EP1076839A2 - Device for producing three-dimensional images of objects by means of optical scanners and method for acquiring a three-dimensional image of an object - Google Patents
Device for producing three-dimensional images of objects by means of optical scanners and method for acquiring a three-dimensional image of an objectInfo
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- EP1076839A2 EP1076839A2 EP99920852A EP99920852A EP1076839A2 EP 1076839 A2 EP1076839 A2 EP 1076839A2 EP 99920852 A EP99920852 A EP 99920852A EP 99920852 A EP99920852 A EP 99920852A EP 1076839 A2 EP1076839 A2 EP 1076839A2
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Definitions
- the invention relates to a device for producing three-dimensional images of objects by means of optical scanners in connection with a data processing device and a method for controlling and operating optical scanners for producing three-dimensional images.
- Optical scanners with scanning arrays have been on the market for a number of years; the best-known designs are the so-called hand scanners and the flatbed scanners.
- a scanning element consisting of a scanning lamp and an optical scanning array, usually a CCD array
- the scanning element also consisting of a scanning lamp and an optical scanning array
- the main area of application for flatbed scanners is the scanning of paper originals. Due to their depth of focus of a few centimeters, they are also ideal for capturing smaller and especially flat objects, such as Printed circuit boards etc.
- the invention has for its object to develop a device for producing three-dimensional images of objects by means of optical scanners in connection with data processing devices and a method for controlling and operating optical scanners for producing three-dimensional images.
- This object was achieved in that a device for producing three-dimensional images of objects by means of optical scanners in connection with a data processing device was developed, in which, according to the invention, a software-controlled, commercially available or modified optical scanner equipped with a non-parallel or parallel imaging optics on a computer is and a special display for three-dimensional representation or a conventional display are provided.
- a software-controlled, commercially available or modified optical scanner equipped with a non-parallel or parallel imaging optics on a computer is and a special display for three-dimensional representation or a conventional display are provided.
- Commercially available flatbed scanners equipped with a scanning device operating according to a non-parallel or parallel optics are equipped according to the invention with additional devices or with modified interchangeable device parts for positioning the recording objects and for optimizing the object illumination for the three-dimensional imaging for the three-dimensional imaging of objects.
- These additional devices consist of boxes designed as slides, from boxes designed as slides with double bottoms, from stop rulers according to the type of slide rail system, from modified scanner lids with integrated slides box, from modified scanner lids with integrated slides box for overhead operation, from a sliding slide box for overhead operation, and from marking for slide box.
- the slide boxes have a different length, width, depth and inner lining and are specifically designed for a scanner type and / or a type of object.
- the slides are marked automatically by the software.
- the boxes can have a height-adjustable base, the height-adjustable base being arranged such that it can be locked in one or more specific, predefined heights.
- an attachable device is provided which is attached to the scanner in a positionally stable manner, with which the objects or the object carriers can be reproduced on and above the glass plate of the scanner and can be positioned in a defined orientation, this device being provided with scaling in length dimensions and / or with device-dependent scaling is.
- the device for positioning is designed in the manner of a tear rail, a pantograph, the pen control of a plotter and the like.
- the boxes can be integrated in an exchangeable lid of the scanner, the lid having a device for displacing the box and / or the entire lid with the fixed box being arranged so as to be displaceable.
- the scanner is arranged above the specimen slide, which can be placed on a device frame or pivoted into the working position by means of a hinge.
- All displacements take place via drive elements and / or the positioning which is automatically and / or manually performed by drive elements can be detected mechanically, optical, electromechanical, inductive, acoustic or capacitive sensors being provided for the detection of the displacement.
- the data transmission takes place via all interfaces that can be used in computer technology.
- a modified flatbed scanner equipped with non-parallel or parallel imaging optics which is used for the three-dimensional detection of objects
- the object is picked up automatically or partly automatically, software-controlled, via a multidimensional displacement device for the scanning array and / or via several fixed or displaceable scanning arrays and / or via one Sliding device wherein the scanning carriage is arranged in a controllably guided manner along any curve shape and / or is equipped with several light sources and / or with asymmetrically constructed scanning arrays and / or with rotatable object carriers and / or with a scanner that is equipped with a height-adjustable glass plate and / or with sliding Glass plate is equipped and / or in which the glass plate is omitted and / or that of the glass plate of the opposite cover / housing wall is omitted or is likewise replaced by a glass plate and / or in which the functionality of the additional devices is integrated.
- the scanner and / or the slide are held in a vibration-damped manner.
- an optical scanner is used both with a device-integrated movement device and with an external scanning movement, both the scanning array on the object and the object on the scanning array being provided, and the relative movements relative to one another being continuous or discontinuous done at intervals.
- the object is recorded successively and / or simultaneously in two or more recording modes, the scanner device being activated to record the object, the data of the successive and / or simultaneous acquisition being stored and after the acquisition and / or or partially during the scanning process, the data for a spatial model and / or for a spatial image are processed in a computer.
- the recordings are automatically evaluated using this method according to the invention, checked for qualitative parameters, possibly also repeated several times and then scanned again with a modified setting.
- FIG. 1 is a block diagram of a complete system for producing, evaluating and displaying three-dimensional images of objects by means of an optical scanner
- FIG. 2 shows an optical scanner with a non-parallel imaging geometry, for example in the form of a flat bed scanner, as is used for the three-dimensional recording of objects according to the invention
- Fig. 4 shows a marker, shown as a marker frame
- FIG. 6 shows a positioning device for objects or object carriers
- FIG. 19 shows a special form of a scanner in which two fixed scanning arrays are arranged above a conveyor belt
- FIG. 21 an extended software interface for controlling a scanner (TWAIN driver), 22 shows a scanner according to FIG. 2 in a detailed illustration,
- the device shown in FIG. 1 for producing, evaluating and displaying three-dimensional images of objects consists of an optical scanner 1, a data processing device 2, on which the scanner driver 4 for controlling the scanner 1, and the image data processing 5, each containing a 3D Display module 6, a 3D model generator 7 and / or a holography generator 8, are implemented, and a display device 9.
- the image data are buffered or stored in all common formats, such as jpg, tif, png or gif.
- the image data recorded with this device and stored as a 3D model can typically be used as input data for programs based on the principle of finite elements or as input data for the calculation of video sequences, such as used in advertising films.
- the three-dimensional data thus obtained can be used very well for quality assurance and documentation.
- paintings can be recorded three-dimensionally, and the relief of thickly applied paint can be measured very easily.
- Other objects are eg medical or biological tissue samples.
- a doctor can, for example, continuously monitor and archive the swelling of one hand each time the patient is visited.
- Such a facility supports, for example, cooperation at various locations of large companies by very fast transmission of realistic three-dimensional images of work objects, any network, such as the Internet, being used as the transmission medium.
- the system can also "iteratively" record images with other recording modes in order to increase the depth resolution, to eliminate ambiguities in the SD model formation or to optimize the lighting conditions.
- the scanner 1 shown in FIG. 2 with non-parallel imaging geometry consists of the essential functional elements housing 10, scanning carriage 11, which in turn consists of scanning array 11a and scanning lamp 11b and a glass plate 12 for supporting the objects 13 to be scanned and for protecting the scanning carriage 11.
- the object boxes 13 shown in FIG. 3 fix the objects 13 to be scanned.
- Such a box is an ideal sample holder for the steroscopic scanning of small objects. It enables the objects to be shifted by a defined amount while maintaining orientation. Interfering external light is largely shielded by the box, even if the lid of the scanner cannot be closed. The use of the box further narrows the angular range under which the scanning lamp illuminates the object. In this way it reduces unwanted partial shadowing parallel to the fluorescent tube.
- the object carrier boxes 14 are then placed and scanned at several locations on the glass plate 12, typically along a displacement in the y direction.
- the length, width and depth as well as the inner lining of the object carrier boxes are designed for each scanner and / or object.
- Software-based storage of the standardized box dimensions makes it easier to calculate the image section to be used for the displays.
- the software-stored depth of the boxes can be used to standardize the depth information.
- the inner lining can finally be used for color calibration of the scans.
- the marking 15 shown on the object carrier boxes 14 permits software detection of the box position on the glass plate 12 of the scanner 1. Any marking can be used instead of the marking frame shown.
- Object carrier boxes with a height-adjustable bottom 16 allow the given depth of field of the scanner 1 to be optimally used.
- a device (17) that can be placed on the scanner 1 for positioning the objects 13 or object carriers 14 on the basis of scaling in the y direction 18 and x direction 19 is shown in FIG. 6 shown.
- This device 17 can, for example, be scanner-specific. About the holes etc. respectively .
- the scale 18 is typically attached in length dimensions and / or specific to the scanner, taking exact account of the special non-parallel optics given for the scanner type. Fig.
- FIG. 7 shows a scanner lid with integrated slide box 21, which is used in place of the scanner lid 20 supplied by the manufacturer.
- the integrated slide box 14 and / or the entire scanner lid is slidably supported.
- the slide box 14 can also be integrated in a frame 22 on which the scanner 1 is pivotally mounted.
- Scanner 1 and frame 22 and / or slide box 14 are also slidably connected to one another to produce three-dimensional images.
- a device in the manner of a pan handle 23 with a scale 24 is provided for displacing the slide box 14.
- a stereoscopic volume measurement can be carried out.
- the filling quantity of containers in the industry can also be monitored in an ideal way.
- a vibration-damped mounting of the specimen slides may be useful in order to prevent the objects from vibrating during the scanning process, for example triggered by the work of the stepping motor which controls the scanning carriage 11. to prevent.
- the scanner can be placed on the seedlings as objects and activated at fixed time intervals. In the meantime, it can be replaced by a lamp to stimulate growth. you can capture the growth of the seedling four-dimensionally in space and time and, if necessary, play back in time-lapse as a film that shows the growth in three dimensions.
- All of the additional devices described above can also be equipped with electrical drive elements and displacement and / or angle sensors, as shown in FIG. 10.
- the three-dimensional scanning is fully or largely automated here, all control information is automatically transmitted to and from the computer 2. All interfaces customary in the computer industry can be considered as transmission medium.
- the control of the additional devices takes place directly via a scanner driver 4. Instead of using additional devices for commercially available scanners 1, structurally modified scanners offer even more extensive possibilities for the production of three-dimensional images of objects. A possibility of displacement of the scanning carriage 11 in the y direction according to FIG. 2 enables a completely automatic production of three-dimensional images of objects.
- the modified scanner shown in FIG. 11 in an overhead arrangement 27 integrates, for example, the functionality of a commercially available scanner with that in FIG. 9 support frame 22 shown.
- One of the advantages of this arrangement is that under certain circumstances the glass plate 12 can be dispensed with, thereby avoiding the influence of reflections, contaminants, scratches and the like.
- the upper scanner wall can be replaced by a glass plate, omitted and possibly also provided with a lid.
- the object 13 in the slide box 14 can then be monitored directly from above, which is particularly important for the adjustment of delicate and unstable objects.
- This glass plate / opening could typically also be used to illuminate underlying biological cultures that serve as objects.
- All additives listed above can be integrated into the scanner in an analogous manner. Particularly in the case of the electrically controlled additives, as shown, for example, in FIG. 10, the complex external wiring, possibly also a second power supply unit, is omitted. This means that the scanner and integrated additional device can be optimally coordinated with one another already in the design phase.
- a scanner 28 with two mutually offset scanning arrays 11 is shown in FIG.
- the two stereoscopic partial images can thus be captured in one scan.
- 13 schematically shows a side view of the principle in which the scanning carriage, equipped with a plurality of scanning arrays, can be moved on any path, shown here as a circular path 29.
- a circular path 29 In practice, you often just run a small part of such a track. An interesting variant results if only the lower part of the circular path is realized and a cylindrical glass cover is applied to the section.
- This construction can be used in the road, for example to measure the tread thickness of car tires.
- a plurality of scanning lamps 30 can be attached in order to create different lighting conditions, operated individually or in any combination. Scanning with other parts of the electromagnetic spectrum, such as infrared, can also be useful.
- asymmetrical scanning arrays 31 with eccentric virtual projection centers 31 can also be used.
- two identical ones are used, which are rotated by 180 ° to each other. This enables the scanner width to be used more efficiently.
- the rotatable slide box 32 shown in FIG. 16 allows the objects 13 to be scanned in in different orientations. With this you can both modify the lighting conditions and change the orientation of the objects in relation to the direction of displacement. With the height-adjustable glass plate 33 shown in FIG.
- the depth of field of the scanner can be better utilized, the sharpness automatically adjusted if necessary, the object in several Detect focus zones or calibrate the stereoscopically detected depth using the mechanically adjusted height control.
- the displaceable glass plate 34 shown in FIG. 18 essentially the same displacement of the objects can be achieved as with the device 17 according to FIG. 6.
- scratches etc. on the glass plate always occur approximately at the same point in the image in the individual images, however, in an arrangement according to FIG. 6 at different points.
- a special form of the scanner is shown in FIG. 19.
- a double or multiple scanning array 35 is typically arranged in a height-adjustable manner above a conveyor belt with objects 13.
- the objects 13 can be detected three-dimensionally as they pass.
- the scanning array 35 can possibly be brought to the objects 13 dynamically and / or by means of a regulation. This can then be used, for example, to regulate a hot air dryer to, for example, constantly shrinking dried fruit at an optimal distance. In contrast to other distance sensors, the sensitivity is approximately the same across the entire width. A stereoscopic volume measurement of bulk goods is also possible.
- the scanning array 35 can also be arranged rotated by 90 ° and thus discontinuously scan the objects 13 on the conveyor belt 36 in transverse movement.
- 20 shows a scanner with a double scanning array 35 with an externally induced scanning movement. This could typically be used for the mobile recording of reliefs. Typical fields of application are the detection of the roughness of masonry, for example to estimate the amount of coating color required or the condition monitoring of road surfaces and rails.
- 21 shows the user interface of the modified software interface to the scanner, the so-called TWAIN driver.
- TWAIN driver In addition to the input and output field 38 and the scan detail window 39, which is also available with the classic TWAIN driver there is a so-called stereo module 40.
- All parameters necessary for stereoscopic acquisition such as the number of scans, the lateral shift between the scans, and / or the selection of the area to be scanned are input and output via this.
- instructions would be given in the form of a graphical output, where the slide box 14 is to be positioned on the glass plate 12 of the scanner 1.
- the values read from the scales 18 and 19 in FIG. 6 could also be entered manually.
- a scanner driver modified in this way could be made available for download by the scanner manufacturers to scanners already delivered via the Internet.
- FIG. 22 shows an optical scanner 1 with non-parallel optics 44 for better illustration of the principle of the production of three-dimensional recordings, shown here by way of example as cylindrical optics.
- the projection lines 42 converge in the virtual projection center 43, which is a straight line in space.
- the object 13 is picked up in two positions, position 45 for the right eye and position 46 for the left eye, on the glass plate 12 of the scanner 1.
- the projection lines 42 meet the object 13 at the two positions 45; 46 at slightly different angles, two stereoscopic partial images are created.
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Abstract
The aim of the invention is to provide a device for producing three-dimensional images of objects (13) using optical scanners (1) in conjunction with data processing devices, as well as a method for controlling and operating optical scanners. To this end a computer comprises a software-controlled optical flat-bed scanner (1) with a non-parallel or parallel optical imaging system (44), which is fitted with additional apparatus or modified, exchangeable apparatus parts for positioning the objects (13) whose image is to be acquired or for optimizing the illumination of the objects for the three-dimensional representation. The computer comprises a special display unit for three-dimensional representation or a standard display unit. The object is acquired sequentially and/or simultaneously in at least two acquisition modes and the scanner device is controlled to this end. The data of the sequential and/or simultaneous image acquisition are stored and/or computer-processed after completion of the scanning process or partly during the scanning proces3, so as to yield a spatial model.
Description
Einrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen mittels optischer Scanner und ein Verfahren zur dreidimensionalen ObjekterfassungDevice for producing three-dimensional images of objects using optical scanners and a method for three-dimensional object detection
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Objekten mittels optischer Scanner in Verbindung mit einer Datenverarbeitungseinrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung und Bedienung von optischen Scannern zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen.The invention relates to a device for producing three-dimensional images of objects by means of optical scanners in connection with a data processing device and a method for controlling and operating optical scanners for producing three-dimensional images.
Mit der Erfindung der Fotografie wurde ein technisches Verfahren entwickelt, mit dem optische Abbildungen von beliebigen Gegenständen erstellt werden können. Bei der gewöhnlichen Fotografie geht aber die Tiefeninformation verloren und von der dreidimensionalen Welt erhält man ein zweidimensionales Abbild. Schon vor über 100 Jahren wurde erkannt, daß man mit zwei getrennten Aufnahmen eines Objektes für beide Augen einen räumlichen Eindruck gewinnen kann. In weiten Bereichen der Technik wird dieses sogenannte stereoskopische Abbildungsverfahren bereits eingesetzt, z.B. in der Bodenkunde, Geodäsie, Raumfahrt, bei Satellitenaufnahmen und in der Kunst. Mit dem Aufkommen der Computertechnik
und der digitalen Bildverarbeitung gewinnt die Erstellung, Manipulation und Darstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen zunehmend an Bedeutung. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten und Verfahren, um von Gegenständen der realen Welt dreidimensionale und von Computern verarbeitbare Aufnahmen zu erzeugen:With the invention of photography, a technical process was developed with which optical images of any object can be created. In ordinary photography, however, the depth information is lost and a two-dimensional image is obtained from the three-dimensional world. It was recognized over 100 years ago that two separate shots of an object can give a spatial impression for both eyes. This so-called stereoscopic imaging method is already used in wide areas of technology, for example in soil science, geodesy, space travel, for satellite images and in art. With the advent of computer technology and digital image processing, the creation, manipulation and display of three-dimensional images of objects is becoming increasingly important. There are a number of ways and methods to create three-dimensional images of real-world objects that can be processed by computers:
1) Einsatz von zwei Kameras und Übertragung der beiden Bilder in den Rechner1) Use of two cameras and transfer of the two images to the computer
2) Einsatz einer Kamera in Verbindung mit einem rotierbaren Objektträger2) Use of a camera in connection with a rotatable slide
3) Abtasten von Gegenständen durch Verfahren der optischen Triangulation. a) Dies kann entweder mit starken Laserstrahlen erfolgen b) oder mit speziellen Beleuchtungsmustern, wie Streifen etc.3) Scanning objects using optical triangulation techniques. a) This can be done either with strong laser beams b) or with special lighting patterns such as stripes etc.
4) mechanisches Abtasten über Pantographen etc.4) mechanical scanning via pantographs etc.
Alle Verfahren sind aufwendig und haben sich noch nicht auf breiter Front durchgesetzt:All processes are complex and have not yet been widely adopted:
Bei Anwendung der unter 1) und 2) genannten Möglichkeiten bedarf es einer aufwendigen Justierung der Kamera bzw. Kameras. Es müssen auch die Beleuchtungsverhältnisse korrekt sein. Im allgemeinen benötigt man einen speziellen Aufnahmeraum in der Art eines Photostudios. Die Anwendung der unter 3a) genannten Möglichkeit ist sehr aufwendig und damit sehr teuer, z.T. gefährlich wegen der hohen Beleuchtungsstärken und zur Farbabbildung werden mehrere Laserstrahlen benötigt.
Bei der unter 3b) genannten Möglichkeit entsteht eine geringe Tiefenauflösung und eine aufwendige digitale Nachbearbeitung wird erforderlich. Das unter 4) genannte Verfahren ist sehr zeitaufwendig und ist wegen der direkten Berührung mit dem Gegenstand nicht für weiche Gegenstände und damit nur für den Hobbybereich oder zur semiprofessionellen Anwendung geeignet.When using the options mentioned under 1) and 2), a complex adjustment of the camera or cameras is required. The lighting conditions must also be correct. In general, you need a special recording room like a photo studio. The use of the option mentioned under 3a) is very complex and therefore very expensive, in some cases dangerous because of the high illuminance levels and several laser beams are required for color imaging. The possibility mentioned under 3b) results in a low depth resolution and complex digital post-processing is required. The method mentioned under 4) is very time-consuming and is not suitable for soft objects due to the direct contact with the object and is therefore only suitable for the hobby area or for semi-professional use.
Seit einigen Jahren sind optische Scanner mit Abtastarrays im Handel, die bekanntesten Bauformen sind die sog. Handscanner und die Flachbettscanner. Beim Handscanner wird ein Abtastelement, bestehend aus einer Abtastleuchte und einem optischen Abtast- array, meist ein CCD-Array, per Hand über die abzubildende Fläche geschoben. Beim Flachbettscanner wird das Abtastelement, ebenfalls bestehend aus einer Abtastleuchte und einem optischen Ab- tastarray, unter einer Glasplatte maschinell verschoben. Hauptanwendungsgebiet der Flachbettscanner ist das Ablichten von Papiervorlagen. Aufgrund ihrer Tiefenschärfe von einigen Zentimetern eignen sie sich auch hervorragend zum Erfassen von kleineren und insbesondere von flachen Gegenständen, wie z.B. Leiterplatten etc.. Hierbei ergeben sich eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber der konventionellen Fotografie:Optical scanners with scanning arrays have been on the market for a number of years; the best-known designs are the so-called hand scanners and the flatbed scanners. With the hand-held scanner, a scanning element, consisting of a scanning lamp and an optical scanning array, usually a CCD array, is pushed over the surface to be imaged by hand. In the flatbed scanner, the scanning element, also consisting of a scanning lamp and an optical scanning array, is moved mechanically under a glass plate. The main area of application for flatbed scanners is the scanning of paper originals. Due to their depth of focus of a few centimeters, they are also ideal for capturing smaller and especially flat objects, such as Printed circuit boards etc. There are a number of advantages over conventional photography:
- Maßstabstreue in Bewegungsrichtung des Abtastschlittens- Scale accuracy in the direction of movement of the scanning carriage
(keine Parallaxeneffekte in dieser Richtung)(no parallax effects in this direction)
- sehr hohe Reproduzierbarkeit ("Leiterplatte an den Anschlag schieben")- very high reproducibility ("push the PCB to the stop")
- sofortige Verfügbarkeit der Ergebnisse- immediate availability of results
- direkte elektronische Verarbeitung möglich- Direct electronic processing possible
- nahezu ideale Beleuchtungsverhältnisse- almost ideal lighting conditions
- sehr hohe Auflösung- very high resolution
- geringer Aufwand- lower expense
- niedrige Kosten
Aufgrund der speziellen zylindrischen Abbildungsgeometrie ist es nun durch bloßes Verschieben von Gegenständen auf der Glasplatte senkrecht zur Bewegungsrichtung des Abtastschlittens möglich, Abbildungen unter leicht verschiedenen Blickwinkeln zu erzeugen. Auf diese Weise kann man stereoskopische Aufnahmen höchster Qualität von Gegenständen erzeugen. Diese Eigenschaft ist druckschriftlich nirgends beschrieben und ist ein Nebeneffekt der konstruktiv bedingten nichtparallelen Abbildungsoptik. Diese Eigenschaft läßt sich ausschließlich hobbymäßig und mit unverhältnismäßigem Aufwand zur Anfertigung von stereoskopischen Aufnahmen einsetzen. Dieser Effekt läßt sich im professionellen Bereich ohne Hilfsmittel oder entsprechende Veränderungen am Scanner nicht befriedigend ausnützen.- low costs Due to the special cylindrical imaging geometry, simply moving objects on the glass plate perpendicular to the direction of movement of the scanning carriage makes it possible to generate images from slightly different viewing angles. In this way, stereoscopic recordings of the highest quality of objects can be created. This property is not described anywhere in print and is a side effect of the design-related non-parallel imaging optics. This property can only be used as a hobby and with disproportionate effort for the production of stereoscopic images. This effect cannot be exploited satisfactorily in the professional field without tools or corresponding changes to the scanner.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen mittels optischer Scanner in Verbindung mit Datenverarbeitungseinrichtungen und ein Verfahren zur Ansteuerung und Bedienung von optischen Scannern zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen zu entwickeln.The invention has for its object to develop a device for producing three-dimensional images of objects by means of optical scanners in connection with data processing devices and a method for controlling and operating optical scanners for producing three-dimensional images.
Diese Aufgabe wurde_ dadurch gelöst, daß eine Einrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen mittels optischer Scanner in Verbindung mit einer Datenverarbeitungseinrichtung entwickelt wurde, bei der erfindungsgemäß an einem Rechner ein softwaregesteuerter, handelsüblicher oder modifizierter optischer Scanner, der mit einer nichtparallelen oder parallelen Abbildungsoptik ausgerüstet ist und ein spezielles Display zur dreidimensionalen Darstellung oder ein übliches Display vorgesehen sind.
Handelsübliche, mit einer nach einer nichtparallelen oder parallelen Optik arbeitenden Abtasteinrichtungen ausgerüstete Flachbettscanner sind zur dreidimensionalen Abbildung von Gegenständen erfindungsgemäß mit Zusatzgeräten oder mit modifizierten austauschbaren Geräteteilen zur Positionierung der Aufnahmeobjekte und zur Optimierung der Objektausleuchtung für die dreidimensionale Abbildung ausgerüstet.This object was achieved in that a device for producing three-dimensional images of objects by means of optical scanners in connection with a data processing device was developed, in which, according to the invention, a software-controlled, commercially available or modified optical scanner equipped with a non-parallel or parallel imaging optics on a computer is and a special display for three-dimensional representation or a conventional display are provided. Commercially available flatbed scanners equipped with a scanning device operating according to a non-parallel or parallel optics are equipped according to the invention with additional devices or with modified interchangeable device parts for positioning the recording objects and for optimizing the object illumination for the three-dimensional imaging for the three-dimensional imaging of objects.
Diese Zusatzgeräte bestehen aus als Objektträger ausgebildete Schachteln, aus als Objektträger ausgebildete Schachteln mit doppeltem Boden, aus Anschlaglineale nach der Art des Reißschienensystems, aus modifizierte Scannerdeckel mit integrierter Objektträgerschachtel, aus modifizierte Scannerdeckel mit integrierter Objektträgerschachtel für Kopfüberbetrieb, aus einer verschiebbaren Objektträgerschachtel für Kopfüberbetrieb, und aus Markierung für Objektträgerschachtel.These additional devices consist of boxes designed as slides, from boxes designed as slides with double bottoms, from stop rulers according to the type of slide rail system, from modified scanner lids with integrated slides box, from modified scanner lids with integrated slides box for overhead operation, from a sliding slide box for overhead operation, and from marking for slide box.
Die Objektträgerschachteln weisen eine unterschiedliche Länge, Breite, Tiefe und Innenauskleidung auf und sind speziell für einen Scannertyp und/oder eine Objektart ausgelegt.The slide boxes have a different length, width, depth and inner lining and are specifically designed for a scanner type and / or a type of object.
Die Objektträger sind mit einer von der Software automatisch erkennbaren Markierung versehen.The slides are marked automatically by the software.
Nach einer weiteren Ausgestaltung können die Schachteln einen höhenverstellbaren Boden aufweisen, wobei der höhenverstellbare Boden in einer oder mehren bestimmten, vordefinierten Höhen arretierbar angeordnet ist.
Ferner ist eine aufsetzbare und am Scanner lagestabil befestigte Einrichtung vorgesehen, mit der die Gegenstände oder die Objektträger auf oder über der Glasplatte des Scanners reproduzierbar und in definierter Orientierung positionierbar sind, wobei diese Einrichtung mit einer Skalierung in Längenmaßen und/oder mit einer geräteabhängen Skalierung versehen ist.According to a further embodiment, the boxes can have a height-adjustable base, the height-adjustable base being arranged such that it can be locked in one or more specific, predefined heights. Furthermore, an attachable device is provided which is attached to the scanner in a positionally stable manner, with which the objects or the object carriers can be reproduced on and above the glass plate of the scanner and can be positioned in a defined orientation, this device being provided with scaling in length dimensions and / or with device-dependent scaling is.
Die Einrichtung zur Positionierung ist in der Art einer Reißschiene, eines Pantographen, der Stiftansteuerung eines Plotters und dergleichen ausgebildet.The device for positioning is designed in the manner of a tear rail, a pantograph, the pen control of a plotter and the like.
Die Schachteln können in einem austauschbaren Deckel des Scanners integriert sein, wobei der Deckel eine Einrichtung zur Verschiebung der Schachtel aufweist und/oder der gesamte Deckel mit der fixierten Schachtel verschiebbar angeordnet ist.The boxes can be integrated in an exchangeable lid of the scanner, the lid having a device for displacing the box and / or the entire lid with the fixed box being arranged so as to be displaceable.
Nach einer weiteren Ausgestaltungsvariante ist der Scanner oberhalb des Objektträgers angeordnet, wobei dieser auf einen Geräterahmen aufsetzbar oder über ein Scharnier in die Arbeitslage einschwenkbar angeordnet ist.According to a further embodiment variant, the scanner is arranged above the specimen slide, which can be placed on a device frame or pivoted into the working position by means of a hinge.
Alle Verschiebungen erfolgen über Antriebselemente und/oder die durch Antriebselemente automatisch erfolgende und/oder manuellerfolgende Positionierung ist maschinell erfaßbar, wobei für die Erfassung der Verschiebung optische, elektromechanische, induktive, akustische oder kapazitive Sensoren vorgesehen sind.All displacements take place via drive elements and / or the positioning which is automatically and / or manually performed by drive elements can be detected mechanically, optical, electromechanical, inductive, acoustic or capacitive sensors being provided for the detection of the displacement.
Die Datenübertragung erfolgt über sämtliche, in der Computertechnik einsetzbare Schnittstellen.
Mit einem mit nichtparalleler oder paralleler Abbildungsoptik augerüsteter modifizierten Flachbettscanner, der zur dreidimensionalen Erfassung von Gegenständen eingesetzt ist, erfolgt die Aufnahme des Gegenstandes automatisch oder teilautomatisch softwaregesteuert über eine mehrdimensionale Verschiebeeinrichtung für das Abtastarray und/oder über mehrere feststehende oder verschiebbare Abtastarrays und/oder über eine Verschiebeeinrichtung wobei der Abtastschlitten entlang jeder beliebigen Kurvenform steuerbar geführt angeordnet ist und/oder mit mehreren Lichtquellen ausgestattet ist und/oder mit asymmetrisch aufgebauten Abtastarrays und/oder mit rotierbaren Objektträgern und/ oder mit einem Scanner, der mit einer höhenverstellbaren Glasplatte und/oder mit verschiebbarer Glasplatte ausgestattet ist und/oder bei dem die Glasplatte weggelassen ist und/oder die der Glasplatte der gegenüberliegenden Abdeckung/Gehäusewand weggelassen oder ebenfalls durch eine Glasplatte ersetzt ist und/oder in dem die Funktionalität der Zusatzgeräte integriert ist.The data transmission takes place via all interfaces that can be used in computer technology. With a modified flatbed scanner equipped with non-parallel or parallel imaging optics, which is used for the three-dimensional detection of objects, the object is picked up automatically or partly automatically, software-controlled, via a multidimensional displacement device for the scanning array and / or via several fixed or displaceable scanning arrays and / or via one Sliding device wherein the scanning carriage is arranged in a controllably guided manner along any curve shape and / or is equipped with several light sources and / or with asymmetrically constructed scanning arrays and / or with rotatable object carriers and / or with a scanner that is equipped with a height-adjustable glass plate and / or with sliding Glass plate is equipped and / or in which the glass plate is omitted and / or that of the glass plate of the opposite cover / housing wall is omitted or is likewise replaced by a glass plate and / or in which the functionality of the additional devices is integrated.
Der Scanner und/oder der Objektträger sind schwingungsgedämpft gehaltert.The scanner and / or the slide are held in a vibration-damped manner.
Zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen wird als ein optischer Scanner sowohl mit einer geräteintegrierter Bewegungseinrichtung als auch einer mit einer externen Abtastbewegung eingesetzt, wobei sowohl das Abtastarray am Gegenstand als auch der Gegenstand am Abtastarray vorbeiführbar vorgesehen ist, und die Relativbewegungen zueinander beliebig kontinuierlich oder diskontinuierlich in Intervallen erfolgt.
Der Gegenstand wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zeitlich nacheinander und/oder gleichzeitig in zwei oder mehreren Aufnahmemodi erfaßt, wobei zur Erfassung des Gegenstandes die Scannereinrichtung angesteuert wird, die Daten der zeitlich aufeinanderfolgenden und/oder gleichzeitig erfolgenden Erfassung gespeichert werden und nach Abschluß der Erfassung und/oder teilweise während des Scannprozesses die Daten zu einem räumlichen Modell und oder/oder zu einer räumlichen Abbildung rechnermäßig verarbeitet werden.For the production of three-dimensional images of objects, an optical scanner is used both with a device-integrated movement device and with an external scanning movement, both the scanning array on the object and the object on the scanning array being provided, and the relative movements relative to one another being continuous or discontinuous done at intervals. According to the method according to the invention, the object is recorded successively and / or simultaneously in two or more recording modes, the scanner device being activated to record the object, the data of the successive and / or simultaneous acquisition being stored and after the acquisition and / or or partially during the scanning process, the data for a spatial model and / or for a spatial image are processed in a computer.
Die Aufnahmen werden nach diesem erfindungsgemäßen Verfahren automatisch ausgewertet, nach qualitativen Parametern geprüft, gegebenenfalls auch mehrfach wiederholt und dabei dann mit einer modifizierten Einstellung erneut eingescannt.
The recordings are automatically evaluated using this method according to the invention, checked for qualitative parameters, possibly also repeated several times and then scanned again with a modified setting.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines kompletten Systems zur Herstellung, Auswertung und Darstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen mittels eines optischen Scanners,1 is a block diagram of a complete system for producing, evaluating and displaying three-dimensional images of objects by means of an optical scanner,
Fig. 2 einen optischen Scanner mit nichtparalleler Abbildungsgeometrie, beispielhaft in Form eines Flachbettscanners, wie er für die erfindungsgemäße dreidimensionale Aufnahme von Gegenständen eingesetzt wird,2 shows an optical scanner with a non-parallel imaging geometry, for example in the form of a flat bed scanner, as is used for the three-dimensional recording of objects according to the invention,
Fig. 3 Objektträger in Form von Schachteln unterschiedlicher Größe und Innenauskleidung,3 slides in the form of boxes of different sizes and inner lining,
Fig. 4 eine Markierung, dargestellt als MarkierungsrahmenFig. 4 shows a marker, shown as a marker frame
Fig. 5 einen Objektträger in Form einer Schachtel mit höhenverstellbarem Boden,5 a slide in the form of a box with a height-adjustable bottom,
Fig. 6 eine Positioniereinrichtung für Objekte oder Objektträger,6 shows a positioning device for objects or object carriers,
Fig. 7 einen Scanner mit austauschbarem Deckel mit integrierter Objektträgerschachtel,7 shows a scanner with an exchangeable lid with an integrated slide box,
Fig. 8 einen Scanner mit austauschbarem Deckel mit integrierter Objektträgerschachtel für "Kopfüber-Betrieb" , aufschwenkbare Ausführung,
Fig. 9 einen Scanner mit austauschbarem Deckel mit integrierter Objektträgerschachtel für "Kopfüber-Betrieb", aufsetzbare Ausführung,8 shows a scanner with a replaceable lid with an integrated slide box for "head-over operation", design that can be swung open, 9 shows a scanner with a replaceable lid with an integrated slide box for "head-over operation", attachable design,
Fig. 10 einen Scanner mit elektrisch ansteuerbarem Zusatz,10 shows a scanner with an electrically controllable additive,
Fig. 11 einen modifizierten Scanner in Kopfüber-Anordnung,11 shows a modified scanner in an upside-down arrangement,
Fig. 12 einen Scanner mit zwei Abtastarrays,12 shows a scanner with two scanning arrays,
Fig. 13 einen Scanner mit auf einer Kreisbahn geführtem Abtastarray,13 shows a scanner with a scanning array guided on a circular path,
Fig. 14 einen Scanner mit zwei Abtastarrays und zwei Abtastleuchten,14 a scanner with two scanning arrays and two scanning lights,
Fig. 15 asymmetrisch ausgeführte Abtastarrays,15 asymmetrically designed scanning arrays,
Fig. 16 einen Scanner mit rotierbarem Objektträger,16 a scanner with a rotatable slide,
Fig. 17 einen Scanner mit höhenverstellbarer Glasplatte,17 a scanner with a height-adjustable glass plate,
F g. 18 einen Scanner mit verschiebbarer Glasplatte,F g. 18 a scanner with a sliding glass plate,
Fig. 19 eine Sonderform eines Scanners, bei der zwei feste Abtastarrays über einem Förderband angeordnet sind,19 shows a special form of a scanner in which two fixed scanning arrays are arranged above a conveyor belt,
Fig. 20 einen Scanner mit zwei Abtastarrays mit extern ver- anlaßter Abtastbewegung,20 a scanner with two scanning arrays with externally induced scanning movement,
Fig. 21 eine erweiterte Softwareschnittstelle zur Ansteuerung eines Scanners (TWAIN-Treiber) ,
Fig. 22 einen Scanner, nach Fig. 2 in detailierter Darstellung,21 an extended software interface for controlling a scanner (TWAIN driver), 22 shows a scanner according to FIG. 2 in a detailed illustration,
Fig. 23 einen optischen Scanner mit paralleler Abbildungsoptik (Abtaststrahlen zur Seite ausgelenkt)23 an optical scanner with parallel imaging optics (scanning beams deflected to the side)
Fig. 24 Gegenstand auf Scanner mit paralleler Abbildungsoptik24 object on scanner with parallel imaging optics
Fig. 25 Gegenstand auf Scanner mit paralleler Abbildungsoptik, um 180° gedreht25 object on scanner with parallel imaging optics, rotated by 180 °
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung zur Herstellung, Auswertung und Darstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen besteht aus einem optischen Scanner 1, einer Datenverarbeitungseinrichtung 2, auf der der Scannertreiber 4 zur Ansteuerung des Scanners 1, und der Bilddatenverarbeitung 5, enthaltend je ein 3D-Anzeigemodul 6, einen 3D-Modellgenerator 7 und/ oder einen Holographiegenerator 8, implementiert sind, und einer Anzeigevorrichtung 9. Die Bilddaten werden in allen gängigen Formaten, wie jpg, tif, png oder gif zwischengespreichert oder abgelegt. Die mit dieser Einrichtung erfaßten und als 3D-Modell abgelegten Bilddaten können typischerweise als Eingangsdaten für Programme nach dem Prinzip Finiter Elemente oder als Eingangsdaten zur Berechnung von Videosequenzen, wie beispielsweise in Werbefilmen verwendet eingesetzt werden. Für Leiterplatten und Flachbaugruppen in der Industrie sind die so gewonnenen dreidimensionalen Daten sehr gut zur Qualitäts-sicherung und Dokumentation einsetzbar. Im Kunstgewerbe können z.B. Gemälde dreidimensional erfaßt, und es kann so sehr leicht das Relief von dick aufgetragener Farbe vermessen werden. Weitere Objekte sind
z.B. medizinische oder biologische Gewebeproben. Ein Arzt, kann auf diese Weise z.B. die Schwellung einer Hand kontinuierlich bei jedem Besuch des Patienten überwachen und archivieren. Eine solche Einrichtung unterstützet z.B. die Zu-sammenarbeit an verschiedenen Standorten großer Unternehmen durch sehr schnelle Übermittelung, von realistischen dreidimensionalen Abbildungen von Arbeitsgegenständen, wobei als Übertragungsmedium beliebige Netze, wie z.B: das Internet eingesetzt werden. Mit einer entsprechenden Software 4 und 5 versehen, kann das System auch iterativ Aufnahmen mit anderen Aufnahmemodi "nachfassen" um so die Tiefenauflösung zu erhöhen, Uneindeutigkeiten in der SD- Modellbildung zu eliminieren oder auch um die Beleuchtungsverhältnisse zu optimieren. Der in Fig. 2 dargestellte Scanner 1 mit nichtparalleler Abbildungsgeometrie besteht aus den wesentlichen funktionalen Elementen Gehäuse 10, Abtastschlitten 11, dieser wiederrum bestehend aus Abtastarray 11a und Abtastleuchte 11b und einer Glasplatte 12 zur Auflage der einzuscannenden Gegenstände 13 und zum Schutz des Abtastschlittens 11. In den in Fig. 3 dargestellten Objektträgerschachteln 14 werden die einzuscannenden Gegenstände 13 fixiert. Eine solche Schachtel ist ein idealer Probenträger zum steroskopischen Einscannen kleiner Gegenstände. Sie ermöglicht, die Gegenstände um ein definiertes Maß zu verschieben und dabei die Orientierung beizubehalten. Durch die Schachtel wird störendes Fremdlicht weitgehend abgeschirmt, auch wenn sich der Deckel des Scanners nicht schließen läßt. Die Verwendung der Schachtel engt den Winkelbereich weiter ein, unter dem die Abtastleuchte den Gegenstand anstrahlt. So vermindert sie eine unerwünschte Teilschattenbildung parallel zur Leuchtröhre. Außerdem ergibt sich an den verschiedenen Scanpositionen eine homogene Beleuchtungsstärke. Ohne die Schachtel werden Gegenstände, oder bestimmte Teile davon, wenn sie relativ weit von der Glasplatte entfernt sind, an den extremen Scanpositionen (am
linken und rechten Rand der Glasplatte) etwas weniger beleuchtet . Hier deckt die Abtastleuchte vom Gegenstand aus betrachtet einen kleineren Winkelbereich ab .The device shown in FIG. 1 for producing, evaluating and displaying three-dimensional images of objects consists of an optical scanner 1, a data processing device 2, on which the scanner driver 4 for controlling the scanner 1, and the image data processing 5, each containing a 3D Display module 6, a 3D model generator 7 and / or a holography generator 8, are implemented, and a display device 9. The image data are buffered or stored in all common formats, such as jpg, tif, png or gif. The image data recorded with this device and stored as a 3D model can typically be used as input data for programs based on the principle of finite elements or as input data for the calculation of video sequences, such as used in advertising films. For printed circuit boards and printed circuit boards in industry, the three-dimensional data thus obtained can be used very well for quality assurance and documentation. In the arts and crafts, for example, paintings can be recorded three-dimensionally, and the relief of thickly applied paint can be measured very easily. Other objects are eg medical or biological tissue samples. A doctor can, for example, continuously monitor and archive the swelling of one hand each time the patient is visited. Such a facility supports, for example, cooperation at various locations of large companies by very fast transmission of realistic three-dimensional images of work objects, any network, such as the Internet, being used as the transmission medium. Provided with appropriate software 4 and 5, the system can also "iteratively" record images with other recording modes in order to increase the depth resolution, to eliminate ambiguities in the SD model formation or to optimize the lighting conditions. The scanner 1 shown in FIG. 2 with non-parallel imaging geometry consists of the essential functional elements housing 10, scanning carriage 11, which in turn consists of scanning array 11a and scanning lamp 11b and a glass plate 12 for supporting the objects 13 to be scanned and for protecting the scanning carriage 11. In The object boxes 13 shown in FIG. 3 fix the objects 13 to be scanned. Such a box is an ideal sample holder for the steroscopic scanning of small objects. It enables the objects to be shifted by a defined amount while maintaining orientation. Interfering external light is largely shielded by the box, even if the lid of the scanner cannot be closed. The use of the box further narrows the angular range under which the scanning lamp illuminates the object. In this way it reduces unwanted partial shadowing parallel to the fluorescent tube. In addition, there is homogeneous illuminance at the different scan positions. Without the box, objects, or certain parts of them, if they are relatively far from the glass plate, will be at the extreme scanning positions (am left and right edge of the glass plate) slightly less illuminated. When viewed from the object, the scanning lamp covers a smaller angular range.
Die Obj ektträgerschachteln 14 werden dann an mehreren Stellen auf der Glasplatte 12 typischerweise entlang einer Verschiebung in y- Richtung aufgelegt und einge-scannt . Länge, Breite und Tiefe sowie Innenauskleidung der Obj ektträgerschachteln sind scannerund/oder obj ektspezifisch ausgelegt . Ein softwaremäßiges Hinterlegen der normierten Schachtelmaße erleichtert die Berechnung des für die Darstellungen zu verwendenden Bildausschnittes . Die softwaremäßig hinterlegte Tiefe der Schachteln kann zur Normierung der Tiefeninformation eingesetzt werden . Die Innenauskleidung kann schließlich zur Farbeichung der Scans eingesetzt werden. Die in Fig . 4 dargestellte Markierung 15 an den Obj ektträgerschachteln 14 erlaubt ein softwaremäßiges Erkennen der Schachtelposition auf der Glasplatte 12 des Scanners 1 . Anstelle des dargestellten Markierungsrahmens kann eine beliebige Markierung eingesetzt werden . Obj ektträgerschachteln mit höhenverstellbarem Boden 16 erlauben es , die gegebene Tiefenschärfe des Scanners 1 optimal auszunützen . Eine auf den Scanner 1 aufsetzbare Einrichtung ( 17 ) zur Positionierung der Gegenstände 13 oder Obj ektträger 14 anhand von Skalierungen in y-Richtung 18 und x- Richtung 19 ist in Fig . 6 dargestellt . Scannerspezifisch kann diese Einrichtung 17 z .B . über die für die Befestigung des Scannerdeckels (20 ) vorgesehen Löcher etc . erfolgen . Um typen- und markenübergreifend einsetzbar zu sein, ist eine unspezifische Fixierung in der Art von Saugnäpfen, Riemen, Spanneinrichtungen etc . vorgesehen . Die Skalierung 18 ist typischerweise in Längenmaßen und/oder scannerspezifisch unter exakter Berücksichtigung der für den Scannertyp gegebenen speziellen nichtparallelen Optik angebracht .
Fig. 7 zeigt einen Scannerdeckel mit integrierter Objektträgerschachtel 21, der an die Stelle des vom Hersteller mitgelieferten Scannerdeckels 20 eingesetzt wird. Zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen ist die integrierte Objektträgerschachtel 14 und/oder der gesamte Scannerdeckel verschiebbar gehaltert. Die Objektträgerschachtel 14 kann auch in einen Rahmen 22, auf dem der Scanner 1 aufschwenkbar gehaltert wird, integriert sein. Scanner 1 und Rahmen 22 und/oder Objektträgerschachtel 14 sind auch hier zur Erzeugung dreidimensionaler Aufnahmen verschiebbar miteinander verbunden. In einer Anordnung, in der der Scanner 1 fest kopfüber auf einen Stützrahmen 25 aufgesetzt ist, ist zur Verschiebung der Objektträgerschachtel 14 eine Einrichtung in der Art eines Pfannenstiels 23 mit Skalierung 24 vorgesehen. In der Kopfüber-Anordnung entfällt das aufwendige Fixieren der Objekte 13 in der Objektträgerschachtel 14. Sehr leicht können so auch Schüttgüter etc. erfaßt werden. Durch einfache Integration der gewonnenen Oberflächenform kann so eine stereoskopische Volumenmessung durchgeführt werden. In idealer Weise kann so auch die Füllmenge von Gebinden in der Industrie überwacht werden. Vor dem Einsatz eines handelsüblichen Scanners in der Kopfüber-Anordnung ist mit dem Hersteller abzuklären, ob die Mechanik in dieser Anordnung für den Dauerbetrieb ausgelegt ist. Ein weiteres Anwendungsgebiete sind Keimlinge etc. in biologischen Labors etc. Gerade bei solchen sehr filigranen Strukturen ist eventuell eine schwingungsgedämpfte Halterung der Objektträger sinnvoll, um ein Schwingen der Objekte während des Scanvorgangs, beispielsweis ausgelöst durch das Arbeiten des Schrittmotors, der den Abtastschlitten 11 ansteuert, zu verhindern. Der Scanner kann beispielsweise in festen Zeitintervallen auf die Keimlinge als Objekte aufgesetzt und aktiviert werden. Zwischenzeitlich kann er durch eine Lampe zum Anregen des Wachstums ersetzt werden. Man
kann so das Wachstum der Keimling vierdimensional in Raum und Zeit erfassen und gegebenenfalls in Zeitraffer als Film, der das Wachstum in drei Dimensionen zeigt abspielen.The object carrier boxes 14 are then placed and scanned at several locations on the glass plate 12, typically along a displacement in the y direction. The length, width and depth as well as the inner lining of the object carrier boxes are designed for each scanner and / or object. Software-based storage of the standardized box dimensions makes it easier to calculate the image section to be used for the displays. The software-stored depth of the boxes can be used to standardize the depth information. The inner lining can finally be used for color calibration of the scans. The in Fig. The marking 15 shown on the object carrier boxes 14 permits software detection of the box position on the glass plate 12 of the scanner 1. Any marking can be used instead of the marking frame shown. Object carrier boxes with a height-adjustable bottom 16 allow the given depth of field of the scanner 1 to be optimally used. A device (17) that can be placed on the scanner 1 for positioning the objects 13 or object carriers 14 on the basis of scaling in the y direction 18 and x direction 19 is shown in FIG. 6 shown. This device 17 can, for example, be scanner-specific. About the holes etc. respectively . In order to be used across all types and brands, an unspecific fixation in the form of suction cups, straps, tensioning devices etc. intended . The scale 18 is typically attached in length dimensions and / or specific to the scanner, taking exact account of the special non-parallel optics given for the scanner type. Fig. 7 shows a scanner lid with integrated slide box 21, which is used in place of the scanner lid 20 supplied by the manufacturer. For the production of three-dimensional images, the integrated slide box 14 and / or the entire scanner lid is slidably supported. The slide box 14 can also be integrated in a frame 22 on which the scanner 1 is pivotally mounted. Scanner 1 and frame 22 and / or slide box 14 are also slidably connected to one another to produce three-dimensional images. In an arrangement in which the scanner 1 is firmly placed upside down on a support frame 25, a device in the manner of a pan handle 23 with a scale 24 is provided for displacing the slide box 14. In the upside-down arrangement, there is no need to fix the objects 13 in the specimen slide box 14. Very easily, bulk goods etc. can also be detected. By simply integrating the surface shape obtained, a stereoscopic volume measurement can be carried out. The filling quantity of containers in the industry can also be monitored in an ideal way. Before using a commercially available scanner in the upside-down arrangement, clarify with the manufacturer whether the mechanics in this arrangement are designed for continuous operation. Another area of application is seedlings etc. in biological laboratories etc. Especially in the case of such very filigree structures, a vibration-damped mounting of the specimen slides may be useful in order to prevent the objects from vibrating during the scanning process, for example triggered by the work of the stepping motor which controls the scanning carriage 11. to prevent. For example, the scanner can be placed on the seedlings as objects and activated at fixed time intervals. In the meantime, it can be replaced by a lamp to stimulate growth. you can capture the growth of the seedling four-dimensionally in space and time and, if necessary, play back in time-lapse as a film that shows the growth in three dimensions.
Für den Fall elektrisch ansteuerbarer Zusatzgeräte sind diese über alle in der Computertechnik üblichen Schnittstellen, wie SCSI, parallel, seriell, IRDA etc. mit dem Rechner verbunden. Hier ist jede Verbindungstopologie denkbar. Alle Geräte können direkt mit der Datenverarbeitungseinrichtung 2 verbunden werden. Die Leitung 26 der Schnittstelle kann aber auch durch mehrere Geräte durchgeschleift werden. In diesem Fall ist eine busspezifische Unterscheidung der Geräte, typischerweise über ID- Nummern nötig.In the case of electrically controllable additional devices, these are connected to the computer via all interfaces customary in computer technology, such as SCSI, parallel, serial, IRDA, etc. Any connection topology is conceivable here. All devices can be connected directly to the data processing device 2. The line 26 of the interface can also be looped through by several devices. In this case, a bus-specific differentiation of the devices is necessary, typically using ID numbers.
Alle oben beschriebenen Zusatzgeräte, können auch mit elektrischen Antriebselementen und Weg- und/oder Winkelgebern ausgerüstet sein, wie in Fig. 10 dargestellt. Das dreidimensionale Scannen ist hier völlig oder weitgehend automatisiert, alle Steuerinformationen werden automatisch an den Rechner 2 und von diesen übertragen. Als Übertragungsmedium kommen alle in der Computerindustrie üblichen Schnittstellen in Frage. Die Ansteuerung der Zusatzgeräte erfolgt direkt über einen Sannertreiber 4. Anstelle des Einsatzes von Zusatzgeräten zu handelsüblichen Scannern 1 bieten konstruktiv modifizierte Scanner noch weiterreichende Möglichkeiten der Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen. Eine Verschiebungsmöglichkeit des Abtastschlittens 11 in y-Richtung nach Fig. 2 ermöglicht ein völlig automatisches Herstellen von dreidimensionalen Aufnahmen von Gegenständen. Um die Scanzeit möglichst kurz zu halten, würde man typischerweise eine Aufnahme bei der Vorwärtsbewegung des Abtastschlittens 11, die andere bei der Rückwärtsbewegung er-
fassen, wobei in diesem Fall auf eine hohe Reproduzierbarkeit der Mechanik bei Bewegungsumkehr geachtet werden muß. Die Verschiebung in z-Richtung ermöglicht ein scheibenweises Abscannen der Gegenstände 13, sowie eine bessere Ausnützung der Tiefenschärfe des Scanners 1. Der in Fig. 11 dargestellte modifizierte Scanner in Kopfüber-Anordnung 27 integriert z.B. die Funktionalität eines handelsüblichen Scanners mit dem in Fig. 9 dargestellten Untersetzrahmens 22. Einer der Vorteils dieser Anordnung ist, daß man unter gewissen Umständen auf die Glasplatte 12 verzichten kann, wodurch der Einfluß von Reflexionen, Verunreinigungen, Kratzern und dergleichen vermieden wird. In dieser Anordnung kann die obere Scannerwand durch eine Glasplatte ersetzt, weggelassen und eventuell auch mit einem Deckel versehen werden. Man kann dann direkt von oben den Gegenstand 13 in der Objektträgerschachtel 14 überwachen, was besonders zum Justieren von filigranen und instabilen Objekten wichtig ist. Durch diese Glasplatte/Öffnung könnte typischerweise auch die Beleuchtung von darunterliegenden biologischen Kulturen erfolgen, die als Objekte dienen. In analoger Weise können alle weiter oben aufgeführten Zusätze in den Scanner integriert werden. Besonders bei den elektrisch angesteuerten Zusätzen wie z.B. in Fig. 10 dargestellt, entfällt die aufwendige externe Verkabelung, eventuell auch ein zweites Netzteil. Scanner und integriertes Zusatzgerät können so bereits in der Konstruktionsphase optimal aufeinander abgestimmt werden. In Fig. 12 ist ein Scanner 28 mit zwei gegeneinander versetzten Abtastarrays 11 dargestellt. Die beiden stereoskopischen Teilbilder können so in einem Scanvorgang erfaßt werden. Fig. 13 zeigt schematisch in der Seitenansicht das Prinzip, bei dem der Abtastschlitten, mit mehreren Abtastarrays bestückt, auf einer beliebigen Bahn, hier als Kreisbahn 29 dargestellt, bewegt werden kann. In der Praxis wird man oft nur
einen kleinen Teil einer solchen Bahn abfahren. Eine interessante Variante ergibt sich, wenn nur der untere Teil der Kreisbahn realisiert ist und eine zylinderförmige Glasabdeckung auf dem Teilstück aufgebracht ist. Diese Konstruktion kann man, in die Fahrbahn eingebracht, z.B. zum Vermessen von Profilstärken von Autoreifen verwenden. Neben den Abtastarrays 11a können mehrere Abtastleuchten 30 angebracht sein, um, einzeln oder in beliebigen Kombinationen betrieben, verschiedene Beleuchtungsverhältnisse zu schaffen. Auch das Abtasten mit anderen Teilen des elektromagnetischen Spektrums, wie z.B. Infrarot kann sinvoll sein. Anstelle der beiden identischen Abtastarrays 11a nach Fig. 12 können auch asymmetrische Abtastarrays 31 mit außermittig liegenden virtuellen Projektionszentren 31 eingesetzt werden. Typischerweise verwendet man zwei identische, die um 180° gegeneinander verdreht sind. Hierdurch kann die Scannerbreite effizienter genutzt werden. Die in Fig. 16 dargestellte verdrehbare Objektträgerschachtel 32 erlaubt das Einscannen der Gegenstände 13 in verschiedenen Orientierungen. Hiermit kann man sowohl die Beleuchtungsverhältnisse modifizieren, als auch die Orientierung der Objekte in bezug zur Verschiebungsrichtung verändern. Mit der in Fig. 17 dargestellten höhenverschiebbaren Glasplatte 33 kann man, wie mit den oben beschriebenen Objektträgerschachteln mit höhenverstellbarem Boden 16 oder dem in z- Richtung bewegbaren Abtastschlitten 11, die Tiefenschärfe des Scanners besser ausnützen, die Schärfe gegebenenfalls automatisch nachregeln, das Objekt in mehreren Schärfezonen erfassen oder auch eine Eichung der stereoskopisch erfaßten Tiefe anhand der mechanisch eingestellten Höhenregelung vornehmen. Mit der in Fig. 18 dargestellten verschiebbaren Glasplatte 34 kann man im wesentlichen dieselbe Verschiebung der Objekte erreichen, wie mit der Einrichtung 17 nach Fig. 6. Zu beachten ist allerdings, daß im
Fall von Fig. 18 Kratzer etc. auf der Glasplatte bei den Einzelaufnahmen immer annähernd an derselben Stelle im Bild auftreten, bei einer Anordnung nach Fig. 6 hingegen an verschiedenen Stellen. Eine Sonderform des Scanners ist in Fig. 19 dargestellt. Hier ist ein Doppel- oder Mehrfachabtastarray 35 über einem Förderband mit Objekten 13 typischerweise höhenverstellbar angeordnet. In dieser Anordnung können die Gegenstände 13 beim Vorbeilaufen dreidimensional erfaßt werden. Eventuell kann das Abtastarray 35 dynamisch und/oder mittels einer Regelung an die Gegenstände 13 herangeführt werden. Hiermit ist dann beispielsweise ein Heißluftfön an z.B. ständig schrumpfendes Dörrobst auf optimale Entfernung regelbar heranführbar. Im Gegensatz zu andern Abstandssensoren ergibt sich hier über die gesamte Breite eine annähernd gleiche Empfindlichkeit. Es ist so auch eine stereoskopische Volumenmessung von Schüttgütern möglich. Es kann das Abtastarray 35 aber auch um 90° gedreht angeordnet sein und so die Objekte 13 auf dem Förderband 36 diskontinuierlich in Querbewegung abtasten. In dieser Sonderform würde bei entsprechender Koordinierung der Querbewegung des Abtastarrays 35 und Vorwärtsbewegung des Förderbandes auch nur ein einziges Abtastarray ausreichen. Fig. 20 zeigt einen Scanner mit Doppel- abtastarray 35 mit extern veranlaßter Abtastbewegung. Dieser könnte typischerweise zum mobilen Erfassen von Reliefs eingesetzt werden. Typische Einsatzfelder sind die Erfassung der Rauhigkeit von Mauerwerk, z.B. zur Abschätzung der Menge der benötigten Streichfarbe oder auch die Zustandsüberwachung von Straßenbelägen und Schienen. Fig. 21 zeigt die Benutzeroberfläche der modifizierten Softwareschnittstelle zum Scanner, dem sogenannten TWAIN-Treiber. Neben dem auch beim klassischen TWAIN-Treiber vorhanden Ein- und Ausgabefeld 38 und des Scanausschnittsfensters 39
existiert ein sog. Stereomodul 40. Über dieses werden alle Parameter ein- und ausgegeben, die zum stereoskopischen Erfassen notwendig sind, wie die Anzahl der Scans, die seitliche Verschiebung zwischen den Scans, und/oder die Auswahl der zu scannenden Fläche. Typischer-weise würde man hier z.B. im Fall der oben beschriebenen Scannerzusätze Anweisungen in Form einer graphischen Ausgabe geben, wo die Objektträgerschachtel 14 auf der Glasplatte 12 des Scanners 1 zu positionieren ist. Es könnten aber auch umgekehrt die an den Skalierungen 18 und 19 in Fig. 6 abgelesen Werte per Hand eingegeben werden. Ein so modifizierter Scanner-Treiber könnte von den Scannerherstellern zu bereits ausgelieferten Scannern über das Internet zum Download bereitgestellt werden.All of the additional devices described above can also be equipped with electrical drive elements and displacement and / or angle sensors, as shown in FIG. 10. The three-dimensional scanning is fully or largely automated here, all control information is automatically transmitted to and from the computer 2. All interfaces customary in the computer industry can be considered as transmission medium. The control of the additional devices takes place directly via a scanner driver 4. Instead of using additional devices for commercially available scanners 1, structurally modified scanners offer even more extensive possibilities for the production of three-dimensional images of objects. A possibility of displacement of the scanning carriage 11 in the y direction according to FIG. 2 enables a completely automatic production of three-dimensional images of objects. In order to keep the scanning time as short as possible, one would typically take one image during the forward movement of the scanning carriage 11, the other during the backward movement summarize, in which case attention must be paid to a high reproducibility of the mechanics when reversing movement. The displacement in the z direction enables the objects 13 to be scanned in slices, and the depth of focus of the scanner 1 to be better utilized. The modified scanner shown in FIG. 11 in an overhead arrangement 27 integrates, for example, the functionality of a commercially available scanner with that in FIG. 9 support frame 22 shown. One of the advantages of this arrangement is that under certain circumstances the glass plate 12 can be dispensed with, thereby avoiding the influence of reflections, contaminants, scratches and the like. In this arrangement, the upper scanner wall can be replaced by a glass plate, omitted and possibly also provided with a lid. The object 13 in the slide box 14 can then be monitored directly from above, which is particularly important for the adjustment of delicate and unstable objects. This glass plate / opening could typically also be used to illuminate underlying biological cultures that serve as objects. All additives listed above can be integrated into the scanner in an analogous manner. Particularly in the case of the electrically controlled additives, as shown, for example, in FIG. 10, the complex external wiring, possibly also a second power supply unit, is omitted. This means that the scanner and integrated additional device can be optimally coordinated with one another already in the design phase. A scanner 28 with two mutually offset scanning arrays 11 is shown in FIG. The two stereoscopic partial images can thus be captured in one scan. 13 schematically shows a side view of the principle in which the scanning carriage, equipped with a plurality of scanning arrays, can be moved on any path, shown here as a circular path 29. In practice, you often just run a small part of such a track. An interesting variant results if only the lower part of the circular path is realized and a cylindrical glass cover is applied to the section. This construction can be used in the road, for example to measure the tread thickness of car tires. In addition to the scanning arrays 11a, a plurality of scanning lamps 30 can be attached in order to create different lighting conditions, operated individually or in any combination. Scanning with other parts of the electromagnetic spectrum, such as infrared, can also be useful. Instead of the two identical scanning arrays 11a according to FIG. 12, asymmetrical scanning arrays 31 with eccentric virtual projection centers 31 can also be used. Typically, two identical ones are used, which are rotated by 180 ° to each other. This enables the scanner width to be used more efficiently. The rotatable slide box 32 shown in FIG. 16 allows the objects 13 to be scanned in in different orientations. With this you can both modify the lighting conditions and change the orientation of the objects in relation to the direction of displacement. With the height-adjustable glass plate 33 shown in FIG. 17, as with the above-described slide boxes with height-adjustable bottom 16 or the scanning carriage 11 that can be moved in the z direction, the depth of field of the scanner can be better utilized, the sharpness automatically adjusted if necessary, the object in several Detect focus zones or calibrate the stereoscopically detected depth using the mechanically adjusted height control. With the displaceable glass plate 34 shown in FIG. 18, essentially the same displacement of the objects can be achieved as with the device 17 according to FIG. 6. However, it should be noted that in In the case of FIG. 18, scratches etc. on the glass plate always occur approximately at the same point in the image in the individual images, however, in an arrangement according to FIG. 6 at different points. A special form of the scanner is shown in FIG. 19. Here, a double or multiple scanning array 35 is typically arranged in a height-adjustable manner above a conveyor belt with objects 13. In this arrangement, the objects 13 can be detected three-dimensionally as they pass. The scanning array 35 can possibly be brought to the objects 13 dynamically and / or by means of a regulation. This can then be used, for example, to regulate a hot air dryer to, for example, constantly shrinking dried fruit at an optimal distance. In contrast to other distance sensors, the sensitivity is approximately the same across the entire width. A stereoscopic volume measurement of bulk goods is also possible. However, the scanning array 35 can also be arranged rotated by 90 ° and thus discontinuously scan the objects 13 on the conveyor belt 36 in transverse movement. In this special form, with a corresponding coordination of the transverse movement of the scanning array 35 and forward movement of the conveyor belt, even a single scanning array would suffice. 20 shows a scanner with a double scanning array 35 with an externally induced scanning movement. This could typically be used for the mobile recording of reliefs. Typical fields of application are the detection of the roughness of masonry, for example to estimate the amount of coating color required or the condition monitoring of road surfaces and rails. 21 shows the user interface of the modified software interface to the scanner, the so-called TWAIN driver. In addition to the input and output field 38 and the scan detail window 39, which is also available with the classic TWAIN driver there is a so-called stereo module 40. All parameters necessary for stereoscopic acquisition, such as the number of scans, the lateral shift between the scans, and / or the selection of the area to be scanned are input and output via this. Typically, for example in the case of the scanner additions described above, instructions would be given in the form of a graphical output, where the slide box 14 is to be positioned on the glass plate 12 of the scanner 1. Conversely, the values read from the scales 18 and 19 in FIG. 6 could also be entered manually. A scanner driver modified in this way could be made available for download by the scanner manufacturers to scanners already delivered via the Internet.
Fig. 22 zeigt zur besseren Veranschaulichung des Prinzips der Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen einen optischen Scannern 1 mit nichtparalleler Optik 44, hier beispielhaft als zylindrische Optik dargestellt. Die Projektionslinien 42 laufen im virtuellen Projektionszentrum 43, das eine Gerade im Raum ist, zusammen. Der Gegenstand 13 wird an zwei Positionen, Position 45 für das rechte Auge und Position 46 für das linke Auge, auf der Glasplatte 12 des Scanners 1 aufgenommen. Die Projektionslinien 42 treffen auf den Gegenstand 13 an den beiden Positionen 45; 46 unter leicht unterschiedlichen Winkel, es entstehen zwei stereoskopische Teilbilder.
FIG. 22 shows an optical scanner 1 with non-parallel optics 44 for better illustration of the principle of the production of three-dimensional recordings, shown here by way of example as cylindrical optics. The projection lines 42 converge in the virtual projection center 43, which is a straight line in space. The object 13 is picked up in two positions, position 45 for the right eye and position 46 for the left eye, on the glass plate 12 of the scanner 1. The projection lines 42 meet the object 13 at the two positions 45; 46 at slightly different angles, two stereoscopic partial images are created.
Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used
1 optischer Scanner1 optical scanner
2 Datenverarbeitungseinrichtung2 data processing device
4 Scannertreiber4 scanner drivers
5 Bilddatenverarbeitungssoftware5 image processing software
6 Anzeigemodul6 display module
7 3-D Modellgenerator7 3-D model generator
8 Holographiegenerator8 holographic generator
9 Anzeigevorrichtung9 display device
10 Scannergehäuse10 scanner housings
11 Abtastschlitten 11a Abtastarray 11b Abtastleuchte11 scanning carriage 11a scanning array 11b scanning lamp
12 Glasplatte12 glass plate
13 Gegenstand13 subject
14 Objektträgerschachtel14 slide box
15 Markierung15 mark
16 höhenverstellbarer Boden16 adjustable floor
17 Reißschienensystem17 tear rail system
18 y - Richtung18 y - direction
19 x - Richtung19 x - direction
20 Scannerdeckel20 scanner lids
21 Scannerdeckel mit integrierter Obj ektträgerschachtel21 scanner lid with integrated specimen slide box
22 Untersetzrahmen22 coasters
23 Schachtelverschiebeeinrichtung in Form eines Pfannenstiels23 Box shifting device in the form of a pan handle
24 Skalierung24 scaling
25 Stützrahmen25 support frames
26 Leitung der Schnittstelle26 Management of the interface
27 Kopfüber-Anordnung27 Upside down arrangement
28 Scanner28 scanners
29 Kreisbahn
Abtastleuchte Asymmetrisches Abtastarray rotierbare Objektträgerschachtel höhenverstellbare Glasplatte verschiebbare Glasplatte Doppelabtastarray Förderband Benutzeroberfläche der Softwareschnittstelle zum Scanner Ein- und Ausgabefeld Scannerausschnittsfenster Stereomodul elektrische Bauteile Proj ektionslinie virtuelles Proj ektionszentrum nichtparalle Optik Position für rechtes Auge Position für linkes Auge Parallele Optik
29 circular path Scanning lamp Asymmetrical scanning array Rotatable slide box Height-adjustable glass plate Sliding glass plate Double scanning array Conveyor belt User interface of the software interface to the scanner Input and output field Scanner window, stereo module, electrical components Projection line, virtual projection center, non-parallel optics Position for the right eye Position for the left eye, parallel optics
Claims
1. Einrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Aufnahmen mittels optischer Scanner in Verbindung mit einer Datenverarbeitungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Rechner (2) ein softwaregesteuerter, handelsüblicher oder modifizierter optischer Scanner (1), der mit einer nichtparallelen oder parallelen Abbildungsoptik (44) ausgerüstet ist und ein spezielles Display zur dreidimensionalen Darstellung oder übliches Display (9) vorgesehen sind.1. A device for producing three-dimensional images by means of optical scanners in connection with a data processing device, characterized in that on a computer (2) a software-controlled, commercially available or modified optical scanner (1), which is equipped with a non-parallel or parallel imaging optics (44) is and a special display for three-dimensional representation or conventional display (9) are provided.
Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur dreidimensionalen Abbildung handelsübliche Flachbettscanner (1) , die mit Abtasteinrichtungen ausgerüstet sind, die nach einer nichtparallelen oder parallelen Optik (44) arbeiten, mit Zusatzgeräten oder modifizierten austauschbaren Geräteteilen zur Positionierung der Aufnahmegegenstände (13) und zur Optimierung der Objektausleuchtung für die dreidimensionale Abbildung ausgerüstet sind.
Production device according to claim 1, characterized in that, for three-dimensional imaging, commercially available flatbed scanners (1) which are equipped with scanning devices which operate according to a non-parallel or parallel optics (44), with additional devices or modified interchangeable device parts for positioning the objects (13 ) and are equipped to optimize object illumination for three-dimensional imaging.
3. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzgeräte aus Schachteln als Objektträger (14), Schachteln mit doppeltem Boden (16) als Objektträger, Anschlaglineale nach der Art des Reißschienensystems (17), modifizierte Scannerdeckel (21) mit integrierter Objektträgerschachtel, modifizierter Scannerdeckel mit integrierter Objektträgerschachtel für Kopfüberbetrieb, verschiebbare Objektträgerschachtel für Kopfüberbetrieb, Markierung (15) für Objektträgerschachtel (14) bestehen.3. A device for manufacturing according to claim 2, characterized in that the accessories from boxes as a slide (14), boxes with a double bottom (16) as a slide, stop rulers according to the type of tear rail system (17), modified scanner lid (21) with integrated Slide box, modified scanner lid with integrated slide box for overhead operation, sliding slide box for overhead operation, marking (15) for slide box (14) exist.
4. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektträgerschachteln (14) mit unterschiedlicher Länge, Breite, Tiefe und Innenauskleidung versehen und speziell für einen Scannertyp und/ oder eine Objektart (13) ausgelegt sind.4. Device for production according to claim 2 and 3, characterized in that the slide boxes (14) are provided with different lengths, widths, depths and inner linings and are specially designed for a scanner type and / or an object type (13).
5. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektträger mit einer von der Software automatisch erkennbaren Markierung (15) versehen sind.5. A device for manufacturing according to claim 2 to 4, characterized in that the slides are provided with a automatically recognizable by the software marker (15).
6. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 2 bis 4, da- ' durch gekennzeichnet, daß die Schachteln (14) einen höhenverstellbaren Boden (16) aufweisen.6. Device for manufacturing according to claim 2 to 4, da- ' characterized in that the boxes (14) have a height-adjustable bottom (16).
7. Einrichtung zur Herstellung nach .Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der höhenverstellbare Boden (16) in einer oder mehreren bestimmten, vordefinierten7. Device for production according to .Anspruch 1 to 4, characterized in that the height-adjustable floor (16) in one or more specific, predefined
Höhen arretierbar angeordnet ist.
Heights is arranged lockable.
8. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine aufsetzbare und am Scanner (1) fixierbare Einrichtung (17) vorgesehen ist, mit der die Gegenstände (13) oder die Objektträger (14) auf oder über der Glasplatte (12) des Scanners (1) reproduzierbar und in definierter Orientierung positionierbar sind, wobei diese Einrichtung mit Skalierungen8. A device for manufacturing according to claim 2 and 3, characterized in that a mountable and on the scanner (1) fixable device (17) is provided with which the objects (13) or the slide (14) on or above the glass plate ( 12) of the scanner (1) are reproducible and can be positioned in a defined orientation, this device with scaling
(18; 19) in Längenmaßen und/oder mit einer geräteab- hängen Skalierung (18; 19) versehen ist.(18; 19) in length dimensions and / or with a device-dependent scaling (18; 19).
9. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 2, 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Positionierung in der Art einer Reißschiene, eines Panto- graphen, der Stiftansteuerung eines Plotters und dergleichen ausgebildet ist.9. Device for manufacturing according to claim 2, 3 and 8, characterized in that the device for positioning in the manner of a tear rail, a pantograph, the pen control of a plotter and the like is formed.
10. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schachtel (14) in einem austauschbaren Deckel (21) des Scanners integriert ist, wobei der Deckel (21) eine Einrichtung zur Verschiebung der Schachtel (14) aufweist und/oder der gesamte Deckel (21) mit der fixierten Schachtel (14) verschiebbar angeordnet ist.10. A device for manufacturing according to claim 2 and 3, characterized in that the box (14) is integrated in an interchangeable lid (21) of the scanner, the lid (21) having a device for displacing the box (14) and / or the entire cover (21) with the fixed box (14) is slidably arranged.
11. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Scanner (1) oberhalb des Objektträgers angeordnet ist, wobei der Scanner (1) auf einen Geräterahmen (22) aufsetzbar oder über ein Scharnier einschwenkbar in die Arbeitslage angeordnet ist.
11. A device for manufacturing according to claim 2 and 3, characterized in that the scanner (1) is arranged above the slide, the scanner (1) on a device frame (22) can be placed or pivoted into the working position via a hinge.
12. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß alle Verschiebungen über Antriebselemente erfolgen und/oder die durch Antriebselemente automatisch erfolgende und/oder manuell erfolgende Positionierung maschinell erfaßbar ist.12. A device for manufacturing according to claim 1 to 11, characterized in that all the displacements take place via drive elements and / or the positioning which takes place automatically and / or manually by means of drive elements can be detected mechanically.
13. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erfassung der Verschiebung optische, elektromechanische, induktive, akustische oder kapazitive Sensoren vorgesehen sind.13. A device for manufacturing according to claim 1 to 12, characterized in that optical, electromechanical, inductive, acoustic or capacitive sensors are provided for the detection of the displacement.
14. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung über sämtliche, in der Computertechnik einsetzbare Schnittstellen erfolgt.14. A device for manufacturing according to claim 1 to 13, characterized in that the data transmission takes place over all interfaces which can be used in computer technology.
15. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein modifizierter Flachbettscanner (1) mit nichtparalleler oder paralleler Abbildungsoptik (44) zur dreidimensionalen Erfassung eingesetzt ist, mit dem die Aufnahme des Gegenstandes (13) automatisch oder teilautomatisch softwaregesteuert erfolgt, der über eine mehrdimensionale Verschiebeeinrichtung für den Abtastschlitten (11) und/oder über mehrere feststehende oder verschiebbare Abtastschlitten (11) verfügt und/oder wobei der Abtastschlitten (11) entlang jeder beliebigen Kurvenform steuerbar geführt angeordnet ist und/oder mit mehreren Lichtquellen (30) ausgestattet ist und/oder mit asymmetrisch und/oder mit schwenkbarem Strahlengang aufgebauten Abtastarrays (31) und/oder mit rotierbaren Objektträgern (32) und/oder mit höhenverstellbarer Glas-
platte (33) und/oder mit verschiebbarer Glasplatte (34) ausgestattet ist und/oder die Glasplatte weggelassen ist und/oder die der Glasplatte (12) gegenüberliegende Abdeckung/Gehäusewand weggelassen oder ebenfalls durch eine Glasplatte (12) ersetzt ist und/oder die Funktionalität der Zusatzgeräte integriert ist.15. A device for manufacturing according to claim 1, characterized in that a modified flatbed scanner (1) with non-parallel or parallel imaging optics (44) is used for three-dimensional detection, with which the inclusion of the object (13) is automatically or partially automatically software-controlled, which is via has a multidimensional displacement device for the scanning carriage (11) and / or has a plurality of stationary or displaceable scanning carriages (11) and / or the scanning carriage (11) is arranged in a controllably guided manner along any curve shape and / or is equipped with a plurality of light sources (30) and / or with scanning arrays (31) constructed asymmetrically and / or with a pivotable beam path and / or with rotatable object carriers (32) and / or with height-adjustable glass plate (33) and / or with a sliding glass plate (34) and / or the glass plate is omitted and / or the cover / housing wall opposite the glass plate (12) is omitted or is likewise replaced by a glass plate (12) and / or Functionality of the additional devices is integrated.
16. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer nichtparallelen oder parallelen Abbildungsoptik (50) ausgerüstete Abtasteinrichtung (11) in seitlicher Richtung schwenkbar angeordnet ist und/oder der Abtaststrahlen (55) über optische oder elektrischer Systeme schwenkbar sind.16. A device for manufacturing according to claim 1 and 15, characterized in that the scanning device (11) equipped with a non-parallel or parallel imaging optics (50) is arranged pivotably in the lateral direction and / or the scanning beams (55) can be pivoted via optical or electrical systems are.
17. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Scannen des Gegenstandes in unterschiedlicher Abtastrichtung die Abtasteinrichtung in und gegen die Bewegungsrichtung des Abtastschlittens kippbar angeordnet ist oder der Abtaststrahlen (55) über optische oder elektrische Systeme in Bewegungsrichtung ablenkbar sind.17. A device for manufacturing according to claim 1 and 15, characterized in that for scanning the object in different scanning direction, the scanning device is arranged tiltable in and against the direction of movement of the scanning carriage or the scanning beams (55) can be deflected via optical or electrical systems in the direction of movement.
18. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 1 und 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwei identische Abtastleuchten vor und nach dem Abtastarray (11a) vorgesehen sind.18. A device for manufacturing according to claim 1 and 15 to 17, characterized in that two identical scanning lights are provided before and after the scanning array (11a).
19. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere identische und/oder nicht identische und/oder modulierbare und/oder schwenkbare und/oder farbige strukurierte Abtastleuchten (54) vorgesehen sind.
19. A device for manufacturing according to claim 1 to 17, characterized in that one or more identical and / or non-identical and / or modulatable and / or pivotable and / or colored structured scanning lights (54) are provided.
20. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scanner und/oder der Objektträger20. A device for manufacturing according to claim 1, characterized in that the scanner and / or the slide
(14) schwingungsgedämpft gehaltert sind.(14) are held in a vibration-dampened manner.
21. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als ein optischer Scanner (1) sowohl ein Scanner mit geräteintegrierter Bewegungseinrichtung als auch mit externer Abtastbewegung eingesetzt wird.21. A device for manufacturing according to claim 1, characterized in that both an scanner with a device-integrated movement device and with an external scanning movement is used as an optical scanner (1).
22. Einrichtung zur Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Abtastarray (11a) bzw. ein Mehrfachabtastarray (35) am Gegenstand (13), als auch der Gegenstand (13) am Abtastarray (11a) bzw. am Doppel- abtastarray (35) vorbeiführbar vorgesehen ist, wobei die Relativbewegungen zueinander beliebig kontinuierlich oder diskontinuierlich in Intervallen ist.22. A device for manufacturing according to claim 1, characterized in that both the scanning array (11a) or a multiple scanning array (35) on the object (13), as well as the object (13) on the scanning array (11a) or on the double scanning array (35) can be passed, the relative movements to one another being continuous or discontinuous at intervals.
23. Verfahren zur Objekterfassung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (13) zeitlich nacheinander und/oder gleichzeitig in zwei oder mehreren Aufnahmemodi erfaßt wird und zur Erfassung die Scannereinrichtung angesteuert wird, die Daten der zeitlich aufeinanderfolgenden .und/oder gleichzeitig erfolgenden Erfassung gespeichert werden und nach Abschluß und/oder teilweise während des Scannprozesses zu einem räumlichen Modell und oder/oder räumlichen Abbildung rechnermäßig verarbeitet wird.23. A method for object detection according to claim 1, characterized in that the object (13) is recorded in succession and / or simultaneously in two or more recording modes and the scanner device is controlled for detection, the data of the successive ones . and / or simultaneous acquisition are stored and after completion and / or partially during the scanning process is processed by computer to a spatial model and / or spatial image.
24. Verfahren zur Objekterfassung nach Anspruch 1 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Einscannen eines Gegenstandes in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung in zwei Aufnahmen unter verschiedenen Blickwinkeln vorgenommen wird.
24. A method for object detection according to claim 1 and 23, characterized in that the scanning of an object in the forward and backward direction is carried out in two recordings from different angles.
25. Verfahren zur Objekterfassung nach Anspruch 1 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand in zwei um 180° gegeneinader verdrehten Orientierungen aufgenommen wird.25. A method for object detection according to claim 1 and 23, characterized in that the object is recorded in two orientations rotated by 180 ° against each other.
26. Verfahren zur Objekterfassung nach Anspruch 1 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen automatisch ausgewertet, nach qualitativen Parametern geprüft gegebenenfalls auch mehrfach wiederholt, mit modifizierten Einstellungen eingescannt werden.
26. A method for object detection according to claim 1 and 23, characterized in that the recordings are automatically evaluated, checked for qualitative parameters, if necessary also repeated several times, are scanned with modified settings.
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