DE4402414A1 - Vermessung mit Muster - Google Patents
Vermessung mit MusterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 16.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen zur dreidimensionalen Vermessung der
Oberfläche von zu untersuchenden Objekten, z. B. für industrielle Sichtkontrolle
von Formteilen, werden bei der Serienfertigung und Überwachung der gefertigten
Teile immer wichtiger.
Zur optischen Vermessung von dreidimensionalen Formen eines Prüfobjektes,
insbesondere nach dem kodierten Lichtansatz, wird mit einem Projektor eine
Sequenz von n verschiedenen Mustern M1, M2, . . . Mn projiziert. Diese Muster
werden von einer Kamera, die mit der Projektionsachse einen Winkel einschließt,
aufgenommen und von einem Bildverarbeitungssystem ausgewertet.
Die Auswertung basiert auf der Triangulationsmethode. Das Erscheinungsbild
eines Musters, das auf eine bekannte Referenzfläche (mit bekannter Form)
projiziert wird, ist bekannt. Besitzt der zu vermessende Gegenstand gegenüber
der Referenzfläche eine abweichende Form, erscheint im Kamerabild eine Ver
änderung des Musters. Bei bekannter Lage und Ausrichtung von Kamera und
Projektor kann aus der beobachteten Veränderung des Musters die
dreidimensionale Oberflächenform des Gegenstandes errechnet werden.
Derartige Verfahren sind vorwiegend absolut messende Verfahren, d. h. man
kann die Koordinaten eines von der Kamera erfaßten Oberflächenpunktes unabhängig
von Informationen über andere Oberflächenpunkte innerhalb des Meßraumes bzw.
aufgenommenen Flächenbereiches eindeutig bestimmen. Die dreidimensionalen
Koordinaten eines Oberflächenpunktes, der im Kamerabild an der Stelle der
Bildkoordinaten (x, y) erscheint, werden nur durch die Meßwerte, die an dieser
Stelle (x, y) gewonnen wurden, errechnet.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser bzw.
der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die Vermessung von
Gegenständen einfacher, genauer und rascher durchgeführt werden kann und der
Aufwand, der an die Projektionseinrichtung gestellt wird, herabgesetzt werden
kann.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Art
mit den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmalen erreicht.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird dies gemäß den im
Kennzeichen des Patentanspruches 16 angeführten Merkmalen erreicht.
Bei den bisher bekannten Verfahren werden nacheinander mehrere unter
schiedliche Muster auf den Gegenstand bzw. dessen zu vermessenden Bereich pro
jiziert, so daß während der Abfolge sämtlicher Musterprojektionen und deren Auf
nahme der Gegenstand in Bezug auf das Projektor-Kamera-System in Ruhe verbleiben
mußte. Diese Vorgangsweise erfordert einen Projektor, der die Fähigkeit hat,
unterschiedliche Muster mit entsprechender Präzision und Qualität zu
projizieren. Dafür werden Bild-Projektoren, z. B. mit schaltbaren LCD-Streifen
oder mit mechanisch bewegten Gittern, oder Video-Projektoren verwendet. Die
Muster bestehen vorzugsweise aus periodischen ein- oder mehrfarbigen Strukturen,
die sich in Richtung der Neigung von Kamera- und Projektachse ändern, jedoch in
Richtung normal zur Kamera- und zur Projektionsachse vorteilhafterweise konstant
bleiben.
Unterschiedlich dazu sieht die Erfindung vor, daß man mit einem Projektor
mit einem fixen, nicht veränderlichen Muster auskommt, welches Muster aus
einer Anzahl von unterschiedlichen Teilmustern besteht, die gleichzeitig
projizierbar sind, man ansonsten aber verfahrenstechnisch die genannten Vorteile
des eingangs beschriebenen kodierten Lichtansatzes hat.
Für die Erfindung ist eine Verschiebe- bzw. Transfereinheit notwendig, die
eine Relativbewegung zwischen dem Gegenstand und dem ProjektorKamera-System
hervorbringt; die Einheit kann z. B. ein Transportband einer Produktionsstraße
sein und/oder eine Verschiebe- bzw. Transporteinheit für das
Projektor-Kamera-System.
Anstelle eine Anzahl unterschiedlicher Muster nacheinander auf gleiche
Flächenbereiche des Gegenstandes zu projizieren sieht die Erfindung vor, daß
ein eine Anzahl unterschiedlicher Teilmuster enthaltendes Muster auf eine Anzahl
von Flächenbereichen gleichzeitig projiziert wird. Diese Teilmuster können z. B.
Streifenmuster mit unterschiedlicher Linienbreite und/oder unterschiedlicher
relativer Phasenlage sein, wie dies bei Gray-Code-Verfahren,
Streifen-Phasenshift-Verfahren oder hybriden Verfahren üblich ist.
Erfindungsgemäß wird somit ein einziges Muster zur Projektion vorgesehen,
das durch Aneinanderfügen von n Teilmustern (M1 bis Mn) entsteht. Das resultie
rende Muster besteht auf einer Anzahl n vorzugsweise nebeneinanderliegender und
annähernd gleich großer Zonen, von denen jede ein Teilmuster enthält. Diese Zo
nen können vorzugsweise schmale Streifen sein, so daß das projizierte Gesamt
muster eine für die Ausleuchtung eines Kamerabildes bzw. für eine Abbildung auf
eine Sensorfläche adäquate Form hat.
Allgemein kann die Richtung, in der die Projektorachse zur Kameraachse
geneigt ist, als x-Richtung der Bildkoordinaten bezeichnet werden; dann können
die Musterzonen bzw. Teilmuster in y-Richtung nebeneinander angeordnet sein
bzw. abgebildet werden; die Musterzonen bzw. abgebildeten Teilmuster wären dann
Streifen, die parallel zur x-Achse verlaufen.
Für einen Objektpunkt P, der im Kamerabild an den Koordinaten (x, y)
erscheint, würde in Übereinstimmung mit den herkömmlichen Verfahren das
gewünschte Resultat aus den n Meßwerten I1, . . . In errechnet werden, wobei Ij
jeweils der mit der Kamera gemessene Wert an der Stelle (x, y) bei Projektion des
Teilmusters Mj ist.
Bei der Verwendung von üblichen Schwarzweiß-Kameras ist ein Meßwert Ij der
erhaltene Grauwert des Bildpunktes mit den Koordinaten (x, y). Bei Farbkameras
ist Ij der Vektor der gemessenen Spektralkomponenten.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird nunmehr nur ein einziges Muster A
projiziert, das aus Musterzonen bzw. Teilmustern M1, . . . Mn besteht.
Für den Objektpunkt P erhält man dann die für die Auswertung nach dem Stand
der Technik benötigten Meßwerte Ij durch zeitlich aufeinanderfolgende Aufnahmen
der mit unterschiedlichen Teilmustern M1, . . . Mn beleuchteten Flächenbereiche,
wofür der Gegenstand jeweils derart verschoben wird, daß auf den Punkt P nach
einander die Teilmuster Mj flächengleich bzw. immer auf dieselben Flächenbe
reiche projiziert werden. Wenn die Breite einer Musterzone bzw. eines Teil
musters im Kamerabild mit D bezeichnet wird, dann muß der Gegenstand zwischen
zwei Aufnahmen so weit bewegt werden, daß er im Kamerabild um den Abstand D in
y-Richtung verschoben erscheint.
Der Objektpunkt P, der in einem Bild bzw. in einer Aufnahme an (x, y) zu
sehen ist bzw. liegt und auf den das Teilmuster Mj projiziert wird, ergibt den
Meßwert Ij.
Nach der Verschiebung D wird der Punkt P in der darauffolgenden Aufnahme
an (x, y+D) zu sehen sein bzw. liegen. An dieser Stelle wird das Teilmuster
Mj+1 projiziert. Der nun erhaltene Meßwert ist Ij+1, entsprechend dem Meßwert,
den man auch nach der Vorgangsweise gemäß dem Stand der Technik erhalten hätte,
wenn bei stillstehendem Gegenstand ein unterschiedliches Muster projiziert
worden wäre.
Erfindungswesentlich ist es somit, daß eine Änderung des projizierten Mu
sters durch eine Änderung des Ortes des Gegenstandes ersetzt wird, womit die
Bereitstellung des Musters vereinfacht und die Projektionsgenauigkeit verbessert
werden.
Es ist an sich unerheblich, ob der gesamte Gegenstand von jeweils nur einem
einzigen Teilmuster beleuchtet wird und sukzessive alle Teilmusterprojektionen
durchläuft, oder ob ein Teilmuster jeweils nur einen Teil bzw. einen Flächen
bereich des Gegenstandes abdeckt. Da die Resultate der Messung punktweise aus
einer Vielzahl von Aufnahmen erhalten werden, ist nur wichtig, daß der Gegen
stand derart bewegt wird, daß alle interessierenden Oberflächenpunkte des Gegen
standes von hinreichend vielen verschiedenen Teilmustern beleuchtet werden,
so daß die für die Auswertung gemäß aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren
oder nach eigenen, diesem gegenüber abgeänderten Rechenverfahren notwendigen
Meßwerte Ij erhalten werden. In diesem Sinne können auch Probleme, die durch
Fehlzuordnungen der Messungen zu den Teilmustern an den Übergangsbereichen
auftreten können, vermieden werden, indem durch zusätzliche Verschiebungen die
betroffenen Punkte in Bereiche der Teilmuster eingebracht werden, in denen
eindeutige Messungen möglich sind.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung,
der Zeichnung und den Patentansprüchen zu entnehmen.
Es zeigen
Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Einrichtung,
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Muster mit einer
Anzahl unterschiedlicher Teilmuster und
Fig. 3 einen Bewegungsablauf.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Einrichtung, bei der der zu
vermessende Gegenstand 1 auf einer Verschiebeeinrichtung 2 aufliegt. Ein
Musterprojektor 3 projiziert unter einem Winkel ein festgelegtes Muster 10 auf
den Gegenstand 1, wobei die Projektion des Musters 10 mehrere gleich breite
Teilmuster bzw. Streifen 4 der Breite D abbildet.
Ein Beispiel für ein erfindungsgemäß einsetzbares Muster 10 ist in Fig. 2
dargestellt. Dieses Muster besteht aus vier Teilmustern 11, 11a, 11b, 11c, deren
Hell-Dunkel-Verlauf nach dem Gray-Code-Verfahren gewählt ist.
Eine Bildaufnahmeeinheit 6, insbesondere Videokamera, nimmt gemäß Fig. 1 in
einer ersten Aufnahme ein Bild des mit dem gesamten Muster beleuchteten
Gegenstandes 1 auf. Das Bild wird mit einem Bildverarbeitungsrechner 7, der
an die Kamera 6 und möglicherweise auch an den Projektor 3 angeschlossen ist,
abgespeichert. Vor jeder weiteren Aufnahme wird der Gegenstand 1 mit der
Verschiebeeinrichtung 2 um einen Abstand D in der Verschieberichtung 8
weiterbewegt. Nach jeder derartigen Bewegung wird ein Bild aufgenommen und
abgespeichert.
Mit einer Anzahl von Bildern, die zumeist der Anzahl der Teilmuster 11,
11a, 11b, 11c bzw. den Streifen in dem Muster 10 entspricht, kann der Bildverar
beitungsrechner 7 nach einem Auswertealgorithmus die dreidimensionale Form bzw.
die Oberflächengestalt des Gegenstandes 1 errechnen. Die Ergebnisse können abge
speichert und/oder auf einer Anzeigeeinrichtung 9 ausgegeben werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Anordnung, bei der mittels der Projektions
einrichtung 3 ein aus acht Streifen bzw. Teilmustern bestehendes Muster 10
projiziert wird. Nachdem eine Projektion auf eine vorzugsweise ebene Referenz
fläche 12 erfolgt ist, die unter Umständen auch die Transporteinrichtung 2 für
den Gegenstand 1 sein kann oder eine auf die Transporteinrichtung 2 aufgelegte
ebene Platte, wird der Gegenstand 1 in Richtung der Relativbewegung, die mit
einem Pfeil 13 dargestellt ist, der Projektionseinrichtung 3 angenähert; in
gleicher Weise könnte die Projektionseinrichtung 3 das Muster 10 relativ zum
Gegenstand 1 verschwenken bzw. das projizierte Muster über den Gegenstand 1
bewegen.
Der Gegenstand 1, der sich in das projizierte erste Teilmuster M1 bewegt,
wird so weit in das erste Teilmuster M1 eingeführt, daß das gesamte Teilmuster
M1 oder ein vorgesehener wesentlicher Teil auf einen ersten Flächenbereich F1
projiziert wird. Dieser Flächenbereich F1 kann kleiner, gleich oder größer als
das projizierte Teilmuster M1 sein; wesentlich ist nur, daß die interessanten
Oberflächenbereiche des Gegenstandes 1 von dem Teilmuster M1 und von den
nachfolgenden projizierten Teilmustern beleuchtet wird.
In der Stellung A befindet sich der Gegenstand 1 in einer Stellung, bevor
er in den Bereich der projizierten Teilmuster M1, . . . Mn eintritt. In der
Stellung B ist der Gegenstand 1 um eine Wegstrecke D bereits in die projizierten
Muster eingetreten, so daß das Muster M1 den Flächenbereich F1 ausleuchtet. In
dieser Stellung kann - muß aber nicht - ein Stillstand oder eine Verlangsamung
der Relativbewegung zwischen Gegenstand und Projektion erfolgen, so daß mit der
Aufnahmeeinheit 6 eine entsprechende Aufnahme zur Auswertung der Oberflächenge
stalt des Gegenstandes in diesem Flächenbereich F1 vornehmen kann. Nach dieser
Aufnahme wird der Gegenstand 1 in die Stellung gemäß C weiterbewegt, in der nun
der Flächenbereich F1 innerhalb der Projektion des Teilmusters M2 zu liegen
kommt, während der Flächenbereich F2 des Gegenstandes 1 innerhalb der Projektion
des Teilmusters M1 zu liegen kommt; dazu wurde der Gegenstand 1 wiederum um den
Abstand D weiterbewegt. Es erfolgt wiederum eine Aufnahme, die wie alle
Aufnahmen mittels der Bildaufnahmeeinrichtung im wesentlichen die gesamte Mu
sterprojektion umfaßt; in Stellung C werden jedoch nur zwei Bereiche ausgewer
tet, da erst die Teilmuster M1 und M2 auf die Flächenbereiche F1 und F2 proji
ziert worden sind. Nach Durchführung dieser Aufnahmen wird der Gegenstand 1
wiederum um eine Wegstrecke D weiterbewegt, so daß sein Flächenbereich F1
nunmehr mit dem Teilmuster M3 beleuchtet wird; der Flächenbereich F2 wird nun
mehr mit dem Teilmuster M2 und der neu in die Projektion der Teilmuster ein
tretende Flächenbereich F3 wird nunmehr mit dem Teilmuster M1 beleuchtet. Es
erfolgt wiederum eine Aufnahme mit der Aufnahmeeinrichtung 6 und danach eine
Weiterbewegung des Gegenstandes 1 durch die Musterprojektion um den Weg D.
Auf diese Weise ist es möglich, eine beliebige Anzahl von aufeinander
folgenden Teilmustern auf jeweils alle interessanten Flächenbereiche des
Gegenstandes abzubilden und aufzunehmen; die Zuordnung der einzelnen Teilmuster
zu den einzelnen Oberflächenbereichen erfolgt mit Hilfe der Auswerteeinrichtung
7, so daß hierzu keine besonderen einrichtungsmäßigen Vorkehrungen getroffen
werden müssen.
Die Anzahl der projizierten Teilmuster hat im allgemeinen einen Einfluß
auf die gewünschte Meßgenauigkeit.
Die Länge der vermessenen Gegenstände 1 kann beliebig sein, ihre Fortbe
wegungsgeschwindigkeit wird nach der Schnelligkeit, mit der die Aufnahmen durch
geführt werden können bzw. mit der das Weiterbewegen und Anhalten des
Gegenstandes 1 vorgenommen werden kann, bemessen.
Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Vorgangsweise liegt in der Ver
wendung eines Projektors 3 mit einem einzigen Muster 10, umfassend mehrere Teil
muster M1, . . . Mn. Damit wird die Sicherheit, Genauigkeit und Einfachheit der
erfindungsgemäßen Vorgangsweise deutlich. Alle derzeit verfügbaren Projektoren
mit abänderbaren bzw. für verschiedene aufeinanderfolgende Projektionen
vorgesehenen Muster sind ausgesprochen aufwendig aufgebaut, insbesondere die auf
Flüssigkristalltechnik basierenden Projektoren weisen unterschiedliche Alte
rungseffekte auf, sind ungenau, müssen nachgeeicht werden und es treten Probleme
hinsichtlich der Steuerung der Abbildung auf. Der erfindungsgemäße Projektor
bzw. die gesamte Vorrichtung kann aufgrund des einzigen notwendigen Musters, das
auf einem transparenten Element od. dgl. angeordnet bzw. ausgebildet wird, robust
und preisgünstig aufgebaut werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen
Vorgangsweise liegt im Ausnützen der zumeist ohnehin vorhandenen Bewegung eines
zu vermessenden Gegenstandes, wie dies bei industriellen Fertigungsstraßen der
Fall ist. Für den Fall, daß die Aufnahmen in sehr kurzen Zeitspannen erfolgen
können, kann das Anhalten des Gegenstandes während der Aufnahmen entfallen; es
kann somit ein Gegenstand in kontinuierlicher Bewegung vermessen werden. Es ist
auch möglich, die Bewegungsgeschwindigkeit an den Aufnahmetakt anzupassen
oder die Aufnahmen durch geeignetes Takten an die Bewegung anzupassen. Es ist
verständlich, daß für die erfindungsgemäße Vorgangsweise entsprechende
Einrichtungen zur Feststellung der Bewegung bzw. der Bewegungsgeschwindigkeit
bzw. der Lage des Objektes während der Projektion und Aufnahme zur Auswertung
der Teilmuster zugeordnet sind. Wesentlich ist auf jeden Fall die genaue
Bestimmung des Abstandes D, d. h. der Weiterbewegung des Gegenstandes 1 zwischen
zwei Teilmusterprojektionen bzw. Bildaufnahmen.
Voraussetzung für die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es im
wesentlichen, daß der Gegenstand durch die Bewegung relativ zum Kamera-Projek
tor-System derart in verschiedene projizierte Teilmuster plaziert wird bzw. von
den einzelnen Teilmustern beleuchtet wird, daß das Kamerasystem für jeweils
einen bestimmten Gegenstandspunkt dieselben Meßwerte erhält. Die durch die Per
spektive hervorgerufene unterschiedliche Bewegung von Gegenstandspunkten im Ka
merabild kann durch ein geeignetes Rechenverfahren berücksichtigt werden.
Wenn diese Voraussetzungen gewahrt werden, kann die Art der Bewegung und
die Form der Teilmuster ohne weiteres gemäß der erfindungsgemäßen Vorgabe
variiert werden.
Die verschiedenen Teilmuster müssen nicht rechteckig sein und brauchen auch
nicht untereinander gleich groß zu sein. Die Bewegung des Gegenstandes muß
jedoch im obigen Sinne mit dem Gesamtmuster bzw. der Aufeinanderfolge und Größe
und Lage der Teilmuster abgestimmt sein, muß jedoch nicht geradlinig und auch
nicht kontinuierlich erfolgen; dies kann z. B. erforderlich werden, wenn ein
Projektor-Kamera-System an einen vorgegebenen, nicht linearen Bewegungsablauf
angepaßt werden muß; die Teilmuster können dann verschoben, verdreht oder
verzerrt werden, so daß der nicht lineare Bewegungsablauf dadurch ausgeglichen
werden könnte.
Bei der Relativbewegung kommt es lediglich auf die Relativbewegung des
Gegenstandes zum System Kamera-Projektor an. Es kann also auch der Gegenstand
in Ruhe belassen werden und die Kamera und der Projektor entsprechend bewegt
werden.
Prinzipiell ist es auch möglich, daß die Kamera und der Gegenstand relativ
zueinander in Ruhe belassen werden und nur eine Bewegung des Projektors relativ
zum System Kamera-Gegenstand ausgeführt wird. In diesem Fall wird das
Auswerteverfahren dahingehend modifiziert, daß die fehlende Kamerabewegung durch
eine rechentechnische Verschiebung der Kamerakoordinaten kompensiert wird. Durch
die Bewegung des Projektors werden für jeden Bildpunkt in zeitlicher
Aufeinanderfolge die verschiedenen Teilmuster projiziert, wobei zum selben
Zeitpunkt verschiedene Teilmuster auf verschiedene Flächenbereiche des
Gegenstandes projiziert werden. Die Zuordnung, welcher Punkt von welchem Teil
muster beleuchtet wird, ergibt sich aus der bekannten Art der Projektorbewegung
und der Teilmustergeometrie.
Vorteilhafterweise sind die eingesetzten Muster bzw. Teilmuster in einer
Richtung homogen, insbesondere der y-Richtung, und in der anderen Richtung,
insbesondere x-Richtung, annähernd periodisch. Ferner kann vorgesehen sein, daß
sich in aufeinanderfolgenden Teilmustern die Periodenlänge oder die Phasenlage
der Muster verändert.
Setzt man nun erfindungsgemäß das Gesamtmuster aus Teilmustern zusammen und
teilt das Gesamtmuster dabei in sehr viele Teilmuster, wobei sich die
benachbarten Teilmuster nur geringfügig hinsichtlich Periode bzw. Phase
unterscheiden, so kommt man bei fortschreitendem Unterteilungsprozeß zu einem
sich in y-Richtung kontinuierlich in Periode und/oder Phase ändernden Muster.
Zur Bestimmung der gewünschten dreidimensionalen Koordinaten eines Ober
flächenpunktes ist es dann nicht notwendig, je einen Meßwert eines jeden vorkom
menden Perioden/Phasenmusters zu ermitteln, sondern es reicht, für eine bestimm
te Anzahl von Meßwerten, die von projizierten Teilmustern bekannter Periode- und
Phasenlage herrühren, eine Auswertung vorzunehmen.
Es kann dabei eine Sequenz von Aufnahmen gemacht werden, zwischen denen
jeweils eine Verschiebung stattfindet, wobei jedoch der Verschiebungsweg nicht
immer konstant und vorhersehbar sein muß. Der Verschiebungsweg D zwischen den
Aufnahmen kann zwar variieren, jedoch muß er exakt bekannt sein bzw. muß er
exakt vermeßbar sein, um daraus bestimmen zu können, welches Teilmuster bzw.
welche Musterperiode bzw. welche Musterphase für einen jeden Punkt relevant ist.
Die Auswertung erfolgt in jedem Fall nach an sich bekannten mathematischen
Formeln; der Vorteil der Verwendung kontinuierlicher Teilmuster liegt auch
darin, daß es dabei keine problematischen Übergangsbereiche zwischen Zonen
verschiedener Teilmuster gibt.
Claims (22)
1. Verfahren zur dreidimensionalen Vermessung der Oberfläche von
Gegenständen, z. B. industriellen Formteilen, wobei auf den Gegenstand eine
Anzahl von unterschiedlichen Mustern projiziert wird, wobei die Abbildungen der
Muster von zumindest einer Bildbetrachtungseinheit, insbesondere Videokame
ra, aufgenommen werden, an die eine Bildverarbeitungs- und -auswerteeinrichtung
angeschlossen ist, in der aus den durch die Oberflächengegebenheiten des Gegen
standes gegenüber einer Referenzprojektion des Muster veränderten Abbildungen
des Musters der Verlauf der Oberfläche des Gegenstandes ermittelt bzw. errechnet
wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einer Anzahl von unterschiedlichen
Teilmustern bestehendes Muster vorgesehen wird, daß diese Teilmuster im
wesentlichen gleichzeitig projiziert werden, daß im wesentlichen gleichzeitig
auf eine Anzahl von verschiedenen Flächenbereichen bzw. Teilflächen des Gegen
standes jeweils eines der unterschiedlichen Teilmuster projiziert wird, daß auf
verschiedene Flächenbereiche vorzugsweise jedes einzelne der vorgesehenen unter
schiedlichen Teilmuster in zeitlicher Aufeinanderfolge abgebildet und die
Abbildungen der Teilmuster aufgenommen werden, und daß nach jeder Abbildung und
Aufnahme der Teilmuster eine Relativbewegung zwischen dem Gegenstand und der
Abbildung der Teilmuster bzw. der Musterprojektion vorgenommen wird, derart, daß
die einzelnen Teilmuster in der Folge auf einen anderen, insbesondere
benachbarten, Flächenbereich abgebildet werden, von dem die nächstfolgende
Aufnahme erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß D der
Relativbewegung zwischen dem Gegenstand und der jeweiligen Musterprojektion
bestimmt und der Auswerteeinrichtung zugeführt wird bzw. die Relativbewegung von
dieser gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine
insbesondere gesteuerte Bewegung des Gegenstandes relativ zu dem Musterprojektor
bzw. zu den Projektionen der Teilmuster erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
jedes der vorgesehenen unterschiedlichen Teilmuster auf jeden der festgelegten
Flächenbereiche abgebildet und die Abbildung aufgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die abgebildeten Muster mit einer Videokamera aufgenommen werden, wobei zwischen
der Aufnahmeachse und der Projektionsachse der Teilmuster, ein Winkel eingestellt
wird, und wobei gegebenenfalls die Relativbewegungsrichtung auf die beiden
Achsen normal steht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
jedem festgelegten bzw. projizierten Musterbereich ein entsprechender Teil der
Sensorfläche(n) der Videokamera(s) oder die gesamte Sensorfläche einer jeweils
eigenen Videokamera zugeordnet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gegenstand nach jeder Aufnahme der auf die einzelnen Flächenbereiche abge
bildeten Teilmuster um einen Betrag D verschoben wird, der dem Abstand zwischen
benachbarten festgelegten Flächenbereichen oder zwischen benachbart abgebildeten
Teilmustern entspricht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Auswertung der Anzahl der nacheinander auf jeden der einzelnen festgelegten
Flächenbereiche des Gegenstandes projizierten und von der (den) Videokamera(s)
aufgenommenen Teilmuster punktweise über eine vorgegebene punktweise Zerlegung
des jeweiligen Flächenbereiches erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abbildungen der Teilmuster und/oder die Flächenbereiche am Gegenstand
untereinander gleich groß gewählt werden und ihnen vorzugsweise untereinander
gleich große Bereiche auf der(n) Sensorfläche(n) zugeordnet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Teilmuster Streifenform bzw. rechteckige Form besitzen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die abgebildeten Teilmuster in Richtung der Relativbewegung gleiche Breite D
besitzen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Muster eine Anzahl von Teilmustern umfaßt, deren Hell-Dunkel-Verlauf dem
Gray-Code entspricht.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen Teilmuster auf den Gegenstand in Bewegungsrichtung desselben
direkt aneinander anschließend abgebildet werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der zur Auswertung eines projizierten Teilmusters mit der Videokamera be
trachtete Flächenbereich am Gegenstand kleiner ist als bzw. höchstens gleich
groß ist wie die Abbildung des projizierten Teilmusters am Gegenstand.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß für die Auswertung der Teilmuster jeweils gleich große Flächenbereiche am
Gegenstand betrachtet werden.
16. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 15, umfassend eine Projektionseinrichtung für die Abbildung
von Mustern auf einen zu vermessenden Gegenstand und zumindest eine Videokamera
mit angeschlossener Aufzeichnungs- und -auswerteeinrichtung für eine Anzahl von
auf den Gegenstand abgebildeten, untereinander unterschiedlichen Mustern,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (2) zur Relativbewegung von
Gegenstand (1) und Musterprojektor (3) oder zur Relativbewegung des Gegenstandes
(1) und der projizierten Musterabbildungen (M1, . . . Mn) vorgesehen ist, und daß
der Musterprojektor (3) zur gleichzeitigen Projektion einer Anzahl von
untereinander unterschiedlichen Teilmustern (11, 11a, 11b, 11c) auf den Gegenstand
(1) eingerichtet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Muster
projektor (3) ein Musterelement (10) mit einer Anzahl von unterschiedlichen
Teilmustern (11, 11a, 11b, 11c) umfaßt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der
Musterprojektor (3) als Videoprojektor, Bildprojektor oder LED-Projektor
ausgebildet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gegenstand (1) auf einer Beförderungseinheit (2), z. B. einem Fließband,
am Musterprojektor (3) vorbeibewegbar ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
daß vorzugsweise an die Auswerteeinrichtung (7) und/oder eine Steuereinrichtung
für die Beförderungseinheit (2) bzw. an die Einrichtung zur Relativbewegung von
Gegenstand (1) und Musterprojektor (3) angeschlossene Vermessungseinrichtungen
zur Feststellung des Ausmaßes D der Relativbewegung bzw. des Verschiebungsweges
zwischen jeder Teilmusterprojektion bzw. jeder Aufnahme vorgesehen sind.
21. Muster für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, oder für
eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß
das Muster (10) bzw. ein Musterträger eine Anzahl von nebeneinander
angeordneten, voneinander unterschiedlichen Teilmustern (11, 11a, 11b, 11c) umfaßt,
die gleichzeitig auf einen Gegenstand (1) projizierbar sind.
22. Muster nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmuster
hinsichtlich Periode und/oder Phase nahezu kontinuierlich ineinander übergehen.
Applications Claiming Priority (1)
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