DE2447789A1 - Verfahren zur dreidimensionalen wiedergabe von gegenstaenden - Google Patents

Verfahren zur dreidimensionalen wiedergabe von gegenstaenden

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Description

Dynell Electronics Corporation,
Melville, N.Y./USA
Verfahren zur dreidimensionalen Wiedergabe von
Gegenständen
Die Erfindung bezieht sich auf die dreidimensionale Wiedergabe von Gegenstanden unter Verwendung photographischer Aufnahmen oder ähnlicher zweidimensionaler Aufzeichnungen oder Vorlagen zur Erzeugung einer dreidimensionalen Information, die die Oberfläche eines Gegenstandes definiert.
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Die bekannten Verfahren zur dreidimensionalen Wiedergabe eines Gegenstandes arbeiten mit der selektiven Belichtung von annähernd ebenen Segmenten des Objekts, um eine Reihe von Aufnahmen der Segmente der Objekt- oder Gegenstandsoberfläche herzustellen. Diese Aufnahmen werden dann zur Ermittlung der Oberflächenbegrenzung des Objektes verarbeitet, vobei zur Wiedergabe des Objektes entsprechende dreidimensionale Dias des Objektes durch Übereinanderstapeln hergestellt werden.
Diese bekannten Verfahren mit den Objektsegmenten führen zu einer erhöhten Auflösung zur Definition der Oberflächenbegrenzung, hervorgehoben durch äußerst intensive Belichtung begrenzter Bereiche, stehen jedoch notwendigerweise bei der Verarbeitung von Photographien einem Übergang von zweidimensionalen, photographischen Daten zum dreidimensionalen Raum entgegen. Die ausgedehnten, empirischen Anstrengungen bei diesem Übergang schmälern den kommerziellen Wert dieser Verfahren erheblich und eliminieren eine wesentliche Computerunterstützung.
Ein Ziel der Erfindung ist deshalb die Scnaffung von Verfahren, bei denen der Übergang von zweidimensionalen Photographien auf dreidimensionale Information vereinfacht wird.
Insbesondere bezieht sicn die Erfindung auf die Erzeugung vji Signalen direkt nach einer zweidimensionalen Aufzeichnung, die zur Definition von dreidimensionalen Koordinaten von Punkten der Aufzeichnung verwendbar sind. Zur Erreichung dieser Ziele bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, bei dem ein Projektionsfeld einschließlich eines Punktes einer Objeictoberfläcne definiert wird und wobei eine Energiestrahlung auf Segmente dieses Projektionsfeldes projiziert wird, zur Beleuchtung bzw. Bestrahlung von Abscnnitten der Objektoberfläche in einer erkennbaren Folge. Entsprechend der Beleuchtungs- bzw. Bestrahlungsfolge werden Aufzeichnungen der bestrahlten Objektabschnitte in erkennbarer Folge hergestellt.
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Ein Signal gibt die Ordnung dieser Aufzeichnungen in der Aufzeichnungsfolge an, die einen bestimmten Oberflächenpunkt enthalten. Die Aufzeichnungsfolge.läßt sich in.einer Vielzahl von Einzelaufnahmen realisieren, wobei die auf die Objektoberfläche einwirkende Strahlungsenergie eine gemeinsame Frequenz besitzt. Sie läßt sich ebenfalls in einem einzelnen Auf zeichnung sbild realisieren, wobei Strahlungsenergie unterschiedlicher Frequenz den Objektabschni.tten zugeführt wird. Dieses Signal kann zusammen mit zwei ebenfalls von den Aufzeichnungen abgeleiteten, zweidimensionalen. Koordinatendatensignalen zur Rekonstruktion der Objektoberflächenpunkte im Raum dienen..
Zur ausführlicheren Erläuterung dieser und weiterer Merkmale der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigt: " . ., .-._... .-..-,
Fig. 1 ein Objekt, das mit einem Projektions- und Aufzeichnungsgerät für Strahlungsenergie wiedergegeben werden soll,
Fig. 2 ein gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit dem Pro-... jektor nach Fig.Λ verwendbares Abdeckelement,
Fig. 3 eine Folge photographischer Aufzeichnungen unter Verwendung des Abdeckelementes nach Fig. 2,
Fig. 4 eine Ausführungsform einer Abtastvorrichtung zur Untersuchung der Aufzeichnungen nach Fig. 3,
Fig. 5 eine einzelne Maske, des Abdeckelementes nach Fig. 2 im Schnitt sowie die Objektoberfläche, .
Fig. 6 in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erzeugte Signale- und ... . ....
Fig. 7 eine :Einrichtung zur Erzeugung gewisser Signale nach
Gemäß Fig. 1-ist ein.Gegenstand oder Objekt 10, dessen Oberfläche·., dreidimensional■wiedergegeben werden soll, im Projektionsfeld eines: Projektors. 12 für Strahlungsenergie und
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außerdem im Blickwinkel bzw. Gesichtsfeld der Objektivlinse angeordnet. Das Objekt ist beispielsweise durch einen Sockel abgestützt. Projektor 12 und Linse 14 sind in fester Lage gegenüber dem Sockel gehalten. Ein Bauteil ld hält einzelne Bilder des Aufzeichnungsmediums 20 in der Fokussierebene der Linse 14. Dem Bauteil 1b zugeordnete Transportspulen 22 für das Aufzeichnungsmedium nehmen die zu belichtenden Einzelbilder auf bzw. bringen nocn nicht belichtete Einzelbilder in das Bauteil 1b,
Ein Abdeckelement 24 ist im Projektionsfeld des Projektors verschiebbar, über Abdeckelementtransportspulen 26 zur Begrenzung des Projektionsfeldes des Projektors 12, zur selektiven Bestrahlung von Objektoberflächenteilen, wie besonders Fig. 2 zeigt, in der ein für diesen Zweck geeignetes Abdeckelement 24a dargestellt ist.
Das Abdeckelement 24a enthält eine Anzahl von Masken 2ba-d mit für Projektionsstrahlungsenergie durchlässigen Ausdehnungen und weiteren kreuzweise schraffierten, nicht durchlässigen Ausdehnungen. Die Masken sind vorzugsweise auf einem bahnförmigen Substrat 30 abgestützt, das für die Projektionsstrahlungsenergie nur in den Bereichen durchlässig ist, in denen Masken 2ba-d angeordnet sind. Der Transport des Abdeckelementes und damit der Maskenwechsel wird durch Ausschnitte 32 erleichtert, die mit komplementären Dornen auf den Spulen 26 in Eingriff stehen. Wenn ein Projektionsfeld einschließlich der gesamten Vorderseite des Objektes aus aneinandergrenzenden oberen, mittleren und unteren Abschnitten besteht, begrenzt die Maske 2ba diese so, daß das wirksame Projektionsfeld die oberen und mittleren Abschnitte umschließt. Die Maske 28b begrenzt das wirksame Projektionsfeld auf dem oberen Abschnitt. Die Maske 2bc begrenzt das wirksame Projektionsfeld auf die obere Segmenthälfte sämtlicher Abschnitte. Die Maske 28d begrenzt das wirksame Projektionsfeld auf die unteren Segmenthälften sämtlicher Abschnitte.
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Zur Erläuterung wird die Erzeugung von Signalen betrachtet, die zur Definition der räumlichen Lage von Punkten P. und ~£r auf der Vorderseite des Objektes 10 gemäß Fig. 3 dienen, in der eine Folge entwickelter Einzelbilder 34a-d des Filmes dargestellt ist, die durch das in Fig. 2 besonders dargestellte Abdeckelement 24a gewonnen wurde. Das Element 24a wird hierbei schrittweise transportiert, wobei seine Masken einzeln und sukzessive zur Anwendung kommen. Jedes entwickelte Bild des Filmes umfaßt vorzugsweise eine positive Version der negativen Darstellung der Objektoberfläche, die bei Belichtung des Bildes mit Strahlungsenergie gewonnen wurde, die durch eine der Masken 2öa-d projiziert und von der Objektoberfläche reflektiert wurde.
Im entwickelten Einzelbild 34a, hergestellt unter Verwendung der Masken 2öa, haben die oberen und mittleren Abschnitte der von der Objektoberfläche gezeigten Punkte P1 bzw. P2 Positionskoordinaten X1, Y1 bzw. X2, y2 gegenüber dem Bildursprung 0. Die einzeln aufgenommenen Bilder zeigen lediglich diese zweidimensionalen Positionskoordinaten. Da die Lagezuordnung zwischen Objekt, Projektor, Objektivlinsen und Einzelbild des Filmes konstant ist, hat der Punkt P1 (bzw. P^) in jedem entwickelten Einzelbild, in dem er vorkommt, die gleichen Koordinaten χ und y. Im Bild 34b ist dieser Teil der Objektoberfläche im wirksamen, durch die Maske 2bb definierten Projektionsfeld dargestellt, der den Punkt P2 ober nicht den Punkt P1 enthält. Das Bild 34c zeigt den Abschnitt der Objektoberfläche in dem durch die Maske 2Bc definierten, wirksamen Projektionsfeld und enthält den Punkt P1, aber nicht den Punkt P^. Das Bild 34d verkörpert die Objektoberflächenabschnitte, die durch die Maske 2Öd bestrahlt bzw. belichtet wurden, unter Einschluß des Punktes P„, aber nicnt des Punktes P1.
Pidctisch wird zunächst ein Projektionsfeld definiert, das die zwei fraglichen Übjektoberflächenpunkte enthält und von einer ersten Stelle, d.h. dein Projektor 12, ausgeht. Die
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Objektoberfläche in diesem Feld kann auf Wunsch bestrahlt oder nicht bestrahlt werden, je nach dem Ausmaß der wiederzugebenden Objektoberfläche. Gemäß dieser Projektionsfelddefinition wird Strahlungsenergie in vorbestimmte Abschnitte dieses Feldes zur sukzessiven Bestrahlung oder Beleuchtung von Teilen der Objektoberfläche projiziert. Mindestens eines dieser Segmente schließt einen der beiden interessierenden Oberfl-ächenpunkt aus, während jeder Punkt in mindestens einem Segment enthalten ist. Die Aufzeichnungen der bestrahlten Objektoberfläche werden in einer Folge entsprechend der Bestrahlung der Objektoberfläche hergestellt.
Weiter werden nach diesem Verfahren die Aufzeichnungen der Folge untersucnt, zur Ermittlung bestimmter, die interessierenden Oberfläciaenpunkte betreffender Information. Dieser Verfahrensschritt wird vorzugsweise simultan bei sämtlichen Aufzeichnungen durch die Vorrichtung gemäß Fig. 4 ausgeführt.
Gemäß Fig. 4 ist jede der einen Nadelstrahl liefernden Strahlungsenergiequellen 36a-d fest ausgerichtet mit einem der Strahlungsenergiesensoren 38a-d in einer Abtastvorrichtung 40, so daß Quellen-Sensor-Paare entstehen. Die entwickelten Filmbilder 34a-d liegen zusammen zwischen den Quellen 36a-d und den Sensoren 3öa-d, so daß sämtliche Quellen-Sensor-Paare gleichzeitig mit dem Ursprung 0 oder einem anderen gemeinsamen Bezugspunkt des zugehörigen Filmbildes ausgerichtet sind. Durch diese Ausrichtung sind die Bilder fest positioniert und die Abtastvorrichtung wird demgegenüber bewegt. Hierzu kann die Abtastvorrichtung eine x-Verschiebungszahnstange 42 und eine y-Verschiebungszahnstange 44 umfassen, jede einem motorgetriebenen Ritzel oder dergl. zugeordnet, um die Quellen-Sensor-Paare zusammen auf gemeinsame Filmpunkte positionieren zu können, die nicht ausgerichtet sind. Die x- und y-Positionskoordinatendatensignale können für jeden Bildpunkt, auf dem die Quellen-Sensor-
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Paare positioniert sind, durch konventionelle, digital arbeitende und motorgetriebene Vorrichtungen erzeugt werden.
Die χ- und y-Positionskoordinatendatensignale geben die zweidimensionale Information an hinsichtlich der Position eines Punktes, der in einem Bild 34a-d betrachtet wird. Zur Ermittlung der räumlichen Lage dieses Punktes in drei Dimensionen ist eine weitere Information erforderlich, die vorhandene Zuordnung zwischen dem Objekt, dem Projektor und dem nicht belichteten Bild während der Belichtung. Gemäß der Erfindung wird diese weitere Information vorzugsweise digital geliefert.
Wenn die Quellen-Sensor-Paare gemäß Fig. 4 ausgerichtet sind mit dem Punkt P1 der entwickelten Bilder gemäß Fig. 3 führt die Speisung der Quellen 36a-d lediglich zur Speisung der Sensoren 38a und 38c, so daß lediglich diese Sensoren Ausgangssignale erzeugen, die eine vorgegebene Schwellenamplitude überschreiten. Schaltungsmittel für zwei Schaltzustände sprechen auf die Sensorausgangssignale bei Überschreitung der Schwellen-ramplitude an und erzeugen ein Signal EINS, beispielsweise von positiver Spannung. Wenn die Amplitude eines Sensorausgangssignales kleiner ist als diese Schwellenamplitude, liefert die Schaltung ein Signal NULL, d.h. ein Signal von Massepotential oder negativer Spannung. Vor jeder Speisung der Quellen 36a-d werden sämtliche Schaltungsmittel für zwei Sehaltzustände so zurückgestellt, daß sie IiULL-Signale liefern.
Im Falle des Punktes P1 wird, wenn die Ausgangssignale sämtlicher Schaltungsmittel mit zwei Schaltzuständen in digitaler Form kollektiv in Reihe geschaltet sind, bei Speisung der Quellen 36a-d ein Signal geliefert, das die Erzeugung des ^ digitalen Impulsmusters 1010 angibt. Dieses Signal liefert somit eine selektive Anzeige der Ordnung der Aufzeichnungsfolge jener Aufzeichung, die den Punkt P1 enthalten. Infolgedessen ist, wenn die Quellen-Sensor-Paare mit dem Oberflächenpunkt P2
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gemäß den Bildern 34a-d ausgerichtet sind, das resultierende, digitale Impulsmuster 1101.
Basierend auf der Wahl der Punicte P1 und P2 im Ausführungsbeispiel erkennt man, daß ein brauchbares zusammengesetztes Signal, d.h. ein Signal das Positions- und andere Unterscheidungskoordinaten zwischen zwei Punkten liefert, die die Ermittlung ihrer räumlichen Lage erleichtern, in der Tat lediglich durch Verv/endung der Masken 28a und 28b, der Bilder 34a und 34b, der Quellen 36a und 36b, der Sensoren 3öa und 38b und der zugenörigen Schaltungsmittel zur Erzeugung der Signale EINS oder NULL verfügbar ist. Die digitalen Impulsmuster 10 und 11 die durch diese 1-iittel abgeleitet wurden, zusammen mit der Anzeige von X1, Y1 bzw. x2, y2 liefern somit diskriminatorisch ein Basismaß zur räumlichen Lage der Punkte P1 und P^. Andererseits müssen zur Basisdiskrimination zwischen den Punkten P1, P2 und P, (Fig. 1 und 3) die Masken 28a, 2öb und 28c, die Bilder 34a, 34b und 34c, die Quellen 36a, 36b und 36c und die Sensoren 38a, 38b und 38c verwendet werden. In einem weiteren Beispiel, z.B. für die Punkte P3 und P4 (Fig. 1 und 3) erkennt man, dass die Ilaskenanordnung 24a über die Positionskoordinatenunterscheidung hinaus keine Diskrimination liefert. Im Falle von P3 und P. gilt somit das gleiche Impulsmuster 1001. In diesem Beispiel wird die Maske 28e, der Maskenanordnung 24b nacn Fig. 2 mit der Maskenanordnung 24a verwendet.
Gemäß Fig. 2 umfaßt die Maske 28e einen oberen kreuzweise schraffierten Abschnitt von der halben vertikalen Breite der benachbarten transparenten Sektion. Aufeinanderfolgende Sektionen der Maske sind von gleicher vertikaler Breite und alternativ durchscheinend, wobei die unterste kreuzweise schraffierte Sektion die gleiche Breite hat wie die oberste kreuzweise schraffierte Sektion. Diese so konfigurierte Maske liefert gemäß Bild 34e in Fig. 3 eine unterschiedliche Permutation
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der photograph!erten Objektoberflächenteile.
Durch Verwendung der Maske 28e wird die Auflösung um den Faktor 2 verbessert. Im diskutierten Beispiel liefert die Verwendung sdieser Maske und die Ausdehnung der Vorrichtung nach Fig. 4 auf ein zusätzliches Quellen-Sensor-Paar zur Untersuchung des Bildes 34e des Films eine Diskrimination zwischen den Punkten P3 bzw. P4, die im Bild 34e vorhanden bzw. nicht vorhanden sind. Die für die Punkte P3 und P4 entsprechend erzeugten Impulsmuster lauten 10011 und 10010. Die Genauigkeit der Ermittlung derräumlichen Lage der Objektoberflächenpunkte erhöht sich offensichtlich proportional mit der Anzahl der Segmente, in die das betrachtete Projektionsfeld unterteilt wird. Zur leichteren Berechnung der räumlichen Lage der Überflächenpunkte können die resultierenden, digitalen Impulsmuster ohne weiteres in binär kodierte, dezimale Impulsmuster umgewandelt werden.
Die Erörterung der erfindungsgemäßen Verfahren bezog sich auf die Durchführung der Diskrimination, wenn man von Merkmalen absieht, die in den eindeutigen Positionskoordinatendaten beruhen, die plurale Objektoberflächenpunkte betreffen. Die Erfindung berücksichtigt aber auch die Erzeugung eines zusammengesetzten Informationssignales zur Verwendung bei der Definition der räumlichen Lage eines einzelnen übjektoberflächenpunktes, d.h. eines Signales, das χ und y angibt und einen Identifizierer, wie etwa 10101 ('aus den Bildern 34a-34e) und irgendwelche mehr oder weniger ausgedehnte, digitale Impulsmuster, die bei der Berechnung der räumlichen Lage von P brauchbar sind.
Fig. j zeigt die Maske 2öc im Schnitt und in der Lage gegenüber der Objektoberfläcße zur Definition des Projektionsfeldes. Der Kaum zwischen benachbarten ausgezogenen Pfeilen und zwischen der übjektoberfläcne und den durchlässigen Teilen der Maske ist das zu verwendende Projektionsfeld der Maske 2dc.
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Infolge verschiedener Paktoren, etwa der Lichtstreuung, ist das tatsächliche Projektionsfeld, das man durch Verwendung der Maske 28c erhält, etwas erweitert, wie die gestrichelten Pfeile angeben. In bestimmten Fällen, in denen die Objektoberflächendefinition besonders kritisch ist, kann dieses erweiterte Projektionsfeld zu unerwünschten Resultaten führen. Die Maske 28c ergänzt hierbei die Maske 28d (Fig. 2). Ein Objektoberflächen punkt am Boden des untersten Projektionsfeldes der Maske 28c kann sich ebenfalls an ob? Spitze des obersten, erweiterten Projektionsfeldes der Maske 28d befinden. Gemäß der Erfindung werden zur Vermeidung einer solchen Verwechslung Masken 28c bis 28e in Verbindung mit einer weiteren Maske 28f gemäß der Maskenanordnung 24b in Fig. 2 verwendet. Man erkennt, daß diese Maske eine vollkommene Ergänzung zur Maske 2be darstellt, d.h. die kreuzweise schraffierten Ausdehnungen erstrecken sich genauso wie die nicht kreuzweise schraffiaten Ausdehnungen der Maske 28e.
Bei der Herstellung von Photograph!en der Objektoberfläche nacheinander durch die Masken 28c-28f dient die Verrichtung nach Fig. zur Untersuchung der Aufnahmen. Die Vorrichtung, die wie oben angegeben ausgerichtet ist, wird auf eine gegebene Stellung χ gebracht und dann an dieser Stelle in y verschoben. Die Ausgangssignale der Sensoren 3öa, 38b, 38c und 38d sind in Fig. 6 durch die Bezugszahlen 46, 48, 50 bzw. 52 dargestellt, wobei jedes Signal den Verlauf der Ausgangsamplitude des zugehörigen Sensors in Abhängigkeit von der Zeit (Abstand oder Strecke) angibt. Die Signale 46 und 48 zeigen eine Überlappung (OL) entsprechend der Geometrie der Lichtstreuung, wie in Fig. 5 angedeutet. Die Signale enthalten außerdem einen dem Hintergrund zuzuschreibenden Gleichspannungspegel. Die Signale werden vorzugsweise gemäß Fig. 6 verarbeitet, etwa durch die Einrichtung nach Fig. 7.
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Die Differenzschaltungen 54 und 56 nach Fig. η erhalten selektive Sensorausgangssignale für die Amplitude zur Subtraktion. Die Schaltung 54 bildet die Differenz der Signale 46 und 48 nach Fig. 6, die entsprechend auf den Eingangsleitungen 58 und 60 zugeführt und von den Photographien abgeleitet sind, die mit den Masken 28c und 28d gemacht wurden. Die Schaltung 56 bildet die Differenz der Signale 50 und 52 nach Fig. 6, die auf den Leitungen 62 und 64 zugeführt werden und die von Aufnahmen herrühren, die mit Hilfe der Masken 28e und 28f gemacht wurden. Die Ausgangssignale der Schaltungen 54 und 56 väsen keinen Gleichspannungspegel auf, gehen auf die Leitungen 66 und 68 und werden gemäß Fig. 6 an den Teilen (a) und (b) angezeigt. Die Absolutgrößenschaltungen 70 und 72 machen diese Signale unipolar. Die Ausgangssignale gemäß c und d in Fig. 6 erscheinen auf den Leitungen 74 und 76. Diese Leitungen sind mit den Eingangsanschlüssen der Komparatorschaltung 78 verbunden, die auf der Leitung 80 eine Ausgangsanzeige liefert, wenn die Amplitude des Signales auf der Leitung 74 größer ist als diejenige auf der Leitung 76 und die eine Ausgangsanzeige auf der Leitung 82 liefert, wenn die Amplitude des Signales auf der Leitung 76 größer ist als auf der Leitung 74. Die Leitung bü ist mit der Leitung 84 verbunden und liefert ein erstes Ausgangssignal der Einrichtung nach Fig. 7. Das Signal ist bei (e) in Fig. 6 angegeben und umfaßt eine Impulsfolge, deren Impulsfolge abwechselnd die Ausmaße der Signale 46 und 48 angeben, die Informationsinhalt entsprechend den durch Verwendung der Masken 28c und 28d gewünschten Projektionsfeldern besitzen. Y/enn somit das Signal 46 auf seinen Inhalt ausschließlich während t^-t^ untersucht wird, kann Information abgeleitet werden, die die Objektoberfläche betrifft, entsprechend dem obersten Projektionsfeld, definiert durch die Maske 28c. Wenn dagegen das Signal während t^-t. untersucht wird, kann Information abgeleitet werden betreffend die Objektoberfläche gemäß dem obersten Projektionsfeld, definiert durch die Maske 28d. Der Raum zwischen den Impulsen gibt ebenso alternativ den braucnbaren
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Informationsinhalt der Signale 50 und 52 an. Das Signal (e) liefert einen passenden Takt zur Untersuchung der Sensorausgangssignale.
Ein zweites mit dem Taktsignal (e) verwendbares Ausgangssignal liefern die Vorzeichendetektoren 86 und 88, die Und-Gatter 90 und 92 und das Oder-Gatter 94 in Fig. 7. Das üder-Gatter 94 liefert das zweite Ausgangssignal auf der Leitung 96, das in Fig. 6 bei (f) dargestellt ist. Während des Betriebes dieser Schaltung ist in dem oben zuerst genannten Schaltzustand, d.h. wenn das Signal auf der Leitung 74 das auf der Leitung 76 überscnreitet, eine EINS vorhanden. Wenn in diesem Zustand das Signal auf der Leitung 58 positiver ist als das auf der Leitung 60, liefert der Vorzeichendetektor 06 eine EINS und das Gatter wird aktiviert, so daß das Gatter 94 einen Ausgang EINS liefert. Gemäß dem Signal (f) herrscht dieser Zustand während des Zeitabschnitts ι-, -t„ vor. Bei tp überschreitet das Signal auf der Leitung 76 das auf der Leitung 74, so daß auf der Leitung ö2 eine EINS auftritt. Da das Signal 62 nun positiver ist als das auf der Leitung 64 liefert gleichzeitig der Vorzeichendetektor 80 eine EINS und das Gatter 92 wird aktiviert. Das Gatter 94 setzt den Ausgang EINS bis t„ fort zu dem weder das Gatter 90 noch 92 aktiviert ist.
Das Signal (f) umfaßt eine Impulsfolge von der halben Frequenz des Signales (e). Jederzwischen ^-t,. auftretende Impuls erstreckt sich zusammen mit dem Impuls bzw. Kaum der den Signalen 46 bzw. 50 zugeordnet ist. Jeder Raum des Signales (f), das von t -t5 auftritt, erstreckt sich gemeinsam mit dem Impuls und Raum, der den Signalen 48 und 52 zugeordnet ist. Die Signale (e) und (f) liefern somit zusammen eine schnelle Verarbeitung der Sensorausgangssignale, ohne daß diese mit einer Ursprungspunktmarkierung versehen werden müssen.
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BAD ORIGlMAL
In der zuletzt besprochenen Ausführungsform der Erfindung wird das digitale Impulsmuster zur Definierung dieser Aufzeichnungen einschließlich eines interessierenden, bestimmten Objektoberflächenpunktes durch vorherige Erzeugung der Signale 46 bis 52 und mindestens des Signales (e) erreicht. Die Signale 46 bis 52 geben die bestrahlten Objektoberflächenabschnitte gemäß . den Aufzeichnungen an. Das Signal (e) gibt das Ausmaß der Signale 46 bis 52 an, deren Informationsinhalt durch Bestrahlung durch eine ausschließliche haske abgeleitet wurde. Wem lediglich ein Objektoberflächenpunkt in einem so definierten Ausmaß liegt, beispielsweise zv/iscuen t1 -t^ im Signal 46, so enthält das zuletzt erzeugte, digitale Impulsmuster hierfür einen Impuls. Zu beachten ist, daß die erreichte Auflösung schmäler ist als die Ausdehnung eines der Signale, die durch eine der Masken erzeugt werden.
Bei der Erläuterung der erfindungsgemäßen Verfahren wurde auf die Verwendung von Strahlungsenergie gemeinsamer Frequenz mit zeitlich unterteilter Projektion durch hasken hingewiesen, die eine unterschiedliche Anordnung von durchscheinenden und nicht durchscheinenden Segmenten aufweisen. Gemäß der Erfindung werden die Masken nacheinander durch den Energieprojektor transportiert, zur Bestrahlung von Oberfläcaenabscimitten eines Objektes in erkennbarer Folge, in einer Vielzahl von Einzelbildern verkörpert. Wie oben bereits kurz angedeutet kann die Erfindung auch dort Anwendung finden, wo diese erkennbare Folge in einem einzigen Aufzeichnungsbild besteht. Dieses einzige Bild kann durch gleichzeitige Anwendung von Strahlungsenergie mit entsprechend eindeutigem Frequenzinhalt oder anderen singularen Identifikationskennzeiclien auf entsprechend unterschiedliche Abschnitte der Ob j eictoberf lache gewonnen werden. Wenn beispielsweise die durchscheinenden und nicht durchscheinenden Segmente der Maske 2dc nach Fig. 2 entsprechend durch strahlungsenergiedurchlässige Filter ersetzt werden,
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BAD ORIGINAL
beispielsweise durch verschiedene Farbfilter, führt die Projektion einer Strahlung mit gemeinsamer Frequenz auf die Maske zu einer Bestrahlung mit verschiedener Frequenz in jedem der Projektionsfeldsegmente und in jedem entsprechenden Objekt-oberflächenabschnitt. Ein einziges Farbbild dieser Belichtung kann dann durch Quellen-Sensor-Paare. mit entsprechend unterschiedlicher, auf der Frequenz basierender Empfindlichkeit untersucnt werden, zur Erzeugung der identischen Impulsmuster für die ausgewählten, oben diskutierten Oberflächenpunkte, insbesondere zur Angabe sowohl der Anzahl der Projektionsfeldsegmente im Bild als auch der Projektionsfeldsegmente in dem Bild, das die Oberflächenpunkte enthält. Man erkennt daraus, daß der Ausdruck "Folge" hier eine Platzordnung, d.h. eine räumliche Folge bezeichnet.
Bei Verwendung mehrerer Masken, insbesondere in der zuerst diskutierten Ausführungsform der Erfindung kommen für den Fachmann alternative Maskenanordnungen in Betracht. Beispielsweise kann man mehrere Masken gegenüber einer anderen um relativ kleine Schritte bewegen, wobei die Masken durchlässige, kettenförmig kodierte Bereiche enthalten. Die Masken 28c bis 2bf in Fig. 2 können durch die Maske 2bc ersetzt werden, die sukzessive vertikal bewegt wird und auch die Konfigurationen von 28d bis 2öf definiert. Die Projektor-Maskenkombination kann man auch durch Projektionskathodenstrahlröhren erreichen, die auf geeignete Weise so erregt werden, daß sie das wirksame Projektionsfeld definieren. Ebenso können die ebenen Teile in Form einer Ebene eine andere Konfiguration besitzen. Hinsichtlich der Objektoberfläche, die die Begrenzung des Objektes enthält, sei darauf hingewiesen, daß gemäß der Erfindung ach Signale zur Definition der räumlichen Lage erzeugt werden icönnen etwa zwischen übjektpunkten, die diese Grenze nicht definieren, wobei diese Punkte durch Bestrahlung des Objektes wahrnehmbar sind.
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Claims (15)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Lieferung eines Ausgangssignales, das die räumliche Lage eines Punktes auf der überfläche eines Gegenstandes definiert, dadurch gekennzeichnet,
    a) daß ein Projektionsfeld definiert wird, das von einer ersten Stelle ausgeht und mindestens einen Teil der Objektoberfläche einschließt, einschließlich dieses Punktes,
    b) daß nacheinander Abschnitte dieses Objektoberfläcnenteiles bestrahlt werden, durch sukzessive Projektion von Strahlungsenergie von der ersten Stelle in vorbestimmte Segmente des Projektionsfeldes, wobei die Segmente zusammen das Projektionsfeld definieren,
    c) daß für jede Bestrahlung eine getrennte Aufzeichnung dieses Objektoberflächenpunktes gemacht wird und
    d) daß ein Signal erzeugt wird, das sowohl die Anzahl der gemachten Aufzeichnungen als auch jene Aufzeichnungen angibt, die den Oberflächenpunkt enthalten, so daß das erzeugte Signal das Ausgangssignal bildet.
  2. 2. Verfahren zur Lieferung eines Ausgangssignales zur Definierung der räumlichen Lage eines Punktes auf der Oberfläche eines Objektes, dadurch gekennzeichnet,
    a) daß ein Projektionsfeld definiert wird, das von einer ersten Stelle ausgeht und die Objektoberfläche einschließt,
    b) daß nacheinander Abschnitte der Objektoberfläche bestrahlt werden, durch getrennte Projektion von"Strahlungsenergie' von der ersten Stelle auf vorgegebene Segmente, die gemeinsam das Projektionsfeld definieren,
    c) daß Aufzeichnungen der bestrahlten Objektabschnitte in einer Folge entsprechend der Bestrahlungsfolge gemacht werden und
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    d) daß ein Signal erzeugt wird, das selektiv die Ordnung dieser Aufzeichnungsfolge jener Aufzeichnungen angibt, die den Uberflächenpunkt enthalten, so daß das erzeugte Signal das Ausgangssignal bildet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsfolge η Aufzeichnungen enthält, wobei der Verfahr ens schritt d) durch Erzeugung eines Signales realisiert wird, das eine ZeiterStreckung einschließlich η gleichen Zeitintervallen einschließt, jedes einer Aufzeichnung entsprechend, und wobei das Signal eine erste Spannungsamplitude in jenen der η Intervalle definiert, die Aufzeichnungen entsprechen, die den Oberflächenpunkt enthalten und die zweite Spannungsamplitude in den übrigen Intervallen definieren. ■
  4. 4. Verfahren zur Lieferung erster und zweiter Ausgangssignale zur Definition der räumlichen Lage von ersten und zweiten Funkten auf der Oberfläche eines Objektes, dadurch gekennzeichnet,
    a) daß ein Projektionsfeld definiert wird, das von einer ersten Stelle ausgeht und den ersten und den zweiten Oberflächenpunkt enthält,
    b) daß nacheinander Abschnitte der Objektoberfläche bestrahlt werden, durch getrennte Projektion von Strahlungsenergie von der ersten Stelle auf vorgegebene Segmente des Projektionsfeldes, wobei mindestens ein Projektionsfeldsegment einen der ersten und zweiten Oberflächenpunkte ausschließt,
    c) daß Aufzeichnungen der bestrahlten Oberflächenabschnitte
    in einer Folge gemacht werden, die mit der Bestrahlungsfolge übereinstimmt,
    d) daß das erste Ausgangssignal durch Erzeugung eines Signales geliefert wird, das selektiv die Ordnung in dieser Aufzeichnungsfolge der Aufzeichnungen angibt, die den ersten Oberflächenpunkt enthalten und
    e) daß das zweite Ausgangssignal durch Erzeugung eines Signales geliefert wird, das selektiv die Ordnung in jener Aufzeichnungsfolge der Aufzeichnungen angibt, die den zweiten Oberflächenpunkt enthalten.
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    - "17 -
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsfolge η Aufzeichnungen enthält und daß der Verfahrens schritt d) durcii Erzeugung eines Signales realisiert wird, das eine ZeiterStreckung einschließlich η gleichen Zeitintervallen hat, v/obei jedes mit einer Aufzeichnung übereinstimmt, und wobei das Signal eine erste Spannungsamplitude in jenen der η-Intervalle definiert, entsprechend den Aufzeichnungen unter Einschluß des ersten Überflächenpunktes und die zweite Spannungsamplitude in den übrigen Intervallen definierend.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsfolge η Aufzeichnungen einschließt, wobei der Verfahrensschritt e) durch Erzeugung eines Signales realisiert wird, dessen ZeiterStreckung η gleiche Zeitintervalle einschließt, wovon jedes mit einer der Aufzeichnungen übereinstimmt, wobei das Signal eine erste Spannungsamplitude in jenen der η Intervalle definiert, die mit den Aufzeichnungen einschließlich dem zweiten Oberflächenpunkt übereinstimmen und die die zweite Spannungsamplitude in den übrigen Intervallen definieren.
  7. 7. Verfahren zur Lieferung eines Ausgangssignales zur Definition der räumlichen Lage eines Punktes auf der Oberfläche eines Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet,
    a) daß ein Projektionsfeld definiert wird, das von einer ersten Stelle ausgeht und die Objektoberfläche einschließt,
    b) daß nacheinander Abschnitte der übjektoberfläche bestrahlt werden, durch getrennte Projektion von Strahlungsenergie von der ersten Stelle auf vorgegebene Segmente, die zusammen das Projektionsfeld definieren,
    c) daß Aufzeichnungen jener bestrahlten übjektoberflächen in einer Folge gemacht werden, die mit der Bestrahlungsfolge übereinstimmt und
    d) daß ein erstes Signal erzeugt wird, das selektiv die Ordnung in dieser Aufzeicimungsfolge der Aufzeichnungen wiedergibt, die den ersten Oberflächenpunkt enthalten und ein zweites Signal, das die Positionskoordinaten des Überflächenpunktes in den Aufzeichnungen angibt unter Einschluß des ersten und des zweiten Signales zur Bildung des Ausgangssignales.
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  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge η Aufzeichnungen enthält, wobei der Verfahrensschritt d) hinsichtlich des ersten Signales durch Erzeugung eines Signales realisiert wird, dessen ZeiterStreckung η gleiche Zeitintervalle einschließt, die mit je einer der Aufzeichnungen übereinstimmen, wobei das Signal, das eine erste Spannung amplitude in jenen η Intervallen definiert mit den Aufzeichnungen übereinstimmt, die den Oberflächenpunkt enthalten und die zweite Spannungsamplitude in den übrigen Intervallen definieren.
  9. 9. Verfahren zur Lieferung eines ersten und zweiten Ausgangssignales zur Definition der räumlichen Lage eines ersten und zweiten Punktes auf der Oberfläche eines Objektes, dadurch gekennzeichnet ,
    a) daß ein Projektionsfeld definiert wird, das von einer ersten Stelle ausgeht und den ersten und den zweiten Oberflächenpunkt einschließt,
    b) daß Abschnitte der Objektoberfläche nacheinander bestrahlt werden, durch getrennte Projektion von Strahlungsenergie von der ersten Stelle auf vorgegebene Segmente des Projektionsfeldes, wobei mindestens eines der Projektionsfeldsegmente einen der ersten und zweiten öberflächenpunkte ausschließt,
    c) daß Aufzeichnungen jener bestrahlten Oberflächenabschnitte in einer Folge gemacht werden, die mit der Bestrahlungsfolge übereinstimmt,
    d) daß das erste Ausgangssignal geliefert wird durch Erzeugung eines ersten Signales, das selektiv die Ordnung in jener Aufzeichnungsfolge der Aufzeichnungen angibt, die den ersten überfläclienpunkt enthalten, und eines zweiten Signales, das die Positionskoordinaten des ersten Oberflächenpunktes einschließlich der Aufzeichnungen angibt und
    e) daß das zweite Ausgangssignal durch Erzeugung eines dritten Signales geliefert wird, das selektiv die Ordnung jener Aufzeichnungsfolge der Aufzeichnungen angibt, die den zweiten Oberflächenpunkt entnalten, und eines vierten Signales, das die Positionskoordinaten des zweiten Oberflächenpunktes einschließlich der Aufzeichnungen angibt.
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    - 1S -
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsfolge η Aufzeichnungen einschließt, wobei der Verfahrensschritt d) hinsichtlich des ersten Signales realisiert wird durch Erzeugung eines Signales mit einer Zeiterstreckung einschließlich η gleichen Zeitintervallen, die jeweils mit einer der Aufzeichnungen übereinstimmen und wobei das Signal eine erste Spannungsamplitude in jenen, der η Intervalle definiert, das mit den Aufzeichnungen übereinstimmt, unter Einschluß des ersten Oberflächenpunktes und zur Definition der zweiten Spannungsamplitude in den übrigen Intervallen.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsfolge η Aufzeichnungen einschließt und wobei der Verfahrensschritt e) hinsichtlich des dritten Signales realisiert wird durch Erzeugung eines Signales mit einer Zeiterstreckung einschließlich η gleichen Zeitintervallen, die mit je einer der Aufzeichnungen übereinstimmen, wobei das Signal eine erste Spannungsamplitude definiert in jener der η Intervalle, die mit den Aufzeichnungen übereinstimmen, die den zweiten Oberflächenpunkt einschließen und die zweite Spannungsamplitude in den übrigen Intervallen definieren.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt b) realisiert wird durch Anordnung einer Qinschaltbaren Quelle für Strahlungsenergie gegenüber der Objektoberfläche und daß nacheinander Masken von unterschiedlicher Strahlungsenergiedurchlässigkeit zwischen die Quelle und die Objektoberfläche gebracht werden und daß die Quelle nach jeder derartigen Maskenplazierung eingeschaltet wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal aus der Erzeugung erster Signale erzeugt wird, die bestrahlte Objektoberflächenabschnitte angeben, die in den Aufzeichnungen definiert sind, und eines zweiten Signales für jedes erste Signal, das die Erstreckung des bestrahlten Objektoberflächenabschnittes angibt, der in dem ersten Signal
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    angegeben wurde, der unter Ausschluß einer der Masken bestrahlt wurde.
  14. 14. Verfahren zur Lieferung eines Ausgangssignales zur Definition der räumlichen Lage eines Punktes auf der Oberfläche eines Objektes, dadurch gekennzeichnet,
    a) daß ein Projektionsfeld definiert wird, das von einer ersten Stelle ausgeht und mindestens einen Teil der Objektoberfläche einschließlich des Punktes einschließt,
    b) daß Abschnitt des Objektoberflächenteiles bestrahlt werden durch Projektion von Strahlungsenergie von der ersten Stelle auf vorgegebene Segmente des Projektionsfeldes, wobei die Segmente zusammen das Projektionsfeld definieren,
    c) daß eine Aufzeichnung des Objektoberflächenteiles auf diese Bestrahlung gemacht wird und
    d) daß ein Signal erzeugt wird, das sowohl die Anzahl der Projektionsfeldsegmente in der Aufzeichnung angibt als auch jene der Projektionsfeldsegmente in der Aufzeichnung, die den Oberflächenpunkt enthalten, so daß das erzeugte Signal das Ausgangssignal bildet.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt b) realisiert wird durch Anordnung einer einschaltbaren Quelle von Strahlungsenergie zur Projektion von Energie gegenüber der Objektoberfläche, daß eine Maske aus aneinandergrenzenden Abschnitten mit entsprechend eindeutigem strahlungsenergiedurchlässigem Charakter zwischen die Quelle und die Objektoberfläche gebracht werden, wobei die Projektionsfeldsegmente mit den haskenabschnitten übereinstimmen, und daß nach dieser Plazierung die Quelle eingeschaltet wird.
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