WO2015085982A1 - Device for 3-d measurement of a surface and projection unit, and method for 3-d measurement - Google Patents

Device for 3-d measurement of a surface and projection unit, and method for 3-d measurement Download PDF

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WO2015085982A1
WO2015085982A1 PCT/DE2014/000620 DE2014000620W WO2015085982A1 WO 2015085982 A1 WO2015085982 A1 WO 2015085982A1 DE 2014000620 W DE2014000620 W DE 2014000620W WO 2015085982 A1 WO2015085982 A1 WO 2015085982A1
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deflection
dot pattern
laser
projection
laser beam
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PCT/DE2014/000620
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Inventor
Jozsef Bugovics
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Api International Ag
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    • 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
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2545—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with one projection direction and several detection directions, e.g. stereo

Definitions

  • the invention relates to a device for the 3-D measurement of a surface, in particular a vehicle body, and to an associated projection unit for projecting a dot pattern onto the surface and to a method for performing a 3-D measurement.
  • a color or line pattern is usually projected onto the surface to be measured, which is then usually detected by means of stereo cameras and from which finally the surface topology of the measured surface is calculated.
  • the spatial coordinates of the points on the surface are then determined from the acquired data and their surface topology calculated therefrom.
  • such devices have the particular disadvantage that the maximum optical resolution corresponds to the amount of the detected points of the dot pattern.
  • An arbitrary narrow design of the dot pattern can not be done with such devices, in particular, since for the, the points of the dot pattern detecting stereo cameras allows a clear separation of the points te from each other and thus a corresponding minimum distance between the points must be complied with.
  • the object of the invention is to provide a device for the 3-D measurement of surfaces, which enables a particularly high optical resolution and thus an exact provision of the surface topology with little technical effort.
  • a device for the 3-D measurement of a surface, for example a surface of a vehicle, has a projection unit with a laser and at least one diffractive optical element, hereinafter also referred to as DOE for short, and according to the invention is capable of producing a dot pattern to project onto the surface to be measured.
  • DOE diffractive optical element
  • a laser beam is provided.
  • the laser preferably has an optical element for providing a parallel beam path.
  • the optical element is formed here, for example, by a collimator.
  • the laser beam strikes the at least one diffractive optical element and is decomposed by it in such a way that a dot pattern is projected on the surface.
  • the device according to the invention for the 3-D measurement hereinafter also referred to as device, has a stereo camera system by means of which the dot pattern projected onto the surface can be optically detected, as well as an evaluation unit with which the optically detected dot pattern can be evaluated.
  • the dot pattern is here preferably in the form of a regular dot pattern, which offers the particular advantage that a contrast between the color and / or the texture of the surface can be set as large as possible and thus optical image acquisition with unique values is made possible.
  • the evaluation unit is able to determine the spatial coordinates of the points of the optically detected dot pattern and to set the spatial coordinates as spatial coordinate data as output. From the space coordinate data provided, the topology of the surface is then created in the evaluation unit itself or in a data processing unit assigned to the evaluation unit, and made available for further processing.
  • the evaluation unit according to the invention is connected to the stereo cameras and preferably also to the projection unit.
  • the connection with the projection unit makes it possible, for example, for the deflection means or the laser to be controlled via the evaluation unit.
  • the evaluation unit simultaneously represents a control unit for the device for 3-D measurement.
  • the inventive device for 3-D measurement is characterized in that a deflection means is arranged between the laser and the at least one diffractive optical element.
  • a deflection of the laser beam can be effected, wherein the deflection is variable by means of the deflection means.
  • a temporally offset multiple projection of the dot pattern on the surface to be measured can be provided as a particular advantage in a very simple manner.
  • a point pattern is projected onto the surface by the device in a first projection and detection process, and then the points on the surface are detected by means of the stereo camera system and their spatial coordinates are determined.
  • the spatial coordinates of the first projection and acquisition process are also provided as the first spatial coordinate data set.
  • a dot pattern is then projected onto the surface again, wherein in the second projection and detection process, the laser beam is deflected by the deflection means so that the points of the dot pattern of the second projection and detection process a different position on the occupy the surface to be measured as the points of the dot pattern of the first projection and detection process.
  • the spatial coordinates of the points of the second projection and detection process are also determined and provided as a second spatial coordinate data set.
  • further projection and acquisition processes can be carried out by means of further distractions to provide additional space coordinate data sets.
  • At least two provided spatial coordinate data records form the basis for the topology of the surveyed surface provided in the result.
  • the multiple projection used avoids an undesired overlapping of individual points of the dot pattern so that each projected point can be detected exactly by the stereo camera system.
  • the second projection and detection process can be followed by further projection and detection processes, wherein the accuracy of the topology of the surface can be further improved by the plurality of provided spatial coordinate data sets.
  • a further advantage of the device according to the invention is, in particular, that the multiple projection can be provided by the deflection means in a technologically particularly uncomplicated manner, and in particular without any rotation or positional change of the at least one diffractive element or the entire device.
  • the positional relationship between the laser and the at least one DOE may remain unchanged, with particular advantages associated with the adjustment.
  • a device according to the invention is particularly suitable for measuring vehicle bodies, for example in the course of a damage analysis, whereby the surface of the vehicle body is measured by means of the device and the surface topography provided from the space coordinate data is compared with an existing ideal model of the surface.
  • the deflection means comprises a position-adjustable prism.
  • the prism is in this case arranged in a corresponding receiving device, which allows, for example, a displacement or rotation of the prism relative to the laser beam and thus the inventive adjustment of the deflection of the laser beam.
  • the particular advantage of the design of the deflection means as a prism variable in position consists, in particular, in its simplicity and the respectively predictable deflection properties of the prism in its respective position.
  • the technological complexity and the cost of providing a device according to the invention can be kept low.
  • a correspondingly large number of multiple projections can be realized by the variable arrangement of the prism.
  • the deflection means is formed by a prism arrangement.
  • a prism arrangement essentially comprises a plurality of prisms with different deflection properties and a rotatable disk on which the prisms are arranged stationary.
  • the rotatable disc is arranged opposite to the laser such that, depending on the desired degree of deflection, the corresponding prism can be rotated into the laser beam.
  • the insertion of the respectively required prism into the laser beam can be varied so that the laser beam penetrates the prism at a predetermined point.
  • the deflection means By forming the deflection means as a prism arrangement, the variability of the deflection means and the number of possible multiple projections can thus be provided in a simple manner.
  • the deflection means is formed by a mirror which is rotatable about a rotation axis and whose mirror surface is not oriented orthogonally to the rotation axis.
  • the mirror is thus able to assume with its mirror surface relative to the laser beam an adjustable angular position, so that the desired deflection of the laser beam is effected in this case by the correspondingly adjusted angular position of the mirror.
  • the technological advantage of the training listed here lies in particular in the simplicity and the uncomplicated and favorable provision of the Mirror, whereby the deployment costs for the entire device for 3-D measurement can be kept low.
  • the deflection means is formed by a liquid lens.
  • the liquid lens in particular has the technological advantage that it provides an electrically variable focal length and thus enables a particularly exact adjustment of the desired deflection properties.
  • no mechanical adjustment means are required, so that wear and mechanical adjustment expenses are eliminated as a special advantage.
  • liquid lenses can be made very small, so they require only a small footprint within the device.
  • liquid lenses have a fast response time and low energy consumption.
  • a deflection means designed as a liquid lens enables a particularly rapid measurement process, wherein the multiple projections can be performed one after the other in comparatively short time intervals.
  • a projection unit according to the invention in particular for use within a device for 3-D measurement, has a laser and at least one diffractive optical element and is capable of projecting a dot pattern onto a surface, in particular a surface to be measured.
  • the projection unit is characterized in that a deflection means is arranged between the laser and the at least one diffractive optical element, by means of which a deflection of the laser beam into a desired direction can be effected.
  • the deflection is also particularly advantageous variable, for example, by the deflection means is adjusted relative to the laser beam in its positional position.
  • the deflection means of a projection unit according to the invention can be provided in various ways, reference being made to claims 2 to 5 and the features disclosed therein for the individual variant embodiments of the deflection means, which apply to the same extent to the deflection means of a projection unit according to the invention.
  • An inventive method for 3-D measurement is by means of a projection unit, comprising a laser, at least one diffractive optical element and a deflection means, wherein the deflection means between the laser and the diffractive optical element is arranged and wherein by the deflection means, through the laser wherein the deflection is variable, and wherein by means of the projection unit, a dot pattern can be projected onto the surface, and by means of a stereo camera system, by means of which the dot pattern on the surface is optically detectable, and by means of an evaluation unit, by means of which the optical detected point pattern can be evaluated and by means of which spatial coordinates of the points of the dot pattern can be determined, wherein the spatial coordinates can be provided as spatial coordinate data can be output, carried out and has the following steps: a) providing a first Able b) first projection of a dot pattern onto the surface by means of the projection unit, c) first detection of the dot pattern on the surface by means of the stereo camera system and forming a first image data set and
  • the method according to the invention is based on the principle of multiple projection, wherein in the present case at least two consecutive projection and detection operations are performed.
  • the first projection and detection process here comprises the method steps a) to c), while the second projection and detection process comprises the method steps d) to f).
  • a first deflection of the laser beam provided by the laser of the projection unit is provided by the deflection means.
  • the provision of the first deflection is effected, for example, by a corresponding orientation of the deflection means relative to the laser beam or by a corresponding positioning of the deflection means in the beam path of the laser beam.
  • step b) the first projection of the dot pattern onto the surface to be measured is carried out by means of the projection unit, wherein the position of the dot pattern is determined by the first deflection of the deflection means.
  • the projected dot pattern of the first projection is then optically detected in method step c) by the stereo camera system and a first image data record is formed from the optically acquired data, which is then transmitted from the stereo camera system to the evaluation unit.
  • the second projection and detection process is followed by method step c), wherein in the following method step d) a second deflection of the laser beam is provided by the deflection means.
  • the second deflection is provided, for example, by adjusting the orientation of the deflection means relative to the laser beam and, according to the invention, is different from the first deflection of the deflection means.
  • a second projection of a dot pattern then takes place on the surface to be measured, in which case the laser beam is deflected by the second deflection provided by the deflection means, which differs from the first deflection in such a way that the position of the dot pattern of the second projection is shifted from the position of the dot pattern of the first projection.
  • the second optical detection of the dot pattern on the surface takes place by means of the stereo camera system and the formation of a second image data set from the optically acquired data. The second image data set is then also transmitted from the stereo camera system to the evaluation unit.
  • the evaluation unit determines in method step g) the spatial coordinates of the points of the dot pattern on the surface.
  • the determination of the spatial coordinates can take place separately for each image data set in real time or combined for both image data sets after the second image data set has been transmitted.
  • the determined spatial coordinates are then combined in method step h) into a common spatial coordinate data set, from which the topology of the surface is finally provided in method step i).
  • the deflection means of the projection unit can be formed by different optical means. If the deflection means according to claim 2 is formed by a position-variable prism, the method steps a) and d) are carried out by a corresponding adjustment of the position or the orientation of the prism relative to the laser beam.
  • the deflection means is formed by a prism arrangement according to claim 3, the method steps a) and d) by screwing the respective, suitable for the necessary deflection, prism carried out in the laser beam.
  • the deflection means as stated in claim 4, formed by a rotatable about a rotation axis, mirror, the process steps a) and d) by adjusting the alignment of the mirror with respect to the laser beam.
  • the deflecting means according to claim 5 is constituted by a liquid lens
  • the process steps a) and d) are performed by varying the focal length of the liquid lens.
  • FIG. 1 simplified schematic representation of apparatus for 3-D measurement
  • Fig. 2a Detail view projection unit with laser beam deflected to the left
  • Fig. 2b detail projection unit with deflected to the right
  • FIG. 1 shows a simplified schematic representation of a device according to the invention for 3D surveying, in particular for measuring a surface 1, which in the present exemplary embodiment is designed as the surface of a section of a vehicle body and which has a local damaged area 1.1.
  • the aim of the 3-D measurement to be carried out by means of the device is to completely detect the damaged area 1.1 of the surface 1 in order to then be able to derive a statement as to which repair measures are performed to eliminate the damaged area 1.1 and which Repair costs must be calculated.
  • the apparatus for 3-D measurement of the surface 1 has a projection unit 2, with which a dot pattern 3 can be projected onto the surface 1, a stereo camera system 4, comprising a first stereo camera 4.1 and a second stereo camera 4.2, and an evaluation unit 5, which in present embodiment is connected to the projection unit 2 and the stereo camera system 4, on.
  • the projection unit 2 has a laser 2.1 for generating a laser beam 6, a diffractive optical element 2.2, also abbreviated to DOE below, and a deflection means 2.3, which is arranged in the beam path between the laser 2.1 and the DOE 2.2 and with which the Laser beam 6 is deflected in a defined amount, before it hits the DOE 2.2. As shown in Fig.
  • the laser beam 6 can be subdivided for better understanding in two parts 6.1 and 6.2, wherein the first part 6.1 describe the laser beam before the deflection and the second part 6.2 the laser beam after the deflection.
  • the diffractive optical element 2.2 is designed such that the laser beam 6 breaks it into a plurality of partial beams 6.3. is set, whereby the dots of the dot pattern on the surface 1 are generated by the partial beams 6.3.
  • the stereo camera system 4 is able to optically detect the points of the dot pattern 3 on the surface 1 and to provide the position of the dots as optical data.
  • the optical data of the stereo camera system 4 are then transmitted to the evaluation unit 5, which in turn is able to determine spatial coordinates of the optically detected points from the optical data and to provide these as spatial coordinate data for further processing.
  • the topology of the measured surface 1 is subsequently determined and made available in the evaluation unit 5 itself or in an external data processing and display unit (not shown). From the topology, the dimensions and the nature of the damaged area 1.1 can be determined in this case, so that corresponding information on the necessary repair measures and the expected repair costs can be derived.
  • the particular technological advantage of the device according to the invention consists in the deflectability of the laser beam 6 by the deflection means 2.3, wherein the deflection, for example by a position or alignment adjustment of the deflection means 2.3 relative to the laser beam 6, is variable.
  • the variable deflection of the laser beam 6 is shown by dashed circular lines for illustrative purposes.
  • the variable deflection of the laser beam 6 makes it possible in a particularly advantageous manner to carry out a multiple projection of the dot pattern 3 on the surface 1 in a particularly uncomplicated manner.
  • a multiple projection is understood to mean that, for example, in a first projection and detection process, the laser beam 6 is deflected by the deflection means 2.3 in a predetermined direction and then split by the DOE 2.2 into its partial beams 6.3, through which a first dot pattern 3 is generated on the surface 1.
  • the points of the first dot pattern 3 are then detected by the stereo camera system 4 and provided in the manner described above by the evaluation unit 5 as the first space coordinate data set. Subsequently, in a second projection and detection process, the positional position of the deflecting means 2.3 is adjusted so that the laser beam 6 is deflected in a predetermined direction which is different from the direction of the laser beam 6 in the first projection and detection operation. The deflected laser beam 6.2 then strikes the DOE 2.3 and is also divided by this into its partial beams 6.3. By these partial beams, another dot pattern 3 is formed on the surface 1 with its dots offset or otherwise changed from the points of the dot pattern 3 from the first projection and detection process. The points of the dot pattern 3 of the second projection and detection process are also detected by the stereo camera system 4 and provided therefrom, by the evaluation unit 5, a second Jardinkoordinatensath.
  • the first and the second space coordinate set are subsequently combined, preferably by the evaluation unit 5, and from this the topology of the measured surface 1, including the damaged area 1.1, is determined. Due to the multiple projection in accordance with the above procedure, a double optical resolution of the optical data can be provided here, without there being any undesired superposition of individual points of the dot patterns 3 as a result of insufficient selectivity. A possible falsification of the survey results by overlapping points of the dot pattern 3, which can not be detected exactly by the stereo camera system 4, are thus avoidable in a particularly effective manner.
  • the device according to the invention for the 3-D measurement has the particular advantage that only the deflection means 2.3 must be arranged in a positionally variable manner.
  • twisting of the diffractive optical element 2.2 or the entire projection unit 2 can be dispensed with.
  • a further advantage of the device is that, in particular, simple optical elements, such as, for example, a prism, whose diffraction and refraction properties are known, can be used as deflection means 2.3.
  • simple optical elements such as, for example, a prism, whose diffraction and refraction properties are known, can be used as deflection means 2.3.
  • the desired deflection of the laser beam 6 can be set particularly easily by changing the positional position of the deflection means 2.3 and, in conjunction with the known and always consistent optical properties of the diffractive optical element 2.2, the position of the dot pattern 3 on the surface 1 can be predetermined ,
  • FIGS. 2 a and 2 b show a detailed view of a projection unit 2 according to the invention, in particular for use in a device for 3-D measurement of a surface.
  • the projection unit 2 has, as already mentioned in connection with FIG. 1, a laser 2.1, a diffractive optical element 2.2 and a deflection means 2.3.
  • FIGS. 2a and 2b show a variant of the projection unit 2 with a collimator 2.4, which is associated with the laser 2.1 and by which a laser beam 6 generated by the laser 2.1 is forced into a parallel beam path.
  • 2 a shows an operating state of the projection unit 2, in which the deflection means 2. 3 is aligned in such a way that the laser beam 6 is deflected to the left and thus the deflected laser beam 6. 2 hits the left area of the DOE 2.
  • the operating state shown here is set, for example, in the first projection and detection process.
  • the deflection means 2.3 for example by turning, in its position relative to the laser beam 6 changed so that it is now deflected to the right and thus the deflected laser beam 6.2 to the right area of DOE 2.2.
  • the operating state shown here is set, for example, in the second projection and detection process following the first projection and detection process.
  • the deflections of the laser beam 6 are each shown elevated.

Abstract

The present invention relates to a device for 3-D measurement of a surface (1), comprising a projection unit (2) having a laser (2.1) and at least one diffractive optical element (2.2), wherein a point pattern (3) is projectable onto the surface (1) by means of the projection unit (2), and comprising a stereo camera system (4), by means of which the point pattern (3) on the surface (1) is optically detectable, and also comprising an evaluation unit (5), by means of which the optically detected point pattern (3) is evaluatable and by means of which spatial coordinates of the points of the point pattern (3) are determinable, wherein the spatial coordinates are providable in a manner outputtable as spatial coordinate data. The device is distinguished by the fact that a deflection means (2.3) is arranged between the laser (2.1) and the at least one diffractive optical element (2.2) and can bring about a variable deflection of a laser beam (6) provided by the laser (2.1). Furthermore, the invention relates to a projection unit of a device for 3-D measurement, and to a method for 3-D measurement.

Description

Vorrichtung zur 3-D-Vermessung einer Oberfläche und Projektionseinheit, sowie Verfahren zur 3-D-Vermessung  Device for 3-D measurement of a surface and projection unit, as well as methods for 3-D measurement
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur 3-D-Vermessung einer Oberfläche, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie, sowie eine zugehörige Projektionseinheit zum Projizieren eines Punktmusters auf die Oberfläche und ein Verfahren zur Durchführung einer 3-D-Vermessung. The invention relates to a device for the 3-D measurement of a surface, in particular a vehicle body, and to an associated projection unit for projecting a dot pattern onto the surface and to a method for performing a 3-D measurement.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen für optische 3-D-Ver- messungsvorrichtungen bekannt. Various solutions for optical 3D measuring devices are known from the prior art.
Bei derartigen Vermessungsvorrichtungen wird in der Regel ein Färb- oder Linienmuster auf die zu vermessende Oberfläche projiziert, welches anschließend meist mittels Stereokameras erfasst wird und aus welchem abschließend die Oberflächentopologie der vermessenen Oberfläche berechnet wird. In such surveying devices, a color or line pattern is usually projected onto the surface to be measured, which is then usually detected by means of stereo cameras and from which finally the surface topology of the measured surface is calculated.
Der Nachteil derartiger Vorrichtungen liegt insbesondere in dem vergleichsweise hohen technologischen Aufwand zur Bereitstellung der Färb- oder Linienmuster sowie für die anschließende Auswertung der erfassten Muster. Zudem sind aus dem Stand der Technik Vermessungsvorrichtungen bekannt, welche ein statisches Punktmuster auf die zu vermessende Oberfläche projizieren, welches ebenfalls mittels Stereokameras erfasst wird.  The disadvantage of such devices lies in particular in the comparatively high technological complexity for providing the color or line pattern and for the subsequent evaluation of the detected patterns. In addition, from the prior art surveying devices are known which project a static dot pattern on the surface to be measured, which is also detected by means of stereo cameras.
Aus den erfassten Daten werden anschließend die Raumkoordinaten der Punkte auf der Oberfläche ermittelt und daraus deren Oberflächentopologie berechnet. Derartige Vorrichtungen weisen jedoch insbesondere den Nachteil auf, dass die maximale optische Auflösung der Menge der erfassten Punkte des Punktmusters entspricht. Eine beliebig enge Ausbildung des Punktmusters kann mit derartigen Vorrichtungen insbesondere deshalb nicht erfolgen, da für die, die Punkte des Punktmusters erfassenden, Stereokameras eine eindeutige Trennung der Punk- te voneinander ermöglicht und damit ein entsprechender Mindestabstand zwischen den Punkten eingehalten werden muss. The spatial coordinates of the points on the surface are then determined from the acquired data and their surface topology calculated therefrom. However, such devices have the particular disadvantage that the maximum optical resolution corresponds to the amount of the detected points of the dot pattern. An arbitrary narrow design of the dot pattern can not be done with such devices, in particular, since for the, the points of the dot pattern detecting stereo cameras allows a clear separation of the points te from each other and thus a corresponding minimum distance between the points must be complied with.
|Bestätigungskopie| Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur 3-D-Vermessung von Oberflächen bereitzustellen, welche mit geringem technischen Aufwand eine besonders hohe optische Auflösung und somit eine exakte Bereitstellung der Oberflächen- topologie ermöglicht. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, eine Projektionseinheit für eine eben solche Vorrichtung zur 3-D-Vermessung bereitzustellen. | Confirmation copy | The object of the invention is to provide a device for the 3-D measurement of surfaces, which enables a particularly high optical resolution and thus an exact provision of the surface topology with little technical effort. In addition, it is an object of the invention to provide a projection unit for such a device for 3-D measurement.
Die Aufgabe wird im Bezug auf die Vorrichtung zur 3-D-Vermessung durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale und im Bezug auf die Projektions- einheit durch die im Patentanspruch 6 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen. The object is achieved with respect to the device for 3-D measurement by the features listed in claim 1 and with respect to the projection unit by the features listed in claim 6. Preferred developments emerge in each case from the subclaims.
Im Bezug auf das Verfahren wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 7 aufgeführten Merkmale gelöst. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur 3-D-Vermessung einer Oberfläche, beispielsweise einer Oberfläche einer Fahrzeugs, weist eine Projektionseinheit mit einem Laser und mit mindestens einem diffraktiven optischen Element, nachfolgend auch abgekürzt als DOE bezeichnet, auf und ist erfindungsgemäß dazu in der Lage, ein Punktmuster auf die zu vermessende Oberfläche zu projizieren. Mittels des Lasers wird ein Laserstrahl bereitgestellt. Der Laser weist vorzugsweise ein optisches Element zur Bereitstellung eines parallelen Strahlenverlaufs auf. Das optische Element wird hierbei beispielsweise durch einen Kollimator gebildet. With regard to the method, the object is achieved by the features listed in claim 7. A device according to the invention for the 3-D measurement of a surface, for example a surface of a vehicle, has a projection unit with a laser and at least one diffractive optical element, hereinafter also referred to as DOE for short, and according to the invention is capable of producing a dot pattern to project onto the surface to be measured. By means of the laser, a laser beam is provided. The laser preferably has an optical element for providing a parallel beam path. The optical element is formed here, for example, by a collimator.
Nach dem optischen Element trifft der Laserstrahl auf das mindestens eine dif- fraktive optische Element und wird durch dieses so zerlegt, dass auf der Oberfläche ein Punktmuster projiziert wird.  After the optical element, the laser beam strikes the at least one diffractive optical element and is decomposed by it in such a way that a dot pattern is projected on the surface.
Ferner weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur 3-D-Vermessung, nachfolgend auch nur als Vorrichtung bezeichnet, ein Stereokamerasystem, mittels des- sen das auf die Oberfläche projizierte Punktmuster optisch erfassbar ist, sowie eine Auswertungseinheit, mit welcher das optisch erfasste Punktmuster auswertbar ist, auf. Furthermore, the device according to the invention for the 3-D measurement, hereinafter also referred to as device, has a stereo camera system by means of which the dot pattern projected onto the surface can be optically detected, as well as an evaluation unit with which the optically detected dot pattern can be evaluated.
Das Punktmuster liegt hierbei vorzugsweise als regelmäßiges Punktmuster vor, was insbesondere den Vorteil bietet, dass ein Kontrast zwischen der Farbe und/ oder der Textur der Oberfläche möglichst groß eingestellt werden kann und somit eine optische Bilderfassung mit eindeutigen Werten ermöglicht wird.  The dot pattern is here preferably in the form of a regular dot pattern, which offers the particular advantage that a contrast between the color and / or the texture of the surface can be set as large as possible and thus optical image acquisition with unique values is made possible.
Die Auswertungseinheit ist erfindungsgemäß dazu in der Lage, die Raumkoordinaten der Punkte des optisch erfassten Punktmusters zu ermitteln und die Raumkoordinaten als Raumkoordinatendaten ausgebbar bereitszustellen. Aus den bereitgestellten Raumkoordinatendaten wird anschließend, in der Auswertungseinheit selbst oder in einer, der Auswertungseinheit zugeordneten, Datenverarbeitungseinheit die Topologie der Oberfläche erstellt und für eine weitere Verarbeitung verfügbar gemacht. According to the invention, the evaluation unit is able to determine the spatial coordinates of the points of the optically detected dot pattern and to set the spatial coordinates as spatial coordinate data as output. From the space coordinate data provided, the topology of the surface is then created in the evaluation unit itself or in a data processing unit assigned to the evaluation unit, and made available for further processing.
Zudem ist die Auswertungseinheit erfindungsgemäß mit den Stereokameras und vorzugsweise ebenso mit der Projektionseinheit verbunden. Durch die Verbindung mit der Projektionseinheit wird es ermöglicht, dass beispielsweise das Ablenkungsmittel oder der Laser über die Auswertungseinheit angesteuert werden können. Die Auswertungseinheit stellt in diesem Fall gleichzeitig eine Steuerungseinheit für die Vorrichtung zur 3-D-Vermessung dar. In addition, the evaluation unit according to the invention is connected to the stereo cameras and preferably also to the projection unit. The connection with the projection unit makes it possible, for example, for the deflection means or the laser to be controlled via the evaluation unit. In this case, the evaluation unit simultaneously represents a control unit for the device for 3-D measurement.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur 3-D-Vermessung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Laser und dem mindestens einen diffraktiven optischen Element ein Ablenkungsmittel angeordnet ist. Durch das Ablenkungsmittel ist erfindungsgemäß eine Ablenkung des Laserstrahls bewirkbar, wobei die Ablenkung mittels des Ablenkungsmittels veränderlich ist. The inventive device for 3-D measurement is characterized in that a deflection means is arranged between the laser and the at least one diffractive optical element. By the deflection means according to the invention a deflection of the laser beam can be effected, wherein the deflection is variable by means of the deflection means.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auf als besonderer Vorteil auf sehr einfache Weise eine zeitlich versetzte Mehrfachprojektion des Punktmusters auf der zu vermessenden Oberfläche bereitstellbar. Innerhalb einer solchen Mehrfachprojektion wird durch die Vorrichtung in einem ersten Projektions- und Erfassungsvorgang ein Punktmuster auf die Oberfläche projiziert und anschließend die Punkte auf der Oberfläche mittels des Stereokamerasystems erfasst und deren Raumkoordinaten ermittelt. Die Raumkoordina- ten des ersten Projektions- und Erfassungsvorgangs werden ferner als erster Raumkoordinatendatensatz bereitgestellt. By means of the device according to the invention, a temporally offset multiple projection of the dot pattern on the surface to be measured can be provided as a particular advantage in a very simple manner. Within such a multiple projection, a point pattern is projected onto the surface by the device in a first projection and detection process, and then the points on the surface are detected by means of the stereo camera system and their spatial coordinates are determined. The spatial coordinates of the first projection and acquisition process are also provided as the first spatial coordinate data set.
In einem anschließenden, zweiten Projektions- und Erfassungsvorgang wird dann erneut ein Punktmuster auf die Oberfläche projiziert, wobei in dem zweiten Projektions- und Erfassungsvorgang der Laserstrahl durch das Ablenkungsmittel so abgelenkt wird, dass die Punkte des Punktmusters des zweiten Projektionsund Erfassungsvorgangs eine andere Position auf der zu vermessenden Oberfläche einnehmen als die Punkte des Punktemusters des ersten Projektions- und Erfassungsvorgangs. Die Raumkoordinaten der Punkte des zweiten Projektions- und Erfassungsvorgangs werden ebenfalls ermittelt und als zweiter Raumkoordinatendatensatz bereitgestellt. Optional können analog weitere Projektions- und Erfassungsvorgänge mittels weiterer Ablenkungen zur Bereitstellung weiterer Raumkoordinatendatensätze durchgeführt werden. In a subsequent, second projection and detection process, a dot pattern is then projected onto the surface again, wherein in the second projection and detection process, the laser beam is deflected by the deflection means so that the points of the dot pattern of the second projection and detection process a different position on the occupy the surface to be measured as the points of the dot pattern of the first projection and detection process. The spatial coordinates of the points of the second projection and detection process are also determined and provided as a second spatial coordinate data set. Optionally, further projection and acquisition processes can be carried out by means of further distractions to provide additional space coordinate data sets.
Mindestens zwei bereitgestellte Raumkoordinatendatensätze bilden erfindungs- gemäß die Basis für die im Ergebnis zur Verfügung gestellte Topologie der vermessenen Oberfläche.  According to the invention, at least two provided spatial coordinate data records form the basis for the topology of the surveyed surface provided in the result.
Auf diese Weise wird es als besonderer Vorteil der Erfindung ermöglicht, die optische Auflösung der Punkte auf der zu vermessenden Oberfläche gegenüber herkömmlichen Lösungsansätzen deutlich zu erhöhen und somit eine genauere Topologie der vermessenen Oberfläche zur Verfügung zu stellen. Durch die vorgenommene Mehrfachprojektion wird zudem als weiterer Vorteil ein unerwünschtes Ineinanderübergehen einzelner Punkte des Punktemusters vermieden, sodass jeder projizierte Punkt exakt durch das Stereokamerasystem erfasst wer- den kann. Vorzugsweise können dem zweiten Projektions- und Erfassungsvorgang weitere Projektions- und Erfassungsvorgänge folgen, wobei durch die Mehrzahl der bereitgestellten Raumkoordinatendatensätze die Genauigkeit der Topologie der Oberfläche weiter verbessert werden kann. In this way it is possible, as a particular advantage of the invention, to significantly increase the optical resolution of the points on the surface to be measured compared to conventional approaches, and thus to provide a more accurate topology of the measured surface. As a further advantage, the multiple projection used avoids an undesired overlapping of individual points of the dot pattern so that each projected point can be detected exactly by the stereo camera system. Preferably, the second projection and detection process can be followed by further projection and detection processes, wherein the accuracy of the topology of the surface can be further improved by the plurality of provided spatial coordinate data sets.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt insbesondere darin, dass die Mehrfachprojektion durch das Ablenkungsmittel technologisch besonders unkompliziert und insbesondere ohne eine Verdrehung oder Lageänderung des mindestens einen diffraktiven Elements oder der gesamten Vorrichtung be- reitgestellt werden kann. Insbesondere kann die Lagebeziehung zwischen dem Laser und dem mindestens einem DOE unverändert bleiben, womit besondere Vorteile in Bezug auf die Justierung verbunden sind. A further advantage of the device according to the invention is, in particular, that the multiple projection can be provided by the deflection means in a technologically particularly uncomplicated manner, and in particular without any rotation or positional change of the at least one diffractive element or the entire device. In particular, the positional relationship between the laser and the at least one DOE may remain unchanged, with particular advantages associated with the adjustment.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Vermessung von Fahrzeugkarosserien, beispielsweise im Zuge einer Schadensanalyse, wobei mittels der Vorrichtung die Oberfläche der Fahrzeugkarosserie vermessen und die aus den Raumkoordinatendaten bereitgestellte Oberflächentopographie mit einem vorhandenen Idealmodell der Oberfläche abgeglichen wird. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Ablenkungsmittel ein lageveränderliches Prisma auf. Das Prisma ist hierbei in einer entsprechenden Aufnahmevorrichtung angeordnet, welche beispielsweise ein Verschieben oder ein Drehen des Prismas relativ zu dem Laserstrahl und somit die erfindungsgemäße Anpassung der Ablenkung des Laserstrahls ermöglicht. A device according to the invention is particularly suitable for measuring vehicle bodies, for example in the course of a damage analysis, whereby the surface of the vehicle body is measured by means of the device and the surface topography provided from the space coordinate data is compared with an existing ideal model of the surface. In a particularly advantageous development of the invention, the deflection means comprises a position-adjustable prism. The prism is in this case arranged in a corresponding receiving device, which allows, for example, a displacement or rotation of the prism relative to the laser beam and thus the inventive adjustment of the deflection of the laser beam.
Der besondere Vorteil der Ausbildung des Ablenkungsmittels als lageveränderliches Prisma besteht insbesondere in dessen Einfachheit und den jeweils im Vorfeld berechenbaren Ablenkungseigenschaften des Prismas in dessen jeweiliger Lageposition. The particular advantage of the design of the deflection means as a prism variable in position consists, in particular, in its simplicity and the respectively predictable deflection properties of the prism in its respective position.
Somit können in erster Linie der technologische Aufwand und die Kosten für die Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung niedrig gehalten werden. Gleichzeitig kann durch die variable Anordnung des Prismas eine entsprechend große Anzahl an Mehrfachprojektionen realisiert werden. Thus, in the first place, the technological complexity and the cost of providing a device according to the invention can be kept low. At the same time a correspondingly large number of multiple projections can be realized by the variable arrangement of the prism.
Eine weitere vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass das Ablenkungs- mittel durch eine Prismenanordnung gebildet wird. Eine solche Prismenanordnung weist im Wesentlichen eine Mehrzahl Prismen mit unterschiedlichen Ablenkungseigenschaften sowie eine drehbare Scheibe, auf welcher die Prismen stationär angeordnet sind, auf. Die drehbare Scheibe ist gegenüber dem Laser derart angeordnet, dass je nach gewünschtem Ablenkungsgrad das entsprechende Prisma in den Laserstrahl gedreht werden kann. A further advantageous variant of the invention provides that the deflection means is formed by a prism arrangement. Such a prism arrangement essentially comprises a plurality of prisms with different deflection properties and a rotatable disk on which the prisms are arranged stationary. The rotatable disc is arranged opposite to the laser such that, depending on the desired degree of deflection, the corresponding prism can be rotated into the laser beam.
Zudem kann, je nach Anordnung der Prismen auf der drehbaren Scheibe, das Eindrehen des jeweils erforderlichen Prismas in den Laserstrahl so variiert wer- den, dass der Laserstrahl das Prisma in einem vorher festgelegten Punkt durchdringt.  In addition, depending on the arrangement of the prisms on the rotatable disk, the insertion of the respectively required prism into the laser beam can be varied so that the laser beam penetrates the prism at a predetermined point.
Durch die Ausbildung des Ablenkungsmittels als Prismenanordnung kann somit in einfacher Weise die Variabilität des Ablenkungsmittels und die Anzahl mög- licher Mehrfachprojektionen bereitgestellt werden. By forming the deflection means as a prism arrangement, the variability of the deflection means and the number of possible multiple projections can thus be provided in a simple manner.
Ferner sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Ablenkungsmittel durch einen, um eine Drehachse drehbaren, Spiegel gebildet wird, dessen Spiegelfläche nicht orthogonal zu der Drehachse ausgerichtet ist. Furthermore, an advantageous development of the invention provides that the deflection means is formed by a mirror which is rotatable about a rotation axis and whose mirror surface is not oriented orthogonally to the rotation axis.
Der Spiegel ist somit in der Lage, mit seiner Spiegelfläche gegenüber dem Laserstrahl eine anpassbare Winkelstellung einzunehmen, sodass die gewünschte Ablenkung des Laserstrahls in diesem Fall durch die entsprechend einzustellende Winkelstellung des Spiegels bewirkt wird. Der technologische Vorteil der hier aufgeführten Weiterbildung liegt insbesondere in der Einfachheit und der unkomplizierten und günstigen Bereitstellung des Spiegels, wodurch die Bereitstellungskosten für die gesamte Vorrichtung zur 3-D-Vermessung gering gehalten werden können. The mirror is thus able to assume with its mirror surface relative to the laser beam an adjustable angular position, so that the desired deflection of the laser beam is effected in this case by the correspondingly adjusted angular position of the mirror. The technological advantage of the training listed here lies in particular in the simplicity and the uncomplicated and favorable provision of the Mirror, whereby the deployment costs for the entire device for 3-D measurement can be kept low.
In einer besonders vorteilhaften Ausbildung wird das Ablenkungsmittel durch eine Flüssiglinse gebildet. In a particularly advantageous embodiment, the deflection means is formed by a liquid lens.
Die Flüssiglinse weist hierbei insbesondere den techologischen Vorteil auf, dass diese eine elektrisch variierbare Brennweite bereitstellt und somit eine besonders exakte Einstellung der gewünschten Ablenkungseigenschaften ermöglicht wird. Zudem sind keine mechanischen Verstellmittel erforderlich, so dass als besonde- rer Vorteil Verschleiß- und mechanische Justieraufwendungen entfallen.  In this case, the liquid lens in particular has the technological advantage that it provides an electrically variable focal length and thus enables a particularly exact adjustment of the desired deflection properties. In addition, no mechanical adjustment means are required, so that wear and mechanical adjustment expenses are eliminated as a special advantage.
Zudem können Flüssiglinsen sehr klein ausgebildet werden, sodass diese innerhalb der Vorrichtung nur einen geringen Platzbedarf benötigen. Als weiterer Vorteil weisen Flüssiglinsen eine schnelle Reaktionszeit und einen geringen Energieverbrauch auf. In addition, liquid lenses can be made very small, so they require only a small footprint within the device. As a further advantage, liquid lenses have a fast response time and low energy consumption.
Insbesondere durch die schnelle Reaktionszeit ermöglicht ein als Flüssiglinse ausgebildetes Ablenkungsmittel einen besonders schnellen Vermessungsvorgang, wobei die Mehrfachprojektionen in vergleichsweise kurzen Zeitabständen nacheinander durchgeführt werden können.  In particular, due to the fast reaction time, a deflection means designed as a liquid lens enables a particularly rapid measurement process, wherein the multiple projections can be performed one after the other in comparatively short time intervals.
Eine erfindungsgemäße Projektionseinheit, insbesondere zur Anwendung innerhalb einer Vorrichtung zur 3-D-Vermessung, weist einen Laser und mindestens ein diffraktives optisches Element auf und ist dazu in der Lage, ein Punktmuster auf eine Oberfläche, insbesondere eine zu vermessende Oberfläche, zu projizieren. A projection unit according to the invention, in particular for use within a device for 3-D measurement, has a laser and at least one diffractive optical element and is capable of projecting a dot pattern onto a surface, in particular a surface to be measured.
Die Projektionseinheit zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass zwischen dem Laser und dem mindestens einen diffraktiven optischen Element ein Ablenkungsmittel angeordnet ist, mittels dessen eine Ablenkung des Laserstrahls in eine gewünschte Richtung bewirkbar ist. Die Ablenkung ist zudem besonders vorteilhaft veränderlich, indem beispielsweise das Ablenkungsmittel relativ zu dem Laserstrahl in dessen Lageposition an- gepasst wird. According to the invention, the projection unit is characterized in that a deflection means is arranged between the laser and the at least one diffractive optical element, by means of which a deflection of the laser beam into a desired direction can be effected. The deflection is also particularly advantageous variable, for example, by the deflection means is adjusted relative to the laser beam in its positional position.
Das Ablenkungsmittel einer erfindungsgemäßen Projektionseinheit kann vorliegend verschiedenartig bereitgestellt werden, wobei für die einzelnen Ausführungsvarianten des Ablenkungsmittels auf die Ansprüche 2 bis 5 und die dort offenbarten Merkmale verwiesen wird, welche in gleichem Maße für das Ablen- kungsmittel einer erfindungsgemäßen Projektionseinheit gelten. In the present case, the deflection means of a projection unit according to the invention can be provided in various ways, reference being made to claims 2 to 5 and the features disclosed therein for the individual variant embodiments of the deflection means, which apply to the same extent to the deflection means of a projection unit according to the invention.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur 3-D-Vermessung wird mittels einer Projektionseinheit, aufweisend einen Laser, mindestens ein diffraktives optisches Element sowie ein Ablenkungsmittel, wobei das Ablenkungsmittel zwischen dem Laser und dem diffraktiven optischen Element angeordnet ist und wobei durch das Ablenkungsmittel ein, durch den Laser erzeugter, Laserstrahl ablenkbar ist und wobei die Ablenkung veränderlich ist, und wobei mittels der Projektionseinheit ein Punktmuster auf die Oberfläche projizierbar ist, und mittels eines Stereokamerasystems, mittels dessen das Punktmuster auf der Oberfläche optisch erfassbar ist, und mittels einer Auswertungseinheit, mittels derer das optisch er- fasste Punktmuster auswertbar ist und mittels derer Raumkoordinaten der Punkte des Punktmusters ermittelbar sind, wobei die Raumkoordinaten als Raumkoordinatendaten ausgebbar bereitstellbar sind, durchgeführt und weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf: a) Bereitstellen einer ersten Ablenkung des Laserstrahls durch das Ablenkungsmittel, b) erste Projektion eines Punktmusters auf die Oberfläche mittels der Projektionseinheit, c) erste Erfassung des Punktmusters auf der Oberfläche mittels des Stereokamerasystems sowie Bilden eines ersten Bilddatensatzes und Übertragung des ersten Bilddatensatzes an die Auswertungseinheit, d) Bereitstellen einer zweiten Ablenkung des Laserstrahls durch das Ablenkungsmittel, e) zweite Projektion eines Punktmusters auf die Oberfläche mittels der Projektionseinheit, wobei der Laserstrahl durch die, durch das Ablenkungsmittel be- reitgestellte, zweite Ablenkung derart abgelenkt wird, dass die Position des Punktmusters der zweiten Projektion gegenüber der Position des Punktmusters der ersten Projektion verschoben ist, f) zweite Erfassung des Punktmusters auf der Oberfläche mittels des Ste- reokamerasystems sowie Bilden eines zweiten Bilddatensatzes und Übertragen des zweiten Bilddatensatzes an die Auswertungseinheit, g) Ermitteln der Raumkoordinaten der Punkte der Punktmuster aus dem ersten und zweiten Bilddatensatz durch die Auswertungseinheit, h) Zusammenführen der Raumkoordinaten in einen gemeinsamen Raumkoordinatendatensatz, i) Bereitstellen der Topologie der Oberfläche aus dem gemeinsamen Raum- koordinatendatensatz. An inventive method for 3-D measurement is by means of a projection unit, comprising a laser, at least one diffractive optical element and a deflection means, wherein the deflection means between the laser and the diffractive optical element is arranged and wherein by the deflection means, through the laser wherein the deflection is variable, and wherein by means of the projection unit, a dot pattern can be projected onto the surface, and by means of a stereo camera system, by means of which the dot pattern on the surface is optically detectable, and by means of an evaluation unit, by means of which the optical detected point pattern can be evaluated and by means of which spatial coordinates of the points of the dot pattern can be determined, wherein the spatial coordinates can be provided as spatial coordinate data can be output, carried out and has the following steps: a) providing a first Able b) first projection of a dot pattern onto the surface by means of the projection unit, c) first detection of the dot pattern on the surface by means of the stereo camera system and forming a first image data set and transmission of the first image data set to the evaluation unit, d) providing a second deflection of the laser beam by the deflection means, e) second projection of a dot pattern on the surface by means of the projection unit wherein the laser beam is deflected by the second deflection provided by the deflection means such that the position of the dot pattern of the second projection is shifted from the position of the dot pattern of the first projection; f) second detection of the dot pattern on the surface by means of Stereo camera system and forming a second image data set and transmitting the second image data set to the evaluation unit, g) determining the spatial coordinates of the points of the dot patterns from the first and second image data sets by the evaluation unit, h) merging the spatial coordinates ordinates into a common spatial coordinate data set, i) providing the topology of the surface from the common spatial coordinate data set.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf dem Prinzip der Mehrfachprojektion, wobei vorliegend mindestens zwei nacheinander durchzuführende Projektions- und Erfassungsvorgänge erfolgen. Der erste Projektions- und Erfassungsvorgang umfasst vorliegend die Verfahrensschritte a) bis c), während der zweite Projektions- und Erfassungsvorgang die Verfahrensschritte d) bis f) umfasst. In dem ersten Verfahrensschritt a) wird eine erste Ablenkung des, durch den Laser der Projektionseinheit bereitgestellten, Laserstrahls durch das Ablenkungsmittel bereitgestellt. Die Bereitstellung der ersten Ablenkung erfolgt beispielsweise durch eine entsprechende Ausrichtung des Ablenkungsmittels gegenüber dem Laserstrahl oder durch eine entsprechende Positionierung des Ablenkungs- mittels in dem Strahlengang des Laserstrahls. The method according to the invention is based on the principle of multiple projection, wherein in the present case at least two consecutive projection and detection operations are performed. The first projection and detection process here comprises the method steps a) to c), while the second projection and detection process comprises the method steps d) to f). In the first method step a), a first deflection of the laser beam provided by the laser of the projection unit is provided by the deflection means. The provision of the first deflection is effected, for example, by a corresponding orientation of the deflection means relative to the laser beam or by a corresponding positioning of the deflection means in the beam path of the laser beam.
Anschließend erfolgt in Verfahrensschritt b) mittels der Projektionseinheit die erste Projektion des Punktmusters auf die zu vermessende Oberfläche, wobei die Position des Punktmusters durch die erste Ablenkung des Ablenkungsmittels festgelegt wird. Subsequently, in method step b) the first projection of the dot pattern onto the surface to be measured is carried out by means of the projection unit, wherein the position of the dot pattern is determined by the first deflection of the deflection means.
Das projizierte Punktmuster der erste Projektion wird anschließend in Verfahrensschritt c) durch das Stereokamerasystem optisch erfasst und aus den optisch erfassten Daten ein erster Bilddatensatz gebildet, welcher anschließend von dem Stereokamerasystem an die Auswertungseinheit übertragen wird. The projected dot pattern of the first projection is then optically detected in method step c) by the stereo camera system and a first image data record is formed from the optically acquired data, which is then transmitted from the stereo camera system to the evaluation unit.
An den Verfahrensschritt c) schließt sich der zweite Projektions- und Erfassungsvorgang an, wobei in dem folgenden Verfahrensschritt d) eine zweite Ablenkung des Laserstrahls durch das Ablenkungsmittel bereitgestellt wird. The second projection and detection process is followed by method step c), wherein in the following method step d) a second deflection of the laser beam is provided by the deflection means.
Die Bereitstellung der zweiten Ablenkung erfolgt beispielsweise durch Anpassen der Ausrichtung des Ablenkungsmittels gegenüber dem Laserstrahl und ist erfindungsgemäß verschieden zu der ersten Ablenkung des Ablenkungsmittels. The second deflection is provided, for example, by adjusting the orientation of the deflection means relative to the laser beam and, according to the invention, is different from the first deflection of the deflection means.
In Verfahrensschritt e) erfolgt dann eine zweite Projektion eines Punktmusters auf die zu vermessene Oberfläche, wobei in diesem Fall der Laserstrahl durch die durch das Ablenkungsmittel bereitgestellte zweite Ablenkung, welche sich von der ersten Ablenkung unterscheidet, in der Weise abgelenkt wird, dass die Position des Punktmusters der zweiten Projektion gegenüber der Position des Punktmusters der ersten Projektion verschoben ist. Im anschließenden Verfahrensschritt f) erfolgen die zweite optische Erfassung des Punktmusters auf der Oberfläche mittels des Stereokamerasystems sowie das Bilden eines zweiten Bilddatensatzes aus den optisch erfassten Daten. Der zweite Bilddatensatz wird anschließend ebenfalls von dem Stereokamerasystem an die Auswertungseinheit übertragen. In method step e), a second projection of a dot pattern then takes place on the surface to be measured, in which case the laser beam is deflected by the second deflection provided by the deflection means, which differs from the first deflection in such a way that the position of the dot pattern of the second projection is shifted from the position of the dot pattern of the first projection. In the subsequent method step f), the second optical detection of the dot pattern on the surface takes place by means of the stereo camera system and the formation of a second image data set from the optically acquired data. The second image data set is then also transmitted from the stereo camera system to the evaluation unit.
Aus dem ersten und zweiten Bilddatensatz ermittelt die Auswertungseinheit in Verfahrensschritt g) die Raumkoordinaten der Punkte des Punktmusters auf der Oberfläche. From the first and second image data sets, the evaluation unit determines in method step g) the spatial coordinates of the points of the dot pattern on the surface.
Die Ermittlung der Raumkoordinaten kann hierbei sowohl separat für jeden Bild- datensatz in Echtzeit oder zusammengefasst für beide Bilddatensätze nach Übertragung des zweiten Bilddatensatzes erfolgen.  In this case, the determination of the spatial coordinates can take place separately for each image data set in real time or combined for both image data sets after the second image data set has been transmitted.
Die ermittelten Raumkoordinaten werden anschließend in Verfahrensschritt h) in einen gemeinsamen Raumkoordinatendatensatz zusammengeführt, aus welchem abschließend in Verfahrensschritt i) die Topologie der Oberfläche bereitge- stellt wird.  The determined spatial coordinates are then combined in method step h) into a common spatial coordinate data set, from which the topology of the surface is finally provided in method step i).
Alternativ können sich nach Verfahrensschritt i) weitere Projektions- und Erfassungsvorgänge anschließen, in welchen die Ablenkung des Laserstrahls durch das Ablenkungsmittel weiter angepasst ist und durch welche eine noch höhere Informationsdichte über die Beschaffenheit und Topologie der zu vermessenden Oberfläche bereitgestellt werden kann. Alternatively, after process step i), further projection and detection processes can follow, in which the deflection of the laser beam is further adjusted by the deflection means and by which an even higher information density can be provided about the nature and topology of the surface to be measured.
Wie bereits zu den Ansprüchen 2 bis 5 ausgeführt, kann das Ablenkungsmittel der Projektionseinheit durch verschiedene optische Mittel gebildet werden. Wird das Ablenkungsmittel gemäß dem Anspruch 2 durch ein lageveränderliches Prisma gebildet, so erfolgen die Verfahrensschritte a) und d) durch eine entsprechende Anpassung der Position oder der Ausrichtung des Prismas gegenüber dem Laserstrahl. As already stated in claims 2 to 5, the deflection means of the projection unit can be formed by different optical means. If the deflection means according to claim 2 is formed by a position-variable prism, the method steps a) and d) are carried out by a corresponding adjustment of the position or the orientation of the prism relative to the laser beam.
Für den Fall, dass das Ablenkungsmittel gemäß Anspruch 3 durch eine Prismenanordnung gebildet wird, erfolgen die Verfahrensschritte a) und d) durch Eindrehen des jeweiligen, für die notwendige Ablenkung geeigneten, Prismas in den Laserstrahl. In the event that the deflection means is formed by a prism arrangement according to claim 3, the method steps a) and d) by screwing the respective, suitable for the necessary deflection, prism carried out in the laser beam.
Wird das Ablenkungsmittel, wie im Anspruch 4 aufgeführt, durch einen, um eine Drehachse drehbaren, Spiegel gebildet, so erfolgen die Verfahrensschritte a) und d) durch Anpassen der Ausrichtung des Spiegels gegenüber dem Laserstrahl. If the deflection means, as stated in claim 4, formed by a rotatable about a rotation axis, mirror, the process steps a) and d) by adjusting the alignment of the mirror with respect to the laser beam.
Demgegenüber erfolgen die Verfahrensschritte a) und d) für den Fall, dass das Ablenkungsmittel gemäß Anspruch 5 durch eine Flüssiglinse gebildet wird, durch Variieren der Brennweite der Flüssiglinse. Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von On the other hand, in the case that the deflecting means according to claim 5 is constituted by a liquid lens, the process steps a) and d) are performed by varying the focal length of the liquid lens. The invention will be described as an embodiment with reference to
Fig. 1 vereinfachte Prinzipdarstellung Vorrichtung zur 3-D-Vermessung Fig. 1 simplified schematic representation of apparatus for 3-D measurement
Fig. 2a Detaildarstellung Projektionseinheit mit nach links abgelenktem La- serstrahl Fig. 2a Detail view projection unit with laser beam deflected to the left
Fig. 2b Detaildarstellung Projektionseinheit mit nach rechts abgelenktem Fig. 2b detail projection unit with deflected to the right
Laserstrahl näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur 3-D-Vermessung, insbesondere zur Vermessung einer Oberfläche 1 , welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Oberfläche eines Abschnitts einer Fahrzeugkarosserie ausgebildet ist und welche eine lokale Schadstelle 1.1 aufweist. Laser beam explained in more detail. 1 shows a simplified schematic representation of a device according to the invention for 3D surveying, in particular for measuring a surface 1, which in the present exemplary embodiment is designed as the surface of a section of a vehicle body and which has a local damaged area 1.1.
Das Ziel der mittels der Vorrichtung durchzuführenden 3-D-Vermessung besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel darin, die Schadstelle 1.1 der Oberfläche 1 in deren Ausmaßen vollständig zu erfassen, um anschließend eine Aussage darüber ableiten zu können, welche Instandsetzungsmaßnahmen zur Beseitigung der Schadstelle 1.1 vorgenommen und welche Instandsetzungskosten kalkuliert werden müssen.  In the present exemplary embodiment, the aim of the 3-D measurement to be carried out by means of the device is to completely detect the damaged area 1.1 of the surface 1 in order to then be able to derive a statement as to which repair measures are performed to eliminate the damaged area 1.1 and which Repair costs must be calculated.
Die Vorrichtung zur 3-D-Vermessung der Oberfläche 1 weist eine Projektionseinheit 2, mit welcher ein Punktmuster 3 auf die Oberfläche 1 projizierbar ist, ein Stereokamerasystem 4, aufweisend eine erste Stereokamera 4.1 und eine zweite Stereokamera 4.2, sowie eine Auswertungseinheit 5, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Projektionseinheit 2 und dem Stereokamerasystem 4 verbunden ist, auf. Die Projektionseinheit 2 weist erfindungsgemäß einen Laser 2.1 zur Erzeugung eines Laserstrahls 6, ein diffraktives optisches Element 2.2, nachfolgend auch abgekürzt als DOE beschrieben, sowie ein Ablenkungsmittel 2.3 auf, welches im Strahlengang zwischen dem Laser 2.1 und dem DOE 2.2 angeordnet ist und mit welchem der Laserstrahl 6 in einem definierten Maß ablenkbar ist, bevor dieser auf das DOE 2.2 trifft. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann der Laserstrahl 6 zum besseren Verständnis in zwei Teile 6.1 und 6.2 unterteilt werden, wobei der erste Teil 6.1 den Laserstrahl vor dem Ablenken und der zweite Teil 6.2 den Laserstrahl nach dem Ablenken beschreiben. Das diffraktive optische Element 2.2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass durch dieses der Laserstrahl 6 in mehrere Teilstrahlen 6.3 zer- legt wird, wobei durch die Teilstrahlen 6.3 die Punkte des Punktmusters auf der Oberfläche 1 erzeugt werden. The apparatus for 3-D measurement of the surface 1 has a projection unit 2, with which a dot pattern 3 can be projected onto the surface 1, a stereo camera system 4, comprising a first stereo camera 4.1 and a second stereo camera 4.2, and an evaluation unit 5, which in present embodiment is connected to the projection unit 2 and the stereo camera system 4, on. According to the invention, the projection unit 2 has a laser 2.1 for generating a laser beam 6, a diffractive optical element 2.2, also abbreviated to DOE below, and a deflection means 2.3, which is arranged in the beam path between the laser 2.1 and the DOE 2.2 and with which the Laser beam 6 is deflected in a defined amount, before it hits the DOE 2.2. As shown in Fig. 1, the laser beam 6 can be subdivided for better understanding in two parts 6.1 and 6.2, wherein the first part 6.1 describe the laser beam before the deflection and the second part 6.2 the laser beam after the deflection. In the present exemplary embodiment, the diffractive optical element 2.2 is designed such that the laser beam 6 breaks it into a plurality of partial beams 6.3. is set, whereby the dots of the dot pattern on the surface 1 are generated by the partial beams 6.3.
Das Stereokamerasystem 4 ist erfindungsgemäß dazu in der Lage, die Punkte des Punktmusters 3 auf der Oberfläche 1 optisch zu erfassen und die Lage der Punkte als optische Daten bereitzustellen. Die optischen Daten des Stereokamerasystems 4 werden anschließend an die Auswertungseinheit 5 übertragen, welche ihrerseits dazu in der Lage ist, aus den optischen Daten Raumkoordinaten der optisch erfassten Punkte zu ermitteln und diese als Raumkoordinatendaten für eine weitere Verarbeitung bereitzustellen. Aus den Raumkoordinatendaten wird anschließend in der Auswertungseinheit 5 selbst oder in einer externen Da- tenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit (nicht dargestellt) die Topoligie der vermessenen Oberfläche 1 ermittelt und verfügbar gemacht. Aus der Topologie sind vorliegend die Ausmaße und die Beschaffenheit der Schadstelle 1.1 ermittelbar, sodass entsprechende Angaben zu den notwendigen Instandsetzungsmaßnahmen und den zu erwartenden Instandsetzungskosten abgeleitet werden können. According to the invention, the stereo camera system 4 is able to optically detect the points of the dot pattern 3 on the surface 1 and to provide the position of the dots as optical data. The optical data of the stereo camera system 4 are then transmitted to the evaluation unit 5, which in turn is able to determine spatial coordinates of the optically detected points from the optical data and to provide these as spatial coordinate data for further processing. From the space coordinate data, the topology of the measured surface 1 is subsequently determined and made available in the evaluation unit 5 itself or in an external data processing and display unit (not shown). From the topology, the dimensions and the nature of the damaged area 1.1 can be determined in this case, so that corresponding information on the necessary repair measures and the expected repair costs can be derived.
Die Funktionsweise eines vorliegend zur Anwendung kommenden Stereokamerasystems 4, insbesondere hinsichtlich der Möglichkeit, Tiefeninformationen der Oberfläche 1 zu erfassen, ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt und wird somit vorliegend nicht detailliert ausgeführt. The functioning of a stereo camera system 4 used in the present case, in particular with regard to the possibility of detecting depth information of the surface 1, is known to the person skilled in the art from the prior art and is thus not described in detail here.
Der besondere technologische Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in der Ablenkbarkeit des Laserstahls 6 durch das Ablenkungsmittel 2.3, wo- bei die Ablenkung, beispielsweise durch eine Lage- oder Ausrichtungsanpassung des Ablenkungsmittels 2.3 relativ zu dem Laserstrahl 6, veränderbar ist. In der vorliegenden Fig. 1 wird die veränderliche Ablenkung des Laserstrahls 6 zur Veranschaulichung durch gestrichelte Kreisbogenlinien dargestellt. Die veränderbare Ablenkung des Laserstrahls 6 ermöglicht auf besonders vorteilhafte Art und Weise eine besonders unkomplizierte Durchführung einer Mehrfachprojektion des Punktmusters 3 auf der Oberfläche 1 . Unter einer Mehrfachprojektion wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel verstanden, dass beispielsweise in einem ersten Projektions- und Erfassungsvorgang der Laserstrahl 6 durch das Ablenkungsmittel 2.3 in eine vorher festgelegte Richtung abgelenkt wird und anschließend durch das DOE 2.2 in seine Teilstrahlen 6.3 zerlegt wird, durch welche ein erstes Punktmuster 3 auf der Oberfläche 1 erzeugt wird. The particular technological advantage of the device according to the invention consists in the deflectability of the laser beam 6 by the deflection means 2.3, wherein the deflection, for example by a position or alignment adjustment of the deflection means 2.3 relative to the laser beam 6, is variable. In the present Fig. 1, the variable deflection of the laser beam 6 is shown by dashed circular lines for illustrative purposes. The variable deflection of the laser beam 6 makes it possible in a particularly advantageous manner to carry out a multiple projection of the dot pattern 3 on the surface 1 in a particularly uncomplicated manner. In the present exemplary embodiment, a multiple projection is understood to mean that, for example, in a first projection and detection process, the laser beam 6 is deflected by the deflection means 2.3 in a predetermined direction and then split by the DOE 2.2 into its partial beams 6.3, through which a first dot pattern 3 is generated on the surface 1.
Die Punkte des ersten Punktmusters 3 werden anschließend durch das Stereokamerasystem 4 erfasst und auf die oben beschriebene Art und Weise durch die Auswertungseinheit 5 als erster Raumkoordinatendatensatz bereitgestellt. Anschließend wird in einem zweiten Projektions- und Erfassungsvorgang die Lageposition des Ablenkungsmittels 2.3 angepasst, sodass der Laserstrahl 6 in eine festgelegte Richtung, welche sich gegenüber der Richtung des Laserstrahls 6 in dem ersten Projektions- und Erfassungsvorgang unterscheidet, abgelenkt wird. Der abgelenkte Laserstrahl 6.2 trifft anschließend auf das DOE 2.3 und wird durch dieses ebenfalls in seine Teilstrahlen 6.3 zerlegt. Durch diese Teilstrahlen wird ein weiteres Punktmuster 3 auf der Oberfläche 1 erzeugt, wobei dessen Punkte, gegenüber den Punkten des Punktmusters 3 aus dem ersten Projektions- und Erfassungsvorgang, versetzt oder anderweitig verändert sind. Die Punkte des Punktmusters 3 des zweiten Projektions- und Erfassungsvorgangs werden ebenfalls durch das Stereokamerasystem 4 erfasst und hieraus, durch die Auswertungseinheit 5, ein zweiter Raumkoordinatensath bereitgestellt.  The points of the first dot pattern 3 are then detected by the stereo camera system 4 and provided in the manner described above by the evaluation unit 5 as the first space coordinate data set. Subsequently, in a second projection and detection process, the positional position of the deflecting means 2.3 is adjusted so that the laser beam 6 is deflected in a predetermined direction which is different from the direction of the laser beam 6 in the first projection and detection operation. The deflected laser beam 6.2 then strikes the DOE 2.3 and is also divided by this into its partial beams 6.3. By these partial beams, another dot pattern 3 is formed on the surface 1 with its dots offset or otherwise changed from the points of the dot pattern 3 from the first projection and detection process. The points of the dot pattern 3 of the second projection and detection process are also detected by the stereo camera system 4 and provided therefrom, by the evaluation unit 5, a second Raumkoordinatensath.
Der erste und der zweite Raumkoordinatensatz werden anschließend, vorzugs- weise durch die Auswertungseinheit 5, zusammengeführt und daraus die Topo- logie der vermessenen Oberfläche 1 , inklusive der Schadstelle 1.1 , bestimmt. Aufgrund der Mehrfachprojektion gemäß dem obenstehenden Ablauf ist hierbei eine doppelte optische Auflösung der optischen Daten bereitstellbar, ohne dass es zu einer unerwünschten Überlagerung einzelner Punkte der Punktemuster 3 infolge unzureichender Trennschärfe kommt. Eine eventuelle Verfälschung der Vermessungsergebnisse durch sich überlagernde Punkte der Punktmuster 3, welche durch das Stereokamerasystem 4 nicht exakt erfasst werden können, sind somit auf besonders effektive Weise vermeidbar. The first and the second space coordinate set are subsequently combined, preferably by the evaluation unit 5, and from this the topology of the measured surface 1, including the damaged area 1.1, is determined. Due to the multiple projection in accordance with the above procedure, a double optical resolution of the optical data can be provided here, without there being any undesired superposition of individual points of the dot patterns 3 as a result of insufficient selectivity. A possible falsification of the survey results by overlapping points of the dot pattern 3, which can not be detected exactly by the stereo camera system 4, are thus avoidable in a particularly effective manner.
Zudem bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung zur 3-D-Vermessung den be- sonderen Vorteil, dass lediglich das Ablenkungsmittel 2.3 lageveränderlich angeordnet sein muss. Somit kann auf ein Verdrehen des diffraktiven optischen Elements 2.2 oder der gesamten Projektionseinheit 2 verzichtet werden. In addition, the device according to the invention for the 3-D measurement has the particular advantage that only the deflection means 2.3 must be arranged in a positionally variable manner. Thus, twisting of the diffractive optical element 2.2 or the entire projection unit 2 can be dispensed with.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung besteht darin, dass als Ablenkungsmittel 2.3 insbesondere einfache optische Elemente, wie beispielsweise ein Prisma, angewandt werden können, deren Beugungs- und Brechungseigenschaften bekannt sind. Auf diese Weise kann besonders einfach die gewünschte Ablenkung des Laserstrahls 6 durch Verändern der Lageposition des Ablenkungsmittels 2.3 eingestellt und in Verbindung mit den bekannten und stets gleichbleibenden opti- sehen Eigenschaften des diffraktiven optischen Elements 2.2 so die Position des Punktmusters 3 auf der Oberfläche 1 vorherbestimmt werden. A further advantage of the device is that, in particular, simple optical elements, such as, for example, a prism, whose diffraction and refraction properties are known, can be used as deflection means 2.3. In this way, the desired deflection of the laser beam 6 can be set particularly easily by changing the positional position of the deflection means 2.3 and, in conjunction with the known and always consistent optical properties of the diffractive optical element 2.2, the position of the dot pattern 3 on the surface 1 can be predetermined ,
In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß auch möglich, den ersten Projektions- und Erfassungsvorgang ohne das Ablenkungsmittel 2.3 durchzuführen und das Ablenkungsmittel 2.3 erst in dem zweiten Projektions- und Er- fassungsvorgangs in dem Laserstrahl 6 zu positionieren. In this context, it is also possible according to the invention to carry out the first projection and detection process without the deflection means 2.3 and to position the deflection means 2.3 in the laser beam 6 only in the second projection and detection process.
Die Fig. 2a und 2b zeigen eine detaillierte Ansicht einer erfindungsgemäßen Projektionseinheit 2, insbesondere zur Anwendung in einer Vorrichtung zur 3-D-Ver- messung einer Oberfläche. Die Projektionseinheit 2 weist, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 aufgeführt, einen Laser 2.1 , ein diffraktives optisches Element 2.2 und ein Ablenkungsmittel 2.3 auf. Zudem zeigen Fig. 2a und 2b eine Variante der Projektionseinheit 2 mit einem Kollimator 2.4, welcher dem Laser 2.1 zugeordnet ist und durch welchen ein, durch den Laser 2.1 erzeugter, Laserstrahl 6 in einen parallelen Strahlengang gezwungen wird. FIGS. 2 a and 2 b show a detailed view of a projection unit 2 according to the invention, in particular for use in a device for 3-D measurement of a surface. The projection unit 2 has, as already mentioned in connection with FIG. 1, a laser 2.1, a diffractive optical element 2.2 and a deflection means 2.3. In addition, FIGS. 2a and 2b show a variant of the projection unit 2 with a collimator 2.4, which is associated with the laser 2.1 and by which a laser beam 6 generated by the laser 2.1 is forced into a parallel beam path.
Fig. 2a zeigt einen Betriebszustand der Projektionseinheit 2, in welcher das Ablenkungsmittel 2.3 so ausgerichtet ist, dass der Laserstrahl 6 nach links abge- lenkt wird und somit der abgelenkte Laserstrahl 6.2 auf den linken Bereich des DOE 2.2 trifft. Der hier gezeigte Betriebszustand wird beispielsweise in dem ersten Projektions- und Erfassungsvorgang eingestellt. 2 a shows an operating state of the projection unit 2, in which the deflection means 2. 3 is aligned in such a way that the laser beam 6 is deflected to the left and thus the deflected laser beam 6. 2 hits the left area of the DOE 2. The operating state shown here is set, for example, in the first projection and detection process.
Demgegenüber ist in einem zweiten Betriebszustand der Projektionseinheit 2 ge- maß Fig. 2b das Ablenkungsmittel 2.3, beispielsweise durch Verdrehen, in seiner Lageposition gegenüber dem Laserstrahl 6 so verändert, dass dieser nun nach rechts abgelenkt wird und somit der abgelenkte Laserstrahl 6.2 auf den rechten Bereich des DOE 2.2 trifft. Der hier gezeigte Betriebszustand wird beispielsweise in dem, sich an den ersten Projektions- und Erfassungsvorgang anschließenden, zweiten Projektions- und Erfassungsvorgang eingestellt. On the other hand, in a second operating state of the projection unit 2, FIG. 2b, the deflection means 2.3, for example by turning, in its position relative to the laser beam 6 changed so that it is now deflected to the right and thus the deflected laser beam 6.2 to the right area of DOE 2.2. The operating state shown here is set, for example, in the second projection and detection process following the first projection and detection process.
Zur besseren Veranschaulichung sind die Ablenkungen des Laserstrahls 6 jeweils überhöht dargestellt. For better illustration, the deflections of the laser beam 6 are each shown elevated.
Verwendete Bezugszeichen Used reference signs
1 Oberfläche 1 surface
1.1 Schadstelle  1.1 damaged area
2 Projektionseinheit 2 projection unit
2.1 Laser  2.1 laser
2.2 diffraktives optisches Element 2.2 diffractive optical element
2.3 Ablenkungsmittel 2.3 Baffle
2.4 Kollimator  2.4 collimator
3 Punktmuster 3 point pattern
4 Stereokamerasystem  4 stereo camera system
4.1 erste Stereokamera  4.1 first stereo camera
4.2 zweite Stereokameras  4.2 second stereo cameras
5 Auswertungseinheit  5 evaluation unit
6 Laserstrahl 6 laser beam
6.1 Laserstrahl vor der Ablenkung 6.1 Laser beam before the deflection
6.2 Laserstrahl nach der Ablenkung6.2 Laser beam after the deflection
6.3 Teilstrahlen des Laserstrahls 6.3 partial beams of the laser beam

Claims

Patentansprüche claims
Vorrichtung zur 3-D-Vermessung einer Oberfläche (1), aufweisend eine Projektionseinheit (2) mit einem Laser (2.1) und mindestens einem diffrak- tiven optischen Element (2.2), wobei mittels der Projektionseinheit (2) ein Punktmuster (3) auf die Oberfläche (1) projizierbar ist, und aufweisend ein Stereokamerasystem (4), mittels dessen das Punktmuster (3) auf der Oberfläche (1) optisch erfassbar ist, sowie aufweisend eine Auswertungseinheit (5), mittels derer das optisch erfasste Punktmuster (3) auswertbar ist und mittels derer Raumkoordinaten der Punkte des Punktmusters (3) ermittelbar sind, wobei die Raumkoordinaten als Raumkoordinatendaten ausgebbar bereitstellbar sind, Device for the 3-D measurement of a surface (1), comprising a projection unit (2) with a laser (2.1) and at least one diffractive optical element (2.2), wherein by means of the projection unit (2) a dot pattern (3) the surface (1) can be projected, and comprising a stereo camera system (4), by means of which the dot pattern (3) on the surface (1) is optically detectable, and comprising an evaluation unit (5), by means of which the optically detected dot pattern (3) can be evaluated and by means of which spatial coordinates of the points of the dot pattern (3) can be determined, wherein the spatial coordinates can be provided as spatial coordinate data can be output,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zwischen dem Laser (2.1) und dem mindestens einen diffraktiven optischen Element (2.2) ein Ablenkungsmittel (2.3) angeordnet ist, wobei durch das Ablenkungsmittel (2.3) eine Ablenkung eines, durch den Laser (2.1) bereitgestellten, Laserstrahls (6) bewirkbar ist und wobei die Ablenkung veränderbar ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,  a deflection means (2.3) is arranged between the laser (2.1) and the at least one diffractive optical element (2.2), whereby a deflection of a laser beam (6) provided by the laser (2.1) can be effected by the deflection means (2.3) and wherein the deflection is changeable. 2. Apparatus according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Ablenkungsmittel (2.3) durch ein lageveränderliches Prisma aufweist.  in that the deflection means (2.3) comprises a position-adjustable prism.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , Device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Ablenkungsmittel (2.3) durch eine Prismenanordnung aufweist, wobei die Prismenanordnung eine Mehrzahl Prismen mit unterschiedlichen Ablenkungseigenschaften sowie eine drehbare Scheibe, auf welcher die Prismen angeordnet sind, aufweist, und wobei mittels der drehbaren Scheibe jeweils ein Prisma in dem Laserstrahl (6) anordenbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 , in that the deflecting means (2.3) comprises a prism arrangement, the prism arrangement having a plurality of prisms with different deflection properties and a rotatable disc on which the prisms are arranged, and wherein a prism can be arranged in the laser beam (6) by means of the rotatable disc is. Device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Ablenkungsmittel (2.3) einen, um eine Drehachse drehbaren, Spiegel aufweist, wobei die Spiegelfläche nicht orthogonal zu der Drehachse ist. in that the deflection means (2.3) has a mirror which is rotatable about a rotation axis, the mirror surface not being orthogonal to the rotation axis.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , Device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Ablenkungsmittel (2.3) durch eine Flüssiglinse aufweist. Projektionseinheit (2), in that the deflection means (2.3) comprises a liquid lens. Projection unit (2),
aufweisend einen Laser (2.1) und mindestens ein diffraktives optisches Element (2.2), wobei durch die Projektionseinheit (2) ein Punktmuster (3) auf eine Oberfläche (1) projizierbar ist, comprising a laser (2.1) and at least one diffractive optical element (2.2), wherein a dot pattern (3) can be projected onto a surface (1) by the projection unit (2),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zwischen dem Laser (2.1) und dem mindestens einen diffraktiven optischen Element (2.2) ein Ablenkungsmittel (2.3) angeordnet ist, wobei durch das Ablenkungsmittel (2.3) eine Ablenkung eines, durch den Laser (2.1) bereitgestellten, Laserstrahls (6) bewirkbar ist und wobei die Ablenkung veränderlich ist. a deflection means (2.3) is arranged between the laser (2.1) and the at least one diffractive optical element (2.2), whereby a deflection of a laser beam (6) provided by the laser (2.1) can be effected by the deflection means (2.3) and wherein the deflection is variable.
Verfahren zur 3-D-Vermessung einer Oberfläche, mittels einer Projektionseinheit, aufweisend einen Laser, mindestens ein diffraktives optisches Element sowie ein Ablenkungsmittel, wobei das Ablenkungsmittel zwischen dem Laser und dem diffraktiven optischen Element angeordnet ist und wobei durch das Ablenkungsmittel ein, durch den Laser erzeugter, Laserstrahl ablenkbar ist und wobei die Ablenkung veränderlich ist, und wobei mittels der Projektionseinheit ein Punktmuster auf die Oberfläche projizierbar ist, und mittels eines Stereokamerasystems, mittels dessen das Punktmuster auf der Oberfläche optisch erfassbar ist, und mittels ei- ner Auswertungseinheit, mittels derer das optisch erfasste Punktmuster auswertbar ist und mittels derer Raumkoordinaten der Punkte des Punktmusters ermittelbar sind, wobei die Raumkoordinaten als Raumkoordinatendaten ausgebbar bereitstellbar sind, A method for 3-D measurement of a surface, by means of a projection unit, comprising a laser, at least one diffractive optical element and a deflection means, wherein the deflection means between the laser and the diffractive optical element is arranged and wherein by the deflection means, through the laser wherein the deflection is variable, and wherein by means of the projection unit, a dot pattern can be projected onto the surface, and by means of a stereo camera system, by means of which the dot pattern on the surface is optically detectable, and by means of a ner evaluation unit, by means of which the optically detected dot pattern can be evaluated and by means of which spatial coordinates of the points of the dot pattern can be determined, wherein the spatial coordinates are outputable as spatial coordinate data,
aufweisend die nachfolgenden Verfahrensschritte:  comprising the following process steps:
a) Bereitstellen einer ersten Ablenkung des Laserstrahls durch das Ablenkungsmittel,  a) providing a first deflection of the laser beam by the deflection means,
b) erste Projektion eines Punktmusters auf die Oberfläche mittels der Projektionseinheit,  b) first projection of a dot pattern onto the surface by means of the projection unit,
c) erste Erfassung des Punktmusters auf der Oberfläche mittels des Stereokamerasystems sowie Bilden eines ersten Bilddatensatzes und Übertragung des ersten Bilddatensatzes an die Auswertungseinheit, d) Bereitstellen einer zweiten Ablenkung des Laserstrahls durch das Ablenkungsmittel,  c) first detecting the dot pattern on the surface by means of the stereo camera system and forming a first image data set and transmitting the first image data set to the evaluation unit, d) providing a second deflection of the laser beam by the deflection means,
e) zweite Projektion eines Punktmusters auf die Oberfläche mittels der Projektionseinheit, wobei der Laserstrahl durch diem durch das Ablenkungsmittel bereitgestellte, zweite Ablenkung derart abgelenkt wird, dass die Position des Punktmusters der zweiten Projektion gegenüber der Position des Punktmusters der ersten Projektion verschoben ist,  e) second projection of a dot pattern on the surface by means of the projection unit, wherein the laser beam is deflected by the second deflection provided by the deflection means such that the position of the dot pattern of the second projection is shifted from the position of the dot pattern of the first projection,
f) zweite Erfassung des Punktmusters auf der Oberfläche mittels des Stereokamerasystems sowie Bilden eines zweiten Bilddatensatzes und Übertragen des zweiten Bilddatensatzes an die Auswertungseinheit, g) Ermitteln der Raumkoordinaten der Punkte der Punktmuster aus dem ersten und zweiten Bilddatensatz durch die Auswertungseinheit, h) Zusammenführen der Raumkoordinaten in einen gemeinsamen Raumkoordinatendatensatz,  f) second detection of the dot pattern on the surface by means of the stereo camera system and forming a second image data set and transmitting the second image data set to the evaluation unit, g) determining the spatial coordinates of the points of the dot patterns from the first and second image data sets by the evaluation unit, h) merging the spatial coordinates in a common space coordinate dataset,
i) Bereitstellen der Topologie der Oberfläche aus dem gemeinsamen Raumkoordinatendatensatz. HIERZU ZWEI SEITEN ZEICHNUNGEN  i) providing the topology of the surface from the common space coordinate data set. THERE ARE TWO SIDES DRAWINGS
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