WO1992007234A1 - Process and device for the optical measurement of the outlines of an opaque object - Google Patents

Process and device for the optical measurement of the outlines of an opaque object Download PDF

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WO1992007234A1
WO1992007234A1 PCT/EP1991/001929 EP9101929W WO9207234A1 WO 1992007234 A1 WO1992007234 A1 WO 1992007234A1 EP 9101929 W EP9101929 W EP 9101929W WO 9207234 A1 WO9207234 A1 WO 9207234A1
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WO
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light
measurement
sensor
camera
rotation
Prior art date
Application number
PCT/EP1991/001929
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Albert Weckenmann
Thomas Czirwitzky
Original Assignee
Iti-Idee Ingenieurbüro Zur Förderung Von Technischen Innovationen Und Ideen Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Iti-Idee Ingenieurbüro Zur Förderung Von Technischen Innovationen Und Ideen Gmbh filed Critical Iti-Idee Ingenieurbüro Zur Förderung Von Technischen Innovationen Und Ideen Gmbh
Publication of WO1992007234A1 publication Critical patent/WO1992007234A1/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2433—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring outlines by shadow casting

Definitions

  • the invention relates to a method for optically measuring the contours of an opaque object, in particular a ring-shaped open or closed or similarly designed workpiece, in which the shadow images produced by means of a cvder of several light sources de.
  • the narrow workpiece is detected by one or more optoelectronic CCD sensors and the contours of the object are determined in two or three dimensions, taking into account the object distance from the camera and the magnification of the optical imaging device.
  • the invention further relates to a device for carrying out said method, consisting of a translucent object holder or carrier arranged in the beam path between a light source and an optoelectronic CCD sensor and a computer connected to the optoelectronic CCD sensor with a signal output.
  • computer-aided coordinate measuring machines are used to check the shape of workpieces made of solid, hard and torsion-resistant materials, which measure the workpiece surface by point-by-point probing or continuous scanning (scanning). capture with a probe ball that scans the surface under the action of force.
  • a probe ball that scans the surface under the action of force.
  • the non-contact measuring methods known from the prior art can provide remedies.
  • pro ljectors are used, which map the measurement object with an adjustable magnification onto an observation screen, on which the image of the measurement object can be measured with pre-made measurement templates.
  • this measuring method fails when the objects to be measured are deformed, ie are not in the defined geometrically ideal shape. In this case, the image of the measurement object does not match the ideal shape of the template, so that the template on It cannot be determined per image if the workpiece corresponds to the requirements in the ideal state without deformation.
  • semiconductor cameras e.g. CCD line cameras, CCD array cameras
  • CCD line cameras CCD array cameras
  • the disadvantage of semiconductor image sensors lies in the fact that, due to the manufacturing process, the areal expansion of the photosensitive elements cannot be made arbitrarily small, so that the previously proposed improvements in the transparency measurement method aimed at increasing the spatial resolution when specifying the To achieve the position of a shadow edge on a photodiode cell. According to the method described in DE-A-34 22 689, this is done by integrating the signal voltage in the area of a shadow edge transition and the relationship between this integration time and the time of integration of another fixed voltage that corresponds to the level of the full Broadcasting of the lines corresponds to the equality of these two voltages.
  • the video signal is digitized on the basis of four threshold values, the pulses are quadrupled in time and counted during the entire readout time of the lines.
  • the line When the line is fully illuminated, there are four times as many pulses as there are photodiodes in the line. Is there a shadow edge in the area If the line shows that the area is previously light and the area behind it is dark or vice versa, the readout of the line results in fewer pulses, the less the bright area on the line shows becomes. Because of the thresholds used, the location statement thus made is refined four times.
  • this method has the disadvantage that only one edge transition per line can be detected.
  • the method described in DE-A-37 31 531 works with digitizing the gray values on a shadow edge and interpolating between the two image points directly involved in this edge transition.
  • an electronic evaluation circuit is used, which consists of at least two parallel shift registers, a hardware arithmetic circuit with memory cells and a clock generator.
  • An interpolation between those two image points of the shadow edge transition, the first of which lies above a defined threshold value and the second of which is below, or vice versa, is intended to expand the resolution of a semiconductor camera. This interpolation makes a statement about the position of a shadow structure or any light-dark distribution in a resolution that lies above the spatial frequency of the image sensor.
  • Measuring methods for measuring lengths, widths and for edge detection both work according to the transmitted light principle as well as on the incident light principle.
  • a measurement object is illuminated from behind with a light source and its shadow image is transferred to the image sensor by an optically imaging arrangement. If the object is in the measurement position, the length of the measurement object is determined, for example in the case of a CCD line camera, from the number of shaded photodiodes which are located between the shadow edge transitions from light to dark and the transitions from dark to light, multiplied by the illustration Scale of the optical arrangement.
  • the achievable measurement accuracy is mainly determined by the ratio of the measuring range to the number of existing photodiodes in a row.
  • DE-A-38 34 052 describes a method and a device for measuring and / or checking the outline shapes or edges of workpieces, preferably for detecting and evaluating edge errors and / or edge chipping of cutting plates, with a opto-electroni see test device known, the method consists in that the workpiece to be tested is rotated about a fixed axis and during the rotation at least one peripheral edge of the workpiece is scanned under a predetermined angle with a parallel light beam, whereby the light beam, the diameter of which is so large that it continuously detects at least a portion of the edge during the rotation, images a projected profile of the edge onto a light-sensitive layer of a camera that generates electronic signals and that images into the channel ⁇ tenprofi L corresponding electrical signals as actual values in an electronic computer in which the target W values of the checked edge profile are saved and subjected to a target / actual value comparison.
  • the workpiece is sorted according to the So L I actual value comparison.
  • the device is designed in such a way that a ring rotatably mounted in a frame and driven by a servo motor is provided, which frame-like frame encloses a pane of light-sensitive glass which has light sources which emit parallel light on one side of the pane and on on the other hand, semiconductor cameras with light-sensitive layers consisting of light signals generating electrical signals are arranged, an electronic computing unit being provided which, on the basis of the signals from the semiconductor cameras, carries out the target / actual comparison using suitable algorithms.
  • This known method and its device are constructed and limited to the use of parallel light, which results in inaccuracies in the measurement of large flexible workpieces, because after the method the workpiece to be tested is rotated about a fixed axis and during the Rotation of at least one circumferential edge of the workpiece at a predetermined angle, scanned with a parallel light beam, in which the light beam, the diameter of which is so large that it continuously detects at least a portion of the edge during rotation, is generated on one of electronic signals
  • Existing light-sensitive layer of a camera images a projected profile of the edge, which in the signals corresponding to the edge profile as actual values in an electronic computer, in which the target values of the checked edge profile are stored, a target / actual value -Comparison and that according to the result
  • the workpiece is sorted according to the actual value comparison.
  • This method is also for the contactless measurement of flexible Suitable for workpieces in several directions, but only suitable for measuring small workpieces; however, it has decisive disadvantages for measuring non
  • either the ring is rotated through 360, which can mean an unbearably long measuring time compared to a 180 measurement, given the permissible rotational speed which is only low for flexible workpieces,
  • the object is rotated by at least 180 during the measurement by a fixed, optoelectronic CCD sensor about an axis of rotation orthogonal to the line plane and through the object.
  • the contour of the measurement object can be determined from the shadow images of the measurement object recorded by the camera at specific angles of rotation with the aid of the imaging optics.
  • the image of the measuring object results from the shadow images when the rotary table is rotated from a multiplicity of Cut lines to a complete picture of the measurement object. Whilst a possible wobble movement of a rotatably moving camera results in measurement errors resulting from the training optics, the measurement errors which occur in the event of a wobble movement of the rotating object are negligible.
  • the measurement object can preferably be positioned manually or by a conveyor, for example by means of a pneumatically operated slide, on a turntable. It is only necessary to ensure that the surface enclosed by the measurement object contains the center of rotation, since this ensures that the disruptive "grinding cuts" occurring in the previously described methods do not occur during the measurement; However, eccentric positions of the measurement object on the surface of the turntable do not falsify the measurement.
  • the measurement accuracy can be increased if the measurement range of the camera is expanded in such a way that the camera detects the edges of the measurement object and the object is rotated through 360 °. Here, each measurement point is recorded two times, since the cutting lines of the camera overlap the measurement object on both sides from the rotation point.
  • a sharp-edged helical-dark transition as the boundary of the shadow image is obtained when the object is illuminated by an illumination source whose emitted light beam is divergent.
  • an illumination source whose emitted light beam is divergent.
  • a slit-shaped aperture diaphragm is used, the longitudinal axis of which is mapped to the longitudinal axis of the line of the camera.
  • Rod-shaped or linear lighting devices can thus also be used.
  • Measurements of the shadow positions can be carried out continuously at a constant rotational speed of the object.
  • the object can be rotated step by step by a predetermined angle from one measuring point to the next.
  • the current position of the turntable can be determined via an angle measurement and, when the positions determined before the measurement are reached, the camera can be controlled to record the silhouette.
  • the measured values are stored in a data memory by the camera in association with the angular positions of the turntable and from there are transferred asynchronously to the image acquisition into the computer memory and evaluated in the computer.
  • the entire contour of the silhouette is then obtained from these sections with interpolation in sections between the measuring points assembled and thus completely determined.
  • the target contour (ideal shape) of an object is used as a reference for the Determination of the manufacturing accuracy of the actual object used.
  • measurements of the ring diameter, the cord diameter (cross-sectional diameter) are carried out, and, for example, other burrs and a manufacturing-related offset of the upper and lower half of the ring are determined.
  • other burrs and a manufacturing-related offset of the upper and lower half of the ring are determined.
  • discrepancies in the shape of the object can be seen from the shadow picture on this level.
  • a further embodiment of the invention can be used the object is simultaneously illuminated by two beams of light from a lighting device running perpendicular to one another, the shadow images produced thereby being measured by an optoelectronic CCD sensor arranged in each beam.
  • the second beam is preferably generated by 90 deflecting a portion of the light rays originating from a single light source.
  • divergent light is also used for lighting.
  • the use of divergent light is particularly advantageous since the width of the shadow cast changes depending on the position of the measurement object. The closer the measurement object is to the center of the turntable, the greater the shadow width of the object.
  • the location is of the measurement object on the turntable is known on the basis of the data recorded by the first measurement camera at the same time, so that a local assignment of the measurement data from both cameras is ensured, that is to say a quasi three-dimensional image is generated via which the imaging scale resulting from the selected lighting arrangement can be used without greater effort, the real width or extent of the measurement object can be calculated.
  • the second beam bundle can be deflected again after the object to be illuminated so that the shadow images produced thereby are recorded by the same CCD sensor which also serves to register the first beam bundle.
  • the above-mentioned object is achieved by the device described in claim 12. Further developments of the device are described in claims 13 to 19, the advantages of which result in a corresponding manner as discussed above.
  • the object table has radial grooves in its surface, in which the light rays can be guided to the outside. Since the measurement object does not lie on the surface of the turntable in the area of the grooves, it can be measured in this area without being influenced.
  • 1 a, b is a plan view and a sectional side view of a round ring, 2 a to e examples of objects to be measured, the geometry of which deviates from the circular shape,
  • FIGS. 5 and 6 each show perspective views of a device according to FIGS. 3 and
  • Fig. 7 is a schematic view of another measuring device with two lines len cameras.
  • FIG. 1 a and b and FIG. 2 show whether ects that can be measured with the method according to the invention.
  • such objects can be O-rings 10 (FIGS. 1 a, b), their outer diameter D and their cord diameter d and the resulting inner diameter of the O-ring 10, as far as possible from the predetermined target shape must not deviate.
  • the method can also be used to determine any burrs or other shape deviations. The method works without contact, so that the measurement objects can be checked with regard to their geometry in the unloaded state.
  • the measurement objects do not necessarily have to be round as long as the axis of rotation lies in the area enclosed by the measurement object. Examples of further measurement objects are shown in FIGS. 2a to e.
  • FIG. 3 A first embodiment of the device according to the invention is shown schematically in FIG. 3.
  • the essential parts are the CCD line camera 13 with objective 13a, which is arranged above an object (O-ring 10) illuminated by a light source 14.
  • the object 10 rests on a rotatably mounted object carrier 16 which is driven by a motor 15 and is designed as a transparent object table with a glass surface 35.
  • a diaphragm 30 with a diaphragm gap 31 is arranged below the slide 16.
  • the optoelectronic CCD sensor 13 is connected to a computer 17, which receives measurement data from the CCD sensor 13 and transmits control commands to it.
  • the motor 15 is also connected to the computer 17 and is designed, for example, as a stepping motor or as a direct current motor with a rotary encoder. Via the connection in question, the angular positions of the object table 16 are fed to the computer in correlation with the shadow images recorded in this position, as a result of which the computer draws conclusions, for example in the form of spherical coordinates, about the respective position of the O-ring on the object table can.
  • the computer 17 has a data evaluation, data storage, measurement monitoring and a menu-guided user interface which is known in principle from the prior art and can be programmed by a control part 17a such that relevant control commands are sent both to the optoelectronic CCD sensor 13 and can be delivered to the engine 15.
  • the computer also has an output unit 17b, which optically or acoustically indicates whether " the ' measurement object with regard to its Geometry is in the tolerance range or not.
  • non-circular measurement objects 18 located on the object table 16 can also be measured.
  • the object table 16 is set in rotation in the direction of the arrow 19, the optoelectronic CCD element of the camera 13, designated 13b, registering the respective shadow images along the radial cutting lines 20 which can be seen in FIG. 4b.
  • the CCD camera registers respectively light-dark or dark-light-light transitions represented by points 21 as the limit point of the shadow image along the radially running cutting lines.
  • the overall contour of the object in the drawing plane (X-Y plane) and thus deviations from the predeterminable ideal contour can be measured from the grid of all points 21 by interpolation.
  • FIGS. 5 and 6 show perspective representations of the device schematically depicted in FIG. 3.
  • the measuring object 10 positioned on the transparent object table embedded in the rotating device is viewed from below through an illuminating device (the linear aperture diaphragm is visible in FIG. 5). illuminated.
  • the light beams are focused via the lens 13a (see FIG. 6) and in the direction of the CCD camera, which is arranged in the upper part of the device.
  • FIG. 7 shows gears 24, 25.
  • the light which is emitted from the single light source 14 and is as parallel as possible is partially deflected by 90 to the beam 24 via a deflection p ⁇ ' sma 26 (or a semi-transparent mirror).
  • the undeflected part of the beam, which is indicated at 25, reaches the camera 13 as described. While the camera 13 detects the geometry in the XY plane, the CCD camera 23 is used to measure the object 10 in Z- Direction.
  • the device according to the invention works as follows:
  • the test object 10 is placed either manually or automatically, for example by means of a pneumatically operated slide, on the stage 16, which is then set in rotation, the axis of rotation 27 running through the surface formed by the object (FIGS. 3 and 7).
  • the constant rotation angles are passed as signal sequences to the computer, which at the same time receives the measurement signals from the CCD camera 13 and possibly the camera 23.
  • the support table 10 rotates at least 180, preferably 360.
  • the cutting lines are assigned in a location-dependent manner.
  • the measurement data from camera 13 or cameras 13 and 23 are stored in an image memory and from there are transferred asynchronously into the memory of computer 17.
  • the computer 17 evaluates the measurement data obtained, from which it calculates the arc length of the actual shape (actual shape) of the measurement object and, if appropriate, the diameter of the geometrically ideal measurement object, that is to say the dimension that is specified in the design drawing. Alike the cord thickness d, any burrs and an offset of the measurement object 10 can be determined from the measurement data. Likewise, when using a further camera 23, the shadows can be determined in the horizontal direction and from this any ripple in the measurement object and the cord diameter in the vertical direction.

Abstract

The invention relates to a process and device for the optical measurement of the outlines of an opaque object (10) in which the shadow cast by object on which one or more light sources (14) play is sensed by one or more opto-electronic CCD sensors (13, 23) and the outlines of the object are determined taking account of the distance of the object from the sensors and the degree of magnification of the optical imaging device. With stationary sensors (13, 23), the object (10) is rotated through a total angle of at least 180° about an axis of rotation (27) located preferably vertically to a sensor plane and parallel to the internal outline of the object, whereby the outlines of the object (10) are determined from the angles of rotation and the appropriate shadow images preferably detected by the sensor(s) (13, 23) in the axial and/or radial direction to the axis of rotation.

Description

Verfahren unα Vorr chtung zum optischen Messen der Konturen e nes Lichtundurchlässigen Objektes.Method and device for optically measuring the contours of an opaque object.
Anwendungsgebietfield of use
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum optischen Messen der Konturen eines lichtundurchlässigen Objektes, insbeson¬ dere ringförmig offenen oder geschlossenen oder ähnlich ge¬ stalteten Werkstückes, bei dem die mittels einer cvder mehrerer Lichtquellen erzeugten Schattenbi lder de . _ngest rah l- ten Werkstückes von einem oder mehreren optoelektronischen CCD-Sensoren erfaßt und unter Berücksichtigung des Objektab¬ standes von der Kamera sowie dem Vergrößeru gsmaß der opti¬ schen Abbi ldungseinrichtung die Konturen des Objektes zwei- oder dreidimensional bestimmt werden.The invention relates to a method for optically measuring the contours of an opaque object, in particular a ring-shaped open or closed or similarly designed workpiece, in which the shadow images produced by means of a cvder of several light sources de. The narrow workpiece is detected by one or more optoelectronic CCD sensors and the contours of the object are determined in two or three dimensions, taking into account the object distance from the camera and the magnification of the optical imaging device.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorric tung zur Durch¬ führung des genannten Verfahrens, bestehend aus e nem im Strahlengang zwischen einer Lichtquelle und einem opto¬ elektronischen CCD-Sensor angeordneten lichtdurchlässigen Objekthalter oder -träger und einem mit dem optoelektroni¬ schen CCD-Sensor verbundenen Rechner mit einer Signalaus¬ gabe.The invention further relates to a device for carrying out said method, consisting of a translucent object holder or carrier arranged in the beam path between a light source and an optoelectronic CCD sensor and a computer connected to the optoelectronic CCD sensor with a signal output.
Stand der TechniState of the art
Nach dem Stand der Technik werden zur Gestaltprüfung von Werkstücken aus festen, harten und verwindungssteifen Mater alien rechnergestützte Koordinatenmeßgeräte einge¬ setzt, die die Werkstückoberfläche durch punktweises Antasten oder auch kont nuierliches Abfahren (Scannen) mit einer Tastkugel erfassen, die unter Krafteinwirkung die Oberfläche abtastet. Ein derartiges Verfahren setzt jedoch voraus, daß die Werkstücke beim Abtasten nicht de¬ formiert werden.According to the state of the art, computer-aided coordinate measuring machines are used to check the shape of workpieces made of solid, hard and torsion-resistant materials, which measure the workpiece surface by point-by-point probing or continuous scanning (scanning). capture with a probe ball that scans the surface under the action of force. However, such a method presupposes that the workpieces are not deformed during scanning.
Bei Werkstücken, die aus weichen, dehnfä igen oder hochflexiblen Materialien bestehen, wie z.B. Gummi¬ dichtungen, oder Werkstücken, die aufgrund ihrer ge¬ ringen Dicke eine zu kleine Fläche zum Antasten mit der Tastkugel aufweisen, wie dünne Bleche oder Folien, ist hingegen das genannte takti le Abtastverfahren nicht anwendbar, da sich die Werkstückoberfläche durch die aufgewendete Tastkraft verformt und die bei der Ab¬ tastung ermittelten Werte nicht mehr der tatsächlichen Gestalt der Werkstücke entsprechen.For workpieces that are made of soft, flexible or highly flexible materials, such as Rubber seals, or workpieces, which due to their small thickness have too small an area to be touched with the probe ball, such as thin metal sheets or foils, on the other hand, the tactile scanning method mentioned cannot be used, since the workpiece surface is deformed by the probe force applied and the values determined during the scanning no longer correspond to the actual shape of the workpieces.
Des weiteren ergeben sich bei der Handhabung von flexiblen und weichen Werkstücken weitere Schwierigkeiten. Bereits geringe, von außen einwirkende Kräfte, wie z.B. Reibungs¬ kräfte, können die Gestalt der Werkstücke verändern, indem sie deformiert, gedehnt, gestreckt oder verdreht werden. Die Werkstücke bleiben bei berührenden Messungen bedingt durch ihr geringes Gewicht nicht auf einer Unterlage fixiert, so daß geeignete Positionierungen der Werk¬ stücke gefunden werden müssen, die jedoch die Form und die Gestalt der Werkstücke nicht unzulässig verändern oder derart verfälschen dürfen, daß eine Messung nicht sinnvoll erscheint. Schließlich sind die genannten flexiblen und weichen Werkstücke in ihrem geometrisch idealen Zustand definiert, den sie zum Zeitpunkt der Messung nicht auf¬ weisen. Da sie vor jedem Prüfvorgang möglichst genau in den geometrisch definierten Zustand gebracht werden müssen, lassen sie sich so nicht praxisgerecht und nicht Wirtschaft' lieh prüfen.Furthermore, there are further difficulties in handling flexible and soft workpieces. Even small external forces, such as frictional forces, can change the shape of the workpieces by deforming, stretching, stretching or twisting them. Due to their low weight, the workpieces do not remain fixed on a support due to their light weight, so that suitable positions of the workpieces must be found, which, however, must not inadmissibly change or distort the shape and shape of the workpieces in such a way that a measurement cannot seems reasonable. Finally, the flexible and soft workpieces mentioned are in their geometrically ideal condition defined, which they do not have at the time of the measurement. Since they have to be brought into the geometrically defined state as precisely as possible before each test procedure, they cannot be tested in a practical manner and not economically.
In bislang angewendeten Verfahren sind beispielsweise zur Prüfung der geometrischen Gestalt von O-Ringen Kegel- meßdorne nach DIN 3761 Tei l 7 verwendet worden, wobei der zu prüfende O-Ring mit möglichst geringer Kraft auf den Kegelmantel gelegt worden ist. Da edoch in Abhängig¬ keit der Prüfperson die Auflagekraft und wegen der dadurch verursachten Dehnung der zu prüfende Durchmesser variiert, ist eine objektive Messung nicht gewährleistet oder nur unter Inkaufnahme eines großen Meßfehlers möglich.In previously used methods, for example, cone gauges according to DIN 3761 Part 7 were used to test the geometric shape of O-rings, the O-ring to be tested being placed on the cone jacket with as little force as possible. Since, however, the contact force varies depending on the test person and, because of the elongation caused thereby, the diameter to be tested varies, an objective measurement is not guaranteed or is only possible with a large measurement error.
In stark eingeschränktem Maße können die nach dem Stand der Technik bekannten, berührungslos arbeitenden Meßver¬ fahren Abhi lfe schaffen. Hierzu werden Profi lprojektoren verwendet, die das Meßob ekt mit einer einstellbaren Vergrößerung auf einen Beobachtungsschirm abbi lden, auf dem mit vorgefertigten Maßschablonen das Abbi ld des Meßobjektes ausgemessen werden kann. Allerdings versagt dieses Meßverfahren dann, wenn die Meßobjekte deformiert sind, sich also nicht in dem defin erten, geometrisch idealen Formzustand befinden. In diesem Fall stimmt das Bi ld des Meßobjektes nicht mit der idealen Form der Maß- schablonen überein, so daß mit den Maßschablonen am pro i∑ierten Bi ld nicht festgestellt werden kann, ob das Werkstück den Anforderungen im idealen Zustand ohne De¬ formation entspricht.To a very limited extent, the non-contact measuring methods known from the prior art can provide remedies. For this purpose pro ljectors are used, which map the measurement object with an adjustable magnification onto an observation screen, on which the image of the measurement object can be measured with pre-made measurement templates. However, this measuring method fails when the objects to be measured are deformed, ie are not in the defined geometrically ideal shape. In this case, the image of the measurement object does not match the ideal shape of the template, so that the template on It cannot be determined per image if the workpiece corresponds to the requirements in the ideal state without deformation.
Mit zunehmend r Verbreitung optischer Sensoren werden auch Halbleiterkameras ( z.B. CCD-Zeilen-Kameras, CCD-Array- Kameras) zu meßtechnischen Zwecken eingesetzt. Der Nachtei l von Halbleiterbi ldaufnehmern liegt darin, daß herstellungs¬ bedingt die flächige Ausdehnung der lichtempfindlichen Elemente nicht beliebig klein gemacht werden kann, so daß die bisher vorgeschlagenen Verbesserungen des Durch- l i chtmeßve rfah rens darauf abzielten, eine Steigerung der Ortsauflösung bei der Angabe der Lage einer Schattenkante auf einer Fotodiodenzei le zu erzielen. Nach dem in der DE-A-34 22 689 beschriebenen Verfahren geschieht dies durch eine Integration der S i gna l Spannung im Bereich eines Schattenkantenübergangs und der Verhältnisbi ldung dieser Integrationszeit mit der Zeit der Integration einer anderen fest eingestellten Spannung, die der Höhe der vollen Ausstrahlung der Zei le entspricht, bis hin zur Gleichheit dieser beiden Spannungen.With the increasing spread of optical sensors, semiconductor cameras (e.g. CCD line cameras, CCD array cameras) are also being used for measurement purposes. The disadvantage of semiconductor image sensors lies in the fact that, due to the manufacturing process, the areal expansion of the photosensitive elements cannot be made arbitrarily small, so that the previously proposed improvements in the transparency measurement method aimed at increasing the spatial resolution when specifying the To achieve the position of a shadow edge on a photodiode cell. According to the method described in DE-A-34 22 689, this is done by integrating the signal voltage in the area of a shadow edge transition and the relationship between this integration time and the time of integration of another fixed voltage that corresponds to the level of the full Broadcasting of the lines corresponds to the equality of these two voltages.
Bei dem in der DE-A-30 33 260 besc riebenen Verfahren wird anhand von vier Schwellwerten das Videosignal digitalisiert, die Pulse zeitlich vervierfacht und während der kompletten Auslesezeit der Zei le gezählt. Wenn die Zei le ganz ausgeleuchtet ist, ergeben sich viermal soviele Impulse wie Fotodioden in der Zei le vorhanden sind. Liegt eine Schattenkante im Bereich der Zei le - n der F rm vor, daß der Bereich vorher hell und der Bereich dahinter dunkel ist oder umgekehrt, dann ergeben sich nach dem Auslesen der Zei le entspre¬ chend weniger Impulse, je weniger vom hellen Bereich auf der Zei le abgebi ldet wird. Wegen der v er verwen¬ deten Schwellen ist die somit getroffene Ortsaussage vierfach verfeinert. Dieses Verfahren hat aber den Nach¬ tei l, daß nur ein Kantenübergang pro Zei le detektiert we rden kann .In the method described in DE-A-30 33 260, the video signal is digitized on the basis of four threshold values, the pulses are quadrupled in time and counted during the entire readout time of the lines. When the line is fully illuminated, there are four times as many pulses as there are photodiodes in the line. Is there a shadow edge in the area If the line shows that the area is previously light and the area behind it is dark or vice versa, the readout of the line results in fewer pulses, the less the bright area on the line shows becomes. Because of the thresholds used, the location statement thus made is refined four times. However, this method has the disadvantage that only one edge transition per line can be detected.
Das in der DE-A-37 31 531 beschriebene Verfahren arbeitet mit einer Digitalisierung der Grauwerte an einer Schatten¬ kante und einer Interpolation zwischen den un ittelbar an diesem Kantenübergang betei ligten beiden Bi ldpunkten. Hierzu wird eine elektronische Auswertschaltung verwendet, die aus wenigstens zwei parallelen Schieberegistern, einer Hardware-Rechen-Schaltung mit Speicherzellen und einem Taktgeber besteht. Durch eine Interpolation zwischen denjenigen beiden Bi ldpunkten des Schattenkantenübergangs, deren erster über einem definierten Schwellwert und deren zweiter unterhalb liegt oder umgekehrt, soll eine Erwei¬ terung der Auflösung einer Ha Ib lei terkamera erfolgen. Durch diese Interpolation wird eine Aussage über die Position einer Schattenstruktur oder eine beliebige Hell-Dunkel- Verteilung in einer Auflösung gemacht, die oberhalb der Ortsfrequenz des Bi ldaufnehmers liegt.The method described in DE-A-37 31 531 works with digitizing the gray values on a shadow edge and interpolating between the two image points directly involved in this edge transition. For this purpose, an electronic evaluation circuit is used, which consists of at least two parallel shift registers, a hardware arithmetic circuit with memory cells and a clock generator. An interpolation between those two image points of the shadow edge transition, the first of which lies above a defined threshold value and the second of which is below, or vice versa, is intended to expand the resolution of a semiconductor camera. This interpolation makes a statement about the position of a shadow structure or any light-dark distribution in a resolution that lies above the spatial frequency of the image sensor.
Meßverfahren zur Messung von Längen, Breiten und zur Kan- tendetektion arbeiten sowohl nach dem Durchlichtprinzip als auch nach dem Auflichtprinzip. Beim Durchlichtprinzip wird ein Meßobjekt mit einer Lichtquelle von hinten be¬ leuchtet und sein Schattenbild durch eine optisch abbi lden¬ de Anordnung auf den Bi Ldaufnehme r übertragen. Wenn sich das Objekt in Meßposition befindet, ermittelt sich z.B. bei einer CCD-Zei lenkamera die Länge des Meßobjektes aus der Anzahl der abgeschatteten Fotodioden, die sich zwischen den Schattenkantenübergängen von Hell nach Dunkel und den Übergängen Dunkel nach Hell befinden, multipliz ert mit dem Abbi ldungsmaßstab der optischen Anordnung. Die erreichbare Meßgenauigkeit wird dabei vor allem durch das Verhältnis vom Meßbereich zur Anzahl vorhandener Fotodioden in e ner Zei le bestimmt.Measuring methods for measuring lengths, widths and for edge detection both work according to the transmitted light principle as well as on the incident light principle. In the transmitted light principle, a measurement object is illuminated from behind with a light source and its shadow image is transferred to the image sensor by an optically imaging arrangement. If the object is in the measurement position, the length of the measurement object is determined, for example in the case of a CCD line camera, from the number of shaded photodiodes which are located between the shadow edge transitions from light to dark and the transitions from dark to light, multiplied by the illustration Scale of the optical arrangement. The achievable measurement accuracy is mainly determined by the ratio of the measuring range to the number of existing photodiodes in a row.
Für Verfahren zur Messung von Objekten ist bereits schon vorgeschlagen worden, die CCD-Zei lenkamera bei feststehendem Meßobjekt rotieren zu lassen,j edoch führt die unvermeidbare Taumelbewegung des Meßkopfes mit der Kamera zu relativ gros- sen Meßfeh lern,so daß sich dieses Verfahren ebenfalls nicht bewährt hat .For methods of measuring objects, it has already been proposed that the CCD line camera be rotated when the object to be measured is stationary, but the unavoidable wobbling movement of the measuring head with the camera leads to relatively large measuring errors, so that this method is also not possible has proven.
Ferner ist vorgeschlagen worden, eine lichtempfindliche Zei le in der Bi ldebene schrittweise linear zu verfahren. Nachteiligerwe se beeinflussen hierbei Verzerrungen und Ver¬ zeichnungen der Abbi ldungsoptik die Meßdatenaufnahme bei großflächigem überstreichen des Objektives. Außerdem treten bei dieser Anordnung schleifende Schnitte auf. Als "schlei¬ fende Schnitte" werden die Aufnahmen des Sensorkopfes bezeichnet, bei denen die Zei le tangential zum Schatten¬ bi ld steht und der Winkel zwischen der Längsachse der Diodenzeile und dem Verlauf des Schattens (des Meßo jektes) sehr klein oder gar null ist. Die Ortsbestimmung der Schat- tenkante kann in diesem Fall aufgrund des stetigen, auch von anderen Einflüssen abhängigen Schattenüberganges nicht mit derselben Genauigkeit erfolgen wie bei Ortsbestimmun¬ gen, bei denen der Schatten in einem annähernd rechten Winkel zum optischen Sensor verläuft.It has also been proposed to move a light-sensitive line in the image plane step-by-step linearly. Disadvantageously, distortions and distortions of the imaging optics influence the measurement data acquisition when the lens is swept over a large area. In addition, grinding cuts occur with this arrangement. The recordings of the sensor head in which the line is tangent to the shadow image and the angle between the longitudinal axis of the diode row and the course of the shadow (the measuring object) are referred to as "looping cuts". is very small or even zero. In this case, the location of the shadow edge cannot be determined with the same accuracy as in location determinations in which the shadow runs at an almost right angle to the optical sensor due to the constant shadow transition, which also depends on other influences.
Schließlich lautet ein Vorschlag, die Meßobjekte an den Rand einer lichtdurchlässigen Glasplatte mit mindestens dem doppelten Durchmesser der zu prüfenden Ob ekte zu legen und diese mit einer Drehbewegung des Tisches an einem optoelektronischen CCD-Sensor vorbeizubewegen. Auch hier treten schleifende Schnitte auf.Finally, a suggestion is to place the measurement objects on the edge of a translucent glass plate with at least twice the diameter of the objects to be tested and to move them past an optoelectronic CCD sensor by rotating the table. Grinding cuts also occur here.
Durch die DE-A-38 34 052 ist ein Verfahren und eine Vor¬ richtung zum Vermessen und/oder Prüfen der Umrißformen oder Kanten von Werkstücken, vorzugsweise zum Erfassen und Aus¬ werten von Kantenfeh Le rn und/oder Kantenausbrüchen von Schneidplatten, mit einer opto-elektroni sehen Prüfeinrich¬ tung bekannt, wobei das Verfahren darin besteht, daß das zu prüfende Werkstück um eine raumfeste Achse gedreht und während der Drehung mindestens eine umlaufende Kante des Werkstücks unter einem vorgegebenen inkel, mit einem pa¬ rallelen Lichtstrahl abgetastet wird, wobei der Lichtstrahl, dessen Durchmesser so groß ist, daß er bei der Drehung ständig mindestens einen Abschnitt der Kante erfaßt, auf einer aus elektronische Signale erzeugenden Bi ldpunkten bestehenden lichtempfindlichen Sc icht einer Kamera ein projiziertes Profi l der Kante abbi ldet, das in die dem Kan¬ tenprofi L entsprechenden elektrischen Signale als Ist-Werte in einem elektronischen Rechner, in dem die Soll-Werte des geprüften Kantenprofils gespeichert sind, einem Soll-Ist- Wert-Vergleich unterzogen werden. Entsprechend dem Ergebn s des So L I-Ist-Wert-Ve rg lei ches erfolgt eine Sortierung des Werkstücks. Die Vorrichtung ist in der Weise ausgebi ldet, daß ein drehbar in einem Gestell gelagerter und von einem Servomotor angetriebener Ring vorgesehen ist, der rahmen¬ artig eine Scheibe aus lichtempfindlichen Glas einfaßt, das auf einer Seite der Scheibe paralleles Licht emitie- rende Lichtquellen und auf der anderen Seite Halbleiter¬ kameras mit aus elektrische Signale erzeugenden Lichtpunk¬ ten bestehenden lichtempfindlichen Schichten angeordnet sind, wobei eine elektronische Recheneinheit vorgesehen ist, die aufgrund der Signale der Halbleiterkameras den Soll-Ist-Vergleich durch geeignete Algorithmen vornimmt . Dieses bekannte Verfahren und seine Vorrichtung sind auf¬ gebaut und beschränkt auf die Verwendung von parallelem Licht, wodurch sich Meßungenauigkeiten bei der Messung großer fle ibler Werkstücke ergeben, denn nach dem Ver¬ fahren wird das zu prüfende Werkstück um eine raumfeste Achse gedreht und während der Drehung mindestens eine umlaufende kante des Werkstücks unter einem vorgegebenem Winkel, mit einem parallelen Lichtstrahl abgetastet, bei dem der Lichtstrahl, dessen Durchmesser so groß ist, daß er bei der Drehung ständig mindestens einen Abschnitt der Kante erfaßt, auf einer aus elektronische Signale erzeugen¬ den Bildpunkten bestehenden lichtempfindlichen Schicht einer Kamera ein projiziertes Profi l der Kante abbi ldet, das in die dem Kantenprofi l entsprechenden Signale als Ist-Werte in einem elektronischen Rechner, in dem die Soll-Werte des geprüften Kantenprofils gespeichert sind, einen Soll-Ist-Wert-Vergleich unterzogen werden und daß entsprechend dem Ergebnis des So l I-Ist-Wert-Verg lei chs eine Sortierung des Werkstücks erfolgt. Dieses Verfahren ist zwar auch zur berührungslosen Messung von flexiblen Werkstücken in mehreren Richtungen geeignet, jedoch nur zur Messung von kleinen Werkstücken geeignet; es weist aber zur Messung von nicht kleinen Werkstücken, z.B. von O-Ringen mit Durchmessern > 100 mm entscheidende Nachteile auf:DE-A-38 34 052 describes a method and a device for measuring and / or checking the outline shapes or edges of workpieces, preferably for detecting and evaluating edge errors and / or edge chipping of cutting plates, with a opto-electroni see test device known, the method consists in that the workpiece to be tested is rotated about a fixed axis and during the rotation at least one peripheral edge of the workpiece is scanned under a predetermined angle with a parallel light beam, whereby the light beam, the diameter of which is so large that it continuously detects at least a portion of the edge during the rotation, images a projected profile of the edge onto a light-sensitive layer of a camera that generates electronic signals and that images into the channel ¬ tenprofi L corresponding electrical signals as actual values in an electronic computer in which the target W values of the checked edge profile are saved and subjected to a target / actual value comparison. According to the result s The workpiece is sorted according to the So L I actual value comparison. The device is designed in such a way that a ring rotatably mounted in a frame and driven by a servo motor is provided, which frame-like frame encloses a pane of light-sensitive glass which has light sources which emit parallel light on one side of the pane and on on the other hand, semiconductor cameras with light-sensitive layers consisting of light signals generating electrical signals are arranged, an electronic computing unit being provided which, on the basis of the signals from the semiconductor cameras, carries out the target / actual comparison using suitable algorithms. This known method and its device are constructed and limited to the use of parallel light, which results in inaccuracies in the measurement of large flexible workpieces, because after the method the workpiece to be tested is rotated about a fixed axis and during the Rotation of at least one circumferential edge of the workpiece at a predetermined angle, scanned with a parallel light beam, in which the light beam, the diameter of which is so large that it continuously detects at least a portion of the edge during rotation, is generated on one of electronic signals Existing light-sensitive layer of a camera images a projected profile of the edge, which in the signals corresponding to the edge profile as actual values in an electronic computer, in which the target values of the checked edge profile are stored, a target / actual value -Comparison and that according to the result The workpiece is sorted according to the actual value comparison. This method is also for the contactless measurement of flexible Suitable for workpieces in several directions, but only suitable for measuring small workpieces; however, it has decisive disadvantages for measuring non-small workpieces, for example O-rings with diameters> 100 mm:
Will man die vollständige Kontur des O-R nges erfassen, und das ist zur Beurteilung der Formparameter eines O-Rings notwendig, so mußIf you want to record the complete contour of the O-ring, and this is necessary to assess the shape parameters of an O-ring, you must
entweder der Ring um 360 gedreht werden, was gegenüber einer 180 -Messung in Anbetracht der für flexible Werk¬ stücke nur geringen zulässigen Drehgeschwindigkeit eine unerträglich lange Meßzeit bedeuten kann,either the ring is rotated through 360, which can mean an unbearably long measuring time compared to a 180 measurement, given the permissible rotational speed which is only low for flexible workpieces,
- oder der parallele Lichtstrahl muß zur gleichzeitigen Erfassung diametraler Kantenbereiche über den maximalen Durchmesser des Werkstückspektrums zusätzlich einer aus Kostengründen zulässigen exzentrischen Positionierung der Werkstücke und einer nicht unerheblichen Formab¬ weichung der zum Mesen aufgelegten, z.T. nahezu b ege¬ schlaffen Werkstücke aufgeweitet werden, wozu entspre¬ chend dimensionierte Linsensysteme an Lichtquelle und Kamera benötigt werden, die bei entsprechender Qualität bei diesen Durchmessern kostenintensiv sind,- or the parallel light beam must simultaneously detect diametrical edge areas over the maximum diameter of the workpiece spectrum, an eccentric positioning of the workpieces permissible for cost reasons and a not inconsiderable form deviation of the partially placed, for measuring. almost limp workpieces are expanded, for which purpose appropriately dimensioned lens systems are required on the light source and camera, which are cost-intensive with these diameters if the quality is appropriate,
- oder die d ametrale Erfassung des Werkstücks muß durch Einsatz der doppelten Anzahl von Beleuchtungseinrichtun¬ gen und Kameras si -hergestellt werden, wodurch sich hohe Kosten ergeben. Außerdem wirken sich bei diesem Verfahren im Fall der nichtdiametralen Erfassung der Kontur des Werkstücks Abweichungen der Positionierung der Kamera und der Aus¬ richtung des Strahlenganges in radialer Richtung relativ zur Drechachse als Fehler 1. Ordnung maßstabsverändernd auf das Meßergebnis aus.- or the d ametrical detection of the workpiece must be produced by using twice the number of lighting devices and cameras, which results in high costs. In addition, with this method, in the case of non-diametrical detection of the contour of the workpiece, deviations in the positioning of the camera and the alignment of the beam path in the radial direction relative to the turning axis have a first-order error which changes the scale of the measurement result.
Aufgabe, Lösung, Vortei lTask, solution, advantage
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das e ngangs genannte Verfahren sowie die nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen dahingehend zu verbessern, daß ohne großen schaltungstechnischen Aufwand bei hoher Ortsauflösung der optischen Sensoren und weitergehender Mini ierung der Meßfehler die objektive und berührungs¬ lose Messung von flexiblen Werkstücken und insbesondere auch von großen, flexiblen Werkstücken, auch in mehreren Richtungen ermöglicht ird.It is an object of the present invention to improve the method mentioned and the devices known according to the prior art in such a way that the objective and contactless measurement of without high circuit complexity and high spatial resolution of the optical sensors and further minimization of the measurement errors flexible workpieces and especially large, flexible workpieces, also in several directions.
Diese Aufgabe wird zum einen durch das im Patentanspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst.This object is achieved on the one hand by the method described in claim 1.
Im Unterschied zu den bisher nach dem Stand der Technik be¬ kannten Verfahren wird während der Messung durch einen feststehenden, optoelektronischen CCD-Sensor das Objekt um eine orthogonal zur Zei lenebene und durch das Objekt gehende Drehachse um mindestens 180 gedreht. Aus den an bestimmten Drehwinkeln mit Hi lfe der Abbi ldungsoptik von der Kamera aufgenommenen Schattenbi ldern des Meßobjektes läßt sich die Kontur des Meßobjektes bestimmen. Das Bi ld des Meßobjektes ergibt sich aus den Schattenbi ldern bei einer Drehung des Drehtisches aus einer Vielzahl von Schnittlinien zu einem vollständigen Bild des Meßobjektes. Während bei einer möglichen Taumelbewegung einer rota- torisch bewegten Kamera sich hieraus resultierende Me߬ fehler über die Ausbildungsoptik verstärkt aus irken, sind die bei einer etwaigen Taumelbewegung des rotierenden Objektes entstehenden Meßfehler vernachlässigbar. Das Me߬ objekt kann manuell oder durch Zuförderer, z.B. mittels pneumatisch betätigter Schieber vorzugsweise auf einem Drehtisch positioniert werden. Hierbei ist lediglich darauf zu achten, daß die vom Meßobjekt umschlossene Fläche den Dreh ittelpunkt beinhaltet, da dadurch gewährleistet ist, daß die bei den vorher beschriebenen Verfahren auf¬ tretenden, störenden "schleifenden Schnitte" bei der Mes¬ sung nicht auftreten; exzentrisc e Lagen des Meßobjektes auf der Drehtischoberfläche verfälschen hingegen die Mes¬ sung nicht. Die Meßgenauigke t kann erhöht werden, wenn der Meßbereich der Kamera derart erweitert wird, daß die Kamera die Ränder des Meßobjektes erfaßt und das Objekt um 360° gedreht wird. Hierbei wird jeder Meßpunkt zwei al erfaßt, da die Schnittlinien der Kamera das Meßobjekt beidseitig vom Rotationspunkt übergreifen.In contrast to the methods previously known from the prior art, the object is rotated by at least 180 during the measurement by a fixed, optoelectronic CCD sensor about an axis of rotation orthogonal to the line plane and through the object. The contour of the measurement object can be determined from the shadow images of the measurement object recorded by the camera at specific angles of rotation with the aid of the imaging optics. The image of the measuring object results from the shadow images when the rotary table is rotated from a multiplicity of Cut lines to a complete picture of the measurement object. Whilst a possible wobble movement of a rotatably moving camera results in measurement errors resulting from the training optics, the measurement errors which occur in the event of a wobble movement of the rotating object are negligible. The measurement object can preferably be positioned manually or by a conveyor, for example by means of a pneumatically operated slide, on a turntable. It is only necessary to ensure that the surface enclosed by the measurement object contains the center of rotation, since this ensures that the disruptive "grinding cuts" occurring in the previously described methods do not occur during the measurement; However, eccentric positions of the measurement object on the surface of the turntable do not falsify the measurement. The measurement accuracy can be increased if the measurement range of the camera is expanded in such a way that the camera detects the edges of the measurement object and the object is rotated through 360 °. Here, each measurement point is recorded two times, since the cutting lines of the camera overlap the measurement object on both sides from the rotation point.
Ein scharfkantiger He l l-Dunke l-übergang als Grenze des Schattenb ldes wird erhalten, wenn das Objekt von einer Beleuchtungsquelle angestrahlt wird, deren ausgesandtes Lichtstrahlenbündel divergent verläuft. Durch Fokussierung und/oder geeignete Ausblendung bzw. Aperturwahl bei Erzeugung eines Lichtstrahlbündeldurchmessers, der jeweils nur geringfügig größer als der im Durchlicht beleuchtete Ob ektdurchmesser und die Zei .enlänge ist, können an¬ sonsten störende Lichteinflüsse ausgeschaltet werden. Vorzugsweise wird zwischen dem Objekt und der Licht- quelle eine schlitzförmige Aperturblende eingesetzt, deren Längsachse auf die Längsachse der Zeile der Kamera abgebildet wird. Somit können auch Stab- oder linienförmige Beleuchtungseinrichtungen eingesetzt werden.A sharp-edged helical-dark transition as the boundary of the shadow image is obtained when the object is illuminated by an illumination source whose emitted light beam is divergent. By focusing and / or suitable blanking or aperture selection when generating a light beam diameter that is only slightly larger than the object diameter illuminated in transmitted light and the line length, otherwise disturbing light influences can be eliminated. Preferably between the object and the light a slit-shaped aperture diaphragm is used, the longitudinal axis of which is mapped to the longitudinal axis of the line of the camera. Rod-shaped or linear lighting devices can thus also be used.
Um auf dem gesamten Umfang eines Meßobjektes Meßpunkte zu erhalten, sind unterschiedliche Verfahren möglich:Different methods are possible to obtain measuring points over the entire scope of a measurement object:
a) Es können kontinuierlich Messungen der Schatten¬ positionen bei konstanter Drehgeschwindigkeit des Objektes durchgeführt werden.a) Measurements of the shadow positions can be carried out continuously at a constant rotational speed of the object.
b) Es kann von einem Meßpunkt zum nächstfolgenden das Objekt jeweils schrittweise um einen vorgegebenen Winkel gedreht werden.b) The object can be rotated step by step by a predetermined angle from one measuring point to the next.
c) über eine inkelmessung kann die momentane Position des Drehtisches festgestellt werden und bei Erreichen der vor der Messung bestimmten Positionen die Kamera zur Aufnahme des Schattenbildes angesteuert werden.c) The current position of the turntable can be determined via an angle measurement and, when the positions determined before the measurement are reached, the camera can be controlled to record the silhouette.
Die Meßwerte werden von der Kamera in Zuordnung zu den Winkelstellungen des Drehtisches in einem Datenspeicher abgelegt und von dort aus asynchron zur Bildaufnahme in den Rechnerspeicher übertragen und im Rechner ausgewertet Die gesamte Kontur des Schattenbildes wird dann bei ab¬ schnittsweiser Interpolation zwischen den Meßpunkten aus diesen Abschnitten zusammengesetzt und damit vollständig besti mmt .The measured values are stored in a data memory by the camera in association with the angular positions of the turntable and from there are transferred asynchronously to the image acquisition into the computer memory and evaluated in the computer. The entire contour of the silhouette is then obtained from these sections with interpolation in sections between the measuring points assembled and thus completely determined.
Nach einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Soll- Kontur (ideale Form) -eines Ob ektes als Referenz für die Bestimmung der Fertigungsgenauigkeit des tatsächlich vorliegenden Objektes verwendet.After a further development of the method, the target contour (ideal shape) of an object is used as a reference for the Determination of the manufacturing accuracy of the actual object used.
Mit dem zuvor beschriebenen Verfahren können z.B. bei Ringen Messungen des Ringdurchmessers, des Schnurdurch¬ messers (Querschnittsdurchmessers) durchgeführt werden sowie etwa vor andene Grate und ein fertigungsbedingter Versatz der oberen und unteren Ringhälfte festgestellt werden. Ebenso lassen sich in dieser Ebene aus dem Schattenbi ld erkennbare Formabweichungen des Ob ektes ststellen. Wi ll man hingegen zusätzlich Informa¬ tionen über die Objektsgeometrie in der hierzu senk¬ rechten Ebene haben, also beispielsweise Messungen an der Welligkeit des Meßobjektes und des Schnurdurchmessers in vertikaler Richtung durchführen sowie in vertikaler Richtung vorliegende Formabweichungen feststellen, kann nac einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Ob¬ jekt gleichzeitig von zwei senkrecht zueinander laufenden Strahlenbündeln einer Beleuchtungseinrichtung angestrahlt werden, wobei die hierdurch erzeugten Schattenbi lder von jewei ls einem in jedem Strahlenbündel angeordneten opto¬ elektronischen CCD-Sensor gemessen werden.With the method described above, e.g. in the case of rings, measurements of the ring diameter, the cord diameter (cross-sectional diameter) are carried out, and, for example, other burrs and a manufacturing-related offset of the upper and lower half of the ring are determined. Likewise, discrepancies in the shape of the object can be seen from the shadow picture on this level. If, on the other hand, one wants to have additional information about the object geometry in the plane perpendicular to it, that is to say, for example, to carry out measurements on the waviness of the measurement object and the cord diameter in the vertical direction and to determine any deviations in shape in the vertical direction, a further embodiment of the invention can be used the object is simultaneously illuminated by two beams of light from a lighting device running perpendicular to one another, the shadow images produced thereby being measured by an optoelectronic CCD sensor arranged in each beam.
Vorzugsweise wird das zweite Strahlenbündel durch 90 -Um¬ lenkung eines Tei ls der von einer einzigen Lichtquelle stammenden Lichtstrahlen erzeugt. Bei diesem beschriebenen Verfahren wird ebenfalls divergentes Licht zur Beleuchtung eingesetzt. Der Einsatz von divergentem Licht ist besonders vortei lhaft, da sich die Breite des Schattenwurfes in Abhän¬ gigkeit von der Lage des Meßobjektes ändert. Je näher das Me߬ objekt am Mittelpunkt des Drehtisches liegt, desto größer ist die Schattenbreite des Objektes. Allerdings ist die Lage des Meßobjektes auf dem Drehtisch aufgrund der zeitgleich aufgenommenen Daten der ersten Meßkamera bekannt, so daß eine örtliche Zuordnung der Meßdaten von beiden Kameras sichergestellt ist, also ein quasi dreidimensionales Bi ld erzeugt wird, über den sich aus der gewählten Beleuchtungs¬ anordnung ergebenden Abbildungsmaßstab kann ohne größeren Aufwand die reale Breite bzw. Ausdehnung des Meßobjektes berechnet werden. Des weiteren kann das zweite Strahlen¬ bündel nach dem Anstrahlen des Meßobjektes nochmals so umgelenkt werden, daß die hierdurch erzeugten Schatten¬ bilder von demselben CCD-Sensor erfaßt werden, der auch zur Erfassung des ersten Strahlenbündels dient.The second beam is preferably generated by 90 deflecting a portion of the light rays originating from a single light source. In this described method, divergent light is also used for lighting. The use of divergent light is particularly advantageous since the width of the shadow cast changes depending on the position of the measurement object. The closer the measurement object is to the center of the turntable, the greater the shadow width of the object. However, the location is of the measurement object on the turntable is known on the basis of the data recorded by the first measurement camera at the same time, so that a local assignment of the measurement data from both cameras is ensured, that is to say a quasi three-dimensional image is generated via which the imaging scale resulting from the selected lighting arrangement can be used without greater effort, the real width or extent of the measurement object can be calculated. Furthermore, the second beam bundle can be deflected again after the object to be illuminated so that the shadow images produced thereby are recorded by the same CCD sensor which also serves to register the first beam bundle.
Zum anderen ird die vorstehend aufgeführte Aufgabe durch die im Anspruch 12 beschriebene Vorrichtung ge¬ löst. Weiterbi ldungen der Vorrichtung s nd in den An¬ sprüchen 13 bis 19 beschrieben, deren Vortei le sich in entsprechender Weise wie oben behandelt ergeben. Insbe¬ sondere besitzt der Objekttisch in seiner Oberfläche Radialnuten, worin die Lichtstrahlen nach außen geleitet werden können. Da das Meßobjekt im Bereich der Nuten nicht auf der Drehtischoberfläche aufliegt, kann es in diesem Be¬ reich unbeeinflußt vermessen werden.On the other hand, the above-mentioned object is achieved by the device described in claim 12. Further developments of the device are described in claims 13 to 19, the advantages of which result in a corresponding manner as discussed above. In particular, the object table has radial grooves in its surface, in which the light rays can be guided to the outside. Since the measurement object does not lie on the surface of the turntable in the area of the grooves, it can be measured in this area without being influenced.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenEmbodiments of the invention are explained below with reference to the drawings. Show it
Fig. 1 a,b eine Draufsicht und eine geschnittene Seitenansicht eines Rundringes, Fig. 2 a bis e Beispiele für zu messende Objekte, deren Geometrie von der Kreisform abweicht,1 a, b is a plan view and a sectional side view of a round ring, 2 a to e examples of objects to be measured, the geometry of which deviates from the circular shape,
Fig. 3 eine schematische Anordnung der Meßvorrichtung,3 shows a schematic arrangement of the measuring device,
Fig. 4 a bis c schematische Darstellungen, die den Verfahrensgang erkennen lassen,4 a to c are schematic representations that show the process,
Fig. 5 und 6 jewei ls perspektivische Ansichten einer Vorrichtung gemäß Fig. 3 und5 and 6 each show perspective views of a device according to FIGS. 3 and
Fig. 7 eine schematische Ansicht einer weiteren Meßvorrichtung mit zwei Zei len-Kameras.Fig. 7 is a schematic view of another measuring device with two lines len cameras.
Detai llierte Beschreibung der Erfindung und bester Weg zur Ausführung der Erfi ndungDetailed description of the invention and best way of carrying out the invention
Die Fig. 1 a und b sowie Fig. 2 zeigen Ob ekte, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vermessen werden können. Beispielsweise kann es sich bei solchen Objekten um O-Ringe 10 handeln (Fig. 1 a,b), deren Außendurchmes¬ ser D und deren Schnurdurchmesser d sowie der daraus re¬ sultierende Innendurchmesser des O-Ringes 10 möglichst von der vorgegebenen Soll-Form nicht abweichen dürfen. Mit dem Verfahren lassen sich außer den genannten Durch¬ messern auch etwaige Grate oder andere Formabweichungen er itteln. Das Verfahren arbeitet berührungslos, so daß die Meßob ekte im unbelasteten Zustand hinsichtl ch ihrer Geometrie geprüft werden können. Die Meßob ekte müssen nicht zwingend rund sein, solange die Drehachse in der vom Meßobjekt umschlossenen Fläche liegt. Beispiele für weitere Meßob ekte ze gt Fig. 2 a bis e. Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich¬ tung ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die wesent¬ lichen Tei le sind die CCD-Zei len-Kamera 13 mit Objektiv 13a, die oberhalb eines von einer Lichtquelle 14 ange¬ strahlten Objektes ( O-Ring 10) angeordnet ist. Das Objekt 10 ruht auf einem mittels eines Motors 15 angetriebenen, drehbar gelagerten Objektträger 16, der als transparenter Objekttisch mit einer Glasfläche 35 ausgebi ldet ist. Un¬ terhalb des Objektträgers 16 ist eine Blende 30 mit einem Blendenspalt 31 angeordnet. Der optoelektronische CCD- Sensor 13 ist mit einem Rechner 17 verbunden, der Me߬ daten von dem CCD-Sensor 13 empfängt und Steuerbefehle an ihn überträgt. Ebenfalls mit dem Rechner 17 ist der Motor 15 verbunden, der beispielsweise als Schrittmotor oder als Gleichstrommotor mit einem Drehencoder ausgebi ldet ist. über die betreffende Verbindung werden die Dreh¬ winkelstellungen des Objekttisches 16 in Korrelation zu den in dieser Stellung aufgenommenen Schattenbi ldern dem Rechner zugeführt, wodurch der Rechner beispielsweise in Form von sphärischen Koordinaten Rückschlüsse auf die jewei lige Lage des O-Ringes auf dem Objekttisch zi ehen kann .1 a and b and FIG. 2 show whether ects that can be measured with the method according to the invention. For example, such objects can be O-rings 10 (FIGS. 1 a, b), their outer diameter D and their cord diameter d and the resulting inner diameter of the O-ring 10, as far as possible from the predetermined target shape must not deviate. In addition to the diameters mentioned, the method can also be used to determine any burrs or other shape deviations. The method works without contact, so that the measurement objects can be checked with regard to their geometry in the unloaded state. The measurement objects do not necessarily have to be round as long as the axis of rotation lies in the area enclosed by the measurement object. Examples of further measurement objects are shown in FIGS. 2a to e. A first embodiment of the device according to the invention is shown schematically in FIG. 3. The essential parts are the CCD line camera 13 with objective 13a, which is arranged above an object (O-ring 10) illuminated by a light source 14. The object 10 rests on a rotatably mounted object carrier 16 which is driven by a motor 15 and is designed as a transparent object table with a glass surface 35. A diaphragm 30 with a diaphragm gap 31 is arranged below the slide 16. The optoelectronic CCD sensor 13 is connected to a computer 17, which receives measurement data from the CCD sensor 13 and transmits control commands to it. The motor 15 is also connected to the computer 17 and is designed, for example, as a stepping motor or as a direct current motor with a rotary encoder. Via the connection in question, the angular positions of the object table 16 are fed to the computer in correlation with the shadow images recorded in this position, as a result of which the computer draws conclusions, for example in the form of spherical coordinates, about the respective position of the O-ring on the object table can.
Der Rechner 17 besitzt eine im Prinzip nach dem Stand der Technik bekannte Datenauswertung, Datenspeicherung, Meßüberwachung sowie eine menuegeführte Bedienerober¬ fläche und kann durch ein Steuertei l 17a derart program¬ miert werden, daß betreffende Steuerbefehle sowohl an den optoelektronischen CCD-Sensor 13 als auch an den Motor 15 abgegeben werden können. Zusätzlich besitzt der Rechner noch eine Ausgabeeinheit 17b, die optisch oder akustisch anzeigt, ob" das 'Meßobjekt hinsichtlich seiner Geometrie im Toleranzbereich liegt oder nicht. Ohne weite¬ res möglich ist es jedoch auch, mit dem Rechner e ne pneumatische Einrichtung zur gut/schlecht Sortierung der Meßobjekte zu verbinden.The computer 17 has a data evaluation, data storage, measurement monitoring and a menu-guided user interface which is known in principle from the prior art and can be programmed by a control part 17a such that relevant control commands are sent both to the optoelectronic CCD sensor 13 and can be delivered to the engine 15. In addition, the computer also has an output unit 17b, which optically or acoustically indicates whether " the ' measurement object with regard to its Geometry is in the tolerance range or not. However, without further ado, it is also possible to connect a pneumatic device to the computer for good / bad sorting of the measurement objects.
Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, können auch unrunde Meßobjekte 18 vermessen werden, die sich auf dem Objekttisch 16 befin¬ den. Der Objekttisch 16 wird während der Messung in Rich¬ tung des Pfei ls 19 in Rotation versetzt, wobei das mit 13b bezeichnete optoelektronische CCD-Element der Kamera 13 die jewei ligen Schattenbi lder entlang der der Fig. 4b entnehmbaren radialen Schnittlinien 20 registriert. Die CCD-Kamera registriert (Fig. 4c) jewei ls durch Punkte 21 dargestellte Hell-Dunkel bzw. Dunke l-He l l-übe rgänge als Grenzpunkt des Schattenbi ldes entlang der radial verlaufenden Schnittlinien. Aus dem Raster .ller Punkte 21 kann durch Interpolation die Gesamtkontur des Objektes in der Zeichnungsebene (X-Y-Ebene) und damit Abweichun¬ gen von der vorgebbaren Idealkontur gemessen werden.As can be seen in FIG. 4, non-circular measurement objects 18 located on the object table 16 can also be measured. The object table 16 is set in rotation in the direction of the arrow 19, the optoelectronic CCD element of the camera 13, designated 13b, registering the respective shadow images along the radial cutting lines 20 which can be seen in FIG. 4b. The CCD camera registers (FIG. 4c) respectively light-dark or dark-light-light transitions represented by points 21 as the limit point of the shadow image along the radially running cutting lines. The overall contour of the object in the drawing plane (X-Y plane) and thus deviations from the predeterminable ideal contour can be measured from the grid of all points 21 by interpolation.
Perspekt vische Darstellungen der schematisch in Fig. 3 abgebi ldeten Vorrichtung zeigen Fig. 5 und 6. Das auf dem in der Dreheinrichtung eingelassenen transparenten Objekttisch positionierte Meßob ekt 10 wird von unten durch eine Beleuchtungseinrichtung (in Fig. 5 ist die linien örmige Aperturblende sichtbar) angestrahlt. Die Lichtstrahlen werden über das Objektiv 13a (siehe Fig.6) und in Richtung der CCD-Kamera, die im oberen Vorrichtungs¬ teil angeordnet ist, gebündelt.FIGS. 5 and 6 show perspective representations of the device schematically depicted in FIG. 3. The measuring object 10 positioned on the transparent object table embedded in the rotating device is viewed from below through an illuminating device (the linear aperture diaphragm is visible in FIG. 5). illuminated. The light beams are focused via the lens 13a (see FIG. 6) and in the direction of the CCD camera, which is arranged in the upper part of the device.
Eine Ausführungsvariante mit zwei CCD-Kameras 13 und 23 zur Untersuchung senkrecht, aufeinanderstellender Strahlen- gänge 24,25 zeigt Fig.7. Das von der einzigen Lichtquelle 14 ausgesandte, möglichst parallele Licht wird teilweise über ein Umlenkpπ'sma 26 (oder einen semitransparenten Spiegel) um 90 zu dem Strahlenbündel 24 umgelenkt. Der nicht abgelenkte Teil des Strahlenbündels, das bei 25 an¬ gedeutet ist, gelangt wie beschrieben zu der Kamera 13. Während die Kamera 13 die Geometrie in der X-Y-Ebene erfaßt, dient die CCD-Kamera 23 zur Vermessung des Objektes 10 in Z-Richtung.An embodiment variant with two CCD cameras 13 and 23 for examining perpendicular, superimposed radiation Fig. 7 shows gears 24, 25. The light which is emitted from the single light source 14 and is as parallel as possible is partially deflected by 90 to the beam 24 via a deflection pπ ' sma 26 (or a semi-transparent mirror). The undeflected part of the beam, which is indicated at 25, reaches the camera 13 as described. While the camera 13 detects the geometry in the XY plane, the CCD camera 23 is used to measure the object 10 in Z- Direction.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:The device according to the invention works as follows:
Das Meßobjekt 10 ird entweder manuell oder automatisch z.B. mittels pneumatisch betriebener Schieber auf den Objekttisch 16 gelegt, der anschließend in Rotation ver¬ setzt w rd, wobei die Drehachse 27 durch d e vom Objekt gebildete Fläche läuft (Fig. 3 und 7). Mit einsetzender Rotation des Objekttisches 10 werden die eweiligen Dreh¬ winkel als Signalfolgen an den Rechner gegeben, der gleich¬ zeitig die Meßsignale der CCD-Kamera 13 und ggfs. der Kamera 23 empfängt. Für eine Messung dreht sich der Auf¬ lagetisch 10 um mindestens 180 , vorzugsweise 360 . Mit Hilfe der Positionsmeldungen des Drehtisches über einen Drehencoder erfolgt eine ortsabhängige Zuordnung der Schnittlinien. Die Meßdaten der Kamera 13 bzw. der Kameras 13 und 23 werden in einem Bildspeicher abgelegt und von dort asynchron in den Speicher des Rechners 17 übertragen. Der Rechner 17 wertet die erhaltenen Meßdaten aus, woraus er die Bogenlänge der tatsächlichen Form (Ist-Form) des Meßobjektes und daraus ggfs. den Durchmesser des geome¬ trisch idealen Meßobjektes berechnet, also das Maß, das in der Konstruktionszeichnung, vorgegeben ist. Gleichermaßen lassen sich aus den Meßdaten die Schnurdicke d, etwaige Grate und ein Versatz des Meßob ektes 10 bestimmen. Gleichermaßen lassen sich bei Verwendung einer weiteren Kamera 23 die Schattenwürfe in waagerecheter ichtung bestimmen und hieraus eine etwaige Welligkeit des Me߬ ob ektes sowie der Schnurdurchmesser in vertikaler Ri chtung . The test object 10 is placed either manually or automatically, for example by means of a pneumatically operated slide, on the stage 16, which is then set in rotation, the axis of rotation 27 running through the surface formed by the object (FIGS. 3 and 7). With the onset of rotation of the object table 10, the constant rotation angles are passed as signal sequences to the computer, which at the same time receives the measurement signals from the CCD camera 13 and possibly the camera 23. For a measurement, the support table 10 rotates at least 180, preferably 360. With the help of the position reports of the rotary table via a rotary encoder, the cutting lines are assigned in a location-dependent manner. The measurement data from camera 13 or cameras 13 and 23 are stored in an image memory and from there are transferred asynchronously into the memory of computer 17. The computer 17 evaluates the measurement data obtained, from which it calculates the arc length of the actual shape (actual shape) of the measurement object and, if appropriate, the diameter of the geometrically ideal measurement object, that is to say the dimension that is specified in the design drawing. Alike the cord thickness d, any burrs and an offset of the measurement object 10 can be determined from the measurement data. Likewise, when using a further camera 23, the shadows can be determined in the horizontal direction and from this any ripple in the measurement object and the cord diameter in the vertical direction.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum optischen Messen der Kontur eines lichtundurchlässigen Objektes, insbesondere ringförmig ffenen oder geschlossenen oder ähnlich gestalteten Werkstückes, bei dem die mittels einer oder mehrerer Lichtquellen erzeugten Schattenbilder des angestrahl¬ ten Werkstückes von einem oder mehreren optoelektro¬ nischen CCD-Sensoren erfaßt und unter Berücksichtigung des Obj ektabstandes von der Kamera sowie dem Vergröße¬ rungsmaß der optischen Abbi Idungseinri chtung die Kon¬ turen des Objektes zwei- oder dreidimens onal be¬ stimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ver¬ wendung von divergentem Licht zur Messung mit einer oder mehreren, feststehenden Kameras das Ob ekt a) um eine vorzugsweise verti al zu einer Sensorebene oder b) um eine vorzugsweise vertikal zu einer Sensorebene und parallel zu einer zweiten Sensorebene verlaufende und innerhalb der Innenkontur des Objektes liegende Drehachse um einen Gesamtwinkel von mindestens 180 gedreht wird und in Zwischenpositionen aus den Drehwinkeln und den vorzugsweise in axialer oder/und in radialer Richtung zur Drehachse von dem oder den Sensoren erfaßten zugehörigen Schattenb ldern die Konturen des Objektes bestimmt werden.1. Method for optically measuring the contour of an opaque object, in particular a ring-shaped open or closed or similarly shaped workpiece, in which the shadow images of the illuminated workpiece generated by means of one or more light sources are detected by one or more optoelectronic CCD sensors and under Taking into account the object distance from the camera and the magnification of the optical imaging device, the contours of the object are determined two or three dimensions online, characterized in that using divergent light for measurement with one or more , fixed cameras the object e) is rotated about a preferably vertical to a sensor level or b) about a preferably vertical to a sensor level and parallel to a second sensor level and lying within the inner contour of the object by a total angle of at least 180 and in between The contours of the object can be determined from the rotation angles and the associated shadow images, which are preferably detected in the axial or / and in the radial direction to the rotation axis by the sensor or sensors.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt um 360 gedreht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the object is rotated by 360.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt von einer oder mehreren Lichtquellen von der Unterseite angestrahlt wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that the object is illuminated by one or more light sources from the bottom.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeic net, daß der Lichtstrahlenbündeldurchmesser größer als der angestrahlte Objektdurchmesser ist.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized gekennzeic net that the light beam diameter is larger than the illuminated object diameter.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zwischen dem Objekt und der Licht¬ quelle eine schlitzförmige Aperturblende eingesetzt wird, deren Längsachse die gleiche Richtung wie auf die Längsachse eines Sensors aufweist.5. The method according to claim 3 or 4, characterized gekenn¬ characterized in that a slit-shaped aperture diaphragm is used between the object and the Licht¬ source, the longitudinal axis of which has the same direction as on the longitudinal axis of a sensor.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstärkenmessungen in gleichen Zeitabständen diskret bei konstanter Dreh- geschwindigkeit oder jewei ls zu solchen Zeitpunkten durchgeführt werden, zu denen das Objekt jewei ls um einen vorgegebenen Drehwinkel gedreht worden ist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the light intensity measurements at the same time intervals are carried out discretely at a constant rotational speed or at such times at which the object has been rotated by a predetermined angle of rotation.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus den erfaßten Meßdaten die Kontur des Meßobjektes durch mathematische Verfahren vollständig bestimmt wird und daß eine Soll-Kontur (ideale Form) eines Objektes als Referenz für die Bestimmung der Fertigungsgenauigkeit des Objektes verwendet ird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the contour of the measurement object is determined completely by mathematical methods from the measured data and that a target contour (ideal shape) of an object as a reference for determining the manufacturing accuracy of the object used.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt gleichzeitig von zwei in beliebigem Winkel, vorzugsweise 90 ,zueinanderlaufen- den Strahlenbündeln angestrahlt und die hierdurch erzeugten Schattenbi lder von jewei ls einem für jedes Strahlen¬ bündel vorgesehenen CCD-Sensor erfaßt werden. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the object is simultaneously illuminated by two beams of rays running at any angle, preferably 90, to one another, and the shadow images produced thereby each have one CCD provided for each beam. Sensor can be detected.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Strahlenbündel durch U lenkung um einen bestimmten, bekannten Winkel, vorzugsweise 90 , eines Teils der von einer einzigen Lichtquelle stammenden Lichtstrahlen erzeugt wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the second beam is generated by U steering through a certain known angle, preferably 90, of a portion of the light rays originating from a single light source.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstärke-Meßdaten der Ele¬ mente des Sensors in einen Speicher abgelegt und von dort aus asynchron zur Erfassung in den Rechnerspeiche zugeordnet zu den Winkeldaten übertragen werden.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the light intensity measurement data of the elements of the sensor are stored in a memory and from there are assigned to the angle data asynchronously for detection in the computer memory.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Strahlenbündel nach dem Anstrahlen des Meßobjektes nochmals so umgelenkt wird, daß die hierdurch erzeugten Sc attenbilder von demsel¬ ben CCD-Sensor erfaßt werden, der zur Erfassung des ersten Strahlenbündels dient.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the second beam is deflected again after illuminating the measurement object so that the resulting attenuated images are detected by the same CCD sensor which is used to detect the first beam serves.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bestehend aus einem i Strah¬ lengang (25) zwischen einer Lichtquelle (14) und einem optoelektronischen CCD-Sensor (13) angeordneten, licht durchlässigen Objekthalter oder -träger (16) und eine mit dem Sensor (13) verbundenen Rechner (17) mit einer Signalausgabe (17b), dadurch gekennze chnet, daß der12. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 11, consisting of an i beam path (25) between a light source (14) and an optoelectronic CCD sensor (13) arranged, transparent object holder or carrier (16 ) and a computer (17) connected to the sensor (13) with a signal output (17b), characterized in that the
• Objekthalter (16) mit einer drehbar gelagerten , moto risch antreibbaren Welle verbunden ist, deren Dreh¬ winkel mit Hilfe von einem Schrittmotor oder von einem Drehencoder meßbar und zugeordnet zu den von ei feststehenden Kamera (13) aufgenommenen Lichtstärke¬ meßwerten in den damit verbundenen Rechner (17) über- tragen werden und daß divergentes Licht verwendet wir • Object holder (16) is connected to a rotatably mounted, motor-driven shaft, the angle of rotation of which can be measured with the aid of a stepper motor or a rotary encoder and is assigned to the measured luminous intensity values in the associated camera by a fixed camera (13) Computer (17) are transmitted and that we use divergent light
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ob ekthalter ein Objekttisch (16) mit waage¬ rechter Auflagefläc ie ist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the object holder is an object table (16) with a horizontal support surface.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der drehbare Objekttisch mit Objekthal¬ ter lichtdurchlässig ist.14. The apparatus of claim 12 or 13, characterized gekenn¬ characterized in that the rotatable stage with Objekthal¬ ter is translucent.
15. Vor chtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Welle als Hohlwelle aus¬ gebi ldet ist, deren Mantel das Strahlenbündel (27) umringt.15. Before attention according to one of claims 12 to 14, characterized in that the shaft is formed as a hollow shaft, the jacket of which surrounds the beam (27).
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in Höhe des Objekthalters oder -tisches (16) eine oder mehrere Kamera (23) angeordnet ist, welche die mit einem senkrecht zu den der ersten Kamera (13) vermessenden Lichtstrahlenbündel (25) vom Objekt (10) erzeugten Schattenbilder eines wei¬ teren L i cht st rah lenbünde l s (24) aufnimmt.16. Device according to one of claims 12 to 15, characterized in that at the level of the object holder or table (16) one or more cameras (23) is arranged, which with a perpendicular to the first camera (13) measuring light beams (25) of the object (10) generates shadow images of a further light beam bundle (24).
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen feststehenden Spiegel oder ein feststehendes Umlenkprisma (26) oder einen mitdrehenden Kegel zum Ausblenden und Umlenken eines Tei ls des von der Be¬ leuchtungseinrichtung (14) kommenden Strahlenbündels.17. The apparatus according to claim 16, characterized by a fixed mirror or a fixed deflection prism (26) or a rotating cone for masking and deflecting a part of the beam coming from the illumination device (14).
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Ojekttisch (16) in seiner Oberfläche Nuten in radialer Richtung aufweist. 18. Device according to one of claims 12 to 17, da¬ characterized in that the object table (16) has grooves in its surface in the radial direction.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (14) eine variable Apertur und/oder Fokussierung aufweist. 19. Device according to one of claims 12 to 18, characterized in that the lighting device (14) has a variable aperture and / or focusing.
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