WO2008087104A1 - Method for determining the quality of a measuring point, in particular for determination of edge location, and optical precision measuring device - Google Patents

Method for determining the quality of a measuring point, in particular for determination of edge location, and optical precision measuring device Download PDF

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WO2008087104A1
WO2008087104A1 PCT/EP2008/050314 EP2008050314W WO2008087104A1 WO 2008087104 A1 WO2008087104 A1 WO 2008087104A1 EP 2008050314 W EP2008050314 W EP 2008050314W WO 2008087104 A1 WO2008087104 A1 WO 2008087104A1
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quality
measuring
measuring point
edge
image
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PCT/EP2008/050314
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Susanne TÖPFER
Karina Weissensee
Gerhard Linss
Uwe Nehse
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Technische Universität Ilmenau
Mahr Okm Gmbh
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    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • GPHYSICS
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    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108Industrial image inspection
    • G06T2207/30164Workpiece; Machine component

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the quality of a measuring point in edge location determination (edge detection), in particular in optical length measuring technology. Furthermore, the invention relates to a precision measuring device, in particular a coordinate measuring machine for the dimensional detection of workpieces.
  • Coordinate measuring devices are frequently used in optical length measuring technology.
  • a coordinate measuring machine is understood to mean a device with a plurality of drives whose respective position can be determined by means of scales, wherein the measuring sensor system can be moved relative to the workpiece in the 3 coordinates x, y and z.
  • the measuring sensor system can consist of one sensor or of several different sensors (multi-sensors).
  • the present method can be used on all coordinate measuring machines in which at least one image sensor is present as part of the measuring sensor system.
  • the present method can be used on all measuring devices that have at least one image sensor, but no movement axes (image sensor as a stand-alone solution), for example in automation technology.
  • WO 02/084215 A1 discloses a method for optimizing the target variables during optical precision measurement.
  • auxiliary parameters are first obtained from image information of a workpiece to be measured, from which subsequently control information for the influencing variables of these target variables be derived.
  • the auxiliary parameters are determined such that they have a similar extreme of the functional dependence of the influencing variables.
  • DE 196 54 067 A1 describes a method for measuring edges on workpieces. For this purpose, a scanning point is moved over an edge to be measured in such a way that the edge is cut in a plurality of adjacent points. From the measured distance values, the intersections of the trajectory and the measured edge are determined by interpolation.
  • WO 2004/103181 A1 relates inter alia. a method for recording the movement of the internal organs of the body, wherein an image of the organ is generated and from this the movement parameters of the organ are determined.
  • the edge location criterion is a mathematical calculation rule that determines the associated edge location from an intensity transition in the image. Depending on the nature of the intensity transition in the image, different edge location criteria are suitable for generating the measuring point. In edge detection in optical length metrology, however, measuring points are also generated which, for example, were recorded in image areas with a low contrast, and therefore have a higher probing uncertainty. Measuring points that were recorded with very good contrast, have a low Antastunsort. In known optical coordinate measuring devices, the quality of a measuring point is not recorded. Thus, all points in the subsequent calculation of the geometry elements are considered equivalent.
  • WO 2005/050133 A1 relates to a method for calculating geometry elements and links between these measurement points measured on the basis of a coordinate measuring machine.
  • the type of the geometric elements and the type of links should be found automatically by determining a match with mathematical models.
  • measurement points with a high uncertainty with the same priority are taken into account in the geometry element calculation as measuring points with a low uncertainty. Consequently, not all the information available by the image sensor is used to solve the measurement task.
  • the calculated geometric element may have positional and shape errors that would not occur or only to a limited extent if the different quality of the measuring points were taken into account.
  • the invention is characterized in particular by the fact that not only the per se known determination of the position of a measuring point P (x, y) in a sensor coordinate system by evaluating a measuring signal with image data I (x, y) is carried out to determine the quality of a measuring point.
  • the determination of the quality of the measuring signal I and the determination of a quality index Q k which represents the quality of the measuring signal I at the measuring point P (x, y), take place according to the invention.
  • the position data and the quality index are combined to form a "complete" quality-valued measuring point P (x, y, Q ⁇ ).
  • FIG. 1 shows a basic structure of a known coordinate measuring machine, with which the inventive method can be performed
  • FIG. 4 shows a flow chart of the method according to the invention for the determination of a measuring point and the evaluation of the quality of the measuring point.
  • 1 shows by way of example the construction of a coordinate measuring apparatus (CMM) with which the method according to the invention can be carried out.
  • the coordinate measuring machine comprises a plurality of drives with slides 5, 6 and 8, whose respective position can be determined by means of linear scales Ia, Ib and Ic.
  • the carriages can be moved linearly along the coordinate axes x, y, z with the aid of the drives. In this case, the position of the respective carriages 5, 6 and 8 via the reading of an unillustrated reading heads, the associated
  • the CMM may have an axis of rotation 4, the position of which is determined with respect to an angle coordinate ⁇ via an angular measuring standard Id.
  • the drives and their carriages 5, 6, 8 are fastened to a base frame 2 or, in the case of the z-slide 8, to a z-pillar 3.
  • a workpiece 9 to be measured is either clamped on the axis of rotation 4 or fixed on a measuring table 10.
  • the measuring sensor system is an image sensor 7, which additionally has lighting devices and a corresponding imaging system.
  • the measuring sensor system can be moved relative to the workpiece 9 in the four coordinates x, y, z and ⁇ .
  • the measuring sensor can consist of a single sensor or several different sensors (multi-sensor).
  • a computer 11 This can be used simultaneously for the evaluation of the image information supplied by the image sensor 7.
  • the method according to the invention can be applied to all coordinate measuring machines in which at least one image sensor is present as part of the measuring sensor system. Instead of a CMM, simpler tasks such as acquiring the geometry of flattening In mass production, a much simpler gauge with only two or one axis of motion or without any relative movement between the image sensor and the workpiece can be used. The method according to the invention therefore does not depend on the use and special structure of the coordinate measuring device.
  • quality of a measuring point includes the evaluation of the suitability of the optical intensity profile at an edge of the workpiece to be measured for the precise location of the edge
  • An edge contains a change of the average intensity in the image stochastic errors. Systematic errors are not considered, as they can be detected and corrected by appropriate correction or calibration procedures.
  • the analysis of the intensity profile at an edge in the image serves as the basis for the determination of the quality of the measurement point, which is determined from this intensity profile.
  • the evaluation of the quality of the measuring point with the help of various quality indicators is shown in FIG.
  • the formulas for determining the quality indices are shown in the appended FIG. 3 and will be explained in more detail below.
  • the edge location is determined search-beam-based in the example explained in more detail below. Therefore, in all given formulas and equations (FIG. 3), the intensity I of the pixels always depends only on one spatial coordinate, namely the search beam coordinate x s . However, the edge location can not be determined search-beam-based.
  • the type of edge location determination in the sense of search-beam-based (evaluation of I (x s )) or not search-beam-based (evaluation of I (x, y)) is irrelevant to the applicability of the present method.
  • FIG. 4 shows the basic sequence of the method.
  • the method initially starts in a manner known per se with the determination of the measurement scene and the acquisition of an image, wherein an optical image is generated on the image sensor.
  • the image data I (x, y) of each individual pixel recorded by the image sensor are transmitted as measurement signal I to a processing unit, of which the following
  • Image processing is carried out, performing the method according to the invention.
  • the edge location determination initially takes place in a manner known per se, which need not be explained in more detail here.
  • a measurement field (AOI) in the recorded image is expediently selected before executing the edge location determination.
  • AOI a measurement field in the recorded image
  • search beams which intersect the edge to be found (ideally orthogonal).
  • the signal curve recorded by the image sensor, i. the measurement signal I corresponds to the intensity profile along a search beam (FIG. 2).
  • An essential core idea of the invention is the completely independent evaluation of the signal curve I (x s ) on the one hand for the determination of the edge location and on the other hand for the determination of the quality information.
  • the edge location determination (left branch in FIG. 4) yields as a result in each case a measuring point P (x, y) in the sensor coordinate system (SCS).
  • the measuring point P (x, y) denotes a point on the search beam which has been detected as an edge location.
  • Measurement signal along the search beam determines (right branch in Fig. 4).
  • the quality of the signal curve is determined for each individual measuring point.
  • Parallel processing is not necessarily to be understood as simultaneous, but in the sense of a determination of quality independent of the edge location determination. This corresponds to the separation of the measurement from the quality evaluation of the measurement signal.
  • Q K provides information about the quality of the measuring signal representing it.
  • the quality information on the suitability of the signal curve for precise edge location determination is combined with the coordinates of the measured edge location and yields the quality-evaluated measurement point P (x, y, Q ⁇ ) in the local sensor coordinate system (SCS) of the image sensor.
  • Q K is the quality index which contains the quantitative information about the "quality of the measuring signal.” Since this value is assigned directly to the respective measuring point, as illustrated in Fig. 4, this value is also referred to as "quality of the measuring point" ,
  • the value range of quality codes is between 0 and 100.
  • the explained method of determining the quality of individual measuring points can be used in the evaluation of each individual search beam.
  • the quality indicators obtained can be evaluated statistically, so that ultimately a statement about the quality of the found / measured edge can be made.
  • the determination of the quality of the measurement points can also be limited to selected search beams, for example in order to reduce the computational effort.
  • the methods for calculating the quality index Q K for the quality of a measuring point are based on the known signal-theoretical relationships in the image recording with areal image sensors. In the calculation of the quality index Q ⁇ for the quantitative determination of the quality of the measurement signal or of the intensity profile, no default values are used with regard to the variable to be measured.
  • the quality index Q ⁇ for the quality of a measuring point can be composed of any number of individual quality indicators.
  • five individual criteria (quality indicators) are used for the evaluation of the quality of a measuring point.
  • the formulas for the calculation of the individual quality indices are shown in FIG. This quality score system does not contain redundancies, that is, one and the same feature of the intensity history is not scored twice.
  • the quality index for the edge increase Q A is in the simplest case from the two intensity measurements above and determined below the mean level I E. The larger the increase, the more accurate the edge location can be calculated.
  • the ideal waveform corresponds to a jump input, which is imaged by the diffraction-limited optical imaging system on the image sensor and there depending on the
  • the overall quality of the measuring point is formed by weighted addition.
  • the five individual criteria are e.g. Noise, edge width, edge slope, edge uniqueness and edge shape.
  • the weighting of the individual criteria can be varied with each other or even criteria can be disregarded. This can be useful for computations that do not run on a PC, for computational reasons.
  • Iint ⁇ mean intensity in the interval Int ⁇ (x s ) - Dirac momentum b k - measured edge width b k , ideal ⁇ ideal edge width

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Abstract

The invention relates to a method and a device for determining the quality of a measuring point using image sensors, in particular for the detection of edges for optical length measurement. According to the invention, an optical image is recorded by means of an image sensor, and a measuring signal I with image data I (x,y) for the pixels of the image sensor is detected. Through the evaluation of the image data I (x,y), the location of a measuring point P (x,y) is determined in a sensor coordinate system. Parallel to this, the determination of the quality of the measuring signal I takes place independent of the determination of the location of the measuring point P(x,y), and also the determination of a quality identifier QK which represents the quality of the measuring signal I at the measuring point P (x,y). Finally, the location data and the quality identifier are consolidated in the sensor coordinate system to define a quality-evaluated measuring point P (x,y,QK). The method can be used for all coordinate measuring devices which have at least one image sensor as part of the measuring sensors.

Description

Verfahren zur Bestimmung der Güte eines Messpunktes, insbesondere bei der Kantenortbestimmung, sowie optisches Method for determining the quality of a measuring point, in particular for edge location determination, and optical
Präzisionsmessgerätprecision measuring instrument
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Güte eines Messpunktes bei der Kantenortbestimmung (Kantendetek- tion) , insbesondere in der optischen Längenmesstechnik. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Präzisionsmessgerät, insbesondere ein Koordinatenmessgerät zur maßlichen Erfassung von Werkstücken.The invention relates to a method for determining the quality of a measuring point in edge location determination (edge detection), in particular in optical length measuring technology. Furthermore, the invention relates to a precision measuring device, in particular a coordinate measuring machine for the dimensional detection of workpieces.
In der optischen Längenmesstechnik werden häufig Koordinaten- messgeräte eingesetzt. Unter einem Koordinatenmessgerät wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Gerät mit mehreren Antrieben, deren jeweilige Position mit Hilfe von Maßstäben bestimmt werden kann, verstanden, wobei die Messsensorik relativ zum Werkstück in den 3 Koordinaten x, y und z bewegt werden kann. Die Messsensorik kann dabei aus einem Sensor oder aus mehreren unterschiedlichen Sensoren (Multisensorik) bestehen. Das vorliegende Verfahren kann an allen Koordinatenmess- geräten angewendet werden, bei denen mindestens ein Bildsensor als Teil der Messsensorik vorhanden ist. Außerdem kann das vorliegende Verfahren an allen Messgeräten eingesetzt werden, die über mindestens einen Bildsensor verfügen, jedoch über keine Bewegungsachsen (Bildsensor als stand-alone Lösung) , beispielsweise in der Automatisierungstechnik.Coordinate measuring devices are frequently used in optical length measuring technology. For the purposes of the present invention, a coordinate measuring machine is understood to mean a device with a plurality of drives whose respective position can be determined by means of scales, wherein the measuring sensor system can be moved relative to the workpiece in the 3 coordinates x, y and z. The measuring sensor system can consist of one sensor or of several different sensors (multi-sensors). The present method can be used on all coordinate measuring machines in which at least one image sensor is present as part of the measuring sensor system. In addition, the present method can be used on all measuring devices that have at least one image sensor, but no movement axes (image sensor as a stand-alone solution), for example in automation technology.
Aus der WO 02/084215 Al ist ein Verfahren zur Optimierung der Zielgrößen während einer optischen Präzisionmessung bekannt. Dabei werden aus Bildinformationen eines zu vermessenden Werkstücks zunächst Hilfsparameter gewonnen, aus denen nachfolgend Steuerinformationen für die Einflussgrößen dieser Zielgrößen abgeleitet werden. Die Hilfsparameter werden derart bestimmt, dass sie ein gleichartiges Extrem der funktionalen Abhängigkeit der Einflussgrößen besitzen.WO 02/084215 A1 discloses a method for optimizing the target variables during optical precision measurement. In this case, auxiliary parameters are first obtained from image information of a workpiece to be measured, from which subsequently control information for the influencing variables of these target variables be derived. The auxiliary parameters are determined such that they have a similar extreme of the functional dependence of the influencing variables.
In der DE 196 54 067 Al ist ein Verfahren zur Vermessung von Kanten an Werkstücken beschrieben. Dazu wird ein Abtastpunkt über eine zu vermessende Kante derart verfahren, dass die Kante in einer Vielzahl nebeneinander liegender Punkte geschnitten wird. Aus den gemessenen Abstandswerten werden durch Interpolation die Schnittpunkte aus abgefahrener Bahn und vermessener Kante bestimmt.DE 196 54 067 A1 describes a method for measuring edges on workpieces. For this purpose, a scanning point is moved over an edge to be measured in such a way that the edge is cut in a plurality of adjacent points. From the measured distance values, the intersections of the trajectory and the measured edge are determined by interpolation.
Die WO 2004/103181 Al betrifft u.a. ein Verfahren zur Aufzeichnung der Bewegung der inneren Organe des Körpers, wobei ein Bild des Organs erzeugt wird und daraus die Bewegungsparameter des Organs bestimmt werden.WO 2004/103181 A1 relates inter alia. a method for recording the movement of the internal organs of the body, wherein an image of the organ is generated and from this the movement parameters of the organ are determined.
Beim Lösen einer Messaufgabe mit einem optischen Koordinaten- messgerät muss der Bediener vor Beginn der Messung ein Kanten- ortkriterium auswählen. Das Kantenortkriterium ist eine mathematische Berechnungsvorschrift, die aus einem Intensitätsübergang im Bild den zugehörigen Kantenort bestimmt. Je nach Ausprägung des Intensitätsübergangs im Bild sind unterschiedliche Kantenortkriterien für die Messpunktgenerierung geeig- net. Bei der Kantendetektion in der optischen Längenmesstech- nik werden jedoch auch Messpunkte generiert, die z.B. in Bildbereichen mit einem geringen Kontrast aufgenommen wurden, und daher eine höhere Antastunsicherheit besitzen. Messpunkte, die bei sehr gutem Kontrast aufgenommen wurden, besitzen eine geringe Antastunsicherheit. In bekannten optischen Koordina- tenmessgeräten wird die Güte eines Messpunktes nicht erfasst. Somit fließen alle Punkte bei der nachfolgenden Berechnung der Geometrieelemente als gleichwertig ein. Die WO 2005/050133 Al bezieht sich auf ein Verfahren zum Berechnen von Geometrieelmenten und Verknüpfungen zwischen diesen auf der Basis mit einem Koordinatenmessgerät gemessener Messpunkte. Die Art der Geometrieelemente und die Art der Verknüpfungen sollen dabei automatisch durch Ermittlung einer Übereinstimmung mit mathematischen Modellen aufgefunden werden. Hierbei werden jedoch Messpunkte mit einer hohen Unsicherheit mit derselben Priorität bei der Geometrieelementeberechnung berücksichtigt wie Messpunkte mit einer niedrigen Unsicherheit. Folglich wird nicht die gesamte durch den Bildsensor zur Verfügung stehende Information für die Lösung der Messaufgabe genutzt. Das berechnete Geometrieelement kann je nach Berechnungsverfahren Lage- und Formfehler besitzen, die bei Berücksichtigung der unterschiedlichen Güte der Messpunkte nicht oder nur in reduziertem Umfang auftreten würden.When solving a measurement task with an optical coordinate measuring machine, the operator must select an edge location criterion before starting the measurement. The edge location criterion is a mathematical calculation rule that determines the associated edge location from an intensity transition in the image. Depending on the nature of the intensity transition in the image, different edge location criteria are suitable for generating the measuring point. In edge detection in optical length metrology, however, measuring points are also generated which, for example, were recorded in image areas with a low contrast, and therefore have a higher probing uncertainty. Measuring points that were recorded with very good contrast, have a low Antastunsicherheit. In known optical coordinate measuring devices, the quality of a measuring point is not recorded. Thus, all points in the subsequent calculation of the geometry elements are considered equivalent. WO 2005/050133 A1 relates to a method for calculating geometry elements and links between these measurement points measured on the basis of a coordinate measuring machine. The type of the geometric elements and the type of links should be found automatically by determining a match with mathematical models. Here, however, measurement points with a high uncertainty with the same priority are taken into account in the geometry element calculation as measuring points with a low uncertainty. Consequently, not all the information available by the image sensor is used to solve the measurement task. Depending on the calculation method, the calculated geometric element may have positional and shape errors that would not occur or only to a limited extent if the different quality of the measuring points were taken into account.
Aus dem Stand der Technik sind bisher keine Verfahren bekannt, bei denen die Güte der Messpunkte bei der Kantendetektion in der optischen Längenmesstechnik bestimmt wird.From the prior art, no methods are known in which the quality of the measuring points in the edge detection in the optical length measurement technique is determined.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und ein Gerät zur Bestimmung der Güte eines Messpunktes, insbesondere bei der Kantendetektion für die optische Längenmesstechnik bereitzustellen. Eine Teilaufgabe besteht darin, für die Berechnung von Geometrieelementen innerhalb eines solchen Messverfahrens nicht nur die Messpunkte sondern auch deren jeweilige Güte zu verwenden, um somit die Geometrieelemente mit einer geringeren Unsicherheit berechnen zu können.The object of the present invention is therefore to provide a method and a device for determining the quality of a measuring point, in particular for edge detection for optical length measuring technology. A subtask consists of using not only the measuring points but also their respective quality for the calculation of geometric elements within such a measuring method in order to be able to calculate the geometric elements with a lower uncertainty.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. des nebengeordneten Anspruchs 8. Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass zur Bestimmung der Güte eines Messpunktes nicht nur die an sich bekannte Bestimmung der Lage eines Messpunktes P(x,y) in einem Sensorkoordinatensystem durch Auswertung eines Messsignals mit Bilddaten I(x,y) vorgenommen wird. Daneben erfolgt erfindungsgemäß unabhängig von der Lagebestimmung des Messpunktes P(x,y) die Bestimmung der Güte des Messsignals I und die Ermittlung einer Qualitätskennzahl Qκ, welche die Güte des Messsignals I am Messpunkt P(x,y) repräsentiert. Schließlich werden die Lagedaten und die Qualitätskennzahl zu einem „vollständigen" gütebwerteten Messpunkt P(x,y,Qκ) zusammengeführt.According to the invention, the solution of this problem succeeds with the features of patent claim 1 and of subordinate claim 8, respectively. The invention is characterized in particular by the fact that not only the per se known determination of the position of a measuring point P (x, y) in a sensor coordinate system by evaluating a measuring signal with image data I (x, y) is carried out to determine the quality of a measuring point. In addition, independently of the position determination of the measuring point P (x, y), the determination of the quality of the measuring signal I and the determination of a quality index Q k , which represents the quality of the measuring signal I at the measuring point P (x, y), take place according to the invention. Finally, the position data and the quality index are combined to form a "complete" quality-valued measuring point P (x, y, Q κ ).
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.Preferred embodiments of the method according to the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau eines an sich bekannten Koordinatenmessgerätes, mit welchem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann;1 shows a basic structure of a known coordinate measuring machine, with which the inventive method can be performed;
Fig. 2 einen typischen Intensitätsverlauf I (xs) entlang eines Suchstrahls s mit eingetragenen Qualitätskennzahlen, aufgenommen an einer Kante mittels Auflichtbeleuchtung;2 shows a typical intensity profile I (x s ) along a search beam s with registered quality indices, recorded on an edge by incident light illumination;
Fig. 3 Berechnungsvorschriften für Qualitätskennzahlen;Fig. 3 calculation rules for quality indicators;
Fig. 4 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Bestimmung eines Messpunktes und die Bewertung der Güte des Messpunktes. Fig. 1 zeigt beispielhaft den Aufbau eines Koordinatenmessge- rätes (KMG) , mit welchem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann. Das Koordinatenmessgerät umfasst mehrere Antriebe mit Schlitten 5, 6 und 8, deren jeweilige Position mit Hilfe von linearen Maßstäben Ia, Ib und Ic bestimmt werden kann. Die Schlitten sind entlang der Koordinatenachsen x, y, z mit Hilfe der Antriebe linear verfahrbar. Dabei wird die Position der jeweiligen Schlitten 5, 6 und 8 über das Auslesen eines nicht dargestellter Leseköpfe, die den zugehörigen4 shows a flow chart of the method according to the invention for the determination of a measuring point and the evaluation of the quality of the measuring point. 1 shows by way of example the construction of a coordinate measuring apparatus (CMM) with which the method according to the invention can be carried out. The coordinate measuring machine comprises a plurality of drives with slides 5, 6 and 8, whose respective position can be determined by means of linear scales Ia, Ib and Ic. The carriages can be moved linearly along the coordinate axes x, y, z with the aid of the drives. In this case, the position of the respective carriages 5, 6 and 8 via the reading of an unillustrated reading heads, the associated
Maßstab abtasten, ermittelt. Optional kann das KMG über eine Drehachse 4 verfügen, deren Position bezogen auf eine Winkelkoordinate α über eine Winkelmaßverkörperung Id bestimmt wird. Die Antriebe und deren Schlitten 5, 6, 8 sind an einem Grundgestell 2 befestigt oder im Fall des z-Schlittens 8 an einer z-Säule 3. Ein zu vermessendes Werkstück 9 ist entweder an der Drehachse 4 eingespannt oder auf einem Messtisch 10 befestigt. Als Messsensorik ist ein Bildsensor 7 vorhanden, der zusätzlich über Beleuchtungseinrichtungen und ein entspre- chendes Abbildungssystem verfügt. Die Messsensorik kann relativ zum Werkstück 9 in den vier Koordinaten x,y,z und α bewegt werden. Die Messsensorik kann dabei aus einem einzelnen Sensor oder aus mehreren unterschiedlichen Sensoren (Multisensorik) bestehen. Für die Steuerung des KMGs sowie die Auswertung der von den Maßstäben Ia, Ib, Ic und Id ausgelesenen Positionen dient ein Rechner 11. Dieser kann gleichzeitig für die Auswertung der vom Bildsensor 7 gelieferten Bildinformation verwendet werden.Scan scale, determined. Optionally, the CMM may have an axis of rotation 4, the position of which is determined with respect to an angle coordinate α via an angular measuring standard Id. The drives and their carriages 5, 6, 8 are fastened to a base frame 2 or, in the case of the z-slide 8, to a z-pillar 3. A workpiece 9 to be measured is either clamped on the axis of rotation 4 or fixed on a measuring table 10. The measuring sensor system is an image sensor 7, which additionally has lighting devices and a corresponding imaging system. The measuring sensor system can be moved relative to the workpiece 9 in the four coordinates x, y, z and α. The measuring sensor can consist of a single sensor or several different sensors (multi-sensor). For the control of the CMM and the evaluation of the read by the scales Ia, Ib, Ic and Id positions is a computer 11. This can be used simultaneously for the evaluation of the image information supplied by the image sensor 7.
Es ist daran zu erinnern, dass das erfindungsgemäße Verfahren an allen Koordinatenmessgeräten angewendet werden kann, bei denen mindestens ein Bildsensor als Teil der Messsensorik vorhanden ist. Anstelle eines KMGs kann für einfachere Aufgaben, beispielsweise die Erfassung der Geometrie von Flachtei- len in der Serienproduktion, ein viel einfacheres Messgerät mit nur zwei oder einer Bewegungsachse oder ohne jegliche Relativbewegung zwischen Bildsensor und Werkstück eingesetzt werden. Für das erfindungsgemäße Verfahren kommt es somit nicht auf die Verwendung und den speziellen Aufbau des Koordi- natenmessgeräts an.It should be remembered that the method according to the invention can be applied to all coordinate measuring machines in which at least one image sensor is present as part of the measuring sensor system. Instead of a CMM, simpler tasks such as acquiring the geometry of flattening In mass production, a much simpler gauge with only two or one axis of motion or without any relative movement between the image sensor and the workpiece can be used. The method according to the invention therefore does not depend on the use and special structure of the coordinate measuring device.
Der Begriff „Güte eines Messpunktes" beinhaltet die Bewertung der Eignung des optischen Intensitätsverlaufes an einer Kante des zu vermessenden Werkstücks für die präzise Kantenortbestimmung. Eine Kante beinhaltet eine Änderung der mittleren Intensität im Bild. Der Begriff „Güte" bezieht sich dabei auf die Realisierung minimaler stochastischer Messabweichungen. Systematische Messabweichungen werden nicht betrachtet, da diese definitionsgemäß durch geeignete Korrektur- oder Kalibrierverfahren erfasst und korrigiert werden können.The term "quality of a measuring point" includes the evaluation of the suitability of the optical intensity profile at an edge of the workpiece to be measured for the precise location of the edge An edge contains a change of the average intensity in the image stochastic errors. Systematic errors are not considered, as they can be detected and corrected by appropriate correction or calibration procedures.
Die Analyse des Intensitätsverlaufs an einer Kante im Bild dient als Basis für die Bestimmung der Güte des Messpunktes, welche aus diesem Intensitätsverlauf bestimmt wird. Die Bewertung der Güte des Messpunktes mit Hilfe verschiedener Qualitätskennzahlen ist in Fig. 2 dargestellt. Die Formeln zur Bestimmung der Qualitätskennzahlen sind in der beigefügten Fig. 3 aufgeführt und werden weiter unten detaillierter erläutert.The analysis of the intensity profile at an edge in the image serves as the basis for the determination of the quality of the measurement point, which is determined from this intensity profile. The evaluation of the quality of the measuring point with the help of various quality indicators is shown in FIG. The formulas for determining the quality indices are shown in the appended FIG. 3 and will be explained in more detail below.
Der Kantenort wird im nachfolgend näher erläuterten Beispiel suchstrahlbasiert bestimmt. Daher ist in allen angegebenen Formeln und Gleichungen (Fig. 3) die Intensität I der Pixel stets nur von einer Ortskoordinate, nämlich der Suchstrahlkoordinate xs abhängig. Der Kantenort kann jedoch auch nicht suchstrahlbasiert bestimmt werden. Die Art der Kantenortbestimmung im Sinne von suchstrahlbasiert (Auswertung von I (xs) ) oder nicht suchstrahlbasiert (Auswertung von I(x,y)) ist für die Anwendbarkeit des vorliegenden Verfahrens unerheblich.The edge location is determined search-beam-based in the example explained in more detail below. Therefore, in all given formulas and equations (FIG. 3), the intensity I of the pixels always depends only on one spatial coordinate, namely the search beam coordinate x s . However, the edge location can not be determined search-beam-based. The type of edge location determination in the sense of search-beam-based (evaluation of I (x s )) or not search-beam-based (evaluation of I (x, y)) is irrelevant to the applicability of the present method.
In Fig. 4 ist der prinzipielle Ablauf des Verfahrens darge- stellt. Das Verfahren startet zunächst in an sich bekannter Weise mit der Bestimmung der Messszene und der Aufnahme eines Bildes, wobei eine optische Abbildung auf dem Bildsensor generiert wird. Die vom Bildsensor aufgezeichneten Bilddaten I(x,y) jedes einzelnen Pixels werden als Messsignal I zu einer Verarbeitungseinheit übertragen, von welcher nachfolgend dieFIG. 4 shows the basic sequence of the method. The method initially starts in a manner known per se with the determination of the measurement scene and the acquisition of an image, wherein an optical image is generated on the image sensor. The image data I (x, y) of each individual pixel recorded by the image sensor are transmitted as measurement signal I to a processing unit, of which the following
Bildverarbeitung vorgenommen wird, unter Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Kantenortbestimmung erfolgt zunächst in an sich bekannter Weise, was hier nicht näher erläutert werden muss. Dazu wird vor Ausführung der Kantenort- bestimmung zweckmäßiger Weise ein Messfeld (AOI) im aufgenommenen Bild ausgewählt. Innerhalb des Messfeldes werden zumeist zahlreiche Suchstrahle gelegt, welche die aufzufindende Kante schneiden (im Idealfall orthogonal) . Die vom Bildsensor aufgenommene Signalkurve, d.h. das Messsignal I, entspricht beispielsweise dem Intensitätsverlauf entlang eines Suchstrahls (Fig. 2) .Image processing is carried out, performing the method according to the invention. The edge location determination initially takes place in a manner known per se, which need not be explained in more detail here. For this purpose, a measurement field (AOI) in the recorded image is expediently selected before executing the edge location determination. Within the measuring field, there are usually numerous search beams which intersect the edge to be found (ideally orthogonal). The signal curve recorded by the image sensor, i. the measurement signal I, for example, corresponds to the intensity profile along a search beam (FIG. 2).
Ein wesentlicher Kerngedanke der Erfindung ist die vollständig voneinander unabhängige Auswertung des Signalverlaufs I (xs) einerseits für die Kantenortbestimmung und andererseits für die Bestimmung der Güteinformation. Die Kantenortbestimmung (linker Zweig in Fig. 4) liefert als Ergebnis jeweils einen Messpunkt P(x,y) im Sensorkoordinatensystem (SCS). Der Messpunkt P(x,y) bezeichnet einen Punkt auf dem Suchstrahl, der als Kantenort erkannt wurde. Parallel dazu wird die Güte desAn essential core idea of the invention is the completely independent evaluation of the signal curve I (x s ) on the one hand for the determination of the edge location and on the other hand for the determination of the quality information. The edge location determination (left branch in FIG. 4) yields as a result in each case a measuring point P (x, y) in the sensor coordinate system (SCS). The measuring point P (x, y) denotes a point on the search beam which has been detected as an edge location. In parallel, the quality of the
Messsignals entlang des Suchstrahls bestimmt (rechter Zweig in Fig. 4) . Dabei wird für jeden einzelnen Messpunkt die Güte der Signalkurve bestimmt. Parallele Abarbeitung ist hier nicht zwingend als zeitgleich zu verstehen, sondern im Sinne einer von der Kantenortbestimmung unabhängigen Gütebestimmung. Das entspricht der Trennung der Messung von der Gütebewertung des Messsignals. Im Ergebnis dieses Verarbeitungszweiges liegt für jeden einzelnen Messpunkt eine Qualitätskennzahl Qκ vor, welche eine Aussage zur Qualität des ihn repräsentierenden Messsignals liefert. Abschließend wird die Güteinformation zur Eignung des Signalverlaufs für eine präzise Kantenortbestimmung mit den Koordinaten des gemessenen Kantenortes zusammengeführt und ergibt den gütebewerteten Messpunkt P(x,y,Qκ) im lokalen Sensorkoordinatensystem (SCS) des Bildsensors. Dabei ist QK die Qualitätskennzahl, welche die quantitative Information über die „Güte des Messsignals" enthält. Da dieser Wert direkt dem jeweiligen Messpunkt zugeordnet wird, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist, wird dieser Wert auch als „Güte des Messpunktes" bezeichnet.Measurement signal along the search beam determines (right branch in Fig. 4). The quality of the signal curve is determined for each individual measuring point. Parallel processing is not necessarily to be understood as simultaneous, but in the sense of a determination of quality independent of the edge location determination. This corresponds to the separation of the measurement from the quality evaluation of the measurement signal. As a result of this processing branch, there is a quality index Q K for each individual measuring point, which provides information about the quality of the measuring signal representing it. Finally, the quality information on the suitability of the signal curve for precise edge location determination is combined with the coordinates of the measured edge location and yields the quality-evaluated measurement point P (x, y, Q κ ) in the local sensor coordinate system (SCS) of the image sensor. Q K is the quality index which contains the quantitative information about the "quality of the measuring signal." Since this value is assigned directly to the respective measuring point, as illustrated in Fig. 4, this value is also referred to as "quality of the measuring point" ,
In Anlehnung an die I++/DME Spezifikation liegt der Wertebereich von Qualitätskennzahlen zwischen 0 und 100. Je höher die Qualitätskennzahl ist, desto schlechter ist die vorhandene Qualität. Folglich ist die Güte eines Messpunktes exzellent, wenn ihre Qualitätskennzahl Qκ gleich Null ist.Based on the I ++ / DME specification, the value range of quality codes is between 0 and 100. The higher the quality index, the poorer the existing quality. Consequently, the quality of a measurement point is excellent if its quality index Q κ is equal to zero.
Bei der Vermessung eines Werkstücks, der Kantenortbestimmung oder der Geometrieerkennung kann das erläuterte Verfahren der Gütebestimmung einzelner Messpunkte bei der Auswertung jedes einzelnen Suchstrahls angewendet werden. Die gewonnen Qualitätskennzahlen lassen sich statistisch auswerten, sodass letztlich eine Aussage über die Güte der aufgefundenen/vermessenen Kante getroffen werden kann.When measuring a workpiece, determining the edge location or detecting the geometry, the explained method of determining the quality of individual measuring points can be used in the evaluation of each individual search beam. The quality indicators obtained can be evaluated statistically, so that ultimately a statement about the quality of the found / measured edge can be made.
Bei abgewandelten Ausführungen kann die Bestimmung der Güte der Messpunkte auch auf ausgewählte Suchstrahlen beschränkt werden, beispielsweise um den Rechenaufwand zu reduzieren. Die Methoden zur Berechnung der Qualitätskennzahl Qκ für die Güte eines Messpunktes beruhen inhaltlich auf den bekannten signaltheoretischen Zusammenhängen bei der Bildaufnahme mit flächenhaften Bildsensoren. Bei der Berechnung der Qualitäts- kennzahl Qκ zur quantitativen Bestimmung der Güte des Messsignals bzw. des Intensitätsverlaufs werden keine Vorgabewerte bezüglich der zu messenden Größe verwendet.In modified embodiments, the determination of the quality of the measurement points can also be limited to selected search beams, for example in order to reduce the computational effort. The methods for calculating the quality index Q K for the quality of a measuring point are based on the known signal-theoretical relationships in the image recording with areal image sensors. In the calculation of the quality index Q κ for the quantitative determination of the quality of the measurement signal or of the intensity profile, no default values are used with regard to the variable to be measured.
Die Qualitätskennzahl Qκ für die Güte eines Messpunktes kann sich aus beliebig vielen einzelnen Qualitätskennzahlen zusammensetzen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden fünf einzelne Kriterien (Qualitätskennzahlen) für die Bewertung der Güte eines Messpunktes angewendet. Die Formeln für die Berechnung der einzelnen Qualitätskennzahlen sind in Fig. 3 aufgeführt. Dieses Qualitätskennzahlensystem enthält keine Redundanzen, das heißt, ein und dasselbe Merkmal des Intensitätsverlaufes wird nicht zweimal bewertet.The quality index Q κ for the quality of a measuring point can be composed of any number of individual quality indicators. In a preferred embodiment of the method according to the invention, five individual criteria (quality indicators) are used for the evaluation of the quality of a measuring point. The formulas for the calculation of the individual quality indices are shown in FIG. This quality score system does not contain redundancies, that is, one and the same feature of the intensity history is not scored twice.
Die Qualitätskennzahl QR dient der Bewertung des Rauschens des Intensitätsverlaufs S1. Hierbei werden lediglich die Gebiete rechts und links des Intensitätsübergangs der Kante im Bild ausgewertet. Eine mögliche Erweiterung dieser Qualitätskennzahl besteht darin, das Rauschen nicht auf die Quantisie- rungsstufen Qn des Bildsensors sondern auf den Kontrast K entlang des Suchstrahls zu beziehen. Das ermöglicht eine viel schärfere Bewertung des Intensitätsverlaufes. Weiterhin entspricht diese Erweiterung einer Bewertung des Signal- Rausch-Abstandes anstelle der reinen Bewertung des Rauschens wie in Fig. 3 angegeben.The quality index Q R is used to evaluate the noise of the intensity curve S 1 . Here, only the areas to the right and left of the intensity transition of the edge in the image are evaluated. A possible extension of this quality index is to refer the noise not to the quantization levels Q n of the image sensor but to the contrast K along the search beam. This allows a much sharper evaluation of the intensity profile. Furthermore, this extension corresponds to an evaluation of the signal-to-noise ratio instead of the pure evaluation of the noise as indicated in FIG.
Die Qualitätskennzahl für den Kantenanstieg QA wird im einfachsten Fall aus den zwei Intensitätsmesswerten über und unter dem mittleren Niveau IE bestimmt. Je größer der Anstieg ist, desto genauer lässt sich der Kantenort berechnen.The quality index for the edge increase Q A is in the simplest case from the two intensity measurements above and determined below the mean level I E. The larger the increase, the more accurate the edge location can be calculated.
Die Qualitätskennzahl für die Form QF des Intensitätsübergangs liefert eine Aussage über die Abweichung von einem Sprungsignal. Sie ist zu QA nicht redundant. Beispielsweise kann die Qualitätskennzahl QA exzellent sein, die Qualitätskennzahl QF jedoch vergleichsweise schlecht. Das trifft zu, wenn der Intensitätsübergang zwar im mittleren Intensitätsbereich sehr steil verläuft aber im oberen oder unteren Intensitätsbereich extrem flach verläuft; beispielsweise bei Messungen an höhenausgedehnten Messobjekten. Je nach angewendetem Kantenortkriterium kann das zu einer Verschiebung des detektierten Kantenorts führen.The quality index for the form Q F of the intensity transition provides information about the deviation from a jump signal. It is not redundant to Q A. For example, the quality index Q A can be excellent, but the quality index Q F is comparatively poor. This is true if the intensity transition is very steep in the middle intensity range but extremely flat in the upper or lower intensity range; for example, for measurements on height-extended measuring objects. Depending on the applied edge location criterion, this can lead to a shift of the detected edge location.
Die Qualitätskennzahl Kantenbreite QB bewertet die Breite des Intensitätsübergangs. Im Vergleich zu QB und QA liefert nur QF die Möglichkeit gestörte Intensitätsübergänge zu identifizieren. Diese können beispielsweise bei Auflichtbeleuchtung auftreten und sind häufig durch unerwünschte direkte Reflexionen an der Oberfläche des Messobjektes charakterisiert.The quality index edge width Q B evaluates the width of the intensity transition. Compared to Q B and Q A , only Q F provides the possibility to identify disturbed intensity transitions. These can occur, for example, in reflected light illumination and are frequently characterized by unwanted direct reflections on the surface of the measurement object.
Die Qualitätskennzahl QE dient für die Bewertung der Eindeutigkeit. Diese Qualitätskennzahl dient der Detektion starker Störungen des Intensitätsverlaufs. Bei Messungen im Auflicht überlagert sich das Reflexionsmuster von der Oberfläche des Messobjektes mit den Beugungseffekten an der Kante. Im Ergebnis können Intensitätsverläufe auftreten, die das mittlere Niveau IE mehr als einmal schneiden. Die präzise Kantenortbe- Stimmung an einem derartigen Signalverlauf ist sehr schwierig. Eine mögliche Erweiterung der Kennzahl QE ist die Berücksichtigung der Entfernung zwischen dem wahrscheinlichem Kantenort im Intervall [xSi..Xs2] und dem Ort des zweiten oder dritten Durchgangs . Allgemein gilt, dass die Gesamtqualitätskennzahl für die Güte eines Messpunktes für Intensitätsverläufe, die im Auflicht aufgenommen wurden, im Mittel wesentlich schlechter als für im Durchlicht aufgenommene Intensitätsverläufe ist.The quality index Q E is used for the assessment of uniqueness. This quality indicator is used to detect strong disturbances of the intensity profile. For measurements in incident light, the reflection pattern overlaps the surface of the measurement object with the diffraction effects at the edge. As a result, intensity traces can occur which intersect the mean level I E more than once. The precise edge location tuning on such a waveform is very difficult. A possible extension of the measure Q E is the consideration of the distance between the probable edge location in the interval [x S i..Xs2] and the location of the second or third pass. As a general rule, the overall quality index for the quality of a measuring point for intensity profiles recorded in reflected light is, on average, significantly worse than for intensity traces recorded in transmitted light.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demnach neben der Kantendetektion auch der Signalverlauf im Strukturübergangsbereich bezugnehmend auf einen idealen Signalverlauf nach den fünf oben erläuterten verschiedenen Kriterien (Qualitätskennzahlen) bewertet.Accordingly, with the method according to the invention, in addition to the edge detection, the signal course in the structure transition area is also evaluated with reference to an ideal signal course according to the five different criteria explained above (quality indicators).
Der ideale Signalverlauf entspricht einem Sprungeingang, der durch das beugungsbegrenzte optische Abbildungssystem auf den Bildsensor abgebildet und dort in Abhängigkeit von derThe ideal waveform corresponds to a jump input, which is imaged by the diffraction-limited optical imaging system on the image sensor and there depending on the
Bittiefe des Bildsensors detektiert wird. Je mehr der tatsächliche Signalverlauf dem des idealen Signalverlaufs ähnelt, desto geringer ist die Antastunsicherheit des Messpunktes bzw. desto höher ist seine Güte.Bit depth of the image sensor is detected. The more the actual waveform resembles that of the ideal waveform, the lower the probing uncertainty of the measuring point or the higher its quality.
Aus den fünf Einzelbewertungen wird die Gesamtgüte des Messpunktes durch gewichtete Addition gebildet. Die fünf Einzelkriterien sind z.B. Rauschen, Kantenbreite, Kantenanstieg, Kanteneindeutigkeit sowie Kantenform. Je nach Wunsch des Anwenders kann die Wichtung der Einzelkriterien zueinander variiert werden bzw. können auch Kriterien unberücksichtigt bleiben. Das kann zum Beispiel bei Implementierungen, die nicht auf einem PC laufen, aus rechentechnischen Gründen sinnvoll sein.From the five individual evaluations, the overall quality of the measuring point is formed by weighted addition. The five individual criteria are e.g. Noise, edge width, edge slope, edge uniqueness and edge shape. Depending on the wishes of the user, the weighting of the individual criteria can be varied with each other or even criteria can be disregarded. This can be useful for computations that do not run on a PC, for computational reasons.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf, da mit ihm bisher ungenutzte, aber bei derartigen optischen Messungen immer vorliegende Informationen für die verbesserte Lösung der Messaufgabe genutzt werden. Die Parame- ter eines Messpunktes in der I++ DME Spezifikation beinhalten unter anderem auch den Parameter Q für die Güte des Messpunktes. Dieser Parameter kann bei optischen Messungen mit Bildsensoren mit Hilfe des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfah- rens mit einem Wert gefüllt werden (jeder Messpunkt ist mit einer Angabe zu seiner Güte versehen) , so dass bei der Berechnung der Geometrieelemente eine höhere Genauigkeit erreicht werden kann. Die Erkennung und Eliminierung von Ausreißern für die hochpräzise Geometriemessung wird stark vereinfacht und der rechentechnische Aufwand der Ausreißerfilter wird verringert . The method according to the invention has a number of advantages, since it uses previously unused information that is always present in such optical measurements for the improved solution of the measuring task. The parameters Among other things, the parameters of a measuring point in the I ++ DME specification include the parameter Q for the quality of the measuring point. In the case of optical measurements with image sensors, this parameter can be filled with a value by means of the present inventive method (each measuring point is provided with an indication of its quality), so that a higher accuracy can be achieved in the calculation of the geometry elements. The detection and elimination of outliers for the high-precision geometry measurement is greatly simplified and the computational outlay of the outlier filters is reduced.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Ia, Ib, Ic lineare MaßstäbeIa, Ib, Ic linear standards
Id WinkelmaßVerkörperungId angle dimension
2 Grundgestell2 base frame
3 z-Säule3 z-pillar
4 Drehachse4 rotation axis
5, 6, 8 Schlitten5, 6, 8 sledges
7 Bildsensor7 image sensor
9 Werkstück9 workpiece
10 Messtisch10 measuring table
11 Rechner11 computers
xs - Suchstrahlkoordinatex s - search beam coordinate
I (xs) - Intensität des SuchstrahlsI (x s ) - Intensity of the search beam
Xp8 - Bildpunktmittenabstand im Suchstrahl n - Anzahl der Pixel im SuchstrahlXp 8 - Pixels center distance in the search beam n - Number of pixels in the search beam
Qn - Anzahl der Quantisierungsstufen des Bildsensors Si - Standardabweichung der IntensitätswerteQ n - number of quantization levels of the image sensor Si - standard deviation of the intensity values
Si, int - Si der Intensitätswerte im Interval IntSi, int - Si of the intensity values in the interval Int
Iint ~ mittlere Intensität im Interval Int δ (xs) - Dirac Impuls bk - gemessene Kantenbreite bk, ideal ~ ideale KantenbreiteIint ~ mean intensity in the interval Int δ (x s ) - Dirac momentum b k - measured edge width b k , ideal ~ ideal edge width
IA - gemessener maximaler Kantenanstieg t - Kantenzahl p - SchwellwertfunktionI A - measured maximum edge increase t - edge number p - threshold value function
IE - Schwellwert ΨRM ~ Kreuzkorrelation zw. Kantensignal und MI E - Threshold Ψ RM ~ Cross correlation between edge signal and M
M - ReferenzmusterM - reference pattern
Δ - Verschiebung zwischen M und I (xs) Δ - shift between M and I (x s )

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung der Güte eines Messpunktes in einem Bilderfassungssystem, die folgenden Schritte umfassend: - Aufnahme eines optischen Bildes mit einem Bildsensor und Erfassung eines Messsignals I mit Bilddaten I(x,y) für die Pixel des Bildsensors;A method for determining the quality of a measuring point in an image acquisition system, comprising the following steps: - taking an optical image with an image sensor and detecting a measurement signal I with image data I (x, y) for the pixels of the image sensor;
- Bestimmung der Lage eines Messpunktes P(x,y) in einem Sensorkoordinatensystem durch Auswertung der Bilddaten I(χ,y);- Determining the position of a measuring point P (x, y) in a sensor coordinate system by evaluating the image data I ( χ , y);
- Bestimmung der Güte des Messsignals I unabhängig von der Lagebestimmung des Messpunktes P(x,y) und Ermittlung einer Qualitätskennzahl Qκ, welche die Güte des Messsignals I am Messpunkt P(x,y) repräsentiert; - Zusammenführen der Lagedaten und der Qualitätskennzahl zur Definition eines gütebwerteten Messpunktes P(x,y,Qκ) im Sensorkoordinatensystem.Determining the quality of the measuring signal I independently of the position determination of the measuring point P (x, y) and determining a quality index Q k which represents the quality of the measuring signal I at the measuring point P (x, y); - merging the position data and the quality index for defining a quality-valued measuring point P (x, y, Q κ ) in the sensor coordinate system.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es für die Ausführung innerhalb einer suchstrahlbasierten2. The method according to claim 1, characterized in that it is for execution within a search beam based
Kantenortbestimmung adaptiert ist, wobei nach Aufnahme des Bildes ein Suchstrahl in einem Messfeld (AOI) festgelegt wird, welcher die zu bestimmende Kante kreuzt; und wobei zur Bestimmung der Lage des den Kantenort repräsentierenden Messpunktes P(x,y) eine Kantenortbestimmung ausgeführt wird, unter Auswertung des entlang des Suchstrahls gewonnenen Messsignals.Edge location determination is adapted, wherein after taking the image, a search beam is set in a measuring field (AOI), which crosses the edge to be determined; and wherein an edge location determination is carried out for determining the position of the measuring point P (x, y) representing the edge location, with evaluation of the measurement signal obtained along the search beam.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätskennzahl Qκ aus mehreren verschiedenen3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the quality index Q κ of several different
Qualitäts-Einzelkriterien zusammengesetzt wird, welche das Messsignal bezüglich seiner Eignung für eine präzise Bilddatenauswertung bzw. Kantenortbestimmung bewerten. Quality individual criteria is composed, which evaluate the measurement signal with respect to its suitability for a precise image data evaluation or edge location determination.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die4. The method according to claim 3, characterized in that the
Qualitätskennzahl Qκ, welche die Güte des Messpunktes repräsentiert, aus der gewichteten Addition mehrerer Qualitäts-Einzelkriterien ermittelt wird.Quality index Q κ , which represents the quality of the measuring point, is determined from the weighted addition of several quality individual criteria.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätskennzahl Qκ (Güte des Messpunktes) anhand eines einzelnen oder einer beliebigen Kombination mehrerer Qualitäts-Einzelkriterien, wie z.B. Rauschen, Kantenbreite, Kantenanstieg, Kanteneindeutigkeit und Kantenform bestimmt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the quality index Q κ (quality of the measuring point) based on a single or any combination of several quality individual criteria, such as noise, edge width, edge slope, edge uniqueness and edge shape is determined.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildaufnahme eine Grauwertkamera verwendet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a grayscale camera is used for image recording.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildaufnahme eine Farbbildkamera verwendet wird.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a color camera is used for image recording.
8. Präzisionsmessgerät mit mindestens einem Bildsensor zur Erfassung eines Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Ausführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 vorhanden sind.8. Precision measuring device with at least one image sensor for detecting a workpiece, characterized in that means for carrying out a method according to one of claims 1 to 7 are present.
9. Präzisionsmessgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es als Koordinatenmessgerät zur maßlichen Erfassung von Werkstücken ausgelegt ist.9. Precision measuring device according to claim 8, characterized in that it is designed as a coordinate measuring machine for the dimensional detection of workpieces.
10. Präzisionsmessgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Sensoren (Multisensorik) für die Erfassung des Werkstücks vorgesehen sind. 10. Precision measuring device according to claim 8 or 9, characterized in that further sensors (multi-sensor) are provided for the detection of the workpiece.
11. Präzisionsmessgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Bewegungsachsen für die relative Bewegung zwischen Sensoren und Werkstück vorhanden sind. 11. Precision measuring device according to one of claims 8 to 10, characterized in that one or more axes of movement for the relative movement between sensors and workpiece are present.
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