Intensitätsverteilung mittels eines Strahl­ teilers (16) auf den Zusatzsensor (18) und den Bildsen­ sor (15) aufgeteilt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzsensor (18) ein Matrixbildaufnehmer ist, der schneller arbeitet als der Bildsensor (15).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zusatzsensor (18) eine ge­ sonderte optische Achse zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lichtquelle (11) aus mehreren einzelnen Einzellichtquellen zusammensetzt, wobei die Auswerteeinrichtung (19) zum Zusatzsensor (18) die Leistung dieser Einzellichtquellen steuert.