NO336350B1

NO336350B1 - Device by imaging tool and method using same

Info

Publication number: NO336350B1
Application number: NO20121293A
Authority: NO
Inventors: Harald Gundersen; Torgeir Trydal; Grethe Hindersland
Original assignee: Scopos As
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2015-08-03
Also published as: NO20121293A1

Description

ANORDNING VED AVBILDNINGSVERKTØY OG FREMGANGSMÅTE VED BRUK AV SAMME IMAGING TOOL DEVICE AND METHOD OF USING THE SAME

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en anordning ved et avbildningsverktøy. Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen et avbildningsverktøy som omfatter en lyskilde innrettet til å kunne sende ut lyspulser mot et objekt som skal avbildes, en bildesensor innrettet til å kunne avføle tiden det tar fra en lyspuls sendes ut fra lyskilden og til den returnerer til bildesensoren etter å ha blitt reflektert fra objektet, og en styringsenhet innrettet til å kunne drive lyskilden og bildesensoren. The present invention relates to a device for an imaging tool. More specifically, the invention relates to an imaging tool which comprises a light source arranged to be able to emit light pulses towards an object to be imaged, an image sensor arranged to be able to sense the time it takes from a light pulse being sent out from the light source and until it returns to the image sensor after having been reflected from the object, and a control unit designed to be able to drive the light source and the image sensor.

Flere ulike teknikker er kjent for å frembringe avbildninger fra berøringsfrie geometriske målinger av objekter, for eksempel ulike former for fotogrammetri og triang-ulering. Skanning med laser har også vært brukt. Nevnte metoder for berøringsfrie geometriske målinger kan være tidkrevende og kompliserte å bruke og/eller de kan innbefatte bevegelig mekanikk. Løsningene kan også gi relativt dårlig oppløsning, slik at det ikke vil være mulig å studere et objekt på et ønsket detaljnivå. Several different techniques are known to produce images from non-contact geometric measurements of objects, for example various forms of photogrammetry and triangulation. Laser scanning has also been used. Said methods for non-contact geometric measurements can be time-consuming and complicated to use and/or they can include moving mechanics. The solutions can also provide relatively poor resolution, so that it will not be possible to study an object at the desired level of detail.

Time-of-flight(TOF)-teknologi har vist seg å være en robust og rask måte for å tilveie-bringe geometriske målinger av objekter. Et kort lysglimt, en lyspuls, fra en laser eller en led-lampe, sendes ut mot et objekt, hvor lyset reflekteres tilbake, oftest gjennom en linse, og inn på en bildesensor tilknyttet en styringsenhet som måler tiden det tar fra lyspulsen ble sendt ut og til den når bildesensoren. Ved hjelp av en styringsenhet kan således avstanden til ulike deler av et objekt beregnes og avbildes i det som gjerne omtales som 2.5 dimensjoner. For å få en full tre-dimensjonal avbildning kre-ves samspill mellom flere TOF-kamera. Det har gjerne blitt benyttes infrarødt lys i forbindelse med TOF-målinger. Time-of-flight (TOF) technology has proven to be a robust and fast way to provide geometric measurements of objects. A short flash of light, a light pulse, from a laser or an LED lamp, is sent out towards an object, where the light is reflected back, usually through a lens, and onto an image sensor connected to a control unit that measures the time it takes from the light pulse to be sent out and until it reaches the image sensor. With the help of a control unit, the distance to different parts of an object can thus be calculated and depicted in what is often referred to as 2.5 dimensions. To get a full three-dimensional image, interaction between several TOF cameras is required. Infrared light has often been used in connection with TOF measurements.

Det har vist seg å være utfordrende å benytte ovennevnte teknologier, inkludert TOF, under vann, og da spesielt ved store havdyp. Det kommer blant annet av krevende styring av og stor slitasje på bevegelige deler under vann. Videre absorberes infrarødt lys raskt i vann, og TOF-teknologi med infrarøde lyskilder vil derfor være uegnet. It has proven to be challenging to use the above-mentioned technologies, including TOF, underwater, and especially at great ocean depths. This comes, among other things, from demanding control of and great wear and tear on moving parts under water. Furthermore, infrared light is quickly absorbed in water, and TOF technology with infrared light sources will therefore be unsuitable.

Den herværende søker har løst dette problemet ved å benytte en lyskilde med bølge-lengde i en del av lysspektrumet som har vesentlig lavere absorpsjon i vann enn infra-rødt lys. The present applicant has solved this problem by using a light source with a wavelength in a part of the light spectrum which has significantly lower absorption in water than infrared light.

Det har videre vist seg at det oppstår ytterligere utfordringer ved bruk av TOF-teknologi undervann, selv ved bruk av lys med lav absorpsjon. De geometriske av-bildningene av objekter undervann har til nå fått en avbøyning i horisontalplanet, noe som innebærer at det blir stor usikkerhet i verdier hentet ut fra det genererte bildet. Bilder i horisontalplanet har hatt en tilnærmet bananform. Den herværende søker har benyttet et kommersielt tilgjengelige TOF-kamera som leveres som en enhet bestående av lyskilder og kamera satt sammen. Avbøyningseffekten har vist seg vanskelig å gjøre noe med, og har således også gjort det umulig å bruke TOF-kameralinser med bred synsvinkel da avbøyningseffekten har blitt ytterligere forsterket. It has also been shown that additional challenges arise when using TOF technology underwater, even when using light with low absorption. The geometric images of underwater objects have until now had a deflection in the horizontal plane, which means that there is great uncertainty in values extracted from the generated image. Pictures in the horizontal plane have had an approximate banana shape. The present applicant has used a commercially available TOF camera which is delivered as a unit consisting of light sources and camera assembled. The deflection effect has proved difficult to deal with, and has thus also made it impossible to use TOF camera lenses with a wide viewing angle, as the deflection effect has been further amplified.

Patentskrift WO2008/005707 beskriver en fremgangsmåte og et system for bestem-melse av posisjonen til en seismisk spredningskomponent undervann, hvor en optisk innretning benyttes til å beregne geometrien til spredningskomponenten. Dette utføres ved å registrere tiden det tar for et optisk signal å bevege seg mellom ulike spred-ningselementer i spredningskomponenten. Patent document WO2008/005707 describes a method and a system for determining the position of a seismic dispersion component underwater, where an optical device is used to calculate the geometry of the dispersion component. This is carried out by recording the time it takes for an optical signal to move between different scattering elements in the scattering component.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy or to reduce at least one of the disadvantages of known technology, or at least to provide a useful alternative to known technology.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved by features that are stated in the description below and in subsequent patent claims.

Den forliggende oppfinnelsen tilveiebringer et verktøy og en fremgangsmåte for å kunne frembringe avbildninger fra berøringsfrie geometriske målinger av objekter i sanntid. Oppfinnelsen er spesielt godt egnet til å avbilde objekter i et vannlegeme, selv om den forliggende oppfinnelse ikke begrenses dertil. The present invention provides a tool and a method to be able to produce images from non-contact geometric measurements of objects in real time. The invention is particularly well suited to imaging objects in a body of water, although the present invention is not limited thereto.

I et første aspekt vedrører oppfinnelsen en anordning ved et avbildningsverktøy, hvor avbildningsverktøyet omfatter: - minst én lyskilde innrettet til å kunne sende ut lyspulser mot et objekt som skal avbildes; - en bildesensor innrettet til å kunne avføle tiden det tar fra en lyspuls sendes ut fra lyskilden og til den returnerer til avbildningsverktøyet etter å ha blitt reflektert fra objektet; - en styringsenhet innrettet til å kunne drive i det minste lyskilden og bildesensoren, kjennetegnet ved at den minst ene lyskilden i bruksstillingen er anbragt i det vesentlige vertikalt i forhold til bildesensoren. In a first aspect, the invention relates to a device for an imaging tool, where the imaging tool comprises: - at least one light source arranged to be able to emit light pulses towards an object to be imaged; - an image sensor arranged to sense the time it takes from a light pulse being emitted from the light source and until it returns to the imaging tool after being reflected from the object; - a control unit designed to be able to drive at least the light source and the image sensor, characterized by the fact that the at least one light source in the position of use is placed essentially vertically in relation to the image sensor.

I bruk vil bildesensoren kunne være en del av et TOF-kamera, som omfatter blant annet kamerahus og linse. TOF-kameraet kan være satt sammen med én eller flere lyskilder til en TOF-kameraenhet. Kamerahuset kan være fast koblet til den minst ene lyskilden eller til et hus omkring lyskilden slik at det ikke er noe avstand mellom kamerahuset og lyskilden. In use, the image sensor could be part of a TOF camera, which includes, among other things, the camera housing and lens. The TOF camera can be assembled with one or more light sources for a TOF camera unit. The camera housing can be permanently connected to at least one light source or to a housing around the light source so that there is no distance between the camera housing and the light source.

Det målte tidsforbruket for refleksjon av de ulike lyspulsene vil videre kunne benyttes til å danne en visuell fremstilling, for eksempel på en dataskjerm, av det nevnte objekts geometriske utforming, slik som det er kjent å gjøre i forbindelse med TOF-målinger. Ulike avstander/dybder fra avbildningsverktøyet kan tilegnes ulike fargeko-der i den visuelle fremstillingen, slik at avlesningen av data forenkles. The measured time consumption for reflection of the various light pulses can further be used to form a visual representation, for example on a computer screen, of the aforementioned object's geometric design, as is known to be done in connection with TOF measurements. Different distances/depths from the imaging tool can be assigned different color codes in the visual representation, so that the reading of data is simplified.

Det vertikale arrangementet mellom den minst ene lyskilden og bildesensoren har vist seg å eliminere ovennevnte ulemper ved avbøyning i horisontalplanet ved den geometriske avbildningen av objektet. Den konvensjonelle måten å arrangere et TOF-kamera omfattende en bildesensor, et kamerahus og linse, og én eller flere lyskilder på, har vært i et i bruksstillingen horisontalt arrangement med én lyskilde på hver side av bildesensoren. En slik enhet med TOF-kamera og lys kommer ferdig montert fra leverandøren. Avstanden mellom bildesensoren og lyskildene behøver ikke være ute-lukkende vertikal. Lyskildene og bildesensoren kan være forskjøvet i lengderetningen, på tvers av det vertikale arrangementet, og lyskildene og bildesensoren kan i tillegg ha en mindre horisontal avstand. The vertical arrangement between the at least one light source and the image sensor has been shown to eliminate the above-mentioned disadvantages of deflection in the horizontal plane in the geometric representation of the object. The conventional way of arranging a TOF camera comprising an image sensor, a camera housing and lens, and one or more light sources has been in a horizontal arrangement in the use position with one light source on each side of the image sensor. Such a unit with TOF camera and light comes fully assembled from the supplier. The distance between the image sensor and the light sources does not have to be exclusively vertical. The light sources and the image sensor can be offset in the longitudinal direction, across the vertical arrangement, and the light sources and the image sensor can also have a smaller horizontal distance.

I en alternativ utførelsesform kan bildesensoren være dreiet 90 grader i forhold til lysene uten at lyskildene er arrangert vertikalt i forhold til bildesensoren. Avbøynings-effekten vil da også kunne forsvinne, mens avbildningen, foreksempel på en dataskjerm, vil være dreiet 90 grader på samme måte som bildesensoren. Denne effekten vil kunne kompenseres for i software på for så vidt kjent måte. Lyskildene vil da være arrangert horisontalt i forholdt til bildesensoren som har blitt dreiet 90 grader. In an alternative embodiment, the image sensor can be rotated 90 degrees in relation to the lights without the light sources being arranged vertically in relation to the image sensor. The deflection effect will then also be able to disappear, while the image, for example on a computer screen, will be rotated 90 degrees in the same way as the image sensor. This effect can be compensated for in software in a manner known to the extent known. The light sources will then be arranged horizontally in relation to the image sensor, which has been rotated 90 degrees.

I én utførelsesform kan avbildningsverktøyet omfatte to lyskilder innrettet til å kunne sende ut lyspulser, hvor de to lyskildene er anbragt på hver sin side av og i det vesentlige vertikalt i forhold til bildesensoren. Fordelen med det vertikale arrangementet er beskrevet ovenfor, og to lyskilder i samspill vil kunne gi bedre belysning, og dermed bedre visuell gjengivelse, av objektet som avbildes. In one embodiment, the imaging tool may comprise two light sources arranged to be able to emit light pulses, where the two light sources are placed on opposite sides of and essentially vertically in relation to the image sensor. The advantage of the vertical arrangement is described above, and two light sources in interaction will be able to provide better lighting, and thus better visual reproduction, of the object being depicted.

Det må forstås at ett TOF-kamera som avbilder et objekt fra én side ikke vil kunne gi en full tredimensjonal gjengivelse av et objekt. Innen faget blir gjengivelsen ofte om- talt som 2.5-dimensjonal. Pa den annen side vil to eller flere TOF-kamera i samspill kunne gi en fullstendig tredimensjonal gjengivelse av et objekt. It must be understood that a TOF camera that images an object from one side will not be able to provide a full three-dimensional rendering of an object. Within the subject, the rendering is often referred to as 2.5-dimensional. On the other hand, two or more TOF cameras in interaction will be able to provide a complete three-dimensional rendering of an object.

I én utførelsesform hvor avbildningsverktøyet omfatter to lyskilder innrettet til å kunne sende ut lyspulser kan de to lyskildene og bildesensoren stå på en i det vesentlige vertikal linje. In one embodiment where the imaging tool comprises two light sources arranged to be able to send out light pulses, the two light sources and the image sensor can stand on an essentially vertical line.

I én utførelsesform kan den minst ene lyskilden være innrettet til å kunne sende ut synlig lys. Ved landbaserte TOF-målinger har det tradisjonelt blitt benyttet infrarød stråling. Infrarød stråling har, som nevnt ovenfor, vist seg å være lite egnet til TOF-målinger under vann, da absorpsjonskoeffisienten til infrarød stråling i vann er stor, og strålingens rekkevidde dermed liten. Det har derfor vist seg å være fordelaktig å benytte synlig lys til TOF-målinger undervann. Ultrafiolett lys vil også kunne benyttes i enkelte tilfeller. Spesielt har lys i den grønne og blå delen av lysspekteret vist seg å være godt egent, da absorpsjonsraten i vann for dette lyset er lavere enn for andre bølgelengder, hvorved rekkevidden er bedre. Den foreliggende søker har blant annet gjort vellykkede tester med grønne lyskilder med en bølgelengde i intervallet 520 nanometer til 540 nanometer. In one embodiment, the at least one light source can be arranged to be able to emit visible light. For land-based TOF measurements, infrared radiation has traditionally been used. Infrared radiation has, as mentioned above, proven to be not very suitable for TOF measurements under water, as the absorption coefficient of infrared radiation in water is large, and the range of the radiation is thus small. It has therefore proven to be advantageous to use visible light for underwater TOF measurements. Ultraviolet light can also be used in some cases. In particular, light in the green and blue part of the light spectrum has proven to be well suited, as the absorption rate in water for this light is lower than for other wavelengths, whereby the range is better. The present applicant has, among other things, carried out successful tests with green light sources with a wavelength in the range 520 nanometers to 540 nanometers.

Minst én av lyskildene kan være en LED (eng: «Light Emitting Diode»)-lampe. Det er en fordel å kunne sende ut korte lyspulser med relativt skarpt definert bølgelengde i forbindelse med TOF-målinger. LED-lamper kan tilfredsstille disse kravene og kan således være velegnet til formålet. At least one of the light sources can be an LED (light emitting diode) lamp. It is an advantage to be able to send out short light pulses with a relatively sharply defined wavelength in connection with TOF measurements. LED lamps can satisfy these requirements and can thus be suitable for the purpose.

Minst én av lyskildene kan som alternativ eller i tillegg være en laser. Lasere kan avgi enda kortere lyspulser med enda skarpere bølgelengde enn LED-lamper. At least one of the light sources can alternatively or additionally be a laser. Lasers can emit even shorter light pulses with an even sharper wavelength than LED lamps.

I én utførelsesform kan avbildningsverktøyet ytterligere omfatte et filmkamera. Filmkameraet kan benyttes i tillegg til TOF-kameraet og kan blant annet være et nyttig verktøy for å orientere seg frem til objektet som skal avbildes og for å sammenligne med den visuelle fremstillingen gjort ved hjelp av TOF. In one embodiment, the imaging tool may further comprise a film camera. The film camera can be used in addition to the TOF camera and can, among other things, be a useful tool to orient oneself towards the object to be imaged and to compare with the visual representation made using TOF.

Avbildningsverktøyet kan videre omfatte en lyskilde innrettet til å kunne sende ut et kontinuerlig lyssignal, i motsetning til pulset lys som benyttes ved TOF-målinger. Den kontinuerlige lyskilden kan spesielt være hensiktsmessig i forbindelse med bruk av ovennevnte filmkamera på områder med manglende eksternt lys, for eksempel dypt i et vannlegeme eller inne i tunneler eller rørlegemer. The imaging tool can further comprise a light source designed to emit a continuous light signal, in contrast to the pulsed light used in TOF measurements. The continuous light source can be particularly appropriate in connection with the use of the above-mentioned film camera in areas with no external light, for example deep in a body of water or inside tunnels or pipe bodies.

I én utførelsesform kan avbildningsverktøyet omfatte et i det vesentlige fluidtett hus. Ovennevnte, resterende komponenter av avbildningsverktøyet vil således kunne være omsluttet av det i det vesentlige fluidtette huset. Dette vil være spesielt hensiktsmessig ved avbildning i akvatiske miljøer, for eksempel i et vannlegeme eller inne i et rør-legeme. In one embodiment, the imaging tool may comprise a substantially fluid-tight housing. The above-mentioned, remaining components of the imaging tool will thus be able to be enclosed by the essentially fluid-tight housing. This will be particularly appropriate when imaging in aquatic environments, for example in a body of water or inside a pipe body.

Den foreliggende oppfinnelse vil for eksempel kunne benyttes sammen med en ROV (eng: «Remotely Operated Vehicle») for å utføre avbildninger under vann. Avbild-ningsverktøyet vil således kunne drives med strøm fra ROV-ens navlestreng. I andre utførelsesformer kan avbildningsverktøyet kunne forsynes med strøm fra andre, for så vidt kjente, strømkilder, eller avbildningsverktøyet kan være forsynt med en batteri-pakke. Videre kan også de innhentede data fra avbildningsverktøyet i én utførelses-form overføres til en styringsenhet på overflaten eller på et skip via ROVens navlestreng. I andre utførelsesformer kan innhentede data overføres ved hjelp av andre trådløse og/eller ikke-tråløse overføringsmetoder som er kjent innen faget. The present invention can, for example, be used together with an ROV (eng: "Remotely Operated Vehicle") to perform underwater imaging. The imaging tool will thus be powered by electricity from the ROV's umbilical cord. In other embodiments, the imaging tool can be supplied with power from other, as far as known, power sources, or the imaging tool can be provided with a battery pack. Furthermore, the acquired data from the imaging tool in one embodiment can also be transferred to a control unit on the surface or on a ship via the ROV's umbilical cord. In other embodiments, acquired data may be transmitted using other wireless and/or non-wireless transmission methods known in the art.

I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte ved avbildning av et objekt, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene: - å sende ut lyspulser fra én eller flere lyskilder; - ved hjelp av en bildesensor knyttet til en styringsenhet å avføle tiden det tar fra en lyspuls sendes ut fra den minst ene lyskilden og til den returner til bildesensoren etter å ha blitt reflektert fra objektet som avbildes, kjennetegnet ved at fremgangsmåten ytterligere omfatter å arrangere den minst ene lyskilden i det vesentlige vertikalt i forhold til bildesensoren. In a second aspect, the invention relates to a method for imaging an object, where the method includes the steps: - sending out light pulses from one or more light sources; - by means of an image sensor linked to a control unit to sense the time it takes from a light pulse being emitted from the at least one light source and until it returns to the image sensor after being reflected from the object being imaged, characterized in that the method further comprises arranging the at least one light source essentially vertical in relation to the image sensor.

Fordelen med det vertikale arrangementet er beskrevet ovenfor. The advantage of the vertical arrangement is described above.

I én utførelsesform kan fremgangsmåten ytterligere omfatte å omforme mottatt informasjon om lyspulsenes refleksjonstid til visuelt lesbare data om objektets geometriske utforming. Overføring utføres ved hjelp av kablede eller trådløse overføringsme-toder som er kjent innen faget, mens omformingen fra tidsdata til en geometrisk gjenskapning av objektet utføres ved hjelp en software utviklet av den herværende søker, og som ikke beskrives i mer detalj heri, da det også finnes kommersielt tilgjengelig software som kan utføre dette. In one embodiment, the method can further comprise converting received information about the reflection time of the light pulses into visually readable data about the object's geometric design. Transmission is carried out using wired or wireless transmission methods known in the art, while the transformation from time data to a geometric reproduction of the object is carried out using software developed by the present applicant, and which is not described in more detail herein, as it also There is commercially available software that can perform this.

Ved behandling av de innhentede data kan det være en fordel å sammenligne den visuelt lesbare informasjon om objektets geometriske utforming med bilder tatt av et filmkamera. Filmkameraet vil også, som nevnt ovenfor, kunne benyttes til å finne frem til objektet som skal avbildes, for eksempel dersom avbildningsverktøyet bæres av en ROV i et vannlegeme. When processing the obtained data, it can be advantageous to compare the visually readable information about the object's geometric design with images taken by a film camera. The film camera will also, as mentioned above, be used to find the object to be imaged, for example if the imaging tool is carried by an ROV in a body of water.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser sett i perspektiv et avbildningsverktøy i henhold til kjent teknikk; Fig. 2 viser sett i perspektiv, og i noe mindre målestokk enn i figur 1, en eksplodert skisse av et avbildningsverktøy i henhold til kjent teknikk; Fig. 3 viser sett i to ulike perspektiver og i samme målestokk som på figur 1, et frontdeksel av et hus av et avbildningsverktøy; Fig. 4 viser skjematisk forskjellen mellom et avbildningsvektøy i henhold til kjent teknikk og den forliggende oppfinnelse; Fig. 5 viser sett i perspektiv og i samme målestokk som på figur 1, et avbild-ningsverktøy i henhold til den forliggende oppfinnelse; og Fig. 6 viser skjematisk et koblingsskjema for et avbildningsverktøy i henhold til In what follows, an example of a preferred embodiment is described which is visualized in the accompanying drawings, where: Fig. 1 shows a perspective view of an imaging tool according to known technology; Fig. 2 shows, seen in perspective, and on a somewhat smaller scale than in Fig. 1, an exploded sketch of an imaging tool according to the known technique; Fig. 3 shows, seen in two different perspectives and on the same scale as in Fig. 1, a front cover of a housing of an imaging tool; Fig. 4 schematically shows the difference between an imaging vehicle according to the known technique and the present invention; Fig. 5 shows, seen in perspective and on the same scale as in Fig. 1, an imaging tool according to the present invention; and Fig. 6 schematically shows a connection diagram for an imaging tool according to

den foreliggende oppfinnelse. the present invention.

I det etterfølgende angir henvisningstallet 1' et avbildningsverktøy i henhold til kjent teknikk mens henvisningstallet 1 angir et avbildningsverktøy i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Like henvisningstall viser ellers til like eller tilsvarende deler. Retningsangivelser som «horisontal» og «vertikal» og posisjonsbestemmelser som «over» og «under» refererer til avbildningsverktøyet 1, 1' i sin viste og tiltenkte bruksstilling. In the following, the reference number 1' indicates an imaging tool according to the known technique, while the reference number 1 indicates an imaging tool according to the present invention. Like reference numbers otherwise refer to like or corresponding parts. Directional indications such as "horizontal" and "vertical" and position determinations such as "above" and "below" refer to the imaging tool 1, 1' in its shown and intended position of use.

Figur 1 viser et avbildningsverktøy 1' i henhold til kjent teknikk. Den herværende sø-ker har tilvirket og solgt slike avbildningsverktøy 1'. Et i det vesentlige fluidtett hus 11 omslutter avbildningsverktøyets 1' aktive komponenter, som vil beskrives mer i detalj med henvisning til de etterfølgende figurer. Huset 11 omfatter et frontdeksel 111 og et bakdeksel 113 som er koblet sammen ved hjelp av en flerhet bolter 115 og mutre 117 på for så vidt kjent vis. Husets 11 frontdeksel 111 er utformet med flere åpninger Illa, 111b, 111c, Uld, Ille med ulike diametere. I den viste utførelsen er frontdekselet 111 utformet med fem åpninger llla-e, hvorav tre av åpningene Illa, 111b, 111c er utformet med en første diameter, mens de gjenværende to åpningene Uld, Ille er utformet med en andre diameter, hvor den andre diameter er mindre enn den første diameter. Hver av åpningene llla-e er videre forsynt med en linse 112a, 112b, 112c, 112d, 112e passende i åpningen llla-e. Linsene 112a-e holdes på plass i åpningene llla-e av linseholdere 114a, 114b, 114c, 114d, 114e. Husets bak deksel 113 er forsynt med en kabelgjennomføring 113a for tilkobling av avbildningsanordningen 1' til en egnet, ikke vist strømkilde og for overføring av data fra avbildningsanordningen V og til en ekstern mottaker. Huset 11 er videre forsynt med en holder 2, slik at huset 11 kan gripes og holdes av for eksempel en ROV 8, se figur 6. Huset 11 vil i andre utførelsesformer kunne kobles til andre bevegelige fremkomstmid-ler eller til faste installasjoner, over eller under vann. Figure 1 shows an imaging tool 1' according to known technology. The present applicant has manufactured and sold such imaging tools 1'. An essentially fluid-tight housing 11 encloses the active components of the imaging tool 1', which will be described in more detail with reference to the following figures. The housing 11 comprises a front cover 111 and a rear cover 113 which are connected together by means of a plurality of bolts 115 and nuts 117 in a known manner. The housing 11 front cover 111 is designed with several openings Illa, 111b, 111c, Uld, Ille with different diameters. In the embodiment shown, the front cover 111 is designed with five openings lla-e, of which three of the openings Illa, 111b, 111c are designed with a first diameter, while the remaining two openings Uld, Ille are designed with a second diameter, where the second diameter is smaller than the first diameter. Each of the openings lla-e is further provided with a lens 112a, 112b, 112c, 112d, 112e fitting in the opening lla-e. The lenses 112a-e are held in place in the openings lla-e by lens holders 114a, 114b, 114c, 114d, 114e. The housing's rear cover 113 is provided with a cable feedthrough 113a for connecting the imaging device 1' to a suitable, not shown, power source and for transmitting data from the imaging device V to an external receiver. The housing 11 is also provided with a holder 2, so that the housing 11 can be grasped and held by, for example, an ROV 8, see Figure 6. In other embodiments, the housing 11 will be able to be connected to other moving means of access or to fixed installations, above or underwater.

Pa figur 2 vises en eksplodert skisse av avbildningsverktøyet 1' i henhold til kjent teknikk. Kun én av åpningene llla-c er vist forsynt med en linse 112a for oversiktens skyld. Tilsvarende er bare én av åpningene llld-e forsynt med en linse 112d. De tre linsene 112a-c er plassert foran lyskilder 5, 33 i avbildningsverktøyet 1' mens de to linsene 112d-e er plassert foran henholdsvis et TOF-kamera 3 og et filmkamera 7, se figur 4. Mellom linseholderne 114a-e og åpningene llla-e er det tilveiebragt ulike tetningselementer 4 av for så vidt kjente typer for å forhindre fluidinntrengning gjennom åpningene llla-e i husets 11 frontdeksel. Tilsvarende er det tilveiebragt tetningselementer 4 mellom husets 11 frontdeksel 111 og bakdeksel 113. Det vil også kunne benyttes ikke viste tetningselementer i kabelgjennomføringen 113a. TOF-kameraet 3 omfatter en bildesensor 31, et kamerahus 311 og en linse 312, se figur 4. TOF-kameraet 3 er videre koblet til de to lyskildene 33 som er innrettet til å kunne sende ut lyspulser. Lyskildene 33 er anbragt på hver sin side av og i en i det vesentlige horisontal avstand fra TOF-kameraet 3 med bildesensoren 31. I det viste utførel-seseksempelet er de to lyskildene 33 LED-lamper. Den tredje, bare delvis viste lyskilden 5 er innrettet til å kunne sende ut kontinuerlig lys. Den tredje lyskilden 5 er anbragt i en i det vesentlige vertikal avstand under TOF-kameraet 3. Avbildningsverk-tøyet 1' er videre forsynt med et filmkamera 7 anbragt i en i det vesentlige vertikal avstand over TOF-kameraet 3. Lyskildene 5, 33 er plassert bak linsene llla-c, mens TOF-kameraet 3 og filmkameraet 7 er plassert bak henholdsvis linsene Uld og Ille. Figure 2 shows an exploded sketch of the imaging tool 1' according to known technology. Only one of the openings 111a-c is shown provided with a lens 112a for the sake of clarity. Correspondingly, only one of the openings llld-e is provided with a lens 112d. The three lenses 112a-c are placed in front of light sources 5, 33 in the imaging tool 1', while the two lenses 112d-e are placed in front of a TOF camera 3 and a film camera 7 respectively, see figure 4. Between the lens holders 114a-e and the openings lla -e various sealing elements 4 of known types are provided to prevent fluid penetration through the openings lla-e in the housing 11 front cover. Correspondingly, sealing elements 4 are provided between the housing 11's front cover 111 and rear cover 113. It will also be possible to use sealing elements not shown in the cable entry 113a. The TOF camera 3 comprises an image sensor 31, a camera housing 311 and a lens 312, see Figure 4. The TOF camera 3 is further connected to the two light sources 33 which are arranged to be able to emit light pulses. The light sources 33 are placed on either side of and at a substantially horizontal distance from the TOF camera 3 with the image sensor 31. In the embodiment shown, the two light sources 33 are LED lamps. The third, only partially shown light source 5 is designed to be able to emit continuous light. The third light source 5 is arranged at an essentially vertical distance below the TOF camera 3. The imaging tool 1' is further provided with a film camera 7 arranged at an essentially vertical distance above the TOF camera 3. The light sources 5, 33 are placed behind the lenses lla-c, while the TOF camera 3 and the film camera 7 are placed behind the lenses Uld and Ille respectively.

Avbildningsverktøyet 1' omfatter videre en styringsenhet 9. Styringsenheten 9 er tilknyttet ulike komponenter: en driverinnretning 91 innrettet til å kunne regulere lyspulsene fra lyskildene 33, en DC-DC konverter 93 innrettet til å kunne nedkonvertere spenningen på en innkommende strømkilde, en switch 95 og en USB-kontroll 97. Komponentene er videre plassert i et datakabinett 99. Virkemåten til nevnte komponenter tilknyttet styringsenheten 9 vil være kjent for en fagmann, og vil derfor ikke beskrives mer detaljert her. Mellom hver av de pulsede lyskildene 33 og datakabinet-tet 99 er det anbragt en kjøleplate 4 for å unngå overoppheting av lyskildene 33 samt de omkringliggende komponentene. The imaging tool 1' further comprises a control unit 9. The control unit 9 is connected to various components: a driver device 91 designed to be able to regulate the light pulses from the light sources 33, a DC-DC converter 93 designed to be able to downconvert the voltage on an incoming power source, a switch 95 and a USB control 97. The components are further placed in a data cabinet 99. The operation of said components associated with the control unit 9 will be known to a person skilled in the art, and will therefore not be described in more detail here. A cooling plate 4 is placed between each of the pulsed light sources 33 and the data cabinet 99 to avoid overheating of the light sources 33 and the surrounding components.

TOF-kameraet 3 med lyskildene 33 er kun vist skjematisk på figur 4. Den viste sam-mensetningen er kommersielt tilgjengelig fra PMD Technologies, og kommer som en ferdig montert enhet. Linsen 312 i det vist utførelseseksempelt er en Schneider Kreuznach Xenon 0.95/17. Tidsforbruket, og dermed avstanden til objektet som skal avbildes, beregnes ved å avlese faseforskyvning og amplitude av det reflekterte lys-signalet sammenlignet med den utsendte lyspulsen. En fagmann vil også være kjent med at det finnes andre måter å beregne avstanden til objektet på, for eksempel ved hjelp såkalte «Range gated imagers», slik som det blant annet gjøres av 3DV Systems i deres Zcam. Detaljene i ovennevnte teknologier vil være kjent for en fagmann og diskuteres derfor ikke nærmere. The TOF camera 3 with the light sources 33 is only shown schematically in Figure 4. The composition shown is commercially available from PMD Technologies, and comes as a fully assembled unit. The lens 312 in the embodiment shown is a Schneider Kreuznach Xenon 0.95/17. The time consumption, and thus the distance to the object to be imaged, is calculated by reading the phase shift and amplitude of the reflected light signal compared to the emitted light pulse. A professional will also be aware that there are other ways of calculating the distance to the object, for example using so-called "Range gated imagers", such as is done by 3DV Systems in their Zcam. The details of the above technologies will be known to a person skilled in the art and are therefore not discussed further.

Figur 3 viser husets 11 frontdeksel 111 i to ulike perspektiver. Til venstre på figuren kan frontdekselet 111 sees fra innsiden. Her kan det sees at åpningene Illa, 111c, Uld tildanneren sammenhengende utsparing på frontdekselet 111 bakside hvori TOF-kameraet 3 og lyskildene 33 passer inn. Den kontinuerlige lyskilden 5 passer til åpningen 111b, mens filmkameraet passer til åpningen Ille. Figure 3 shows the front cover 111 of the housing 11 in two different perspectives. To the left of the figure, the front cover 111 can be seen from the inside. Here it can be seen that the openings Illa, 111c, Uld form a continuous recess on the front cover 111 at the back into which the TOF camera 3 and the light sources 33 fit. The continuous light source 5 fits the opening 111b, while the film camera fits the opening Ille.

Som beskrevet i det ovenstående, har det vist seg at en avbildningsanordning 1' i henhold til kjent teknikk har ulemper ved bruk undervann, idet det genererte bildet som gjenskaper et objekts geometriske form er avbøyd i horisontalplanet. Hverken den herværende søker, leverandøren av TOF-kameraet 3 eller andre eksperter har lyktes i å få en forståelse av hva dette problemet skyldes. Avbøyningseffekten øker med økende uklarhet/grums i vannet. Det kan være en polarisasjons- og/eller bryt-ningseffekt, men dette vites ikke sikkert. As described in the above, it has been shown that an imaging device 1' according to known technology has disadvantages when used underwater, in that the generated image that reproduces the geometric shape of an object is deflected in the horizontal plane. Neither the present applicant, the supplier of the TOF camera 3 nor other experts have succeeded in gaining an understanding of what this problem is due to. The deflection effect increases with increasing turbidity/turbidity in the water. There may be a polarization and/or refraction effect, but this is not known for sure.

Figur 4 viser skjematisk hvordan den herværende søker har løst ovennevnte problem. Her vises TOF-kameraet 3 bestående av bildesensoren 31, kamerahuset 311 og linsen 312 satt sammen med de to lyskildene 33. Både TOF-kameraet 3 og lyskildene 33 er vist overdrevent rektangulære av illustrative årsaker. Øverst på figuren vises TOF-kameraet 3 satt sammen med lyskildene 33 i henhold til kjent teknikk, slik det leveres montert fra leverandøren. TOF-kameraet 3 løsgjøres så fra lyskildene 33 og roteres 90 grader, her moturs, i forhold til lyskildene 33. Det roterte TOF-kameraet 3 og lyskildene 33 monteres så sammen og settes deretter tilbake inn i huset 11, ikke vist. Deretter roteres hele huset 11, med TOF-kameraet 3 og lysene inni, 90 grader motsatt vei, her medurs, slik det vises nederst på figuren. Som resultat står TOF-kameraet 3 med bildesensoren 31 i samme stilling som den gjorde før, mens lyskildene 33 er dreiet 90 grader omkring TOF-kameraet 3 og står vertikalt over og under bildesensoren 31. Den kontinuerlige lyskilden 5 og filmkameraet 7 vil også være dreid 90 grader medurs om kring TOF-kameraet 3. Som nevnt ovenfor, vil avbøyningseffekten kunne kompenseres for uten å dreie hele huset 11, idet for så vidt kjent software vil kunne benyttes for å dreie tilveiebragte bildet. Figure 4 shows schematically how the present applicant has solved the above-mentioned problem. Here, the TOF camera 3 is shown consisting of the image sensor 31, the camera housing 311 and the lens 312 assembled together with the two light sources 33. Both the TOF camera 3 and the light sources 33 are shown excessively rectangular for illustrative reasons. At the top of the figure, the TOF camera 3 is shown assembled with the light sources 33 according to known technology, as it is delivered assembled from the supplier. The TOF camera 3 is then detached from the light sources 33 and rotated 90 degrees, here counterclockwise, in relation to the light sources 33. The rotated TOF camera 3 and the light sources 33 are then assembled together and then put back into the housing 11, not shown. The entire housing 11, with the TOF camera 3 and the lights inside, is then rotated 90 degrees in the opposite direction, here clockwise, as shown at the bottom of the figure. As a result, the TOF camera 3 with the image sensor 31 stands in the same position as it did before, while the light sources 33 are rotated 90 degrees around the TOF camera 3 and stand vertically above and below the image sensor 31. The continuous light source 5 and the film camera 7 will also be rotated 90 degrees clockwise around the TOF camera 3. As mentioned above, the deflection effect will be able to be compensated for without rotating the entire housing 11, as known software will be able to be used to rotate the provided image.

På figur 5 kan man se at hele huset 11 med frontdekselet 111 er dreid 90 grader medurs, mens altså bildesensoren 31 står i samme stilling som før dreiningen. Holde-ren 2 har blitt flyttet. In Figure 5, it can be seen that the entire housing 11 with the front cover 111 has been rotated 90 degrees clockwise, while the image sensor 31 is therefore in the same position as before the rotation. Holder 2 has been moved.

På figur 6 vises et skjematisk og svært forenklet koblingsskjema for et avbildnings-verktøy 1 i henhold til den forliggende oppfinnelse. TOF-kameraet 3, filmkameraet 7, lyskildene 5, 33 og flere ulike sensorer 6 kobles til styringsenheten 9 via USB-kontrollen 97. Sensorene 6 kan for eksempel være fuktighet-, temperatur- og trykk-sensorer. Styringsenheten 9 kommuniserer videre med en styringsenhet 10 på land eller på et skip ved hjelp av tilhørende kommunikasjonsinfrastruktur 12 via en ROV 8. En fagmann vil være kjent med at ulike kablede kommunikasjonsmetoder vil kunne benyttes. Dersom avbildningsanordningen 1 benyttes på land, vil det også kunne benyttes forså vidt kjente tråløse kommunikasjonsmetoder. Styringsenheten 10 vil også kunne være tilkoblet ytterligere avbildningsanordninger 1 eller andre ikke viste komponenter. Figure 6 shows a schematic and very simplified connection diagram for an imaging tool 1 according to the present invention. The TOF camera 3, the film camera 7, the light sources 5, 33 and several different sensors 6 are connected to the control unit 9 via the USB control 97. The sensors 6 can, for example, be humidity, temperature and pressure sensors. The control unit 9 further communicates with a control unit 10 on land or on a ship using associated communication infrastructure 12 via an ROV 8. A person skilled in the art will be familiar with the fact that various wired communication methods can be used. If the imaging device 1 is used on land, it will also be possible to use known wireless communication methods. The control unit 10 could also be connected to further imaging devices 1 or other components not shown.

Claims

1. Device for imaging tool (1), where the imaging tool (1) comprises: - at least one light source (33) arranged to be able to emit light pulses towards an object to be imaged; - an image sensor (31) arranged to be able to sense the time from when a light pulse is emitted from the light source and until it returns to the imaging tool (1) after being reflected from the object; - a control unit (9) arranged to be able to drive at least the light source (33) and the image sensor (31), characterized in that the at least one light source (33) in the position of use is placed essentially vertically in relation to the image sensor (31).

2. Device according to claim 1, where the imaging tool (1) comprises two light sources (33) arranged to be able to emit light pulses, and where the two light sources (33) are placed on opposite sides of and essentially at a vertical distance from the image sensor (31).

3. Device according to claim 2, where the two light sources (33) and the image sensor (31) are placed on an essentially vertical line.

4. Device according to any of the preceding claims, where at least one of the light sources (33) is arranged to be able to emit visible light.

5. Device according to claim 4, where the at least one light source (33) is arranged to emit blue or green light.

6. Device according to claim 5, where the at least one light source (33) is arranged to be able to emit light pulses with a wavelength in the interval 520 nanometers to 540 nanometers.

7. Device according to any of the preceding claims, where the at least one light source (33) is an LED lamp.

8. Device according to any one of claims 1-6, where the at least one light source (33) is a laser.

9. Device according to any of the preceding claims, where the imaging tool (1) further comprises a film camera (7).

10. Device according to claim 9, where the imaging tool (1) further comprises a light source (5) arranged to emit continuous light.

11. Device according to any of the preceding claims, where the imaging tool (1) comprises an essentially fluid-tight housing (11).

12. Method for imaging an object, where the method comprises the steps: - sending out light pulses from one or more light sources (33); and - by means of an image sensor (31) connected to a control unit (9) to sense the time it takes from a light pulse being sent out from the at least one light source (33) and until it returns to the image sensor (31) after having been reflected from the object being imaged, characterized in that the method further comprises arranging the at least one light source (33) essentially vertically in relation to the image sensor (31).

13. Method according to claim 12, where the method further comprises transforming received information about the reflection time of the light pulses into visually readable data about the object's geometric design.

14. Method according to claim 13, where the method further comprises comparing the visually readable information about the object's geometric design with images taken by a film camera (5).