WO2016023672A1

WO2016023672A1 - Vorrichtung und verfahren zur kamerabasierten konturenkontrolle

Info

Publication number: WO2016023672A1
Application number: PCT/EP2015/064918
Authority: WO
Inventors: Urs Gerber; Konrad Eberle; Matthias HEDDINGA; Mario Gerber; Hendrik THAMER
Original assignee: Ltw Intralogistics Gmbh
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2016-02-18
Also published as: DE102014111656A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur kamerabasierten Konturenkontrolle von Objekten (2) mit einem Messbereich (3). Dabei ist eine erste Kamera (4) zur Aufzeichnung einer im Messbereich (3) angeordneten ersten Punktwolke mit einem ersten Koordinatensystem und eine zweite Kamera (5) zur Aufzeichnung von einer im Messbereich (3) angeordneten zweiten Punktwolke mit einem zweiten Koordinatensystem vorgesehen. Weiterhin umfasst die Vorrichtung (1) einen Steuerrechner zur Angleichung zumindest eines der Koordinatensysteme in mindestens ein anderes und mindestens drei im Messbereich (3) zueinander ortsfest angeordneten Kalibrierelementen (6). Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur kamerabasierten Konturenkontrolle.

Description

LTW Intralogistics GmbH

Achstr. 53

6922 Wolfurt

Austria

89073 Ulm, 30.06.2015 Akte PCT/15889 ak/rt/tk

Vorrichtung und Verfahren zur kamerabasierten Konturenkontrolle

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kamerabasierten Konturenkontrolle von Objekten mit einem Messbereich. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur kamerabasierten Konturenkontrolle mindestens eines Objekts.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt, wobei die Konturenkontrolle über eine Abtastung mittels Lichtschranken verwirklicht wird. Mit der Lichtschranke können die Höhe, die Breite und die Länge eines Objekts geprüft werden und das Objekt ggf. ausgeschleust werden, wenn dessen Maße vorher festgelegte Werte überschreitet. Nachteilig bei einem System mit

Lichtschranken ist, dass die Geschwindigkeit des Verfahrens abhängig von der Geschwindigkeit des Förderbands ist, auf dem sich das zu vermessende Objekt befindet. Darüber hinaus kann das Verfahren nur bei sich

bewegenden Objekten, nicht aber bei ruhenden Objekten angewendet werden. Das heißt Aufbauten, die über kein Förderband verfügen, können dieses Verfahren nicht anwenden. Dieses System hat den Nachteil, dass es keine Rückmeldung über die Abmessung geben kann, sondern nur die Information darüber bereitstellt, ob die Abmessung unterhalb („in Ordnung") oder oberhalb („nicht in Ordnung") des Grenzwertes liegt. Darüber hinaus können keine dreidimensionalen Abbilder, d.h. dreidimensionale Abbildungen des Objekts erstellt werden. Weil es an einem dreidimensionalen Abbild des Objekts fehlt, kann dieses auch nicht mit 3D-Modellen, d.h. mit

vorbestimmten oder vorbekannten dreidimensionalen Formgebungen verglichen bzw. anderweitig weiter prozessiert werden. Die Justage und Kalibrierung der Lichtschranken müssen manuell erfolgen und können nicht automatisiert oder mit Hilfe einer Fernwartung erfolgen. Ein Nachteil an der Konturenkontrolle mit einer Lichtschranke wird darüber hinaus darin gesehen, dass diese von einem Bediener von Hand verstellt werden können, wodurch sich die Messgrenzen der Lichtschrankenmessung beeinflussen lassen. Damit könnte in unzulässiger Weise eine Einlagerung von - aufgrund ihrer Größe eigentlich - unzulässigen Objekten in das Lagerregal erfolgen. Weiterhin ist aus dem Stand der Technik eine Vorrichtung mit einer

Infrarotkamera bekannt, die auf einen Messtisch mit einem eingegrenzten Messbereich gerichtet ist. Dieses System kann zwar die Höhe, die Breite und die Länge des Produkts bestimmen, jedoch wird wiederum kein 3D-Abbild des Objekts ermittelt und abgespeichert. Die Vorrichtung ist für die

Abmessung von kleineren Objekten und nicht von Paletten vorgesehen. Darüber hinaus muss bei der Installation des Systems in ein bereits bestehendes Fördersystem mit einem Förderband, aufwendig das

Förderband zerlegt werden, um den Messtisch in das bestehende

Förderband zu integrieren. Die Infrarotkamera nimmt dabei das Objekt aus einer einzigen Aufnahmerichtung auf, wodurch die Informationen über das zu messende Objekt nur aus einer Richtung erfasst werden können und folglich auch kein vollständiges 3D-Abbild des Objekts erstellt werden kann. Auch dieses System muss manuell justiert und kalibriert werden. Ein weiteres aus dem Stand der Technik kamerabasiertes Verfahren zur Konturenkontrolle beinhaltet ein System, das entweder mit einer

Infrarotkamera oder mit drei Infrarotkameras ausgeliefert wird. Das System benötigt keinen gesonderten Messtisch auf dem das Objekt angeordnet wird, allerdings besteht auch bei der Ausführungsform mit einer Kamera der

Nachteil, dass nur eine Teilansicht des Objekts in Form eines 3D Abbilds und damit kein vollständiges 3D-Abbild vom Objekt erstellt werden kann. Im Falle der Ausführungsform mit den drei Kameras kann zwar ein vollständiges SD- Abbild erzeugt werden, allerdings haben alle bisherigen kamerabasierten Konturenkontrollsysteme gemein, dass die Justage und die Kalibrierung der Kameras manuell erfolgen muss und die Kalibrierung damit sehr aufwendig ist. Ändert sich die Orientierung oder die Lage der Kameras zueinander bzw. der einzelnen Kamera bezüglich des Messtisches, so ist wiederum eine aufwendige Kalibrierung der Kamera bzw. der Kameras vonnöten. Darüber hinaus ist das Messverfahren vergleichsweise langsam, was ebenfalls als nachteilig empfunden wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kamerabasierten Konturenkontrolle von Objekten dahingehend zu konzipieren, dass eine schnelle Abbildung, Speicherung und

Weiterprozessierung von Objekten ermöglicht ist, bei gleichzeitig einfacher Montage, Inbetriebnahme und Wartung.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine erste Kamera zur Aufzeichnung einer im Messbereich angeordneten ersten Punktwolke mit einem ersten Koordinatensystem und eine zweite Kamera zur Aufzeichnung von einer im Messbereich angeordneten zweiten Punktwolke mit einem zweiten

Koordinatensystem vorgesehen sind. Diese kommunizieren mit einem Steuerrechner zur Angleichung zumindest eines der Koordinatensysteme in mindestens ein anderes und mit mindestens drei im Messbereich zueinander ortsfest angeordneten Kalibrierelementen. Die Vorrichtung kommt mit wenigen Bauteilen, nämlich zwei Kameras, drei Kalibrierelementen und einem Steuerrechner aus, d.h. die Vorrichtung kann ohne großen Aufwand in ein bereits bestehendes Fördersystem integriert werden. Dabei muss das Fördersystem bzw. die Förderbänder nicht demontiert werden. Darüber hinaus ist die Vorrichtung nicht nur auf Fördersysteme mit Förderband beschränkt. Der Messbereich kann auf dem Boden, auf einem Tisch oder auf einer Förderanlage liegen. Die Kameras können im Raum z.B. an einer

Decke befestigt werden, wodurch nur ein geringer Platzbedarf zur Montage vonnöten ist und die Montage rasch erfolgen kann. Die Kameras werden dabei so ausgerichtet, dass sie den Messbereich aus unterschiedlichen Richtungen abbilden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die optische Achse der ersten Kamera und die optischen Achse der zweiten Kamera nicht parallel zueinander ausgerichtet sind. In einer alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, die optische Achse der ersten Kamera und die optische Achse der zweiten Kamera parallel zueinander auszurichten. Durch die Kalibrierelemente, z.B. in Form von Kalibrierkugeln, wird die zeitaufwendige, manuelle Kalibrierung durch eine automatisierte kamerabasierte Kalibrierung, auch in Echtzeit, anhand der Kalibrierelemente ersetzt. Dies ermöglicht zusätzlich die Fernwartung des Systems, d.h. sollte sich an der Orientierung der Kalibrierelemente, des Objekts oder der Kameras etwas ändern, so muss kein Techniker von extern anreisen. Es erfolgt eine automatische

(systemeigene) Wartung, wenn sich die relative Lage der eingesetzten

Kameras zueinander derart verändert, dass sich die Kalibrierelemente noch im jeweiligen Sichtbereich der Kameras befinden. Sollten die Sichtbereiche der Kameras nicht mehr die Kalibrierelemente erfassen, so kann eine

Fernwartung dahingehend vorgenommen werden, dass der entsprechende Sichtbereich die Kalibrierelemente wieder erfasst und eine automatische Kalibrierung des Systems erfolgt. Der Steuerrechner bewirkt eine

Automatisierung des Verfahrens zur Erzeugung eines 3D-Abbilds, d.h. einer dreidimensional Abbildung des Objekts und ermöglicht auch eine

vollautomatisierte Weiterprozessierung anhand der erstellten Daten. Darüber hinaus können über den Steuerrechner Daten gespeichert, abgeglichen und weiterverarbeitet werden. Alternativ hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Steuerrechner durch einen in jede der Kameras integrierten

Microcontroller und durch eine Hauptplatine mit SPS-Steuerung gebildet ist. Dies erhöht weiterhin die Flexibilität der Vorrichtung hin zu einem mobilen Messaufbau. Ein weiterer Vorteil besteht in der höheren Reproduzierbarkeit der Messung bei mehreren Einlagerstellen durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsmäße Verfahren z.B. im Vergleich zur Messvorrichtung mit der Lichtschranke, da der Messbereich über die

Software und nicht über die Hardware (d.h. über die Einstellung der

Lichtschranken) festgelegt wird. Bisher ist es im Stand der Technik nicht möglich an verschiedenen Orten des Fördersystems, oder auch bei verschiedenen Fördersystemen miteinander vergleichbare, d.h.

reproduzierbare Konturenkontrollen durchzuführen. Ebenso hängt die Genauigkeit des Messsystems mit den Lichtschranken sehr stark davon ab, wo sich die zu vermessende Palette auf dem Förderband befindet. Durch den Einsatz der Kameras vergrößert sich der einstellbare Messbereich.

Im Rahmen der Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Kameras diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Dadurch sind die Kameras optimal auf das Objekt und die Kalibrierelemente von beiden Seiten ausgerichtet, um ein vollständiges 3D-Abbild (bzw. ein Abbild des Objekts mit den Informationen aller Seiten mit Ausnahme der meist nicht-relevanten Information der Unterseite) erzeugen zu können. Die Kalibrierelemente können in Form von dreidimensionalen Objekten ausgebildet sein oder auch durch sich farblich von der Umgebung unterscheidende Flächen; wichtig ist nur, dass die Kalibrierelemente ihre relative Lage zueinander stets beibehalten und vorzugsweise ihre

Dimensionen bekannt sind.

Im Rahmen der Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Kameras diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Dadurch sind die Kameras optimal auf das Objekt und die Kalibrierelemente von beiden Seiten ausgerichtet, um ein vollständiges 3D-Abbild erzeugen zu können.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Kameras als optisches System zur Erzeugung von dreidimensionalen Punktwolken gebildet sind. Durch Erzeugung und Kombination von dreidimensionalen Punktwolken aus unterschiedlichen Aufnahmepositionen ist es möglich, ein vollständiges dreidimensionales Abbild des Objekts zu erstellen, im Speziellen auch eine Information über die Tiefe des Objekts von dessen Rückseite aus zu erhalten. Die Vorrichtung kann dabei Kamerasysteme der

Bewegungssteuerung (z.B. Microsoft® Kinect® oder Asus® Xtion pro) basierend auf dem Messprinzip des strukturierten Lichts oder Time of Flight (TOF) verwenden oder alternativ optische Systeme zur Interferometrie oder plenoptische Kameras verwenden. Dabei ist es besonders bevorzugt die Kameras als TOF-Kameras oder als Kameras auf dem Messprinzip des strukturierten Lichts basierend zu bilden. Bei TOF-Kameras werden eine Intensitätsmessung und eine Laufzeitmessung durchgeführt. Dabei ist es empfehlenswert, dass zur Detektion des Signals jeder Pixel des Bildsensors eine Intensitäts- und die dazugehörige Tiefen Information enthält (Photon Mixing Device). Durch Verwendung von TOF-Kameras wird somit eine 3D- Punktwolke direkt bei der Messung und nicht im Anschluss an die Messung durch die Anwendung aufwendiger und zeitintensiver Rechenalgorithmen erzeugt.

Das Prinzip die Oberflächen- und Tiefen Information eines Objektes mittels strukturiertem Licht zu bestimmen, basiert darauf, dass ein bekanntes

Lichtmuster in den Raum projiziert wird. Die Distorsion bzw. Abweichung des Lichtmusters, welche durch das Auftreffen des Lichtmusters auf die

Oberfläche eines Objekts entsteht, wird dann durch einen Sensor gemessen. In diesem Zusammenhang ist es vorgesehen, dass die Kamera eine

Infrarotkamera aufweist und dass das Lichtmuster als pseudo-zufälliges

Punktmuster gebildet ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Lichtmuster aus Infrarot Speckle gebildet ist, wobei die Specklegröße und die

Speckleform abhängig von der Distanz und der Orientierung des Sensors sind. Diese Speckle entstehen, indem das Infrarotlicht einer Infrarotlichtquelle an einer unebenen Oberfläche - in diesem Fall an einem Gitter - gestreut werden. Die unebene Oberfläche wird als Streuzentrum betrachtet, von wo aus Kugelwellen mit unterschiedlichen Phasen ausgehen, die im Fernfeld interferieren. Dadurch entstehen räumliche Strukturen mit unterschiedlichen Intensitätsminima und -maxima. Durch das Gitter, welches in einem definierten Abstand zur Lichtquelle orientiert ist, wird ein reproduzierbares Speckle-Muster erzeugt. Besonders bevorzugt ist es, wenn drei

verschiedene Specklegrößen für drei verschiedene Distanzregionen des Sensors vorgesehen sind. Weiterhin ist vorgesehen, dass im Speicher der Kamera ein Kalibrationsspeckle Muster hinterlegt ist. Auch hier ist es möglich durch nur eine Messung bzw. eine Abbildung eine 3D Punktwolke zu erzeugen, indem das gemessene projizierte Lichtmuster mit dem in der Kamera abgespeicherten Kalibrationsspeckle Muster verglichen wird. Man ermittelt dabei die Position mit der größten Ähnlichkeit. Dies liefert einen Offset zwischen der für den Punkt erwarteten Position und der durch die Kamera aufgenommenen Position. Anhand der Tiefe des betrachteten Punktes auf einer Ebene in bekannter Distanz und dem wahrgenommenem Offset kann die kartesische Distanz des Pixels zur Kameraebene berechnet werden, da die relative Distanz zwischen Projektor und Kamera bekannt ist.

Bei einem sehr vereinfachten System kann alternativ vorgesehen sein, wenn keine Notwendigkeit der Erstellung eines dreidimensionalen Abbilds besteht, dass die beiden Kameras einmal seitlich, z.B. senkrecht zur Förderrichtung des Objekts auf einem Förderband, und einmal von vorne, d.h. parallel zur Förderrichtung des Objekts auf einem Förderband, auf das Objekt gerichtet sind und jeweils ein zweidimensionales Abbild, dem Punkte zugeordnet werden, erstellt wird. Mit anderen Worten erstellen die Kameras, die in diesem Fall nicht 3D-fähig sein müssen, je ein 2D Bild aus unterschiedlichen Richtungen des Objekts und ordnen diesen Bildern jeweils eine - aus den Projektionen erstellte - Punktwolke zu. Dadurch ließe sich eine Aussage über die Tiefe, die Höhe und die Breite des Objekts treffen. Im Rahmen der Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Kameras diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Dadurch sind die Kameras optimal auf das Objekt und die Kalibrierelemente von beiden Seiten ausgerichtet, um ein vollständiges 3D-Abbild erzeugen zu können.

Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin vorgesehen, dass die Kameras Abbildungen des Objekts mit Farbinformation erzeugen. In diesem

Zusammenhang hat es sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kamera zusätzlich einen RGB-Sensor aufweist zur Zuordnung eines

Farbwertes zu jedem Punkt der 3D-Punktwolke. Ganz besonders bevorzugt ist es wenn jede der Kameras durch eine Infrarotkamera für die TOF- Messung oder die strukturiertes Licht-Messung und durch eine RGB-Kamera gebildet ist. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn ein weiteres Prüfkalibrierelement vorgesehen ist, das ortsfest bezüglich der anderen Kalibrierelemente angeordnet ist. Das zusätzliche Prüfkalibrierelement hat den Vorteil, dass wenn eines der Kalibrierelemente aufgrund von Beschädigung oder

Dejustage für den Kalibrierungsprozess nicht mehr zur Verfügung steht, das Prüfkalibrierelement zum Einsatz kommen kann. Gleichzeitig kann das Prüfkalibrierelement validieren, ob die drei anderen Kalibrierelemente dejustiert sind, indem überprüft wird, ob sich das Prüfkalibrierelement in derselben räumlichen Ebene wie die anderen drei Kalibrierelemente befindet. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass ein Konturrahmen und ein Förderband vorgesehen sind. Das Förderband ermöglicht eine automatisierte

Positionierung der Objekte und eine automatisierte Untersuchung und

Weiterprozessierung mehrerer Objekte hintereinander. Der Konturrahmen kann eckig, rund oder eine an das Objekt angepasste Form aufweisen. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kameras am Konturrahmen über Teleskopstäbe befestigbar sind und wenn die Kalibrierelemente an einem vertikalen Teil des Konturrahmens angeordnet sind. Durch die Befestigung der Kameras am Konturrahmen wird die Montage der Vorrichtung enorm erleichtert. Sie kann überall aufgestellt werden, benötigt wenig Platz,

Fördersysteme müssen nicht umgebaut werden, d.h. jedes Fördersystem ist leicht umrüstbar und die Zeit für die Montage und die Inbetriebnahme ist äußerst gering. Die Befestigung über Teleskopstäbe erhöht darüber hinaus die Flexibilität bei der Positionierung der Kameras relativ zum Objekt bzw. relativ zum Förderband. Dadurch kann die Ausrichtung der jeweiligen

Kamera auf das Förderband und das Objekt optimal gewählt werden.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn sich die Teleskopstäbe automatisiert bewegen lassen. Dies erleichtert ebenfalls eine Fernwartung des Systems. Durch die Positionierung der Kalibrierelemente am vertikalen Teil des Konturrahmens können die Kameras sowohl den Messbereich mit dem Objekt, als auch die Kalibrierelemente in einer Abbildung aufnehmen. Dies ermöglicht die manuelle Kalibration durch eine auf Kalibrierelementen basierende Kalibration zu ersetzen. Im Hinblick auf die Ausbildung eines mobilen Messaufbaus ist es günstig, wenn der Konturrahmen mehrteilig gebildet ist um ein schnelles auf- und abbauen sowie ein platzsparendes Verstauen des Konturrahmens zu ermöglichen. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn der Konturrahmen aus mehreren miteinander verbindbaren Teleskopstäben gebildet ist. Bei einer alternativen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass mehr als zwei Kameras vorgesehen sind. Dies erweist sich als sinnvoll, wenn die zu untersuchenden Objekte besonders groß sind, es sich bei den Objekten beispielsweise um Luftfahrtpaletten handelt. Auf diese Weise kann das Sichtfeld der Kameras vergrößert werden und damit eine kamerabasierte Konturenkontrolle auch bei sehr großen Objekten durchgeführt werden.

Ganz besonders bevorzugt ist es weiterhin, wenn die Kameras mittels einer Steuereinheit motorisch bewegbar sind, wodurch sich die Kameras einfach und schnell justieren lassen. Dies erleichtert ebenfalls die Fernwartung der Vorrichtung. In diesem Zusammenhang ist es gemäß einer alternativen Ausführungsform auch möglich, dass der Steuerrechner über ein Programm zur automatischen Justage und Kalibration der Vorrichtung verfügt.

Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass das Förderband mindestens eine Abzweigung aufweist. Dies ermöglicht die Sortierung oder Aussortierung von Objekten nach der Konturenkontrolle. Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die folgenden Schritte gelöst:

A) Positionieren des Objekts in einem Messbereich,

B) Erzeugung von einer ersten Abbildung durch eine erste Kamera und von einer zweiten Abbildung durch eine zweite Kamera des

Messbereichs aus unterschiedlichen Richtungen,

C) Zuordnung von jeweils einer ersten Punktwolke mit einem ersten

Koordinatensystem zu der von der ersten Kamera erzeugten

Abbildung und von einer zweiten Punktwolke mit einem zweiten Koordinatensystem zu der von der zweiten Kamera erzeugten zweiten

Abbildung,

D) Anwendung einer vorher festgelegten Transformationsmatrix auf die zweite Punktwolke und Transformation aller Punkte der zweiten Punktwolke in das erste Koordinatensystem der ersten Punktwolke, E) Zusammensetzung der transformierten zweiten Punktwolke und der ersten Punktwolke zu einer Gesamtpunktwolke,

F) Erkennung von dem Objekt zugeordneten Objektpunkten innerhalb der Gesamtpunktwolke,

G) Bestimmung der Maße des Objekts anhand eines durch die

Objektpunkte gebildeten 3D-Abbilds. Der Vorteil der Erzeugung von zwei Punktwolken liegt darin, dass ein vollständiges dreidimensionales Abbild des Objekts erstellt werden kann. Das Verfahren hat darüber hinaus den Vorteil, dass es im Vergleich zu dem Verfahren mit der Lichtschranke ein sehr schnelles Verfahren ist, da die Abbildungen aufgenommen und dann weiter verarbeitet werden, während bei einer Vermessung über eine Lichtschranke die Geschwindigkeit der Messung abhängig von der Geschwindigkeit des Förderbands ist und die Messung der Länge der Ware über die Fördergeschwindigkeit berechnet wird. Das

Verfahren lässt sich sowohl bei sich bewegenden als auch bei ruhenden Körpern anwenden. Je nach Vorrichtung können der Schritt B und der Schritt C zusammengefasst von der jeweiligen Kamera selbst durchgeführt werden, d.h. die Kamera liefert die jeweilige 3D-Punktwolke bereits selbst. Durch die Transformation der zweiten Abbildung mit dem zweiten Koordinatensystem in das erste Koordinatensystem der ersten Abbildung kann ein vollständiges 3D-Abbild (bzw. ein Abbild des Objekts mit den Informationen aller Seiten mit Ausnahme der meist nicht-relevanten Information der Unterseite)

zusammengesetzt werden. Es ist selbstverständlich auch möglich anstelle einer Transformation des zweiten Koordinatensystems in das erste, das erste Koordinatensystem in das zweite zu transformieren. Durch die Erkennung der Objektpunkte kann der Hintergrund entfernt werden. Alternativ zu einer Transformation ist es auch möglich, sowohl die erste als auch die zweite Punktwolke über eine vorher bekannte Transformationsmatrix in ein drittes neutrales Koordinatensystem, d.h. z.B. in ein Weltkoordinatensystem, zu transformieren. Im Rahmen der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Verfahren durch einen Steuerrechner automatisiert gesteuert wird. Dadurch können in einer Speichereinheit des Steuerrechners Daten hinterlegt werden und Messdaten gespeichert werden. Bei entsprechenden Kameras können dabei sowohl dreidimensionale, als auch zweidimensionale Bilddaten je nach Messung gespeichert werden. Durch das Verfahren lassen sich die Höhe, die Breite, die Tiefe und das Volumen des zu vermessenden Objekts bestimmen. Darüber hinaus lässt sich durch die Erstellung eines 3D- Abbilds des Objekts, wenn sich das Objekt z.B. auf einer Palette befindet, feststellen, ob die gesamte Palette besetzt ist oder ob noch Freiraum auf der Palette vorhanden ist. Dies würde in einem weiteren Schritt ermöglichen, ein weiteres Objekt auf der Palette zu positionieren, um den oft begrenzten Lagerraum optimal auszunutzen. Im einfachsten Fall können die Kameras, die entweder gegenüberliegend oder diametral gegenüberliegend

angeordnet sind, zwei 3D Teilansichten erzeugen, denen Punkte zugeordnet werden, um die Breite und die Höhe und die Tiefe des Objekts zu

bestimmen. Durch eine diametral gegenüberliegende Anordnung der

Kameras kann ein vollständiges 3D-Abbild des zu vermessenden Objekts erzeugt werden. Dabei ist es sinnvoll, dass eine Ausrichtvorrichtung (z.B. Ausrichtschienen) zur Ausrichtung der Palette vorgesehen ist. Dadurch wird die Palette in die gewünschte Lage verdreht, d.h. z.B. in Förderlängsrichtung orientiert, und es ist sichergestellt, dass genau zwei - diametral

gegenüberliegende - Kameras ausreichen, um ein vollständiges 3D-Abbild des Objekts und/oder der Palette zu erzeugen. Alternativ ist es möglich für einen mobilen Messaufbau, dass das Verfahren durch die Microcontroller in den Kameras und durch eine Hauptplatine gesteuert wird. Im Rahmen der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die bei Schritt B durch die erste Kamera und die zweite Kamera erzeugte erste Abbildung und zweite Abbildung des Messbereichs zusätzlich zum Objekt auch drei Kalibrierelemente, vorzugsweise mit bekannten Dimensionen abbilden, deren relative Lage zueinander festgelegt ist und dass die

Transformationsmatrix aus Schritt D zunächst dadurch bestimmt wird, dass die Kalibrierelemente innerhalb der ersten Punktwolke erkannt werden, dass den Kalibrierelementen Kalibrierpunkte innerhalb der ersten Punktwolke zugeordnet werden und dass die Kalibrierpunkte in Relation zu der zuvor bekannten relativen Lage der Kalibrierelemente zueinander gesetzt werden. Mit anderen Worten sind die erste und die zweite Kamera derart angeordnet, dass sich in ihrem Sichtfeld die Kalibrierelemente und gegebenenfalls das Prüfkalibrierelement befindet. Dies ist in jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Fall. Der Sichtbereich ist dabei der Bereich, den die Kameras insgesamt ablichten können (Messbereich). Dies bedeutet, dass in einer Ausführungsform der Kameras mit einem Weitwinkelobjektiv ein sehr viel größerer Messbereich entsteht, als dies mit einem normalen oder mit einem Zoomobjektiv der Fall wäre. Es wird die Erzeugung einer

Transformationsmatrix mit jeder Messung bewirkt und die manuelle

Kalibration durch eine Kalibration mit externen Kalibrierelementen ersetzt. Die Ausrichtung der Kamera auf das Objekt kann dabei geändert werden, ohne dass die Kamera manuell neu kalibriert werden muss und die

Kalibration erfolgt automatisch. Über die Erkennung der Kalibrierelemente auf der Abbildung lässt sich feststellen, ob die Kameras dejustiert sind. Dabei wird über ein Prüfkalibrierelement überprüft, ob sich dieses in derselben Ebene wie die anderen drei Kalibrierelemente befindet, d.h. ob es zu einer Verstellung der Kalibrierelemente gekommen ist (z.B. durch das Touchieren eines Kalibrierelements durch ein Objekt). Sollte aufgrund eines besonders sperrigen Objekts (Stückgut) eines der drei Kalibrierelemente nicht durch die Kamera abbildbar sein, so kann das Prüfkalibrierelement stattdessen zum Einsatz kommen.

Alternativ ist es vorgesehen, dass die Transformationsmatrix bestimmt wird, zumindest durch die folgenden Schritte:

- Erzeugung von einer Kalibrierabbildung durch eine der beiden

Kameras des Messbereichs, in dem mindestens drei

Kalibrierelemente angeordnet sind, deren relative Lage zueinander bekannt ist, Zuordnung von einer Kalibrierpunktwolke mit einem

Kalibrierkoordinatensystem zu der von einer der Kameras erzeugten Kalibrierabbildung,

- Erkennung der Kalibrierelemente innerhalb der Kalibrierpunktwolke, - Zuordnung von Kalibrierpunkten zu den Kalibrierelementen innerhalb der Kalibrierpunktwolke,

- Kalibrierpunkte werden in Relation zu der zuvor bekannten relativen Lage der Kalibrierelemente zueinander gesetzt.

Hierdurch wird eine separate Bestimmung der Transformationsmatrix unabhängig vom Messvorgang ermöglicht, d.h. die Kalibration erfolgt in regelmäßigen Abständen, aber nicht bei jeder Messung. Dies verringert die benötigte Rechenleistung des Steuerrechners und ermöglicht deshalb eine schnelle Messung der Objekte. Besonders vorteilhaft ist diese Art der

Bestimmung der Transformationsmatrix bei besonders sperrigen Objekten, bei denen auf der Abbildung die Kalibrierelemente durch das Objekt verdeckt werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn für die Datenverarbeitung im Rahmen des Verfahrens eine Kombination aus 2D und 3D Algorithmen verwendet werden. Dies verringert die benötigte Rechenleistung und beschleunigt die benötigte Rechenzeit im Vergleich zu reinen 3D Algorithmen.

In diesem Zusammenhang ist alternativ vorgesehen, dass die

Transformationsmatrix bestimmt wird, zumindest durch die folgenden

Schritte: - Erzeugung von einer Kalibrierabbildung des Messbereichs mittels einer der beiden Kameras, wobei im Messbereich mindestens drei Kalibrierelemente angeordnet sind, deren relative Lage zueinander bekannt ist, - Extraktion eines Kalibriertiefenbildes aus der erzeugten

Kalibrierabbildung und Zuordnung eines Kalibrierkoordinatensystems zum Kalibriertiefenbild,

- Erkennung der Kalibrierelemente innerhalb des Kalibriertiefenbildes,

- Zuordnung von Kalibrierpunkten zu den Kalibrierelementen innerhalb des Kalibriertiefenbildes,

Durch die Ermittlung der Transformationsmatrix über ein Kalibriertiefenbild, d.h. aus einer 2D-lnformation benötigt die Bestimmung der

Transformationsmatrix weniger Rechenleistung und kann somit schneller durchgeführt werden, als bei Bestimmung der Transformationsmatrix über eine 3D Kalibrierpunktwolke. Aufgrund der rascheren Bestimmung der Transformationsmatrix ist es möglich, diese häufiger, sogar vor jedem Messvorgang zu bestimmen, um so die Genauigkeit des Messaufbaus und des Verfahrens zu verbessern. Auf diese Weise kann jedes Mal, wenn das Verfahren durchgeführt wird, die Vorrichtung überprüft werden, ob der Sichtbereich der Kameras auf das zu vermessende Objekt optimal ist, ob die Kalibrierelemente richtig abgebildet werden etc.

Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin bevorzugt, dass die

Transformationsmatrix in Form einer 4 x 4 Matrix mit drei Winkeln für die Rotation und drei Elementen für die Translation gebildet ist. Dies ermöglicht eine optimale Transformation des einen Koordinatensystems in das andere durch die Wahl von sechs Freiheitsgraden.

Ganz besonders bevorzugt ist es weiterhin, wenn die Kameras Abbildungen mit Farbinformation erzeugen. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass jede der Kameras aus einer Kamera für die Tiefenmessung und aus einem RGB- Sensor für die Farbinformation gebildet ist. Durch die zusätzliche

Farbinformation können bei einem erstellten 3D-Abbild des Objekts eventuelle Überhänge, Beschädigungen oder ähnliches mittels einer

Software sichtbar gemacht werden. Gleichzeitig kann freier Raum auf einer Palette von bereits besetztem Raum farblich unterschieden werden. Ebenso können Kanten von Objekten, beispielsweise über Texturanalyse, erkennbar gemacht werden und somit einzelne Objekte voneinander getrennt bzw. unterschieden werden. Dies erleichtert zusätzlich eine Zuordnung, welches Objekt sich wo befindet und ermöglicht eine automatische Erfassung, Zuordnung, Aufbewahrung und Katalogisierung von Objekten in einem Lager.

Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, wenn das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst:

H) Vergleich der durch das 3D-Abbild erzielten Maße des Objekts mit zuvor festgelegten Maximalwerten oder zuvor festgelegten

Minimalwerten,

I) Aussortierung des Objekts, wenn eines der durch das 3D-Abbild

erzielten Maße den dafür festgelegten Maximalwert überschreitet oder den dafür festgelegten Minimalwert unterschreitet. Dadurch können Objekte mit Überhängen, zu große Objekte oder auch zu kleine Objekte automatisch aussortiert werden, d.h. bei Vorhandensein eines Förderbandes über eine Abzweigung des Förderbands ausgeschleust werden. Alternativ kann die Beförderung des Stückgutes auch gestoppt werden. Wenn kein Förderband eingesetzt werden sollte, ist es möglich, über z.B. ein akustisches Signal auf eine nötige Aussortierung aufmerksam zu machen; damit also ein Alarmsignal auszugeben.

Alternativ ist es vorgesehen, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:

J) Vergleich der durch das 3D-Abbild erzielten Maße des Objekts mit vorher festgelegten Grenzwerten,

K) Sortierung des Objekts danach, innerhalb welcher Grenzwerte die durch das 3D-Abbild erzielten Maße sich befinden.

Dadurch wird eine automatisierte Sortierung nach Größe ermöglicht, um Platz im Lagerraum optimal ausnutzen zu können. Alternativ können Objekte anhand ihrer Größe erkannt, sortiert und unterschiedlich weiterprozessiert werden. Dies ermöglicht z.B. die Kontrolle der Kennzeichnung von Objekten.

Im Rahmen der Erfindung ist in einer alternativen Ausführungsform

vorgesehen, dass in einer mit einem Steuerrechner verbundenen Datenbank, d.h. in einer Speichereinheit, 3D-Modelle hinterlegt sind, mit denen die durch das 3D-Abbild erzielten Maße verglichen werden. Durch den Vergleich mit einem 3D-Modell wird erreicht, dass man feststellen kann, ob die Palette vollständig beladen ist oder ob noch Platz für weitere Objekte zur Verfügung steht. Gleichzeitig kann im Rahmen der Qualitätskontrolle festgestellt werden, ob Objekte beschädigt sind, da Objekte mit demselben Inhalt dieselben Maße vorweisen sollten und damit demselben 3D-Modell entsprechen sollten. Dadurch wird die Detektion und Visualisierung von beschädigten Objekten, d.h. eine Packmusteranalyse oder ein

Packmusterabgleich ermöglicht. Zusammenfassend liegt der Vorteil der Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren erstellt zu haben, welches vollautomatisiert 3D-Abbilder von Objekten erstellen und weiterprozessieren kann. Dabei beschränkt sich die Vollautomatisierung nicht nur auf den Mess- und

Weiterverarbeitungsprozess, sondern ist auch auf die Wartung im Hinblick auf die Kalibrierung des Systems und die Justage der Kameras erweitert. Dadurch kann eine automatisierte Fernwartung des Systems erreicht werden. Aufgrund der geringen Anzahl an Bauteilen ist nur eine geringe Montage- und Inbetriebnahmezeit bei geringem Platzbedarf vonnöten, und es tritt eine Erleichterung der Wartung und des Ersatzes von Teilen ein. Gleichzeitig kann ein bestehendes Fördersystem ohne großen Aufwand umgerüstet werden. Darüber hinaus besteht eine hohe Flexibilität in der Anwendbarkeit des Systems: Beispielsweise zur Detektion und

Visualisierung von beschädigten Paketen oder Überhängen, zur Detektion von Volumina zur optimalen Ausnutzung des vorhandenen Lagerraums oder zur Paketerkennung.

Im Folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen

Vorrichtung mit einem zu vermessenden Objekt, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßem Vorrichtung ohne Objekt,

Fig. 3 eine Frontansicht von Fig. 1 ,

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemaße Vorrichtung 1 mit einem Förderband 9, auf dem sich ein Objekt 2 mit einer Palette 12 befindet. Das Förderband 9 und das Objekt 2 sind weitläufig umgeben von einem rechteckig ausgebildeten Konturrahmen 8, an dessen oberer Strebe über einen dreiteilig ausgebildeten Teleskopstab 10 eine erste Kamera 4 angebracht ist und diametral gegenüberliegend über einen weiteren dreiteiligen Teleskopstab 10 eine zweite Kamera 5 angebracht ist. Fig. 2 zeigt, dass jeweils zwei

Kalibrierelemente 6 in Form von Kalibrierkugeln an der Innenseite des vertikalen Teils 1 1 des Konturrahmens 8 angebracht sind. Dabei dient eines der Kalibrierelemente 6 als zusätzliches Prüfkalibrierelement 7. Neben Kugeln kommen auch Kalibrierelemente 6 mit anderer Formgebung infrage; so z.B. Quader, Würfel, Dreiecke bzw. Pyramiden, etc. . Fig. 1 zeigt, dass die Kameras 4, 5 sowohl auf das zu vermessende Objekt 2, als auch auf die Kalibrierelemente 6,7 gerichtet sind. Die Teleskopstäbe 10 können optional über eine Steuereinheit analog zu den Kameras 4, 5 bewegt werden.

Dadurch wird eine fernsteuerbare bzw. automatisierbare Justage der

Kameras 4, 5 zur optimalen Ausrichtung der Kameras 4, 5 auf das Objekt und die Kalibrierelemente 6, 7 ermöglicht. Darüber hinaus wird durch die Teleskopstäbe 10 bewirkt, dass der für eine vollständige Abbildung des Objekts 2 vom Objektiv benötigte Abstand generiert wird. Fig. 3 zeigt zusätzlich, dass die Kalibrierelemente 6, 7 über Stäbe an den vertikalen Teilen 1 1 des Konturrahmens 8 angebracht sind und sich in einem

Sicherheitsabstand zum Objekt 2 befinden, so dass bei der Durchschleusung des Objekts 2 auf dem Förderband 9 die Kalibrierelemente 6, 7 nicht beschädigt oder dejustiert werden können. Darüber hinaus verfügt das Förderband seitlich über jeweils eine Ausrichtschiene bzw. eine Schiene 13, die der optimalen Positionierung des Objekts 2 im Messbereich 3 dient, bzw. die die Palette 12 mit dem Objekt beim Weitertransport in Längsrichtung ausrichtet.

Mit der Vorrichtung aus Fig. 1 kann mittels des im Folgenden beschriebenen Verfahrens eine Konturenkontrolle von mindestens einem Objekt 2 erfolgen: Dazu wird das Objekt 2 zuerst über das Förderband 9 in einem Messbereich 3 positioniert. Während das Objekt 2 mittels des Förderbandes 9 durch die durch den Konturrahmen 8 gebildete Schleuse transportiert wird, nimmt die erste Kamera 4 eine erste Abbildung des Objekts 2 auf, wobei die zweite Kamera 5 instantan, d.h. gleichzeitig mit der ersten Kamera 4, eine zweite Abbildung aus der diametral gegenüberliegenden Richtung aufnimmt. Aus der ersten Abbildung durch die erste Kamera 4 wird eine erste Punktwolke mit einem ersten Koordinatensystem erzeugt, wobei aus der der zweiten Abbildung, die durch die zweite Kamera 5 erzeugt wurde, eine zweite Punktwolke mit einem zweiten Koordinatensystem erzeugt wird. Darüber hinaus besitzen die durch die Kameras 4, 5 erzeugten Abbildungen des Objekts 2 auch eine Farbinformation. Diese Farbinformation wird ebenfalls in der jeweiligen dreidimensionalen Punktwolke hinterlegt und gegebenenfalls in einem Speicher des (in den Figuren nicht näher dargestellten)

Steuerrechners gespeichert. Auf die zweite Punktwolke wird durch den Steuerrechner eine vorher festgelegte Transformationsmatrix angewendet, die in Form einer 4x4-Matrix mit drei Winkeln für die Rotation und drei Elementen für die Translation gebildet ist. Dadurch wird das zweite

Koordinatensystem in das erste Koordinatensystem transformiert. Die transformierte zweite Punktwolke und die erste Punktwolke werden daraufhin zu einer Gesamtpunktwolke zusammengesetzt. Die Gesamtpunktwolke enthält ein 3D-Abbild des Messbereichs 3. Um den Hintergrund des

Messbereichs 3 vom eigentlich zu vermessenden Objekt 2 unterscheiden zu können, wird entweder anhand der Farbinformation oder mit Hilfe einer Rändererkennung die dem Objekt 2 zugeordneten Objektpunkte innerhalb der Gesamtpunktwolke erkannt. Damit wird dann das Bild vom Hintergrund getrennt und es verbleibt nur die Gesamtpunktwolke, die um den Hintergrund reduziert wurde und deshalb nur noch die Objektpunkte des zu

vermessenden Objekts 2 umfasst. Anhand dieser Objektpunkte können nun die Maße des Objekts 2 wie die Länge, die Höhe, die Breite, die

Tiefen Information, das Volumen etc. bestimmt werden, indem ein 3D-Abbild des Objekts 2 anhand der Objektpunkte erstellt wird. Dieses 3D-Abbild und die bestimmten Maße können in einer Datenbank des Steuerrechners hinterlegt und abgespeichert werden.

Die so vermessenen Objekte 2 können dann mit zuvor festgelegten

Maximalwerten oder zuvor festgelegten Minimalwerten verglichen werden, um zu große oder zu kleine Objekte 2 aussortieren zu können. Die

Aussortierung kann dabei entweder über eine Abzweigung des

Förderbandes 9 oder durch z.B. ein akustisches Signal erfolgen. Alternativ können die durch das 3D-Abbild erzielten Maße auch mit vorher festgelegten Grenzwerten verglichen werden, um darauf aufbauend die Objekte 2 innerhalb der Grenzwerte zu sortieren. Dies ermöglicht eine automatisierte Sortierung nach Größen, um den verfügbaren Platz in einem Lagerraum optimal ausnutzen zu können oder um die Objekte 2 ihren Größen

entsprechend weiterprozessieren zu können. Alternativ können in der Datenbank des Steuerrechners 3D-Modelle hinterlegt sein, die einen

Abgleich mit den Maßen des 3D-Abbilds erlauben (Modellanpassung). Durch den Vergleich mit dem 3D-Modell kann bei einer beladenen Palette 12 darüber hinaus festgestellt werden, ob diese vollständig belegt ist oder ob noch Raum zur weiteren Beladung zur Verfügung steht. Darüber hinaus können im Rahmen einer Qualitätskontrolle Überhänge oder auch

beschädigte Pakete detektiert und mittels der Farbinformation und dem Steuerrechner auch visualisiert werden. Ebenso ist es durch die Erzeugung eines 3D-Abbilds des Objekts 2 möglich, eine Paketerkennung zu betreiben, oder auch sich auf den Objekten 2 befindliche Etiketten mittels der Kameras 4, 5 auszulesen.

Die Transformationsmatrix kann auf zwei verschiedene Arten bestimmt werden und ermöglicht die für eine Fernwartung nötige vollautomatisierte Kalibrierung der Vorrichtung 1 anhand der Kalibrierelemente 6 anstelle einer manuellen Kamerakalibrierung. Zum einen kann die Vorrichtung bei jedem Messvorgang neu kalibriert werden, indem die Transformationsmatrix für jeden Messvorgang neu bestimmt wird: Da die Kameras 4, 5 sowohl auf das Objekt 2, als auch auf mindestens drei Kalibrierelemente 7 gerichtet sind, deren relative Lage zueinander festgelegt ist, kann die Transformationsmatrix dadurch bestimmt werden, dass die Kalibrierelemente 6 innerhalb der ersten Punktwolke erkannt werden und dass den Kalibrierelementen 6

Kalibrierpunkte innerhalb der ersten Punktwolke zugeordnet werden. Die Kalibrierpunkte werden mit der vorher bekannten relativen Lage der drei Kalibrierelemente 6 zueinander verglichen und daraus die

Transformationsmatrix berechnet.

Alternativ und bevorzugt ist es dagegen, die Vorrichtung 1 nicht bei jedem Messvorgang neu zu kalibrieren, sondern in regelmäßigen Abständen einen separaten Kalibriervorgang zur Bestimmung der Transformationsmatrix durchzuführen. Dazu wird mittels einer der beiden Kameras 4, 5 der

Messbereich 3 mit mindestens drei Kalibrierelementen 6, deren relative Lage zueinander bekannt ist, aufgenommen und dieser Kalibrierabbildung eine dreidimensionale Kalibrierpunktwolke mit einem Kalibrierkoordinatensystem zugeordnet. Mittels des Steuerrechners werden die Kalibrierelemente 6 vom Hintergrund innerhalb der Kalibrierpunktwolke unterschieden (z.B. anhand der Farbinformation oder mit Hilfe einer Rändererkennung) und den

Kalibrierelementen 6 Kalibrierpunkte zugeordnet. Die Kalibrierpunkte werden wiederum mit der zuvor bekannten relativen Lage der Kalibrierelemente 6 verglichen und daraus direkt die Transformationsmatrix berechnet. Diese Bestimmung der Transformationsmatrix bzw. diese Art der Kalibrierung der Vorrichtung 1 ist bevorzugt, da es speziell bei sperrigen Stückgut schwierig ist, sowohl das Objekt 2 als auch die drei Kalibrierelemente 6 in einer

Abbildung aufzunehmen.

Um regelmäßig überprüfen zu können, ob die Kalibrierelemente 6

unbeschädigt sind bzw. dass die Kalibrierelemente 6 nicht dejustiert sind, kann eine Messung durchgeführt werden, in der der Messbereich durch die erste Kamera 4 und die zweite Kamera 5 aufgenommen wird, wobei die erste Kamera 4 und die zweite Kamera 5 auf alle vier Kalibrierelemente 6, 7, d.h. auf die drei Kalibrierelemente 6 und das vierte Prüfkalibrierelement 7 gerichtet ist. Da die drei Kalibrierelemente 6 eine Ebene miteinander aufspannen, kann anhand der Position des vierten Prüfkalibrierelements 7 bestimmt werden, ob sich das vierte Prüfkalibrierelement 7 in derselben

Ebene wie die anderen drei Kalibrierelemente 6 befindet. Sollte dies nicht der Fall sein, kann eine Fehlermeldung an den Steuerrechner weitergegeben werden, dass die Kalibrierelemente 6 dejustiert sind. Alternativ kann darüber hinaus auch überprüft werden, ob das Prüfkalibrierelement 7 mit zweien von den drei Kalibrierelementen 6 eine Ebene aufspannt, so dass das

Prüfkalibrierelement 7 das dejustierte Kalibrierelement 14 bei der

Kalibrationsmessung ersetzen kann. Weiterhin kann das Prüfkalibrierelement 7 als reguläres Kalibrierelement 6 Verwendung finden, sollte eines der übrigen Kalibnerelennente 6 beschädigt sein. Dann sind wiederum drei Kalibrierelemente 6 vorhanden.

Ergänzend oder alternativ kann durch die Vorrichtung auch eine Erkennung der Palette 12 erfolgen, um zu überprüfen, ob diese beschädigt ist.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Objekt

3 Messbereich

4 erste Kamera

5 zweite Kamera

6 Kalibrierelemente

7 Prüfkalibherelemente

8 Konturrahmen

9 Förderband

10 Teleskopstäbe

11 vertikaler Teil

12 Palette

13 Schiene

Claims

Patentansprüche:

Vorrichtung (1) zur kamerabasierten Konturenkontrolle von Objekten (2) mit einem essbereich (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kamera (4) zur Aufzeichnung einer im Messbereich (3) angeordneten ersten Punktwolke mit einem ersten Koordinatensystem und eine zweite Kamera (5) zur Aufzeichnung von einer im

Messbereich (3) angeordneten zweiten Punktwolke mit einem zweiten Koordinatensystem vorgesehen sind, weiterhin mit einem

Steuerrechner zur Angleichung zumindest eines der

Koordinatensysteme in mindestens ein anderes und mit mindestens drei im Messbereich (3) zueinander ortsfest angeordneten

Kalibrierelementen (6).

Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (4, 5) als optisches System zur Erzeugung von drei dimensionalen Punktwolken gebildet sind.

Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (4, 5) diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, dass ein weiteres Prüfkalibrierelement (7)

vorgesehen ist, das ortsfest bezüglich der anderen Kalibrierelementen (6) angeordnet ist.

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Konturrahmen (8) und ein Förderband (9) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die

Kameras(4, 5) am Konturrahmen (8) über Teleskopstäbe (10) befestigbar sind und dass die Kalibrierelemente (6) an einem vertikalen Teil (11) des Konturrahmens (8) angeordnet sind,

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, dass die Kameras (4, 5) mittels einer Steuereinheit motorisch bewegbar sind. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, dass das Förderband (9) mindestens eine

Abzweigung aufweist.

9. Verfahren zur kamerabasierten Konturenkontrolle mindestens eines Objekts (2) umfassend die Schritte:

A) Positionieren des Objekts (2) in einem Messbereich (3),

B) Erzeugung von einer ersten Abbildung durch eine erste Kamera (4) und von einer zweiten Abbildung durch eine zweite Kamera (5) des Messbereichs (3) aus unterschiedlichen Richtungen,

C) Zuordnung von jeweils einer ersten Punktwolke mit einem ersten Koordinatensystem zu der von der ersten Kamera (4) erzeugten

Abbildung und von einer zweiten Punktwolke mit einem zweiten Koordinatensystem zu der von der zweiten Kamera (5) erzeugten zweiten Abbildung,

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP D) Anwendung einer vorher festgelegten Transformationsmatrix auf die zweite Punktwolke und Transformation aller Punkte der zweiten Punktwolke in das erste Koordinatensystem der ersten

Punktwolke,

E) Zusammensetzung der transformierten zweiten Punktwolke und der ersten Punktwolke zu einer Gesamtpunktwolke,

F) Erkennung von dem Objekt (2) zugeordneten Objektpunkten

innerhalb der Gesamtpunktwolke,

G) Bestimmung der Maße des Objekts (2) anhand eines durch die Objektpunkte gebildeten 3D-Abbilds. lO.Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Schritt B durch die erste Kamera (4) und die zweite Kamera (5) erzeugte erste Abbildung und zweite Abbildung des Messbereichs zusätzlich zum Objekt (2) auch drei Kalibrierelemente (6) abbilden, deren relative Lage zueinander festgelegt ist und dass die

Transformationsmatrix aus Schritt D zunächst dadurch bestimmt wird, dass die Kalibrierelemente (6) innerhalb der ersten Punktwolke erkannt werden, dass den Kalibrierelementen (6) Kalibrierpunkte innerhalb der ersten Punktwolke zugeordnet werden und dass die Kalibrierpunkte in Relation zu der zuvor bekannten relativen Lage der

Kalibrierelemente (6) zueinander gesetzt werden.

11.Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsmatrix bestimmt wird zumindest durch die folgenden Schritte:

- Erzeugung von einer Kalibrierabbildung durch eine der beiden Kameras (4, 5) des Messbereichs (3), in dem mindestens drei

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP Kalibrierelemente (6) angeordnet sind, deren relative Lage zueinander bekannt ist,

- Zuordnung von einer Kalibrierpunktwolke mit einem

Kalibrierkoordinatensystem zu der von einer der Kameras (4, 5) erzeugten Kalibrierabbildung,

- Erkennung der Kalibrierelemente (6) innerhalb der

Kalibrierpunktwolke,

- Zuordnung von Kalibrierpunkten zu den Kalibrierelementen (6) innerhalb der Kalibrierpunktwolke,

- Kalibrierpunkte werden in Relation zu der zuvor bekannten

relativen Lage der Kalibrierelemente (6) zueinander gesetzt.

12, Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch

gekennzeichnet, dass die Transformationsmatrix in Form einer 4 x 4 Matrix mit drei Winkeln für die Rotation und drei Elementen für die Translation gebildet ist. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch

gekennzeichnet, dass die Kameras (4, 5) Abbildungen mit

Farbinformation erzeugen.

14 Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei dieses ferner folgende Schritte umfasst:

H) Vergleich der durch das 3D-Abbild erzielten Maße des Objekts (2) mit zuvor festgelegten Maximalwerten oder zuvor festgelegten Minimalwerten,

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP I) Aussortierung des Objekts (2), wenn eines der durch das SD- Abbild erzielten Maße den dafür festgelegten Maximalwert überschreitet oder den dafür festgelegten Minimalwert

unterschreitet.

15. erfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei dieses folgende Schritte umfasst:

J) Vergleich der durch das 3D-Abbild erzielten Maße des Objekts (2) mit orher festgelegten Grenzwerten,

K) Sortierung des Objekts (2) danach, innerhalb welcher Grenzwerte, die durch das 3D-Abbild erzielten Maße sich befinden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch

gekennzeichnet, dass in einer mit einem Steuerrechner verbundenen Datenbank 3D-Modelle hinterlegt sind, mit denen die durch das 3D- Abbild erzielten Maße verglichen werden.

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP