ES2304938T3 - Metodo para identificar puntos de medida en un sistema de medida optico. - Google Patents

Metodo para identificar puntos de medida en un sistema de medida optico. Download PDF

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Método para la identificación de puntos de medida en un sistema de medida óptico en dicho sistema se usa una pluralidad de dianas activas o pasivas para marcar puntos de medida, en el que en un sistema específico los puntos de medida están marcados con una diana o con una disposición de una pluralidad de dianas, caracterizado porque cada diana es un elemento puntual de código que tiene una intensidad y/o tamaño específicos, y por que para la identificación de los puntos de medida se registran las intensidades y/o tamaños de los elementos puntuales de código (4, 10), en el que un sistema en el que un elemento puntual de código está asociado con cada punto de medida, la identidad del punto de medida se codifica por la intensidad y/o tamaño específicos de cada elemento puntual de código, que es diferente de la intensidad y/o tamaño de los otros elementos puntuales de código, y en el que en un sistema en el que una disposición de diana está asociada con cada punto de medida, los elementos puntuales de código en la disposición tienen una de al menos tres intensidades y/o tamaños diferentes.

Description

Método para identificar puntos de medida en un sistema de medida óptico.
La invención está en el campo de la metrología y se refiere a un método de acuerdo con la parte genérica de la primera reivindicación independiente. El método sirve para la identificación de puntos de medida en un sistema de medida óptico.
Los sistemas de medida ópticos se usan en particular para determinar la posición y orientación de objetos en un espacio tridimensional aunque también por ejemplo para determinar la deformación bidimensional o la forma tridimensional. Para este fin, los dispositivos de medida ópticos, por ejemplo cámaras, los dispositivos de medida láser (por ejemplo, un seguimiento láser) o combinaciones de los mismos se dirigen hacia el objeto que se va a someter a la medida y se registra la posición espacial de puntos seleccionados (puntos de medida) sobre la superficie del objeto. Los datos adquiridos a partir de dicho registro se someten después a un cálculo adecuado a partir del cual se determinan los datos respecto a la posición espacial de los puntos seleccionados a partir de los cuales se deduce la información respecto a la posición y orientación del objeto u otra información.
Los puntos seleccionados en el objeto normalmente se marcan con dianas. Estas dianas pueden ser activas, es decir dianas emisoras de luz (por ejemplo, diodos emisoras de luz), o pasivas, es decir dianas que reflejan la luz (por ejemplo reflectores, manchas blancas sobre fondo negro, manchas negras sobre fondo blanco o puntos de luz proyectados sobre el objeto).
Como en la mayoría de los casos se necesita una pluralidad de puntos para conseguir datos suficientes para permitir el cálculo de la información deseada, es importante que los registros de los puntos de medida puedan correlacionarse inequívocamente con puntos de medida reales. Esta correlación puede realizarse por medida secuencial de dianas iluminadas selectivamente, por equiparación de imágenes realizada por un operario, o dando a cada punto de medida una identidad única, legible a máquina. Dichas identidades legibles a máquina pueden ser la posición de un punto de medida en un patrón geométrico predeterminado de puntos de medida o pueden estar asociadas con la diana que marca el punto de medida.
De acuerdo con el estado de la técnica, la identificación de la diana asociada se realiza por ejemplo mediante patrones de código, por ejemplo en blanco y negro, dispuestos en las proximidades de la diana y normalmente descodificados por equiparación de plantilla (equiparación de imágenes). Dichos patrones de código son por ejemplo códigos de segmento circular o códigos de punto circular siendo dichos códigos binarios, es decir, para cada posición característica del código la presencia de la característica del código (por ejemplo segmento o elemento puntual) significa "uno", la ausencia de la característica del código significa "cero".
El documento DE-19733466 A1 describe un ejemplo de un código de anillo binario adecuado para la identificación del punto de medida, comprendiendo dicho código de anillo un anillo de bits de código en forma de segmentos de anillo que tienen todos el mismo tamaño. El documento DE-19632058 C1 describe un código de anillo binario adecuado para la identificación del punto de medida comprendiendo dicho código una pluralidad de anillos de código y los bits de código son elementos puntuales que tienen todos el mismo tamaño.
Dichos sistemas de identificación tienen algunas desventajas. Como los códigos son binarios, el número de permutaciones es relativamente pequeño de manera que se necesitan grandes cantidades de características del código (segmentos o elementos puntuales) para identificar grandes cantidades de dianas. Para evitar una mala identificación, las características del código deben disponerse de manera que se registren por separado, es decir, grandes cantidades de dichas características necesitan grandes cantidades de espacio, es decir, una densidad de diana restringida. Como las características del código están presentes o ausentes, sólo las dianas presentes pueden usarse para la medida. La máquina que lee dichos patrones de identificación necesita recordar y analizar una gran cantidad de características (por ejemplo, segmentos de código o elementos puntuales). Adicionalmente, la descodificación por equiparación de plantilla necesita una capacidad de cálculo considerable.
El objeto de la invención es proporcionar un método para identificación del punto de medida en un sistema de medida óptico permitiendo dicho método de identificación del punto de medida reducir las desventajas que se han descrito anteriormente para la identificación de la diana asociada usando patrones conocidos de características del código. En particular, el método de identificación del punto de medida de la invención debe ser aplicable universalmente, debe ser fácilmente adaptable para suministrar aparte de información de identificación otra información útil y debe ser "legible" no sólo por métodos de equiparación de plantilla sino también por otros métodos con cálculos menos intensivos.
Este objeto se consigue por el método para identificación del punto de medida en un sistema de medida óptico como se define en las reivindicaciones.
De acuerdo con el método de la invención, los puntos de medida se marcan con ayuda de una o más dianas cada uno, en el que cada diana tiene una intensidad y/o tamaño específicos. Esto significa que cada punto de medida se identifica por la intensidad y/o tamaño de una diana situada sustancialmente en el punto de medida o por una pluralidad de dianas dispuestas en un patrón predefinido, estando situado el patrón de dianas en una relación predefinida con el punto de medida y codificando la identidad del punto de medida por sus diferentes intensidades y/o tamaños.
Las dianas con diferente intensidad se producen, por ejemplo, como un medio emisor de luz que emite diferentes cantidades de energía o como dianas pasivas con diferente brillo (tonos de gris en lugar de o además de blanco y negro, diferentes intensidades de color específico). Las dianas con diferente tamaño se producen, por ejemplo, como dianas activas compuestas por una acumulación de medios emisores de luz o como dianas pasivas en forma de manchas reflectantes o blanco sobre negro o negro sobre blanco de diferentes tamaños.
Las dianas se registran mediante un detector de píxel (por ejemplo un detector CCD), es decir, como imágenes pixeladas que comprenden ventajosamente entre aproximadamente 10 y 100 píxeles. La intensidad y/o tamaño de una diana puede determinarse sumando las intensidades de todos los píxeles comprendidos en la imagen pixelada de la diana (que muestra una intensidad por encima o por debajo de un límite predeterminado), el tamaño de una diana puede determinarse contando los píxeles comprendidos en la imagen de la diana y la intensidad puede determinarse determinando la intensidad detectada por un píxel de la imagen que muestra la intensidad máxima (o mínima).
En el caso de un método fotogramétrico, es necesario registrar todos los datos a registrar para la determinación de la intensidad y/o tamaño de una diana para determinar también el centro de la gravedad de la imagen que representa la posición exacta de la imagen diana en el detector de píxel. Esto significa que la identificación es posible sin adquisición de datos adicional.
Las imágenes pixeladas de identificación patrones de codificación de una pluralidad de dianas que tienen diferentes intensidades y/o tamaños pueden descodificarse también por equiparación de plantilla de la misma manera como se hace con las imágenes de patrones de código conocidos asociados con puntos de medida. También es posible la identificación "manual".
Las ventajas del método de identificación del punto de medida de la invención sobre los métodos conocidos de identificación del punto de medida se deben en particular al hecho de que en primer lugar no se necesita diana aunque esté ausente (preferiblemente no se usa intensidad cero o tamaño cero) y al hecho de que son posibles más de dos grados de intensidad y/o tamaño que dan como resultado más de códigos binarios y por lo tanto, mayor cantidad de permuta-
ciones.
A partir de la pequeña descripción anterior, puede deducirse que el método de la invención para identificación de diana puede aplicarse muy ampliamente. Cada punto de medida puede marcarse con una diana de una intensidad y/o tamaño específicos o con una pluralidad de dianas dispuestas en un patrón predeterminado en el que cada diana tiene una intensidad y/o tamaño específicos y en el que el patrón codifica la identidad del punto de medida. Todas las dianas de un patrón de diana de codificación pueden representar puntos de medida de manera que el patrón en su conjunto constituye un medio adecuado para suministrar aparte de la información de identificación otra información útil, por ejemplo respecto a la orientación espacial del punto de medida o de la superficie sobre la que se sitúa, respectivamente.
El método de identificación del punto de medida de la invención se describe adicionalmente en relación con las siguientes Figuras, en las que:
La Figura 1 ilustra la determinación de intensidad y/o tamaño de una diana a partir de una imagen pixelada de dicha diana;
La Figura 2 muestra cuatro patrones de código cada uno de los cuales comprende siete dianas de identificación pasivas con diferentes tamaños;
La Figura 3 muestra un ejemplo de una disposición de las dianas pasivas para codificar la identidad de un punto de medida y definir adicionalmente la posición espacial y orientación del punto de medida;
La Figura 4 muestra un ejemplo de una disposición de dianas activas que codifican la identidad de un punto de medida sustancialmente de la misma
manera que el patrón de acuerdo con la Figura 3.
La Figura 1 muestra arriba una mancha brillante 1 en un fondo más oscuro 2 que representa la imagen de una diana con una intensidad y tamaño específicos y abajo la distribución de intensidad I a través de la imagen de la diana e intensidades I_{i} detectadas por píxeles P_{i} de un detector de píxel en el área de la imagen de la diana. Como se ha mencionado anteriormente, la intensidad y/o tamaño de la imagen pueden determinarse por análisis de las intensidades I_{i} de los píxeles P_{i} comprendidos dentro de la imagen de la mancha. Para determinar solo el tamaño puede determinarse el número de píxeles P_{i} dentro de la imagen de la mancha y para determinar solo la intensidad puede ser suficiente registrar la intensidad máxima l_{M} detectada por el píxel P_{M}.
La Figura 2 muestra cuatro disposiciones circulares 3 ejemplares de dianas de identificación 4 alrededor de una diana central 5 que marca un punto de medida. Las dianas de identificación 4 tienen tres tamaños diferentes que permiten 3^{7}, es decir 2187 permutaciones. Sin complicarse, la diana central 5 puede incluirse también en el código de identificación que tiene diferentes tamaños en diferentes patrones 3 en lugar de tener siempre el mismo tamaño como se muestra en la Figura 2.
No es necesario que los patrones de elemento puntual de código en un conjunto de disposiciones de dichos elementos puntuales de código estén siempre igual puesto que esto puede concluirse a partir del conjunto de disposiciones como se muestra en la Figura 2. Es bastante posible que un conjunto de disposiciones comprenda diferentes patrones.
Los patrones como se muestra en la Figura 2 se producen por ejemplo como reflectores adhesivos que muestran el patrón en negro y blanco o en blanco y negro o en colores que contrastan adecuadamente o los elementos puntuales de código pueden hacerse de un material reflectante.
La Figura 3 muestra un patrón de identificación similar 3 con siete dianas de identificación 4 como en la Figura 2 en la que, sin embargo, falta la diana central (5) que marca el punto de medida. Aparte de la determinación de la identidad del punto de medida, los datos adquiridos a partir de una imagen pixelada de la disposición pueden servir adicionalmente para determinar la posición espacial del centro de la disposición (punto de medida) así como la orientación de la disposición (orientación espacial del punto de medida u orientación espacial de una superficie sobre la que está situado el punto de medida, respectivamente) si las dianas de identificación 3 se tratan como dianas del punto de medida.
La Figura 4 muestra otra realización ejemplar de una disposición de diana a usar en el método de identificación del punto de medida de la invención. Esta disposición de diana comprende diodos emisores de luz 10 dispuestos en un anillo y conectados en paralelo con resistores 11 de diferente tamaño. La aplicación de tres tipos de resistor diferentes da como resultado tres intensidades diferentes de emisión de luz por los diodos. El uso de la disposición como se muestra en la Figura 4 puede conseguir el mismo efecto que la disposición mostrada en la Figura 3.

Claims (12)

1. Método para la identificación de puntos de medida en un sistema de medida óptico en dicho sistema se usa una pluralidad de dianas activas o pasivas para marcar puntos de medida, en el que en un sistema específico los puntos de medida están marcados con una diana o con una disposición de una pluralidad de dianas, caracterizado porque cada diana es un elemento puntual de código que tiene una intensidad y/o tamaño específicos, y por que para la identificación de los puntos de medida se registran las intensidades y/o tamaños de los elementos puntuales de código (4, 10), en el que un sistema en el que un elemento puntual de código está asociado con cada punto de medida, la identidad del punto de medida se codifica por la intensidad y/o tamaño específicos de cada elemento puntual de código, que es diferente de la intensidad y/o tamaño de los otros elementos puntuales de código, y en el que en un sistema en el que una disposición de diana está asociada con cada punto de medida, los elementos puntuales de código en la disposición tienen una de al menos tres intensidades y/o tamaños diferentes.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos puntuales de código (4, 10) se forman en imágenes pixeladas (1) y porque las intensidades y/o tamaños de las imágenes pixeladas (1) se determinan sumando intensidades (I_{i}) detectadas por píxeles (P_{i}) comprendidos en la imagen (1) de un elemento puntual de código, contando los píxeles (P_{i}) comprendidos en la imagen (1) de un elemento puntual de código o determinando la intensidad máxima (l_{M}) detectada por uno de los píxeles (P_{M}) comprendidos en la imagen (1) de un elemento puntual de código.
3. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque los elementos puntuales de código (10) son medios emisores de luz que emiten diferentes cantidades de energía luminosa.
4. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque los elementos puntuales de código (4) son manchas que reflejan la luz o manchas blancas sobre fondo negro o manchas negras sobre fondo blanco y porque las manchas tienen diferentes tamaños.
5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque los elementos puntuales de código son manchas de diferentes tonos de gris en un fondo blanco o negro o manchas de diferente intensidad de al menos un color.
6. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque una disposición de diana está asociada con cada punto de medida y porque para calcular la posición espacial y/o orientación de un punto de medida, se determina la posición espacial de los elementos puntuales de código (4, 10) en la disposición (3) asociada con el punto de medida.
7. Conjunto de una pluralidad de disposiciones de diana, comprendiendo cada disposición una pluralidad de dianas (4, 10) y sirviendo cada disposición de diana para identificar un punto de medida en un sistema de medida óptico, caracterizado porque las dianas son elementos puntuales de código (4, 10) y porque los elementos puntuales de código se disponen en un patrón específico (3) y tienen una de al menos tres intensidades y/o tamaños diferentes.
8. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la disposición (3) de elementos puntuales de código es un círculo.
9. Conjunto de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 o 8, caracterizado porque los elementos puntuales de código (10) son medios emisores de luz que emiten diferentes cantidades de energía luminosa.
10. Conjunto de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 o 8, caracterizado porque los elementos puntuales de código (4) son manchas que reflejan la luz de diferentes tamaños.
11. Conjunto de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 o 8, caracterizado porque los elementos puntuales de código (4) son manchas negras sobre un fondo blanco o manchas blancas sobre un fondo negro y tienen diferentes tamaños.
12. Conjunto de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 o 8, caracterizado porque los elementos puntuales de código son manchas de diferentes tonos de gris sobre un fondo blanco o negro o manchas de al menos un color específico de diferentes intensidades.
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