WO2010133966A4 - Verfahren und vorrichtung zum vermessen der räumlichen ausdehnung eines objektes - Google Patents

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Abstract

Die Vorrichtung besteht aus einer Messbahn (17) zum Durchfahren oder Durchbewegen des Objektes (1), einem Laser (2) mit telezentrischer Linse/Fresnel-Linse (3) zur Erzeugung eines lotrechten, quer zur Messbahn (17) verlaufenden Strahlenvorhanges (4). Weiter ist eine Kamera (6) in Längsrichtung der Messbahn (17) zum Laser (2) versetzt angeordnet, mit ebenfalls vorgesetzter telezentrischer Linse/Fresnel-Linse (7). Mit dieser Kamera werden alle ungestört am Boden der Messbahn (17) reflektierten Lichtpunkte der dort auf treffenden Laserlichtlinie (5) in einem spitzen Winkel zum Strahlenvorhang (4) detektiert. Es sind weiter Mittel zum Erfassen und Aufzeichnen der Geschwindigkeit des auf der Messbahn (17) den Strahlenvorhang (4) bewegten Objektes (1) vorhanden, sodass ein Weg-Zeit-Diagramm erstellbar ist. Aus den so gewonnenen Daten lässt sich die Bodenkontur des Objektes bestimmt, das heisst sein aufgrund lotrecht einfallenden Lichtes entstehender Schlagschatten am Boden bestimmen. Mit einer Lichtschrankenanordnung wird ausserdem die maximale Höhe des Objektes bestimmt.

Claims

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE beim Internationalen Büro eingegangen am 01.12.2010
1. Verfahren zum berührungslosen, schnellen, und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1) in allen drei Raumdimensionen, bei dem mindestens ein Laser (2) mittels einer zugehörigen telezentrischen Linse oder einer Fresnel-Linse (3) in je einen orthogonalen Strahlenvorhang (4) zur Auflagefläche des Objektes (1) konvertiert wird, sodass auf beiden Seiten des zu vermessenden Objektes (1) eine reflektierte Laserlichtlinie (5) teilweise auf das Objekt (1) und teilweise auf die Auflagefläche auftrifft, wobei jede auf die Auflagefläche auftreffende Laserlichtlinie (5) mit mindestens einer optischen Kamera (6) detektiert wird, die ausserhalb des Strahlvorhangs (4) in starrer Position zum zugehörigen Laser (2) angeordnet ist und durch eine telezentrische Linse oder eine Fresnel-Linse (7) die parallel zueinander verlaufenden, mit dem Strahlenvorhang (4) einen spitzen Winkel einschliessenden Strahlen ab dieser Laserlichtlinie (5) detektiert, wodurch die Objektbreite über die ganze Länge des Objektes ermittelbar ist, sowie dass zur zusätzlichen Bestimmung der maximalen Objekthöhe auf der Auflagefläche seitlich des Laser-Strahlenvorhangs (4) eine Anzahl Lichtquellen (9) eine Reihe von horizontalen, diskret übereinander angeordneten Lichtstrahlen zur Bildung einer Lichtschranke (10) parallel zur Ebene des Laserstrahlenvorhangs, aber im rechten Winkel zu dessen Laserstrahlen verlaufend auf die gegenüberliegende Seite des Laser- Strahlenvorhangs (4) sendet und die Lichtstrahlen dieser Lichtschranke (10) dort von einer ebensolchen Reihe von übereinander angeordneten Lichtsensoren (11) erfasst werden.
2. Verfahren zum berührungslosen, schnellen, und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwei Laser (2) mittels je einer zugehörigen telezentrischen Linse oder einer Fresnel-Linse (3) in je einen orthogonalen Strahlenvorhang (4) zur Auflagefläche des Objektes (1) konvertiert werden, sodass auf beiden Seiten des zu vermessenden Objektes (1) eine reflektierte Laserlichtlinie (5) teilweise auf das Objekt und teilweise auf die Auflagefläche auftrifft, wobei jede auf die Auflagefläche auftreffende Laserlichtlinie (5) mit einer zugehörigen optischen Kamera (6) detektiert wird, die ausserhalb des Strahlvorhangs (4) in starrer Position zum zugehörigen Laser (2) angeordnet ist und durch eine telezenthsche Linse oder einer Fresnel-Linse (7) die parallel zueinander verlaufenden, mit dem Strahlenvorhang (4) einen spitzen Winkel einschliessenden Strahlen ab dieser Laserlichtlinie (5) detektiert.
3. Verfahren zum berührungslosen, schnellen, und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelner Laser (2) mittels einer zugehörigen telezentrischen Linse oder einer Fresnel-Linse (3) in einen orthogonalen Strahlenvorhang (4) zur Auflagefläche des Objektes (1) konvertiert wird, sodass über die Breite des zu vermessenden Objektes (1) eine reflektierte Laserlichtlinie (5) teilweise auf das Objekt und darüber hinaus teilweise auf die Auflagefläche auftrifft, wobei jede auf die Auflagefläche auftreffende Laserlichtlinie (5) mit einer optischen Kamera (6) detektiert wird, die ausserhalb des Strahlvorhangs (4) in starrer Position zum Laser (2) angeordnet ist und durch eine telezentrische Linse oder einer Fresnel-Linse (7) die parallel zueinander verlaufenden, mit dem Strahlenvorhang (4) einen spitzen Winkel einschliessenden Strahlen ab dieser Laserlichtlinie (5) detektiert.
4. Verfahren zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur zusätzlichen Bestimmung der Bodenkontur des Objektes das Objekt (1) in einer Richtung vollständig durch den Strahlenvorhang (4) gefahren wird, und dabei ein Weg-Zeit-Diagramm des Objektes (1) aufgenommen wird, und hernach mittels eines Rechners die aufgenommen Daten ausgewertet werden, indem nur jene Bereiche der reflektierten Laserlichtlinie (5) über die Zeit ihrer Aufnahme auf einer Ebene aufgetragen werden, welche jeweils in gleicher Position verlaufen wie vor dem Durchfahren des Objektes durch den Strahlenvorhang detektiert, sowie der unterste ungestörte Lichtstrahl (12) der Lichtschranke zur Definition der maximalen Objekthöhe ermittelt wird.
5. Verfahren zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Weg-Zeit-Diagramm des Objektes (1) aufgenommen wird, indem zwei natürliche oder anzubringende, Licht reflektierende Bereiche (15) auf der Seite des Objektes (1) mittels einer Lichtquelle (16) bestrahlt werden und mittels zweier horizontal versetzter optischer Kameras (14) überlappend das reflektierte Licht detektiert wird, dann die Zentren der aufgenommenen, Licht reflektierenden Bereiche (15) rechnerisch bestimmt werden, und hernach durch eine Triangulation der Zentren deren Positionen errechnet werden, und unter Berücksichtigung der ablaufenden Zeit deren Bewegung ermittelt und daraus ein Weg-Zeit-Diagramm erstellt wird.
6. Vorrichtung zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1), das heisst eines dreidimensionalen Körpers, bestehend aus einer Auflagefläche in Form einer Messbahn (17) für das Objekt (1), einem Laser (2) mit telezentrischer Linse oder einer Fresnel-Linse (3) zur Erzeugung eines orthogonal zur Auflagefläche verlaufenden Strahlenvorhanges (4), sowie einer zum Laser versetzten Kamera (6) mit vorgesetzter telezentrischer Linse oder Fresnel-Linse (7) zur Detektion aller ungestört auf der Auflagefläche reflektierten Lichtpunkte der dort auftreffenden Laserlichtlinie (5) in einem spitzen Winkel zum Strahlenvorhang (4), sowie Mitteln zum Erfassen und Aufzeichnen der Geschwindigkeit des auf der Messbahn (17) den Strahlenvorhang (4) bewegten Objektes (1), sowie zur zusätzlichen Erfassung der maximalen Höhe des auf der Messbahn (17) durch den Strahlvorhang (4) bewegten Objektes (1) eine Anzahl seitlich des Laser- Strahlenvorhangs (4) vorhandene Lichtquellen (9) zur Bildung einer Reihe von horizontalen, diskret übereinander angeordneten Lichtstrahlen vorhanden sind, die quer durch die Ebene des Laserstrahlenvorhangs auf die gegenüberliegende Seite des Laser-Strahlenvorhangs (4) verlaufen und so eine Lichtschranke (10) bilden, sowie eine ebensolche Reihe von übereinander angeordneten Lichtsensoren (11) zur Erfassung der horizontal auftreffenden Lichtstrahlen vorhanden ist, sowie eine Rechnereinheit zur Ermittlung des jeweils untersten ungestörten Lichtstrahls (13) der Lichtschranke (10).
7. Vorrichtung zum berührungslosen, schnellen und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines Objektes (1), das heisst eines dreidimensionalen Körpers nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erfassen und Aufzeichnen der Geschwindigkeit des auf der Messbahn (17) durch den Strahlenvorhang (4) bewegten Objektes (1) eine seitlich zur Messbahn (17) angeordnete Lichtquelle (16) für blaues Licht einschliessen, sowie zwei horizontal versetzte Kameras (14) seitlich der Messbahn (17) zur Detektion von zwei natürlich an der Objektseite gleichhoch daran vorhandener Reflexionsbereiche (15) oder künstlich auf gleicher Höhe daran angebrachter Reflexionsbereiche (15), sowie eine Rechnereinheit für die Auswertung der detektierten Daten und zur Ermittlung des Zentrums der Reflexionsbereiche (15) sowie mittels Triangulation deren Verschiebung über die Zeit und damit zur Erstellung eines Weg-Zeit-Diagramms eines auf der Messbahn (17) durchfahrenden oder durchbewegten Objektes (1).

Erklärung nach Artikel 19 PCT

In D1 US5969823A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum berührungslosen, schnellen, und genauen Vermessen der räumlichen Ausdehnung eines dreidimensionalen Objektes offenbar, bei dem mindestens ein Laser (20) mittels einer zugehörigen Fresnel-Linse oder eines Parabolspiegels (26) in je einen zur Auflagefläche des Objektes orthogonalen Strahlenvorhang konvertiert wird. Auf beiden Seiten des zu vermessenden Objektes entsteht eine reflektierte Laserlichtlinie, die teilweise auf das Objekt (14) und teilweise auf die Auflagefläche (13) auftrifft. Die auf die Auflagefläche auftreffende Laserlichtlinie wird mit mindestens einer optischen Kamera (30) detektiert. Die Kamera ist dabei außerhalb des Strahlvorhangs in starrer Position zum zugehörigen Laser angeordnet. Sie erfasst die parallel zueinander verlaufenden und mit dem Strahlenvorhang einen spitzen Winkel einschließenden Strahlen ab dieser Laserlichtlinie durch eine Fresnel- Linse oder einen Parabolspiegel.

D2 WO 03/025498 A1 zeigt ein Verfahren und eine zur dreidimensionalen Vermessung von Paketen (18) mit einer Lichtquelle (64), mit Parabolspiegeln (60 oder 62) und zwei Kameras (66 oder 68), wobei die Kameras außerhalb des Strahlvorhangs in starrer Position zum zugehörigen Laser angeordnet sind und die Kamera die parallel zueinander verlaufenden und mit dem Strahlenvorhang einen spitzen Winkel einschließenden Strahlen ab dieser Laserlichtlinie durch eine einen Parabolspiegel detektieren.

Die Höhe der Objekte sowie deren Länge lassen sich mit diesen Anordnungen nach D1 oder D2 nicht exakt bestimmen. Gerade beim berührungslosen Vermessen eines Autos sind diese Daten unabdingbar. Diese Anordnungen nach D1 und D2 eignen sich daher nicht direkt zur Vermessung eines fahrenden Objektes wie etwa eines Autos auf einer Auflagefläche. Hier setzt das vorgeschlagene Verfahren und seine Vorrichtung ein. Es wird im Prinzip der Schlagschatten, das heisst die Bodenkontur eines Objektes ermittelt, indem die neben dem Objekt auf der Auflagefläche auftreffenden Lichtstrahlen anhand der dort erzeugten Lichtlinien auf der Auflagefläche detektiert werden. Zur zusätzlichen Erfassung der maximalen Höhe des auf der Messbahn (17) durch den Strahlvorhang (4) bewegten Objektes (1) ist eine Anzahl seitlich des Laser-Strahlenvorhangs (4) vorhandener Lichtquellen (9) zur Bildung einer Reihe von horizontalen, diskret übereinander angeordneten Lichtstrahlen angeordnet. Diese Lichtstrahlen verlaufen quer durch die Ebene des Laserstrahlenvorhangs auf die gegenüberliegende Seite des Laser-Strahlenvorhangs (4) und bilden so eine Lichtschranke (10). Auf der gegenüberliegenden Seite des Objektes (1) ist eine ebensolche Reihe von übereinander angeordneten Lichtsensoren (11) zur Erfassung der horizontal auftreffenden Lichtstrahlen vorhanden. Eine Rechnereinheit dient zur Ermittlung des jeweils untersten ungestörten Lichtstrahls (13) der Lichtschranke (10), wodurch die maximale Höhe des Objektes bestimmbar ist. Schliesslich wird die Länge des Objektes benötigt. Hierzu dienen Mittel zum Erfassen und Aufzeichnen der Geschwindigkeit des auf der Messbahn (17) den Strahlenvorhang (4) bewegten Objektes (1). Mit dieser Ermittlung des Schlagschattens bzw. der Bodenkontur eines Objektes, seiner maximalen Höhe sowie seiner Länge sind alle Grossen erfasst, die zu seiner platzsparenden Ablage nötig sind. Dieses Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Umsetzung eignet sich vor allem zur Vermessung von Autos, die in einem Parkhaus zentimetergenau unter optimaler Ausnützung des Raumes abgestellt werden sollen.

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