DE102005045748A1

DE102005045748A1 - Messvorrichtung zum Vermessen eines Werkstücks

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Publication number: DE102005045748A1
Application number: DE102005045748A
Authority: DE
Inventors: Helmut A Kappner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-23
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2007-04-05

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung zum Vermessen eines Werkstücks 1 mit mindestens einer zu vermessenden, ein Höhenmaß h¶1¶ aufweisenden ersten Fläche 1.1 und mindestens einer von der ersten Fläche 1.1 abweichenden zweiten Fläche 1.2 mit einer ersten Beleuchtungseinheit 2, die mindestens eine Lichtlinie 2.1 mit einer Breite b¶1¶ mit einer Breite b¶1¶ auf die erste Fläche 1.1 projiziert, und mindestens einer ersten Kamera 3 zum Erfassen der auf das Werkstück 1 projizierten Lichtlinie 2.1 zwecks Auswertung derselben durch ein Bildverarbeitungssystem 6, wobei die Beleuchtungseinheit 2 derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die erste Fläche 1.1 intensiver beleuchtet wird als die zweite Fläche 1.2 und zumindest eine dem Höhenmaß h¶1¶ entsprechende Länge l¶1¶ eines auf die erste Fläche 1.1 projizierten Teils L¶1.1¶ der Lichtlinie 2.1 ermittelbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung zum Vermessen eines Werkstücks mit mindestens einer zu vermessenden, ein Höhenmaß h₁ aufweisenden ersten Fläche und mindestens einer von der ersten Fläche abweichenden zweiten Fläche mit einer ersten Beleuchtungseinheit, die mindestens eine Lichtlinie mit einer Breite b₁ auf die erste Fläche projiziert, und mindestens einer ersten Kamera zum Erfassen der auf das Werkstück projizierten Lichtlinie zwecks Auswertung derselben durch ein Bildverarbeitungssystem.
Das Verfahren und die Messvorrichtung dienen der Vermessung von Werkstücken mit Profilen. Werkstücke im Sinne der Erfindung sind z. B. Stahl-, Aluminium- oder Kunststoff-Endlosprofile, die im Walz- oder Extrusionsprozess gewonnen werden, aber auch deren unterteilte Einzelstücke, insbesondere aber Fußbodenplatten mit ihren Profilen an den Seitenkanten.

Es sind Verfahren und Einrichtungen bekannt, die im Rahmen des bekannten Linien-Triangulationsverfahrens eine oder mehrere Lichtlinien auf Profile von Werkstücken projizieren und diese Linien im Sinne einer dreidimensionalen Geometrieerfassung auswerten.

Auch für die Vermessung der Seitenkanten von Fußbodenplatten sind Einrichtungen bekannt, die eine Laser-Linie auf das Profil projizieren und die Projektion dieser Linie im Sinne einer Geometrievermessung auswerten. Diese Einrich tungen gestatten es, um die Projektion der Linie herum einen Erwartungsbereich zu bestimmen, innerhalb dessen die Projektion im Gut-Falle zu liegen kommen darf. Diese Einrichtungen unterlassen es, die unterschiedlichen Kalibrierungsformeln zu berücksichtigen, die je nach dem Ort des Linienprojektionsdetails unterschiedlich sein müssten und können daher die Maße nur ungenau erfassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung derart auszubilden und anzuordnen, dass optimale Bilddaten generiert werden und eine optimale Auswertung derselben gewährleistet ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Beleuchtungseinheit derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die erste Fläche intensiver beleuchtet wird als die zweite Fläche und zumindest eine dem Höhenmaß h₁ entsprechende Länge l₁ eines auf die erste Fläche projizierten Teils der Lichtlinie ermittelbar ist.

Hierdurch wird erreicht, dass die sich aus der projizierten Lichtlinie ergebende Bildinformation betreffend vorgenanntes Höhenmaß ausgeschöpft wird. Je nach Ausbildung des Werkstücks können neben den durch das bekannte Triangulationsverfahren ermittelten Maßen weitere Maße ermittelt werden, die insbesondere aufgrund der bekannten Ausrichtung und Anordnung der Beleuchtungseinrichtung nicht bestimmbar waren.

Insbesondere erlaubt es die erfindungsgemäße Vorrichtung, neben der präzisen Kalibrierung der Tiefen-Vermessung – dem bekannten Triangulationsverfahren – mit dem gleichen Equipment eine simultane Erfassung der Höhenmaße des Profils durchzuführen. Des Weiteren ist eine Vermessung einer sogenannten „Banane", d. h. einer Krümmung quer zur Längsrich tung, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch dann möglich, wenn das Profil während des Durchlaufs mehrmals den Abstand zu der Messvorrichtung verändert. Diese Messvorrichtung ist vor allem bei der Vermessung der seitlichen Profile in Fußbodenplatten vorteilhaft.

Die erfindungsgemäße Erweiterung dieses Verfahrens besteht darin, dass man die horizontalen Kantenstücke der Lichtlinienprojektion ausnutzt, die sich dann einstellen, wenn das zu vermessende Profil z. B. einen Knick nach hinten – von der Kamera her gesehen – macht und in eine horizontale Fläche übergeht, die ein Stück weit nach hinten verläuft bzw. versetzt ist.

An diesen Stellen entstehen in der Projektion der Lichtlinie Teilbereiche, deren Begrenzungen horizontal oder annähernd horizontal verlaufen.

Vermisst man den vertikalen Abstand z. B. zwischen der waagrechten Begrenzung eines dieser Teilbereiche und z. B. der waagrechten Begrenzung, die sich aus dem Abbruch der Lichtlinie an der oberen Kante der Teilfläche ergibt, so kann man nach Maßgabe eines zuvor ermittelten Kalibrierfaktors direkt ein Höhenmaß des Profils gewinnen.

Entscheidend ist dabei, dass die horizontalen Messungen im Bild, die eine Tiefeninformation gewährleisten, und die vertikalen Messungen, die eine Höheninformation gewährleisten, aufgrund der unterschiedlichen Messprinzipien eine unterschiedliche algorithmische Umwandlung des Rohergebnisses, d. h. des gemessenen Abstandes in Bildpunkten, bedingen, um z. B. eine Ausgabe des Messwertes in mm zu erhalten.

Während die Höhenmessung (vertikal) im Wesentlichen (z. B. bei annäherungsweise telezentrischer Optik) mit einem linearen Kalibrierfaktor auskommt, ist für die Tiefenmessung prinzipiell eine nicht lineare Funktion zum Ansatz zu bringen. In der Praxis ist bei der Profilvermessung von Fußbodenplatten wegen der geringen Toleranz von etwa 0,01 mm für die Tiefendifferenz auch für die Tiefenmessung eine lineare Kalibrierung möglich, da in dem interessierenden differenziellen Messbereich eine annähernd lineare Kennlinie vorliegt.

Ein weiterer Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Ermittlung der sogenannten „Banane", d. h. einer Krümmung in Längsrichtung des Profils. Dies ist insbesondere bei der Vermessung von profilierten Fußbodenplatten-Seitenkanten gefragt. Hierzu könnte man zwar einfach entlang des Profils mehrere absolute Tiefenmessungen durchführen, um aus diesen in Form einer linearen Regression z. B. Maxima und Minima der Abweichung von der Ideal-Linie zu gewinnen, jedoch ist diese Methode insofern ungenügend, als die Messungen durch Vibrationen und Rucken der Platte beim Durchlaufen vor der Kamera, und zwar quer zur generellen Bewegungsrichtung, verfälscht werden können. Es ist daher eine Bezugsfläche vorgesehen, die fest mit der Fördereinrichtung verbunden ist. In jedem Kamerabild wird mittels horizontaler Messstrukturen der aktuelle Abstand des Profils zur Bezugsfläche errechnet und die Differenz zu dem Sollwert von dem zuvor genannten Messwert abgezogen, der für die Ermittlung der Außenkontur – die sogenannte „Bananen-Vermessung" – herangezogen wird. Damit werden die verfälschenden Einflüsse des Transportmediums eliminiert.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass ein Einfallswinkel α₁ der Lichtlinie auf der ersten Fläche zwischen 0° und 60° einstellbar ist. Somit ist eine optimale Ausleuchtung der ersten Fläche gewährleistet, so dass das damit entstehende Kamerabild bzw. die damit entstehende Bildkontur ein optimales Messergebnis liefert.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass die Beleuchtungseinheit derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Einfallswinkel α₁ der Lichtlinie auf der ersten Fläche von einem Einfallswinkel α₂ auf der zweiten Fläche um mehr als 10° abweicht. Durch die unterschiedlichen Einfallswinkel ergibt sich eine unterschiedliche Beleuchtungsintensität, welche insbesondere für die Erkennung und die sich daran anschließende Auswertung der sich ergebenden Bildkonturen notwendig ist. Je größer der Unterschied der Beleuchtungsintensität benachbarter Flächen ist, desto genauer kann in der Regel das gewünschte Maß bestimmt werden. Insbesondere bei Übergangsflächen wie Radien, die bei der Messung berücksichtigt werden müssen, ist eine erfindungsgemäße Ausleuchtung benachbarter Grenzflächen für eine optimale Auswertung notwendig.

Ferner ist es vorteilhaft, dass gleichzeitig mit der ersten Fläche eine dritte Fläche beleuchtbar ist, die ein Höhenmaß h₂ aufweist, und ein Einfallswinkel α₃ der Lichtlinie auf der dritten Fläche zwischen 0° und 60° einstellbar ist. Wenn mehrere zu vermessende Teilflächen mit ähnlicher Ausrichtung gleichzeitig optimal ausgeleuchtet werden, während die daran anschließenden Grenzflächen entsprechend schlechter ausgeleuchtet sind, ist eine gleichzeitige Vermessung vorgenannter Teilflächen möglich.

Vorteilhaft ist es auch, dass die Beleuchtungseinheit derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Lichtlinie bezüglich der zu vermessenden, ein Tiefenmaß t₂ aufweisenden zweiten Fläche einen Triangulationswinkel γ von mehr als 20° aufweist, wobei zwischen dem auf die erste Fläche projizierten Teil (L_1.1) und einem auf die dritte Fläche projizierten Teil (L_1.2) der Lichtlinie aufgrund des Triangulationswinkels γ ein seitlicher Versatz v₁ mit v₁ = t₁/tan γ generierbar ist. Neben der erfindungsgemäßen Erfassung und Bestimmung des Höhenmaßes der verschiedenen Flächen kann unter Ausnutzung der gleichen Lichtlinie und unter Ausnutzung des Triangulationsverfahrens vorgenanntes Tiefenmaß, also der Versatz zwischen zwei Flächen, zeitgleich bestimmt werden. Die erfindungsgemäße Ausleuchtung bzw. Beleuchtung und die sich daraus ergebende Bildkontur gewährleisten eine optimale Bestimmung des Tiefenmaßes bzw. des Versatzes im Gegensatz zu den bisher üblichen Triangulationsverfahren, in denen meist lediglich eine Beleuchtungseinheit verwendet wird, die die Lichtintensität auf den verschiedenen benachbarten Flächen nicht berücksichtigt.

Dabei ist es in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Breite b₁ der Lichtlinie mindestens so groß ist wie der Versatz v₁ plus das Tiefenmaß t₂ und/oder dass für das Verhältnis der Breite b₁ der Lichtlinie zu dem zu messenden Höhenmaß h ein Wert zwischen 0,2 und 2 vorgesehen oder einstellbar ist. Die erfindungsgemäße Breite der Lichtlinie gewährleistet eine Auswertung der sich ergebenden Bildkontur auf Grundlage eines Integrationsverfahrens über die Fläche dieser Kontur, so dass eine äußerst genaue Auswertung der Höhenmaße einerseits sowie des Versatzes zwischen den beiden Konturen aufgrund des Triangulationswinkels andererseits gewährleistet ist. Die Breite b₁ sollte mindestens der maximalen vorkommenden Verschiebung der Linie in Laufrichtung des Profils plus der Breite der quer zur Laufrichtung angeordneten Messstruktur entsprechen, wobei so wohl die quer zur Laufrichtung als auch die längs zur Laufrichtung angeordneten Messstrukturen auf der Projektion ein und dieselbe Lichtlinie angeordnet sind.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass eine zweite Lichtlinie vorgesehen ist, wobei zumindest für die Lichtlinie der Triangulationswinkel γ zum Werkstück vorsehbar ist. Je nach Ausbildung des Werkstücks ist der Einsatz einer zweiten Lichtlinie, die der oder den zu vermessenden Flächen nach entsprechend ausgerichtet ist, vorteilhaft.

Vorteilhaft ist es ferner, dass die Kamera eine optische Achse aufweist und die Beleuchtungseinheit eine Hauptstrahlrichtung S aufweist, wobei die optische Achse in etwa normal zur Fläche ausrichtbar ist und zwischen der optischen Achse und der Hauptstrahlrichtung S ein Winkel δ vorgesehen ist, der maximal so groß ist wie der Triangulationswinkel γ. Somit ist eine Auswertung der ermittelten Konturen einerseits sowie ein Triangulationsverfahren andererseits gewährleistet.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass eine Fördereinrichtung für das Werkstück vorgesehen ist, die das Werkstück in Richtung einer Hauptförderrichtung F linear an der Kamera und der Beleuchtungseinheit vorbeiführt, wobei zwischen der Hauptförderrichtung F und einer durch die Lichtlinie aufgespannten Ebene ein Winkel mit der Größe 90° – γ vorgesehen ist. Somit können die Werkstücke im laufenden Prozess entsprechend ihrer Länge über mehrere Stellen bzw. Positionen vermessen werden und mehrere Werkstücke nacheinander geprüft werden. Durch den erfindungsgemäßen Winkel ist gleichzeitig das Triangulationsverfahren anwendbar.

Ferner ist es vorteilhaft, dass das Bildverarbeitungssystem einen Monitor aufweist und die Kontur des jeweiligen auf das Werkstück projizierten Teils der Lichtlinie bezüglich der Maße l und v auswertbar ist und die Auswertung auf dem Monitor darstellbar ist. Die über die erfindungsgemäße Beleuchtung projizierten, durch die Lichtlinie auf den jeweiligen Teilflächen generierten Konturen werden über das Bildverarbeitungssystem auf einem Monitor dargestellt, wobei der Anwender im Vorfeld mit Hilfe des Monitors die Auswertelogik definieren kann.

Dabei ist es von Vorteil, dass mittels des Bildverarbeitungssystems auf dem Monitor eine Struktur aus Messpunkten generierbar ist, die zumindest einem Teil der Kontur des jeweils projizierten Teils der Lichtlinie oder der damit generierten Helligkeitsstufen auf dem Werkstück entspricht, wobei ein Kalibrier- oder Lernmodus vorgesehen ist, der eine optische Überlagerung der Kontur der Teile mit der Messpunktestruktur gewährleistet. Die Messpunktestruktur wird auf Grundlage des vorgenannten Flächenintegrationsverfahrens generiert und entspricht den kritischen und auszuwertenden Bildpunkten insbesondere im Übergangsbereich hell/dunkel, also im Randbereich der jeweiligen Kontur. Im Kalibriermodus können verschiedene Faktoren, insbesondere der Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der auszuwertenden Kontur bzw. der der Kontur zugrunde liegenden Teilfläche, das Werkstückmaterial bzw. dessen optische Eigenschaften, das verwendete Licht sowie die Position der Lichtlinie berücksichtigt werden.

Schließlich ist es von Vorteil, dass zwecks Bestimmung der Maße l und v die Messpunktestruktur kalibrierbar und auswertbar ist, wobei für die Maße l und v unterschiedliche Kalibrierverfahren und/oder unterschiedliche Kalibrierfak toren vorsehbar sind. Während bei der Bestimmung von Höhenmaßen im Wesentlichen mit z. B. annäherungsweise telezentrischer Optik mit einem linearen Kalibrierfaktor gearbeitet werden kann, ist für die Tiefenmessung auf Grundlage der Triangulation prinzipiell ein nicht linearer Kalibrierfaktor bzw. eine nicht lineare Funktion in Ansatz zu bringen, so dass für die Auswertung der Kontur erfindungsgemäß verschiedene Kalibrierverfahren bzw. -faktoren vorgesehen sind. In der Praxis ist bei der Profilvermessung von Bodendielen wegen der geringen Toleranzmaße zwar auch für die Tiefenmessung ein linearer Kalibrierfaktor anwendbar, da in dem sich ergebenden differenziellen Messbereich eine annähernd lineare Kennlinie vorliegt. Dieser Kalibrierfaktor unterscheidet sich aber dennoch von dem für die Höhenmessung, so dass auch in diesem Fall eine unterschiedliche Kalibrierung zur Erfassung der beiden Maße notwendig ist.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass das Bildverarbeitungssystem bezüglich der Maße h und v Toleranzwerte aufweist, bei deren Überschreitung ein Signal generierbar und/oder auf dem Werkstück applizierbar ist. Insbesondere bei der Vermessung von großen Werkstücken wie Fußbodendielen ist die Applizierung eines optischen Signals in Form einer Farbmarkierung zwecks Aussortierung bzw. Sortierung von Gut- und Schlechtteilen vorteilhaft. Bei kleineren Werkstücken kann eine Sortierung durch Druckluftdüsen erfolgen, wobei vorgenanntes Signal die Steuerung der Druckluftdüse betrifft.

Letztlich ist es von Vorteil, dass die Fördereinrichtung mindestens eine erste Bezugsfläche aufweist, auf die die Lichtlinie projizierbar ist, und ein als Tiefenmaß ausgebildetes Abstandsmaß a zwischen der Bezugsfläche und einer Fläche des Werkstücks ermittelbar ist. Das erfindungsgemäße Tiefenmaß gewährleistet die Ermittlung und Erfassung einer Krümmung insbesondere bei länglichen Werkstücken innerhalb der Förderebene, eine sogenannte „Banane", da insbesondere bei Bodendielen die Profilkanten benachbarter Dielen nicht ordnungsgemäß anstoßen. Grundsätzlich ist es bekannt, entlang des Profils mehrere absolute Tiefenmessungen durchzuführen, um aus diesen in Form einer linearen Regression die verschiedenen Maxima und Minima der Abweichung von der Ideallinie zu gewinnen, jedoch ist diese Methode insofern ungenügend, als die Messung durch Vibrationen und Rucken der Platte beim Befördern insbesondere quer zur eigentlichen Bewegungsrichtung verfälscht werden kann. Erfindungsgemäß wird der Abstand des Werkstücks zur Bezugsfläche berechnet, damit also ein Versatz bzw. eine Bewegung der Fördereinrichtung bei dem wie vorgehend beschriebenen erhaltenen Tiefenmaß berücksichtigt werden kann. Damit werden verfälschende Einflüsse des Transportmediums eliminiert. In jedem Kamerabild wird mittels horizontaler Messstrukturen der aktuelle Abstand des Profils zur Bezugsfläche errechnet und die Differenz zu dem Sollwert von dem Messwert abgezogen, der für die Ermittlung der Außenkontur herangezogen wird.

Ferner ist es vorteilhaft, dass ein Inkrementalgeber vorgesehen ist, der die Bestimmung des Vorschubs des Werkstücks gewährleistet, und unter Berücksichtigung des Vorschubs sowie des Abstandsmaßes a die Krümmung des Werkstücks ermittelbar ist. Unter Berücksichtigung der Werkstückposition kann insbesondere bei langen Werkstücken die Krümmung des Werkstücks über die Werkstücklänge ermittelt und angezeigt werden.

Vorteilhaft ist es auch, dass die Beleuchtungseinheit eine LED-Lichtquelle deren Schwankungsbereich betreffend die Wellenlänge des emittierbaren Licht kleiner als 10 % ist mit einer Wellenlänge vorzugsweise in einem Bereich zwischen 700 nm und 1200 nm. Mit einem sehr kleinen Schwankungsbereich können die äußeren Einflüsse auf die Messung stark reduziert werden. Je nach Umgebungsemission ist eine Frequenz zu wählen, deren Anteil möglicht gering ist. Die Auswahl der Lichtfrequenz ist mit Rücksicht auf die optimale Ausleuchtung der Teilflächen von großer Wichtigkeit. Insbesondere in Abhängigkeit von dem zu messenden Werkstück bzw. dem Material und der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks ist eine entsprechende Auswahl des Frequenzbereiches für das zu verwendende Licht von Vorteil.

Dabei ist es in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass zusätzlich zu der ersten Messvorrichtung gegenüberliegend zum Werkstück oder zur Fördereinrichtung eine zweite Messvorrichtung vorgesehen ist. Vorteilhaft ist es auch, dass die Fördereinrichtung eine zweite Bezugsfläche im Messbereich der zweiten Messvorrichtung aufweist, mittels der ein zweites Abstandsmaß a' ermittelbar ist, und dass das mit der ersten Messvorrichtung ermittelte Abstandsmaß a und das mit der zweiten Messvorrichtung ermittelte zweite Abstandsmaß a' in Korrelation bringbar sind. Durch die Korrelation der beiden Abstandsmaße kann eine Bewegung des Werkstücks auf der Fördereinrichtung und eine Bewegung der Fördereinrichtung ermittelt und bei der Bewertung der verschiedenen Differenzmaße insbesondere mit Rücksicht auf die gegebene Bananenkrümmung berücksichtigt werden.

Gelöst wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren für eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Vermessen von Werkstücken mit mindestens einer zu vermessenden, ein Höhenmaß h₁ aufweisenden ersten Fläche, wobei die erste Fläche durch Projizierung der Lichtlinie zumindest teilweise beleuchtet wird und zumindest der Teil (L_1.1) der Lichtlinie durch die Kamera zwecks Auswertung erfasst wird, wobei das Höhenmaß h₁ zumindest der ersten Fläche durch die Ermittlung der Länge l₁ des auf der ersten Fläche projizierten Teils der Lichtlinie bestimmt wird.

Ferner ist es vorteilhaft, dass zusätzlich zu dem Einfallswinkel α₁ der projizierten Lichtlinie ein Triangulationswinkels γ vorgesehen wird, wobei der Triangulationswinkels γ einen Wert zwischen 20° und 65° aufweist.

Schließlich ist es von Vorteil, dass die Lichtlinie auf die zweite Fläche und die dritte Fläche des Werkstücks projiziert wird und der in eine Richtung quer zur Projektionsrichtung der Lichtlinie generierbare Versatz v₁ zwischen dem Teil der Lichtlinie auf der ersten Fläche und dem Teil der Lichtlinie auf der dritten Fläche bestimmt wird und dass das Tiefenmaß t₂ der zweiten Fläche bestimmt wird, wobei t₂ über t₂ = v₁ tan γ berechnet wird.

Ferner ist es vorteilhaft, dass das Werkstück quer zur Projektionsrichtung an der Messvorrichtung vorbeigeführt wird.

Vorteilhaft ist es ferner, dass das Profil der auf das Werkstück projizierten Lichtlinie bezüglich der Maße l und v über das Bildverarbeitungssystem ausgewertet und die Auswertung über den Monitor angezeigt wird.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass mittels des Bildverarbeitungssystems auf dem Monitor eine dem Profil der Lichtlinie oder den generierten Helligkeitsstufen auf dem Werkstück zumindest teilweise entsprechende Kontur der jeweils beleuchteten Teile erfasst wird. Auch wird die Struktur aus Messpunkten auf dem Monitor generiert, die der Kontur des jeweiligen Teils der Lichtlinie entspricht. Die jeweilige Kontur und die entsprechende Messpunktestruktur werden auf dem Monitor überlagert und die Maße l und v werden bestimmt.

Dabei ist es von Vorteil, dass die Korrelation zwischen den der Messpunktestruktur zugrunde liegenden Messpunkten und der Kontur der Teile kalibriert wird und die den Höhenmaßen h zugrunde liegenden Messpunkte und die den Tiefenmaßen t zugrunde liegenden Messpunkte unterschiedlich kalibriert werden.

Schließlich ist es von Vorteil, dass eine Kalibrierinformation für die Tiefenmaße t und die Höhenmaße h angezeigt wird und die Kalibrierinformation der zuvor generierten Messpunktestruktur automatisch zugeordnet wird.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass das als Tiefenmaß ausgebildete Abstandsmaß a zwischen der Bezugsfläche der Messvorrichtung und der Fläche des Werkstücks ermittelt wird.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass gegenüberliegend zur Fläche das zweite Abstandsmaß a' zwischen der zweiten Bezugsfläche der Fördereinrichtung und einer weiteren Fläche des Werkstücks ermittelt wird.

Ferner ist es vorteilhaft, dass das Abstandsmaß a und das zweite Abstandsmaß a' korreliert werden und eine Krümmung des Werkstücks bezüglich einer Transportebene bestimmt wird.

Dabei ist es von Vorteil, dass die Breite b₁ der Lichtlinie eingestellt und/oder variiert wird.

Schließlich ist es von Vorteil, dass der von der Beleuchtungseinheit emittierte Frequenzbereich eingestellt und/oder variiert wird.

Verfahren und Einrichtung zur Vermessung von Profilen, wobei ein Profil mittels einer Fördereinrichtung vor mindestens einer elektronische Kamera und mindestens einer Beleuchtung vorbeigeführt wird und dass mindestens eine Beleuchtung als strukturierte Beleuchtung für die Linientriangulation ausgeführt ist, die eine Linie quer zur Laufrichtung auf das Profil projiziert, dass die Achse des Linienprojektors in der Ebene der Laufrichtung des durchlaufenden Profils zur Kameraachse einen Winkel bildet, dass an die Kamera ein Bildverarbeitungssystem angeschlossen ist, das die von der Beleuchtung erzeugten und von der Kamera erfassten Lichteffekte auf dem Profil auswertet und Anzeigen an einem ebenfalls angeschlossenen Monitor vornimmt, dass in einem Teach-Modus ein Kamera-Bild an dem Monitor angezeigt wird, und in das Kamera-Bild eingeblendete Messstrukturen über die Abbildung der Lichtprojektion gelegt werden, dass die Außenkanten der Lichteffekte im Bild mit Hilfe der Messstrukturen bestimmt und deren Abstände ermittelt werden, dass die Messstrukturen zur Vermessung der Profiltiefe die quer zur Laufrichtung des Profils verlaufenden Kanten vermessen, während die Messstrukturen zur Vermessung der Höhenmaße des Profils die Kanten vermessen, die längs der Laufrichtung verlaufen, dass eine Bedieneroberfläche vorgesehen ist, die es erlaubt, zwei im Bild durch Messstrukturen und deren Verknüpfung ermittelte Koordinaten und den resultierenden Abstand wahlweise mit einer Kalibrierinformationen für die Tiefen- oder Höhenmessung zu versehen, die den zuvor generierten Messstrukturen in einem weiteren automatisierten Aufruf zugeordnet bleiben, dass mindestens eine Kalibrierinformation für Abstände in Laufrichtung der Profile und mindestens eine Kalibrierinformation für Abstände quer zur Laufrichtung der Profile eingegeben werden kann, dass für jede Messstruktur Abstandstole ranzen eingegeben werden können, bei deren Überschreiten ein Signal erzeugt wird. Dass eine projizierte Lichtlinie eine Breite aufweist, die mindestens der maximalen vorkommenden Verschiebung der Linie in Laufrichtung des Profils plus der Breite der quer zur Laufrichtung angeordneten Messstrukturen entspricht, und dass sowohl die quer zur Laufrichtung als auch die längs zur Laufrichtung angeordneten Messstrukturen auf der Projektion ein und dieselbe Lichtlinie angeordnet sind. Dass die Messstrukturen für die Höhenmaße des Profils über Lichtkanten gelegt werden, die längs der Laufrichtung verlaufen und infolge der Triangulationssituation im Bild als Absätze der Lichtlinienprojektion entstehen. dass mindestens eine strukturierte Beleuchtung eine Bezugsfläche der Fördereinrichtung erfasst, die fest mit der Fördereinrichtung verbunden ist, dass mindestens eine horizontale Messstruktur über die Projektion der Linie auf der Bezugsfläche gelegt wird und der Abstand zwischen der Bezugsfläche und mindestens einem Profilbereich vermessen wird, indem der Abstand im Bild zwischen der Lichtkante auf der Bezugskante und mindestens einer Lichtkante im Profil ausgewertet wird. Dass sobald der Anfangsbereich des zu vermessenden Profils in den Wirkbereich der Kamera-Projektor-Anordnung gelangt, ein Startsignal erzeugt wird, dass der Vorschub des Profils mit einem Inkrementalgeber registriert wird, dass mehrere Bildaufnahmen während des Durchlaufs des Profils erfolgen, dass in den sukzessive aufgenommenen Bildern jeweils Tiefen-Messungen zwischen Bezugsfläche und Profil erfolgen und dass aus diesen Messungen und den zugeordneten Vorschubinformationen des Inkrementalgebers die Krümmung des Profils in einer Ebene vermessen wird, die parallel zur aufgespannten Ebene zwischen Kamera- und Projektorachse verläuft. Dass über das angeschlossene Bildverarbeitungssystem die Krümmung des Profils in einer graphischen Darstellung angezeigt wird. Dass der Linienprojektor mit einer LED-Lichtquelle arbeitet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
1 eine perspektivische Prinzipskizze eines Werkstücks mit Nut sowie eine Beleuchtungseinrichtung mit Lichtlinie und einer Kamera;
2 ein Werkstück gemäß 1 mit einer zweiten Beleuchtungseinrichtung mit einer zweiten Linie;
3 eine Darstellung des Monitors nach 1;
4 eine Prinzipskizze mit Fördereinrichtung in der Ansicht von oben;
5 eine perspektivische Ansicht eines Werkstücks mit Nut und Lichtlinie;
6 eine Monitordarstellung des Bauteils gemäß 5.
Bei einem in 1 dargestellten Werkstück 1 handelt es sich um eine Bodendiele, die an ihrer Seitenkante eine hier ausschnittsweise dargestellte Fase bzw. Nut aufweist. Die Bodendiele 1 wird dabei über eine nicht dargestellte Fördereinrichtung 5 in der hier dargestellten Hauptförderrichtung F bewegt.
Zwecks Vermessung der Nut bzw. Fase wird diese aus seitlicher Richtung durch eine Beleuchtungseinheit 2 beleuchtet, die eine Lichtlinie 2.1 auf das Werkstück 1 projiziert. Das Werkstück 1 weist drei die Nut bildende Teilflächen 1.1 bis 1.3 auf, von welchen die erste Teilfläche 1.1 und die drit te Teilfläche 1.3 die gleiche Ausrichtung aufweisen, wohingegen die zweite Teilfläche 1.2 rechtwinklig zu den beiden zuvor genannten Teilflächen 1.1, 1.3 ausgerichtet ist. Die Beleuchtungseinheit 2 ist derart positioniert, dass ihre Hauptstrahlrichtung unter einem Haupteinfallswinkel α₁ auf die erste Teilfläche 1.1 und unter dem Einfallswinkel α₃ auf die dritte Teilfläche 1.3 auftrifft. Die Winkel α₁ und α₂ betragen in etwa 45°. Aufgrund der relativen Lage der zweiten Teilfläche 1.2 beträgt der Einfallswinkel α₂ zwischen der Lotrechten auf der zweiten Teilfläche 1.2 und der Hauptstahlrichtung S etwa 90°, so dass die zweite Teilfläche 1.2 schwächer beleuchtet wird als die erste und dritte Teilfläche 1.1, 1.3, die zur Beleuchtungseinheit 2 hin ausgerichtet sind.
Die Lichtlinie 2.1 ist darüber hinaus in einem Triangulationswinkel γ projiziert, so dass sich aufgrund des Abstandes t₂ zwischen der ersten Teilfläche 1.1 und der dritten Teilfläche 1.3 ein seitlicher Versatz v₁ zwischen den auf den jeweiligen Teilflächen 1.1, 1.3 durch die Lichtlinie projizierten Konturen L_1.1 und L_1.2 ergibt.
Seitlich zum Werkstück 1 ist zwecks Auswertung des Profils eine Kamera 3 vorgesehen, die die projizierte Lichtlinie 2.1, wie sie vom Werkstück 1 reflektiert wird, erfasst. Die Kamera 3 ist dabei derart angeordnet, dass sie die einzelnen Konturen L_1.1 und L_1.3 einerseits sowie die relative Lage zwischen diesen beiden Konturen L_1.1 und L_1.3, also den seitlichen Vorsatz v₁ optimal erfasst.
Die erste Teilfläche 1.1 weist eine Höhe h₁ auf, so dass sich für die Kontur L_1.1 auf der ersten Teilfläche 1.1 eine entsprechende Länge l₁ ergibt. Die dritte Teilfläche 1.3 weist eine Höhe h₃ auf, so dass sich für die darauf projizierte Kontur L_1.3 die Länge l₃ ergibt.
Augrund des Triangulationswinkels γ und des Abstands t₂ zwischen der ersten und der dritten Teilfläche 1.1, 1.3 ergibt sich zwischen den beiden Konturen L_1.1 und L_1.3 der Versatz v₁, der ebenfalls durch die Kamera 3 erfasst wird.
Gemäß 2 sind zwei Beleuchtungseinheiten 2, 2' vorgesehen, wovon eine einen Triangulationswinkel γ aufweist und die andere 2' eine lotrecht zur ersten und dritten Teilfläche 1.1, 1.3 angeordnete Hauptstrahlrichtung S aufweist. Der Einsatz von zwei Beleuchtungseinheiten 2, 2' kann ggf. durch die Geometrie des Werkstücks 1, insbesondere mit Rücksicht auf die unterschiedlichen Höhenmaße h₁, h₃ und das zu messende Tiefenmaß t₂ je nach Werkstück 1 erforderlich sein. Die zweite Beleuchtungseinheit 2' generiert eine Lichtlinie 2.1' mit der Breite b₂.
3 stellt einen Monitor 4 dar, der die beiden Konturen L_1.1, L_1.3 mit dem seitlichen Versatz v₁ gemäß 1 zeigt. Zwecks Auswertung dieses Versatzes v₁ einerseits und der Höhe der beiden Konturen L_1.1, L_1.3 andererseits wird überlagert zu den beiden Konturen L_1.1, L_1.3 jeweils eine Messstruktur S_1.1, S_1.3 mit verschiedenen Messlinien 8, 8', 7, 7' generiert, deren Pixel der entsprechenden Helligkeitsstufe nach ausgewertet werden. Sobald der Helligkeitswert des jeweiligen Pixels entlang der jeweiligen Messlinie 7, 8 einen Wert über- bzw. unterschritten wird, wird dieser Pixel als Messpunkt für die Bestimmung des Überganges hell/dunkel herangezogen und gemäß 3 vorzugsweise als Stern markiert.
Im mittleren Teilbereich ist eine Messstruktur S mit mehreren Messlinien 7, 7' der Kontur L_1.1, L_1.3 überlagert, die dazu dienen, die beiden horizontalen Übergänge rechts und links von der hellen Kontur L_1.1, L_1.3 zu dem dunklen Hintergrund zu detektieren und diese Übergangskoordinaten zu bestimmen. Vorteilhafterweise wird dann jeweils ein Mittelpunkt M_1.1, M_1.3 zwischen den Übergangskoordinaten errechnet, um bei der Berechnung des Versatzens v₁ eine Unabhängigkeit von der Lichtintensität zu erlangen, die unweigerlich vorhanden wäre, wenn nur ein Übergang bzw. eine Kante der Kontur L_1.1, L_1.3 ausgewertet und als Grundlage für die Bestimmung des Versatzes v₁ herangezogen würde. Der geometrische horizontale Versatz v₁ dieser beiden Mittelpunkte M_1.1, M_1.3 entspricht dem Versatz der beiden Konturen L_1.1, L_1.3. Daraus kann unter Berücksichtigung des Triangulationswinkels γ das Tiefenmaß t₂ der Nut berechnet werden.
Kalibriert man die Anzahl der Bildpunkte zwischen den Mittelpunkten M_1.1, M_1.3 mit einem von der Objektivbrennweite, dem Messabstand und dem Winkel zwischen Kamera- und Projektorachse abhängigen Faktor, so kann man daraus nach bekannten Algorithmen die Tiefe der Nut berechnen. Die Breite b₁ der Lichtlinie 2.1 ist dabei von wesentlicher Bedeutung, da zwecks Bestimmung des Helligkeitsschwellwertes einerseits und der Position der Messlinie 8, 8' andererseits ein Flächenintegrationsverfahren verwendet wird.
Daneben werden Messlinien 8, 8' in vertikaler Richtung der jeweiligen Kontur L_1.1, L_1.3 überlagert und entsprechend die jeweiligen vertikalen Übergänge oben und unten von der hellen Kontur L_1.1, L_1.3 zu dem dunklen Hintergrund detektiert und die Übergangskoordinaten bzw. Übergangspunkte bestimmt. Damit lässt sich das Höhenmaß h der jeweiligen Kontur bestimmen.
4 zeigt eine Fördereinrichtung 5 für das Werkstück 1, wobei gegenüberliegend zum Werkstück 1 jeweils eine aus Beleuchtungseinheit 2.2' und Kamera 3, 3' gebildete Messvorrichtung vorgesehen ist. Die von den beiden Kameras 3, 3' erfassten Bilddaten werden über ein gemeinsames Bildverarbeitungssystem 6 verarbeitet und über einen Monitor 4 optisch gemäß 3 dargestellt. Zwecks Generierung des Triangulationswinkels γ wird die von der jeweiligen Beleuchtungseinheit 2, 2' generierte Lichtlinie 2.1, 2.1' über einen Umlenkspiegel 2.4, 2.4' entsprechend 1 seitlich auf das Werkstück 1 und die Fördereinrichtung 5 projiziert. Zwecks Erfassung der relativen Lage zwischen dem Werkstück 1 und der Fördereinrichtung 5 weist diese ebenfalls gegenüberliegend im Bereich der jeweiligen Messvorrichtung eine erste bzw. zweite Bezugsfläche 5.1, 5.2 auf, wobei der jeweilige Abstand zwischen der Teilfläche 1.1 und der Bezugsfläche 5.1 über das Triangulationsverfahren gemäß 1 ermittelbar ist. Entsprechendes gilt für die Bezugsfläche 5.2 und eine nicht näher gekennzeichnete Teilfläche des Werkstücks 1 auf der gegenüberliegenden Seite.
An beiden Seiten der Bodendiele 1 sind jeweils für die Nut-Seite und die Federseite des Profilpaares eine Messvorrichtung mit Kamera 3 und Linienprojektor 2 angebracht, wobei der Linienprojektor über eine Spiegelumlenkung 2.4 verfügt.
In einer erweiterten, nicht dargestellten Version sind weitere Messvorrichtungen angebracht, welche speziell die Federseite z. B. von oben erfassen, um Maße aufzunehmen, die in vertikaler Richtung zum Werkstück 1 verlaufen und von den beiden seitlich der Platte aufgestellten Sensoreinheiten nicht erfasst werden können. Im Falle von z. B. ringsum profilierten Extrusions- oder Walzprodukten wie Kunststoff profilen oder Profildrähten, etc. ist eine umseitige Messung mit vier und mehr Messvorrichtungen vorteilhaft.
Die beiden Kameras 3, 3' sind mit dem Bildverarbeitungssystem 6 verbunden, das über eine nicht dargestellte Tastatur und den Monitor 4 als Benutzerschnittstelle verfügt.
Für den Produktionsmodus ist das Bildverarbeitungssystem 6 mit Schnittstellen ausgestattet, die im Falle von Überschreitungen von Toleranzgrenzen des Prüflings Signale zur Ansteuerung von nicht dargestellten Alarm-Geräten, Signier-Einrichtungen abgeben oder ein Anlagen-Stop-Signal generieren.
Das Werkstück 1 gemäß 5 weist eine seitliche Nut auf, die im Gegensatz zum Werkstück 1 gemäß 1 nach oben hin ebenfalls begrenzt ist. Stirnseitig ist die Lichtlinie 2.1 im Prinzip dargestellt, die von vorne mit einem Triangulationswinkel γ auf die Teilflächen 1.1, 1.3 und 1.4 auftrifft. Über die Länge der so gebildeten Konturen L_1.1, L_1.3 und L_1.5 lässt sich wie vorgehend beschrieben die Höhe h₁ bis h₃ der jeweiligen Teilflächen 1.1 bis 1.3 bestimmen. Aus dem Versatz v₁ kann unter Berücksichtigung des Triangulationswinkels γ und sonstiger Parameter, insbesondere der Ausrichtung der optischen Achse 3.1 der Kamera 3, das Tiefenmaß t₂ bestimmt werden. Je nach Ausbildung des Werkstücks 1 bzw. Ausrichtung der zu vermessenden Teilflächen 1.2 bis 1.3 ist eine entsprechende Ausrichtung der Beleuchtungseinheit 2 bzw. der Kamera 3 notwendig.
Ein in 6 dargestelltes Monitorbild stellt die Auswertung des Werkstücks 1 gemäß 5 dar. Das Kamerabild erfasst demnach die drei Konturen L_1.1, L_1.3, L_1.5, wobei unter der Generierung der entsprechenden Messlinien 7 und 8 die Auswertung der Länge l₁ bis l₅ der Kontur L_1.1, L_1.3, L_1.5 und damit der Höhe h₁ bis h₃ der jeweiligen Teilfläche 1.2 bis 1.3 des Werkstücks 1 erfolgt. In entsprechender Weise werden horizontale Messlinien 7 generiert und über die Mittelpunktbestimmung der jeweiligen Messpunktestruktur S_1.1 bis S_1.5 bzw. Kontur L_1.1 bis L_1.5 der Versatz v₁ und damit das Tiefenmaß t₂ bestimmt.

1: Werkstück, Bodendiele
1.1: erste Fläche
1.2: zweite Fläche
1.3: dritte Fläche
2: Beleuchtungseinheit
2': Beleuchtungseinheit
2.1: Lichtlinie
2.1': Lichtlinie
2.2: zweite Lichtlinie
2.4: Umlenkspiegel
2.4': Umlenkspiegel
3: erste Kamera
3': zweite Kamera
3.1: optische Achse
4: Monitor
5: Fördereinrichtung
5.1: erste Bezugsfläche
5.2: zweite Bezugsfläche
6: Bildverarbeitungssystem
7: Messlinie, vertikal
7': Messlinie, vertikal
8: Messlinie, horizontal
8': Messlinie, horizontal
a: Abstandsmaß
a': zweites Abstandsmaß
b₁: Breite
b₂: Breite
F: Hauptförderrichtung
h₁: Höhenmaß
h₂: Höhenmaß
h₃: Höhenmaß
l: Maß
l₁: Länge
l₃: Länge
l₅: Länge
L_1.1: Teil der Lichtlinie, Kontur
L_1.3: Teil der Lichtlinie, Kontur
L_1.5: Teil der Lichtlinie, Kontur
M_1.1: Mittelpunkt
M_1.3: Mittelpunkt
S: Hauptstrahlrichtung
S_1.1: Struktur, Messpunktestruktur
S_1.3: Struktur, Messpunktestruktur
S_1.5: Struktur, Messpunktestruktur
t: Tiefenmaß
t₂: Tiefenmaß, Abstand
v: Maß
v₁: Versatz, Maß
α₁: Einfallswinkel
α₂: Einfallswinkel
α₃: Einfallswinkel
δ: Winkel
γ: Triangulationswinkel

Claims

Messvorrichtung zum Vermessen eines Werkstücks (1) mit mindestens einer zu vermessenden, ein Höhenmaß h₁ aufweisenden ersten Fläche (1.1) und mindestens einer von der ersten Fläche (1.1) abweichenden zweiten Fläche (1.2) mit einer ersten Beleuchtungseinheit (2), die mindestens eine Lichtlinie (2.1) mit einer Breite b₁ auf die erste Fläche (1.1) projiziert, und mindestens einer ersten Kamera (3) zum Erfassen der auf das Werkstück (1) projizierten Lichtlinie (2.1) zwecks Auswertung derselben durch ein Bildverarbeitungssystem (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (2) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die erste Fläche (1.1) intensiver beleuchtet wird als die zweite Fläche (1.2) und zumindest eine dem Höhenmaß h₁ entsprechende Länge l₁ eines auf die erste Fläche (1.1) projizierten Teils (L_1.1) der Lichtlinie (2.1) ermittelbar ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einfallswinkel α₁ der Lichtlinie (2.1) auf der ersten Fläche (1.1) zwischen 0° und 60° einstellbar ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (2) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Einfallswinkel α₁ der Lichtlinie (2.1) auf der ersten Fläche (1.1) von einem Einfallswinkel α₂ auf der zweiten Fläche (1.2) um mehr als 10° abweicht.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der ersten Fläche (1.1) eine dritte Fläche (1.3) beleuchtbar ist, die ein Höhenmaß h₂ aufweist, und ein Einfallswinkel α₃ der Lichtlinie (2.1) auf der dritten Fläche (1.3) zwischen 0° und 60° einstellbar ist.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (2) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Lichtlinie (2.1) bezüglich der zu vermessenden, ein Tiefenmaß t₂ aufweisenden zweiten Fläche (1.2) einen Triangulationswinkel γ von mehr als 20° aufweist, wobei zwischen dem auf die erste Fläche (1.1) projizierten Teil (L_1.1) und einem auf die dritte Fläche (1.3) projizierten Teil (L_1.3) der Lichtlinie (2.1) aufgrund des Triangulationswinkels γ ein seitlicher Versatz v₁ mit v₁ = t₁/tan γ generierbar ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite b₁ der Lichtlinie (2.1) mindestens so groß ist wie der Versatz v₁ plus das Tiefenmaß t₂.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verhältnis der Breite b₁ der Lichtlinie (2.1) zu dem zu messenden Höhenmaß h ein Wert zwischen 0,2 und 2 vorgesehen oder einstellbar ist.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Lichtlinie (2.2) vorgesehen ist, wobei zumindest für die Lichtlinie (2.2) der Triangulationswinkel γ zum Werkstück (1) vorsehbar ist.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (3) eine optische Achse (3.1) aufweist und die Beleuchtungseinheit (2) eine Hauptstrahlrichtung S aufweist, wobei die optische Achse (3.1) in etwa normal zur Fläche (1.1, 1.3) ausrichtbar ist und zwischen der optischen Achse (3.1) und der Hauptstrahlrichtung S ein Winkel δ vorgesehen ist, der maximal so groß ist wie der Triangulationswinkel γ.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fördereinrichtung (5) für das Werkstück (1) vorgesehen ist, die das Werkstück (1) in Richtung einer Hauptförderrichtung F linear an der Kamera (3) und der Beleuchtungseinheit (2) vorbeiführt, wobei zwischen der Hauptförderrichtung F und einer durch die Lichtlinie (2.1) aufgespannten Ebene ein Winkel mit der Größe 90° – γ vorgesehen ist.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungssystem (6) einen Monitor (4) aufweist und die Kontur des jeweiligen auf das Werkstück (1) projizierten Teils (L_1.1, L_1.3) der Lichtlinie (2.1) bezüglich der Maße l und v auswertbar ist und die Auswertung auf dem Monitor (4) darstellbar ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Bildverarbeitungssystems (6) auf dem Monitor (4) eine Struktur (S_1.1, S_1.3) aus Messpunkten generierbar ist, die zumindest einem Teil der Kontur des jeweils projizierten Teils (L_1.1, L_1.3) der Lichtlinie (2.1) oder der damit generierten Helligkeitsstufen auf dem Werkstück (1) entspricht, wobei ein Kalibrier- oder Lernmodus vorgesehen ist, der eine optische Überlagerung der Kontur der Teile (L_1.1, L_1.3) mit der Messpunktestruktur (S_1.1, S_1.3) gewährleistet.
Messvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Bestimmung der Maße l und v die Messpunktestruktur kalibrierbar und auswertbar ist, wobei für die Maße l und v unterschiedliche Kalibrierverfahren und/oder unterschiedliche Kalibrierfaktoren vorsehbar sind.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungssystem (6) bezüglich der Maße h und v Toleranzwerte aufweist, bei deren Überschreitung ein Signal generierbar und/oder auf dem Werkstück (1) applizierbar ist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (5) mindestens eine erste Bezugsfläche (5.1) aufweist, auf die die Lichtlinie (2.1) projizierbar ist, und ein als Tiefenmaß ausgebildetes Abstandsmaß a zwischen der Bezugsfläche (5.1) und einer Fläche (1.1, 1.2) des Werkstücks (1) ermittelbar ist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Inkrementalgeber vorgesehen ist, der die Bestimmung des Vorschubs des Werkstücks (1) gewährleistet, und unter Berücksichtigung des Vorschubs sowie des Abstandsmaßes a die Krümmung des Werkstücks (1) ermittelbar ist.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (2) eine LED-Lichtquelle, deren Schwankungsbereich betreffend die Wellenlänge des emittierbaren Licht kleiner als 10 % ist.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der ersten Messvorrichtung gegenüberliegend zum Werkstück (1) oder zur Fördereinrichtung (5) eine zweite Messvorrichtung vorgesehen ist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (5) eine zweite Bezugsfläche (5.2) im Messbereich der zweiten Messvorrichtung aufweist, mittels der ein zweites Abstandsmaß a' ermittelbar ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der ersten Messvorrichtung ermittelte Abstandsmaß a und das mit der zweiten Messvorrichtung ermittelte zweite Abstandsmaß a' in Korrelation bringbar sind.
Verfahren für eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Vermessen von Werkstücken (1) mit mindestens einer zu vermessenden, ein Höhenmaß h₁ aufweisenden ersten Fläche (1.1), wobei die erste Fläche (1.1) durch Projizierung der Lichtlinie (2.1) zumindest teilweise beleuchtet wird und zumindest der Teil (L_1.1) der Lichtlinie (2.1) durch die Kamera (3) zwecks Auswertung erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenmaß h₁ zumindest der ersten Fläche (1.1) durch die Ermittlung der Länge l₁ des auf der ersten Fläche (1.1) projizierten Teils (L_1.1) der Lichtlinie (2.1) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Einfallswinkel α₁ der projizierten Lichtlinie (2.1) der Triangulationswinkel γ vorgesehen wird, wobei der Triangulationswinkel γ einen Wert zwischen 20° und 65° aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Lichtlinie (2.1) auf die zweite Fläche (1.2) und die dritte Fläche (1.3) des Werkstücks (1) projiziert wird, b) der in eine Richtung quer zur Projektionsrichtung der Lichtlinie (2.1) generierbare Versatz v₁ zwischen dem Teil (L_1.1) der Lichtlinie (2.1) auf der ersten Fläche (1.1) und dem Teil (L_1.3) der Lichtlinie (2.1) auf der dritten Fläche (1.3) bestimmt wird, c) das Tiefenmaß t₂ der zweiten Fläche (1.2) bestimmt wird, wobei t₂ über t₂ = v₁ tan γ berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) quer zur Projektionsrichtung an der Messvorrichtung vorbeigeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der auf das Werkstück (1) projizierten Lichtlinie (2.1) bezüglich der Maße l und v über das Bildverarbeitungssystem (6) ausgewertet und die Auswertung über den Monitor (4) angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass a) mittels des Bildverarbeitungssystems (6) auf dem Monitor (4) eine dem Profil der Lichtlinie (2.1) oder den generierten Helligkeitsstufen auf dem Werkstück (1) zumindest teilweise entsprechende Kontur der jeweils beleuchteten Teile (L_1.1, L_1.3) erfasst wird, b) die Struktur (S_1.1, S_1.3) aus Messpunkten auf dem Monitor (4) generiert wird, die der Kontur des jeweiligen Teils (L_1.1, L_1.3) der Lichtlinie (2.1) entspricht, c) die jeweilige Kontur und die entsprechende Messpunktestruktur (S_1.1, S_1.3) auf dem Monitor (4) überlagert werden, d) die Maße l und v bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Korrelation zwischen den der Messpunktestruktur (S_1.1, S_1.3) zugrunde liegenden Messpunkten und der Kontur der Teile (L_1.1, L_1.3) kalibriert wird, b) die den Höhenmaßen h zugrunde liegenden Messpunkte und die den Tiefenmaßen t zugrunde liegenden Messpunkte unterschiedlich kalibriert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Kalibrierinformation für die Tiefenmaße t und die Höhenmaße h angezeigt wird, b) die Kalibrierinformation der zuvor generierten Messpunktestruktur (S_1.1, S_1.3) automatisch zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das als Tiefenmaß ausgebildete Abstandsmaß a zwischen der Bezugsfläche (5.1) der Messvorrichtung und der Fläche (1.1, 1.2) des Werkstücks (1) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüberliegend zur Fläche (1.2) das zweite Abstandsmaß a' zwischen der zweiten Bezugsfläche (5.2) der Fördereinrichtung (5) und einer weiteren Fläche des Werkstücks (1) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsmaß a und das zweite Abstandsmaß a' korreliert werden und eine Krümmung des Werkstücks (1) bezüglich einer Transportebene bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite b₁ der Lichtlinie (2.1) eingestellt und/oder variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Beleuchtungseinheit (2) emittierte Frequenzbereich eingestellt und/oder variiert wird.