DE10017463A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen von Objekten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen von Objekten

Info

Publication number
DE10017463A1
DE10017463A1 DE2000117463 DE10017463A DE10017463A1 DE 10017463 A1 DE10017463 A1 DE 10017463A1 DE 2000117463 DE2000117463 DE 2000117463 DE 10017463 A DE10017463 A DE 10017463A DE 10017463 A1 DE10017463 A1 DE 10017463A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
coordinate system
reference mark
light
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2000117463
Other languages
English (en)
Other versions
DE10017463B4 (de
Inventor
Jean Dr Blondeau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
METRONOM GMBH INDUSTRIAL MEASUREMENTS, 55120 MAINZ
Original Assignee
Metronom Gesellschaft fur Industrievermessung mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metronom Gesellschaft fur Industrievermessung mbH filed Critical Metronom Gesellschaft fur Industrievermessung mbH
Priority to DE2000117463 priority Critical patent/DE10017463B4/de
Publication of DE10017463A1 publication Critical patent/DE10017463A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10017463B4 publication Critical patent/DE10017463B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/245Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung von Objekten, bei welchem das zu vermessende Objekt und gleichzeitig das Bild von zumindest einer feststehenden Referenzmarke aufgenommen wird. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist dazu zumindest eine feststehende Referenzmarke, zumindest einen Sensor zur Aufnahme des vom Objekt kommenden Lichts und der Referenzmarke und zumindest einen teildurchlässigen Spiegel im Messvolumen des zumindest einen Sensors auf, der derart angeordnet ist, dass er die gleichzeitige Aufnahme der zumindest einen Referenzmarke und des vom Objekt kommenden Lichts erlaubt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen von Objekten und eine entspre­ chende Messvorrichtung.
Beim Vermessen von Objekten, z. B. von Karosseriebauteilen bei deren Fertigung oder ganzen Rohkarossen, entsteht oft die Notwendigkeit, diese auf ihre Exaktheit zu über­ prüfen. Zu diesem Zweck wird bei einem bekannten Verfahren ein Lichtmuster auf das Bauteil geschickt und die Reflexion vermessen. Durch Vergleich mit zu erwartenden Reflexionsmustern oder durch Betrachtung der Änderung des reflektieren Lichtmusters beim Überstreichen des Bauteils können Rückschlüsse auf die Exaktheit des Bauteils gezogen werden.
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird das Bauteil beleuchtet und das daran gestreute Licht gegebenenfalls nach entsprechender Projektion mit einem Sensor auf­ genommen und analysiert bzw. mit zu erwartenden Streumustern verglichen.
Dabei können ein oder mehrere Sensoren zur Aufnahme des reflektierten Lichtmusters bzw. des gestreuten Lichts eingesetzt werden.
Eine Änderung der Lage oder Orientierung des oder der Sensoren soll die Messung möglichst wenig beeinflussen. Eine solche Änderung kann z. B. durch Setzungen oder Temperatureinflüsse passieren. Auf diese Weise wird die gegenseitige Lage einzelner Sensoren bzw. die Lage eines Sensors gegenüber der Lage des zu vermessenden Objekts ungenau und kann die Messung beeinflussen.
Daraus resultiert die Notwendigkeit, den oder die Sensoren mit Hilfe von Referenzmar­ ken in das Koordinatensystem des zu vermessenden Objekts einzumessen. Die Lage der Referenzmarken ist im Koordinatensystem des zu vermessenden Objekts bekannt bzw. im Vorhinein vermessen. Werden nun die Referenzmarken mit dem oder den Sensoren gemessen, so ist die relative Lage bzw. Orientierung des bzw. der Sensoren mit Bezug zu den Referenzmarken und somit mit Bezug zu dem Koordinatensystem des Objektes bekannt.
Zum Beispiel beim Karosseriebau können die einzelnen Sensoren bei ihrem Einbau in das Fahrzeugbauteilkoordinatensystem eingemessen werden, um die Beziehung zwi­ schen Sensor- und Fahrzeugbauteilkoordinatensystem festzustellen. Eine spätere Überprüfung der Lage und Orientierung erfordert allerdings das Stoppen der Produkti­ on, um die Sensoren wieder neu einzumessen. Dementsprechend wird eine solche Einmessung nur vorgenommen, wenn eine Sensormessung tatsächlich eine schlechte Qualität aufweist. Um Temperatureffekte oder kurzfristige Störungen aufzudecken, sind solche turnusmäßigen Einmessungen jedoch oftmals zu grob.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Vermessen von Objek­ ten und eine entsprechende Messvorrichtung anzugeben, die eine zuverlässigere Einmessung der Sensoren gestattet.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden feststehende Referenzmarken bereit­ gestellt, die im Koordinatensystem des zu vermessenden Objekts eingemessen sind. Die Referenzmarken können dabei vom Objekt unabhängig angebracht sein, z. B. an einem Gebäudeteil oder Gerüst. Das von dem Objekt kommende Licht wird gleichzeitig mit den Referenzmarken aufgenommen. Schließlich werden die Referenzkoordinaten der Referenzmarken in dem Sensorkoordinatensystem bestimmt.
Durch die gleichzeitige Aufnahme des Messobjekts und der Referenzmarken ist eine Simultaneinmessung der Sensoren möglich. Bei jeder einzelnen Messung werden gleichzeitig die Referenzkoordinaten der Referenzmarken im Sensorkoordinatensys­ tem bestimmt und auf diese Weise für jede einzelne Messung "online" die Lage und Orientierung der Sensoren festgelegt. Da die Lage der Referenzmarken gegenüber dem Koordinatensystem des zu vermessenden Objekts bekannt ist, ist so eine eindeutige Bestimmung der Beziehung zwischen Sensorkoordinatensystem und dem Koordi­ natensystem des zu vermessenden Objektes möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich bei jeder Messaufgabe vorteilhaft einset­ zen, bei der Objekte, die nicht mit Referenzmarken ausgestattet sind, in mehreren Sensoraufnahmen in einem übergeordneten Koordinatensystem des zu vermessenden Objekts vermessen werden sollen, z. B. bei Objekten, die im Produktionsverlauf auf ei­ nem Band transportiert werden. So lassen sich z. B. beim Fahrzeugbau die Rohkaros­ sen während des Produktionsverlaufs "in-line" vermessen. Auf diese Weise ist ge­ währleistet, dass aufwendige und kostenintensive Nacharbeiten an Karossen vermie­ den werden, wobei das Verfahren durch die simultane Einmessung der Sensoren zu­ dem hochpräzise ist.
Die Referenzkoordinaten im Sensorkoordinatensystem, die auf diese Weise bestimmt worden sind, können gespeichert und später verwendet werden, um eine Kontrolle durchzuführen. Vorteilhafterweise werden aber aus den Referenzkoordinaten der Refe­ renzmarken in dem Sensorkoordinatensystem direkt Transformationsparameter zu dem übergeordneten Koordinatensystem des zu vermessenden Objekts bestimmt. Auf diese Weise wird das Messobjekt direkt vermessen, ohne dass die genaue Lage und Orientierung der Sensoren noch eine Rolle spielen würde. Vorteilhafterweise werden dabei die Messpunkte aus dem Sensorkoordinatensystem direkt in das Objektkoordi­ natensystem transformiert.
Eine besonders einfache Gestaltung der gleichzeitigen Aufnahme der Referenzmarken und des zu vermessenden Objekts gewährleistet ein teildurchlässiger Spiegel im Messvolumen des jeweiligen Sensors. Er kann dabei entweder so angeordnet werden, dass die Sensoroptik das Messobjekt direkt (durch den teildurchlässigen Spiegel) und die Referenzmarken reflektiert abbildet, oder, dass die Sensoroptik die Referenzmar­ ken direkt (durch den teildurchlässigen Spiegel) und das Objekt über den Spiegel re­ flektiert abbildet.
In jedem Fall ermöglicht ein teildurchlässiger Spiegel eine sehr einfache Ausgestaltung des Verfahrens, da ohne großen optischen Aufwand eine gleichzeitige Vermessung des Objekts und Abbildung der Referenzmarken möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei jedem Messvorgang einsetzbar, bei dem die Lage bzw. Orientierung des oder der Sensoren kritisch ist. Besonders vorteilhaft lässt sich das Verfahren bei Einsatz von einem oder mehrerer Flächensensoren einsetzen. Dabei wird das zu vermessende Objekt mit einem bekannten Lichtmuster beleuchtet. Mit einem flächenhaften Bildsensor, z. B. einem CCD-Feld, wird die Helligkeitsverteilung auf dem Objekt gemessen. Ist die genaue Lage und Orientierung des Sensors be­ kannt, kann der Strahlengang von der Lichtquelle über das Objekt zum Bildsensor re­ konstruiert werden.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung ist mit einem oder mehreren Lichtschnittsensoren gegeben. Das zu vermessende Objekt wird mit einem "Lichtvorhang" beleuchtet. Z. B. über eine seitliche, um den Basisabstand versetzte Empfängeroptik wird das von der Objektoberfläche reflektierte oder gestreute Licht in der Bildebene, z. B. eines CCD- Feldes, aufgenommen. Aus dem Beleuchtungsstärkeverlauf in jedem einzelnen Sen­ sorpixel kann mit bekannten Algorithmen der digitalen Bildverarbeitung eine Distanz abgeleitet werden. Sowohl mit Flächen- als auch mit Lichtschnittsensoren lässt sich ein teildurchlässiger Spiegel sehr leicht kombinieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einem Sensor und einem dazugehörigen teildurchlässigen Spiegel durchgeführt werden. Eine höhere Auflösung oder ein größe­ rer Gesamtmessbereich lässt sich erreichen, wenn mehrere Sensoren vorgesehen sind, von denen jeder einzelne zugleich das Bild der Referenzmarken und zumindest einen Teil des Objekts aufnehmen kann. Dazu kann jedem Sensor ein entsprechend angeordneter teildurchlässiger Spiegel zugeordnet sein.
Die Auswertung der Sensordaten bzw. die Umrechnung der Koordinaten kann rech­ nergestützt mit Hilfe eines entsprechenden Computerprogramms durchgeführt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Durchführung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens zumindest eine festliegende Referenzmarke zur Verfügung gestellt. Diese kann vom Objekt unabhängig sein und z. B. an einem Gebäudeteil oder Gerüst­ teil angeordnet sein. Weiterhin ist zumindest ein Sensor zur Aufnahme der zumindest einen Referenzmarke vorgesehen. Ein teildurchlässiger Spiegel ist im Messvolumen des zumindest einen Sensors derart angeordnet, dass die gleichzeitige Aufnahme der Referenzmarke und des Objekts möglich ist.
Die auf diese Weise bestimmten Referenzkoordinaten der Referenzmarken in dem Koordinatensystem des Sensors können zur Transformation der im Sensorkoordina­ tensystem gemessenen Messpunkte in das Objektkoordinatensystem eingesetzt wer­ den. Vorteilhafterweise ist dazu eine Rechnereinheit und/oder entsprechende Software vorgesehen, die die Referenzkoordinaten der Referenzmarken in dem jeweiligen Sen­ sorkoordinatensystem bestimmen kann. Vorteilhafterweise übernimmt die Rechnerein­ heit und/oder die entsprechende Software auch die Berechnung von Transformations­ parametern zwischen dem jeweiligen Sensorkoordinatensystem und dem übergeord­ neten Koordinatensystem des zu vermessenden Objekts, die sich aus den im Sensor­ koordinatensystem gemessenen Referenzkoordinaten der Referenzmarken und deren bekannter Lage im übergeordneten Koordinatensystem des Objekts bestimmen las­ sen.
Besonders zeitsparend ist es, wenn die Rechnereinheit und/oder die entsprechende Software auch die Transformation der am Objekt gemessenen Messpunkte von dem jeweiligen Sensorkoordinatensystem in das übergeordnete Koordinatensystem des zu vermessenden Objekts vornimmt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können die Aufnahme von am Objekt diffus gestreuten Licht vorsehen. Bei entsprechend flächigen Objekten mit ausreichend reflektierender Oberfläche kann auch spiegelnd reflektiertes Licht zur Vermessung eingesetzt werden.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der anlie­ genden Figuren detailliert erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der Erfindung unter Einsatz von Flächen­ sensoren und
Fig. 2 schematische eine Ausführungsform der Erfindung unter Einsatz von Licht­ schnittsensoren.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung, in der das Objekt 4 vermessen werden soll. Dieses Ob­ jekt kann z. B. Teil einer Karosserie sein, die auf dem Förderband transportiert wird, oder beispielsweise eine komplette Rohkarosse, die vor dem Lackieren geprüft werden soll. Mit 3 ist das übergeordnete Koordinatensystem angedeutet, das zu diesem Objekt gehört.
Es sind zwei Flächensensoren 6 und 8 gezeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch mit nur einem Flächensensor bzw. mit einer größeren Anzahl anwendbar, wenn eine noch höhere Genauigkeit bzw. ein größeres Messfeld gewünscht ist. 1 bzw. 2 bezeichnen die Sensorkoordinatensysteme der Flächensensoren 6 bzw. 8.
Die gezeigten Flächensensoren 6, 8 bestehen im gezeigten Beispiel aus einer Licht­ quelle 34, 36 mit einer Projektionsoptik 42 bzw. 44, die zum Projizieren der Lichtquelle 34, 36 auf das Messobjekt 4 dient.
Weiterhin umfasst jeder Flächensensor 6, 8 ein Lichtdetektorelement, im gezeigten Beispiel eine CCD-Bildfläche 30, 32. Zu der CCD-Bildfläche 30, 32 entsprechend an­ geordnet ist eine Aufnahmeoptik 38, 40, die das vom Objekt kommende Licht auf die CCD-Fläche 30, 32 richtet. Über feste Verbindungen 46, 48 ist mit jedem Flächensen­ sor 6, 8 ein teildurchlässiger Spiegel 16, 18 verbunden. Die Anordnung ist dabei so, dass der teildurchlässige Spiegel 16, 18 sich jeweils im Messvolumen des entspre­ chenden Flächensensors 6, 8 befindet. Dazu ist der teildurchlässige Spiegel 16, 18 je­ weils in dem entsprechenden Bildfeld 20, 22 des jeweiligen Sensors 6, 8 angeordnet.
An einem fest installierten Element 12, z. B. einem Gebäudeteil oder einem Gerüstteil eines Förderbandes, sind Referenzmarken 10 angebracht. Die teildurchlässigen Spie­ gel 16, 18 sind so angeordnet, dass sie das Bild dieser Referenzmarke in die Flächen­ sensoren 6 bzw. 8 abbilden. Schematisch ist dies durch einen gedachten Strahlengang 14 in Fig. 1 angedeutet.
24 bezeichnet die äußeren Begrenzungen eines Lichtmusters, das auf das Objekt 4 eingestrahlt wird, wodurch das Lichtmuster 28 auf dem Objekt entsteht. Dieses Licht­ muster ist in der Regel ein gitterförmiges Raster, das jedoch in der Fig. 1 der Über­ sichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Dieses Raster füllt die gezeigte Fläche 28 aus.
Das Lichtmuster wird von dem Objekt gestreut. Die von dem Lichtsensor aufgenom­ menen gestreuten Strahlen werden in ihrer äußeren Begrenzung durch die Pfeile 26 angedeutet.
Von dem zweiten Flächensensor 8 wird ebenfalls ein entsprechendes Gittermuster auf den Prüfling 4 gestrahlt, dessen Bild mit dem CCD-Bildsensor 32 vermessen wird. Der Strahlengang ist analog zu dem Strahlengang, wie er für den ersten Flächensensor 6 gezeigt ist, wird jedoch der Übersichtlichkeit halber in der Fig. 1 nicht gezeigt.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, in der Lichtschnittsensoren 7 und 9 einge­ setzt werden. Gleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 be­ zeichnet und werden nicht noch einmal erläutert. Die Lichtschnittsensoren 7, 8 umfas­ sen jeweils eine Lichtquelle 64 bzw. 66, die mit Hilfe einer Optik 72 bzw. 74 auf das Objekt 4 abgebildet wird. Dies geschieht in Form eines "Lichtvorhangs", im gezeigten Beispiel eine Laserlichtebene, mit den Begrenzungslinien 54 bzw. 55. So entsteht auf dem Objekt ein Lichtschnitt 58 bzw. 59. Die Projektionsoptik 72 bzw. 74 kann die La­ serlichtebene dabei statisch mit einer entsprechenden Optik oder kinematisch über ei­ nen schwingenden oder rotierenden Spiegel erzeugen.
Der Lichtschnitt 58, 59 wird von dem jeweiligen Sensor 60 bzw. 62 mit Hilfe der Auf­ nahmeoptik 68 bzw. 70, die den Lichtschnitt 58, 59 auf das CCD-Feld 60, 62 abbildet, aufgenommen. Das von der Aufnahmeoptik 68 bzw. 70 erfasste Licht des jeweiligen Lichtschnitts 58, 59 ist mit Begrenzungslinien 56 bzw. 57 bezeichnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit den erfindungsgemäßen Ausführungen wie folgt durchgeführt werden. Erläutert wird das Verfahren am Beispiel der Rohkarossen­ überprüfung bei der Fertigung von Fahrzeugen.
Ein Karosseriebauteil 4 bzw. eine Rohkarosse wird auf einem Transportband durch die Messstation geführt. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 wird von der Lichtquelle je­ des Flächensensors 6, 8 ein gitterförmiges Lichtmuster auf den Prüfling 4 geschickt. Das vom Objekt kommende Licht 26 geht durch den teildurchlässigen Spiegel 16 bzw. 18 und wird von der Aufnahmeoptik 38 bzw. 40 auf das CCD-Feld 30 bzw. 32 abgebil­ det. Der Strahlengang von dem Sensor 6, 8 zum Objekt und wieder zurück wird also durch den teildurchlässigen Spiegel nicht beeinflusst. Gleichzeitig nimmt der CCD- Bildfeldsensor 30 bzw. 32 die Reflexion der Referenzmarken 10 an dem teildurchlässi­ gen Spiegel 16 bzw. 18 auf. Es werden also gleichzeitig die Messpunkte des auf dem Objekt 4 abgebildeten Gittermusters und die Lage der Referenzmarken gemessen.
Aus der Helligkeitsverteilung für jeden einzelnen Sensorpunkt des CCD-Sensors 30 lässt sich die dreidimensionale Kontur des Objekts in an sich bekannter Weise bestimmen. Diese Kontur liegt dann zunächst im Sensorkoordinatensystem 1 bzw. 2 vor.
Die Referenzmarken 10 sind durch ihre feste Verbindung mit einem festen Teil 12, z. B. dem Gebäude oder einem Gerüst unveränderlich bezüglich des übergeordneten Koor­ dinatensystems 3, in dem sich das Objekt 4 bewegt. Die gleichzeitige Messung dieser Referenzmarken durch den jeweiligen Sensor 6, 8 gibt Referenzkoordinaten der Refe­ renzmarken 10 in dem jeweiligen Sensorkoordinatensystem 1 oder 2.
Die genaue Lage der Referenzmarken 10 im übergeordneten Koordinatensystem 3 wurde im Vorhinein festgestellt und verbleibt unveränderlich. Aus den Referenzkoordi­ naten der Referenzmarken in dem jeweiligen Sensorkoordinatensystem 1 bzw. 2 kön­ nen nun mit den bekannten Koordinaten der Referenzmarken 10 im übergeordneten Koordinatensystem 3 Transformationsparameter berechnet werden, die die Transfor­ mation von Messpunkten aus dem jeweiligen Sensorkoordinatensystem in das überge­ ordnete Koordinatensystem erlauben.
Dies wird in der Regel von einer Rechnereinheit mit entsprechender Software gemacht, die in den Fig. 1 und 2 nicht gezeigt ist und direkt mit den CCD-Bildfeldsensoren 30 und 32 verbunden ist.
Durch die simultane Messung der Referenzmarken gleichzeitig mit dem Aufnehmen der Messpunkte des Objekts 4 ist eine "Online"-Bestimmung der Transformationspa­ rameter gewährleistet. Eine Änderung der Lage bzw. der Orientierung der einzelnen Sensoren, z. B. aufgrund von Temperatureinflüssen oder Setzungen, wirkt sich glei­ chermaßen auf die im Sensorkoordinatensystem gemessenen Koordinaten der Refe­ renzmarken aus. Da diese in die Berechnung der Transformationsparameter zwischen Sensorkoordinatensystem und Objektkoordinatensystem einfließen, werden die Transformationsparameter automatisch nachkorrigiert, so dass die Lage bzw. Orientie­ rungsänderung der Sensoren keinen Einfluss auf die Messung hat.
Bei dem erfindungsgemäßen Messprinzip der Fig. 2 wird z. B. mit Hilfe eines rotieren­ den oder schwingenden Spiegels aus der punktförmigen Lichtquelle 64 bzw. 66 ein "Lichtvorhang", im gezeigten Beispiel eine Laserlichtebene 54 bzw. 55 erzeugt. Dort wo diese Lichtebene auf das Objekt 4 auftrifft, entsteht ein Lichtschnitt 58, 59. Dieser Lichtschnitt wird von dem CCD-Feld 60 bzw. 62 durch die Aufnahmeoptik 68, 70 auf­ genommen. Auch hier wird bei der gezeigten Ausführungsform das eingestrahlte und das vom Objekt kommende Licht durch den teildurchlässigen Spiegel 16 bzw. 18 nicht beeinflusst.
Aus der Helligkeitsverteilung der einzelnen aufgenommenen Lichtpunkte des jeweiligen Lichtschnitts kann auf die Oberflächenbeschaffenheit und Struktur des Objekts 4 ge­ schlossen werden. Das Objekt 4 wird z. B. auf einem Transportband in den Messbe­ reich gebracht und die Lichtschnitte 48, 49 bzw. weitere Lichtschnitte anderer Senso­ ren rastern die Oberfläche oder einen Teil der Oberfläche ab. Aus den Sensorsignalen lässt sich dann ein dreidimensionales Bild erzeugen.
Die Funktionsweise der teildurchlässigen Spiegel 16, 18 entspricht der Ausführungs­ form der Fig. 1. Ebenso kann auch bei dieser weiteren Ausführungsform eine Rech­ nereinheit mit entsprechender Software vorgesehen sein, die die entsprechenden Transformationen der Messpunkte aus den jeweiligen Sensorkoordinatensystemen in das übergeordnete Koordinatensystem des Objektes vornimmt.
Abweichend von den gezeigten Ausführungsformen können die teildurchlässigen Spiegel 16,18 natürlich auch so angeordnet sein, dass das Bild der Referenzmarken 10 transmittiert wird und das vom Objekt kommende Licht von den teildurchlässigen Spiegeln in Richtung der Sensoren reflektiert wird.
Bei den gezeigten Ausführungsformen befinden sich die jeweiligen Lichtquellen in di­ rekter Nachbarschaft der entsprechenden Sensoren. Diese Anordnung ist jedoch nicht zwingend. Ebenso können die jeweiligen Lichtquellen und Lichtsensoren an verschie­ denen Stellen angeordnet sein, sofern ihre Beziehung bekannt und unveränderlich ist.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermög­ lichen das simultane Einmessen der Sensoren. Das simultane Einmessen der Senso­ ren gewährleistet eine "Online"-Korrektur der Transformation der Messpunkte an den Sensorkoordinatensystemen in das Objektkoordinatensystem. Auf diese Weise lässt sich ein Messfehler aufgrund der Änderung der Lage oder Orientierung der einzelnen Sensoren vermeiden, ohne dass ein zeitaufwendiger Produktionsstopp notwendig wird.

Claims (24)

1. Verfahren zum Vermessen von Objekten mit folgenden Schritten:
Bereitstellen von zumindest einer feststehenden Referenzmarke (10), die im Ko­ ordinatensystem (3) des Objektes (4) eingemessen ist,
gleichzeitiges Aufnehmen zumindest eines Teils des Objekts (4) und der zumin­ dest einen Referenzmarke (10) mit einem Sensor (6, 7, 8, 9),
Bestimmung von Referenzkoordinaten der zumindest einen Referenzmarke (10) im Sensorkoordinatensystem (1, 2).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zumindest eine feststehende Referenz­ marke (10) von dem Objekt (4) unabhängig ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei welchem aus den Koordinaten der zumindest einen Referenzmarke (10) im Koordinatensystem (3) des Objekts (4) und den Referenzkoordinaten der zumindest einen Referenzmarke (10) im Sensorkoordinatensystem (1, 2) Transformationsparameter zwischen den Koor­ dinatensystemen bestimmt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem die am Objekt (4) von dem zumindest einen Sensor (6, 7, 8, 9) gemessenen Messpunkte im Sensorkoordinatensystem (1, 2) mit Hilfe der Transformationsparameter in das Koordinatensystem (3) des Objekts (4) transformiert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem zur gleichzeitigen Aufnahme des zumindest einen Teils des Objekts (4) und der zumindest einen Referenzmarke (10) ein teildurchlässiger Spiegel (16, 18) eingesetzt wird, der im Messvolumen des Sensors (6, 7, 8, 9) angeordnet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der teildurchlässige Spiegel so angeordnet ist, dass das Bild der zumindest einen Referenzmarke (10) von dem teildurchlässi­ gen Spiegel (16, 18) zum Sensor (5, 7, 8, 9) reflektiert wird und vom Objekt (4) kommendes Licht (26, 56, 57) durch den teildurchlässigen Spiegel (16, 18) transmittiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der teildurchlässige Spiegel so angeordnet ist, dass das Bild der zumindest einen Referenzmarke (10) jeweils durch den teil­ durchlässigen Spiegel transmittiert wird und das vom Objekt kommende Licht von dem jeweiligen teildurchlässigen Spiegel zum Sensor reflektiert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem das zu vermessende Objekt (4) ein Karosseriebauteil ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das zu vermessende Ob­ jekt mit einem Lichtmuster (24, 54, 55) beleuchtet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem das zu vermessende Objekt (4) mit ei­ nem flächenhaften Lichtmuster (28) beleuchtet wird und die Reflexion mit einem flächenhaften Bildsensor (30, 32) aufgenommen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem das Objekt (4) mit einem flächigen Lichtmuster (24) beleuchtet wird und das Bild des Objekts (4) in dem Lichtmuster mit einem flächenhaften Bildsensor (30, 32) aufgenommen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das zu vermessende Objekt (4) mit einem Lichtvorhang (54, 55) zur Erzeugung eines Lichtschnitts (58, 59) auf dem Objekt (4) beleuchtet wird und die Reflexion des Lichtvorhangs aufgenommen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das zu vermessende Objekt (4) mit einem Lichtvorhang (54, 55) zur Erzeugung eines Lichtschnitts (58, 59) auf dem Objekt (4) beleuchtet wird und das Objekt (4) in dem Lichtschnitt aufgenommen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem mehrere Sensoren ein­ gesetzt werden, von denen jeder jeweils zumindest eine Referenzmarke (10) und zumindest einen Teil des Objekts (4) aufnimmt.
15. Messvorrichtung zur Vermessung von Objekten mit
zumindest einer festliegenden Referenzmarke (10),
zumindest einem Sensor (6, 7, 8, 9) zur Aufnahme zumindest eines Teils des Objekts (4) und der zumindest einen Referenzmarke (10),
zumindest einem teildurchlässigen Spiegel (18, 20) im Messvolumen des jeweili­ gen Sensors (6, 7, 8, 9), der derart angeordnet ist, dass er die gleichzeitige Auf­ nahme der zumindest einen Referenzmarke (10) und des Objektteils erlaubt.
16. Messvorrichtung nach Anspruch 15, bei der die zumindest eine festliegende Re­ ferenzmarke (10) vom Objekt (4) unabhängig ist.
17. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, mit einer Rechnereinheit zur Bestimmung der Referenzkoordinaten der zumindest einen Referenzmarke (10) im jeweiligen Sensorkoordinatensystem (1, 2) des zumindest einen Sensors (6, 7, 8, 9).
18. Messvorrichtung nach Anspruch 17, bei der die Rechnereinheit derart ausgelegt ist, aus den Referenzkoordinaten im jeweiligen Sensorkoordinatensystem (1, 2) und den Koordinaten der zumindest einen Referenzmarke (10) im Koordinaten­ system (3) des Objekts (4) Transformationsparameter zu berechnen.
19. Messvorrichtung nach Anspruch 18, bei der die Rechnereinheit derart ausgelegt ist, die im jeweiligen Sensorkoordinatensystem (1, 2) gemessenen Koordinaten des Objekts (4) in das Koordinatensystem (3) des Objekts zu transformieren.
20. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei der der zumindest ei­ ne teildurchlässige Spiegel (16, 18) derart angeordnet ist, dass das Bild der zu­ mindest einen Referenzmarke (10) in Richtung des jeweiligen Sensors (6, 7, 8, 9) reflektiert wird und das vom Objekt (4) kommende Licht (26, 56, 57) transmittiert wird.
21. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei der der zumindest ei­ ne teildurchlässige Spiegel derart angeordnet ist, dass er das vom Objekt kom­ mende Licht in Richtung des jeweiligen Sensors reflektiert und das Bild der zu­ mindest einen Referenzmarke transmittiert.
22. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, mit zumindest einer Licht­ quelle (34, 36) zur Erzeugung eines flächigen Lichtmusters (28), wobei der zu­ mindest eine Sensor einen Flächensensor (6, 8) umfasst.
23. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, mit einer Lichtquelle (64, 66) zur Erzeugung eines Lichtvorhangs (54, 55), wobei der zumindest eine Sen­ sor einen Lichtschnittsensor (7, 9) umfasst.
24. Verwendung einer Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23 zur Vermessung von Karosseriebauteilen, im Speziellen Fahrzeugkarosseriebautei­ len.
DE2000117463 2000-04-07 2000-04-07 Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen von Objekten Expired - Fee Related DE10017463B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000117463 DE10017463B4 (de) 2000-04-07 2000-04-07 Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen von Objekten

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000117463 DE10017463B4 (de) 2000-04-07 2000-04-07 Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen von Objekten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10017463A1 true DE10017463A1 (de) 2001-10-18
DE10017463B4 DE10017463B4 (de) 2006-07-20

Family

ID=7638018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2000117463 Expired - Fee Related DE10017463B4 (de) 2000-04-07 2000-04-07 Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen von Objekten

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10017463B4 (de)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10328523A1 (de) * 2003-06-24 2005-01-27 Schreck-Mieves Gmbh Verfahren und Meßvorrichtung zur berührungslosen Vermessung einer Kontur einer Oberfläche sowie Verfahren zur automatischen Entzerrung von Koordinaten von Bildpunkten
DE10341042A1 (de) * 2003-09-03 2005-03-31 Claas Fertigungstechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Vermessung von Bauteilen
DE202008007283U1 (de) 2008-02-28 2008-08-14 Mahlo Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Struktur-, Muster- und/oder Schussfadendetektion einer geförderten Warenbahn
DE102011000304A1 (de) 2011-01-25 2012-07-26 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Kalibrierung von Laser-Lichtschnittsensoren bei gleichzeitiger Messung
DE102013103252A1 (de) 2013-03-28 2014-10-16 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Erhöhung der Messgenauigkeit bei einer Vermessung mit Lichtschnittsensoren durch gleichzeitige Kalibrierung und Reduzierung von Speckles
DE102013103251A1 (de) 2013-03-28 2014-10-16 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Erhöhung der Messgenauigkeit bei einer Vermessung mit Lichtschnittsensoren durch gleichzeitige Kalibrierung und Vermeidung von Speckles
WO2017030885A1 (en) * 2015-08-19 2017-02-23 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional imager
US10444006B2 (en) 2015-08-19 2019-10-15 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional imager
US11054546B2 (en) 2018-07-16 2021-07-06 Faro Technologies, Inc. Laser scanner with enhanced dymanic range imaging

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19634254A1 (de) * 1995-09-04 1997-03-06 Volkswagen Ag Optisch-numerisches Verfahren zur Ermittlung der gesamten Oberfläche eines dreidimensionalen Objekts
WO1999036216A1 (en) * 1998-01-19 1999-07-22 Perceptron, Inc. Calibration and compensation of robot-based gauging system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19634254A1 (de) * 1995-09-04 1997-03-06 Volkswagen Ag Optisch-numerisches Verfahren zur Ermittlung der gesamten Oberfläche eines dreidimensionalen Objekts
WO1999036216A1 (en) * 1998-01-19 1999-07-22 Perceptron, Inc. Calibration and compensation of robot-based gauging system

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10328523A1 (de) * 2003-06-24 2005-01-27 Schreck-Mieves Gmbh Verfahren und Meßvorrichtung zur berührungslosen Vermessung einer Kontur einer Oberfläche sowie Verfahren zur automatischen Entzerrung von Koordinaten von Bildpunkten
DE10328523B4 (de) * 2003-06-24 2009-05-07 Schreck-Mieves Gmbh Verfahren und Meßvorrichtung zur berührungslosen Vermessung einer Kontur einer Oberfläche
DE10341042A1 (de) * 2003-09-03 2005-03-31 Claas Fertigungstechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Vermessung von Bauteilen
DE202008007283U1 (de) 2008-02-28 2008-08-14 Mahlo Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Struktur-, Muster- und/oder Schussfadendetektion einer geförderten Warenbahn
US9127936B2 (en) 2011-01-25 2015-09-08 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Calibration of laser light section sensors during simultaneous measurement
DE102011000304B4 (de) * 2011-01-25 2016-08-04 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Kalibrierung von Laser-Lichtschnittsensoren bei gleichzeitiger Messung
WO2012101166A1 (de) 2011-01-25 2012-08-02 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Kalibrierung von laser-lichtschnittsensoren bei gleichzeitiger messung
DE102011000304A1 (de) 2011-01-25 2012-07-26 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Kalibrierung von Laser-Lichtschnittsensoren bei gleichzeitiger Messung
DE102013103251A1 (de) 2013-03-28 2014-10-16 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Erhöhung der Messgenauigkeit bei einer Vermessung mit Lichtschnittsensoren durch gleichzeitige Kalibrierung und Vermeidung von Speckles
DE102013103252B4 (de) * 2013-03-28 2016-03-10 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Erhöhung der Messgenauigkeit bei einer Vermessung mit Lichtschnittsensoren durch gleichzeitige Kalibrierung und Reduzierung von Speckles
DE102013103251B4 (de) * 2013-03-28 2016-05-12 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Erhöhung der Messgenauigkeit bei einer Vermessung mit Lichtschnittsensoren durch gleichzeitige Kalibrierung und Vermeidung von Speckles
DE102013103252A1 (de) 2013-03-28 2014-10-16 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Erhöhung der Messgenauigkeit bei einer Vermessung mit Lichtschnittsensoren durch gleichzeitige Kalibrierung und Reduzierung von Speckles
WO2017030885A1 (en) * 2015-08-19 2017-02-23 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional imager
US10444006B2 (en) 2015-08-19 2019-10-15 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional imager
US10455216B2 (en) 2015-08-19 2019-10-22 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional imager
EP3617644A1 (de) * 2015-08-19 2020-03-04 Faro Technologies, Inc. Dreidimensionales messsystem und zugehöriges betriebsverfahren
US10907955B2 (en) 2015-08-19 2021-02-02 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional imager
US11054546B2 (en) 2018-07-16 2021-07-06 Faro Technologies, Inc. Laser scanner with enhanced dymanic range imaging

Also Published As

Publication number Publication date
DE10017463B4 (de) 2006-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008015499C5 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der 3D-Koordinaten eines Objekts
DE69839069T2 (de) Wiederholte projektion eines maskenmusters unter verwendung einer zeitsparenden höhenmessung
DE19727281C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur geometrischen Kalibrierung von CCD-Kameras
DE60015268T2 (de) Fahrzeug zur Vermessung des geometrischen Zustandes eines Gleises
DE60025816T2 (de) Messung von radwinkeln mit übergangspunkten auf reflektierten laser geraden
WO1998045664A1 (de) Messanordnung sowie verfahren zum berührungslosen erfassen der 3-dimensionalen raumform einer in einer brillenfassung umlaufenden nut
WO2014114737A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der geometrie von strukturen mittels computertomografie
EP0995108A1 (de) Verfahren zur automatischen erkennung von oberflächenfehlern an rohkarosserien und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
EP1173749A2 (de) Bildbearbeitung zur vorbereitung einer texturnalyse
EP1716410A1 (de) Verfahren und system zur inspektion von oberflächen
DE102006013584A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Vermessen von Bauteilen
EP3199943A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur erfassung einer zumindest teilweise spiegelnden oberfläche
DE10017463A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen von Objekten
DE3102880C2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Kalibrierung von Abtastern
DE4212404A1 (de) Vorrichtung zum messen der raeumlichen form eines langgestreckten bauteils
EP1047917B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur faserlängenmessung
DE102007021106B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines Kamerasystems
DE19817714C5 (de) Verfahren zur Messung der Lage von Strukturen auf einer Maskenoberfläche
DE4439307C2 (de) Beobachtungsoptik für ein 3D-Oberflächenmeßgerät mit hoher Genauigkeit
AT502548B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmen der krümmung einer oberfläche eines gegenstands, beispielsweise papier oder karton, sowie verwendung derselben
WO2009018894A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von geometriedaten eines messobjekts
WO2005071434A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur winkeljustage eines sensors in einem kraftfahrzeug
DE60115013T2 (de) Messung der ausrichtung von fahrzeugrädern mit videokameras und wiederholten näherungsrechnungen
DE10117390A1 (de) Vorrichtung zur quantitativen Beurteilung der räumlichen Lage zweier Maschinenteile, Werkstücke oder anderer Gegenstände relativ zueinander
DE102009015627B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zu Bestimmung von Innendurchmesser, Außendurchmesser und der Wandstärke von Körpern

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: METRONOM GMBH INDUSTRIAL MEASUREMENTS, 55120 MAINZ

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: METRONOM AG, 55120 MAINZ, DE

8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee