DE3622421C2 - - Google Patents
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines
Laserlichtsensors mit einer Laserlichtquelle, optischen Ein
richtungen zur Führung der optischen Achse eines von dem
Laserlichtsensor ausgesendeten Laserlichtstrahls und zur
Führung gleichachsig in den Laserlichtsensor zurückreflektierten
Lichts auf einen Photoempfänger, indem Laserlichtstrahlen
ausgesendet werden, gleichachsig reflektiertes Licht dem
Photoempfänger zugeführt wird und die Intensität des reflek
tierten Lichts ausgewertet wird.
Es ist bekannt, daß Werkstücke durch Laserscanner erkannt
und dadurch auch Anwesenheitskontrollen durchgeführt werden
können. Solche Laserscanner arbeiten nach dem zeilenförmigen
Abtastprinzip und werten die diffuse Reflexion des Laser
lichtes aus. Die programmierte Führung von Laserstrahlen
ist nur von der Figurenerstellung, wie bei Lasershows,
bekannt. Andere Laserscanner arbeiten mit CCD-Chips als Bild
aufnehmer und werten solche Signale aus.
Aus der DE-PS 34 09 522 ist ein Betriebsverfahren der eingangs erwähnten Art
bekannt. Es dient zum Messen des Flächenin
haltes der Projektion eines Prüfkörpers auf einer Ebene. Vor
zugsweise soll die Querschnittsfläche von Fahrzeugen in Rich
tung anströmender Luft zur Ermittlung des Widerstandsbeiwertes
gemessen werden. Während des Meßvorganges wird die Meßvor
richtung, welche die Laserlichtkanone und die optischen Ein
richtungen umfaßt, mit Hilfe einer Traversiervorrichtung
bewegt. Diese Traversiervorrichtung weist Verschiebeantriebe und
Verschiebeschlitten mit wegempfindlichen Sensoren zur genauen
Lageermittlung auf. Durch ein zeilenweises Überstreichen des
Lichtstrahles über das gesamte vom Prüfkörper eingenommene
Profil kann nach und nach die projizierte Kontur des Prüf
körpers aufgenommen werden. Wegen des zeilenweisen Abtastens
dauern derartige Messungen relativ lange. Zum schnellen
Erkennen von Objekten, wie z. B. Werkstücken, ist deshalb dieses
Verfahren nicht geeignet.
Zum Stand der Technik gehört weiterhin der Inhalt der
deutschen Offenlegungsschriften 26 02 001 und 29 10 516.
Diese beiden Schriften beziehen sich auf das Erfassen von
unterschiedlichen Werkstückoberflächenfehlern bzw. auf
die Feststellung von Fehlern in Flaschen oder dgl. In beiden
Fällen werden Lichtstrahlen auf das zu untersuchende
Objekt gerichtet. Das Objekt wird mit den Lichtstrahlen
systematisch abgetastet, beispielsweise dadurch, daß
dem Lichtstrahl eine ringförmige oder spiralförmige
(DE-OS 29 10 516) oder auch eine schraubenlinienförmige
(DE-OS 26 02 001) Abtastbewegung verliehen wird. Der Nach
teil dieser Systeme liegt ebenfalls darin, daß das Objekt
immer zeilenförmig abgetastet wird und somit eine Fülle
von Informationen verarbeitet werden muß. Das geht auf
Kosten der Zeit und ist aufwendig.
Schließlich ist aus der DE-OS 31 16 253 eine Anordnung
zum Überprüfen der Abmessungsgenauigkeit und/oder zum
Messen von Abmessungen an großen Objekten, vorzugsweise
Fahrzeugkarosserien, bekannt. Auf ein oder zwei Meß
balken sind Ablenkeinheiten für Lichtbündel verschiebbar
angeordnet. Die Meßbalken tragen entlang ihrer Länge
Informationen (optisch, magnetisch). Die Ablenkeinheit
besitzt einen Detektor, der die Informationen entlang
des Meßweges in Abhängigkeit von ihrer Bewegung zur
Anzeige bringt. Ziel dieses vorbekannten Vorschlags ist
es, die Lage eines Kontrollpunktes in bezug auf einen
Bezugskontrollpunkt zu berechnen, um beispielsweise Ver
formungen einer Karosserie lokalisieren zu können. Zur Ein
leitung dieser Messung wird das Lichtbündel solange parallel
verschoben, bis es den Kontrollpunkt trifft. Ein Rechner
berechnet dann die Position dieses Kontrollpunktes in
bezug auf den Bezugskontrollpunkt. Zur schnellen Kontrolle
der Anwesenheit eines Bauteils ist diese Vorrichtung wegen
der Notwendigkeit, die Ablenkeinheiten manuell verschieben
zu müssen, nicht geeignet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zum Betrieb eines Laserlichtsensors, wie es
eingangs erwähnt ist, anzugeben sowie einen für die Durch
führung dieses Betriebsverfahrens geeigneten Laserlicht
sensor zu schaffen, mit deren Hilfe in einfacher Weise und
besonders schnell die Kontrolle der Anwesenheit von Objekten
durchführbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
der ausgehende Laserlichtstrahl in eine vorprogrammierte
endliche Anzahl von Raumrichtungen gelenkt wird, für die
jeweils ein vorbestimmter, einem definierten Objekt zuge
ordneter Intensitätswert als Referenzwert abgespeichert ist,
daß bei Auftreffen des Laserlichtstrahls auf ein Objekt der
gleichachsig reflektierte Anteil des diffus reflektierten
Lichts in ein analoges Signal umgewandelt und mit dem für
die jeweilige Raumrichtung abgespeicherten Referenzwert ver
glichen wird, um erkennen zu können, ob ein in dieser Raum
richtung zu erwartendes Objekt vorhanden ist oder nicht.
Ein Verfahren dieser Art ist in besonders vorteilhafter
Weise einsetzbar, z. B. bei einer automatischen Montage.
Es besteht die Möglichkeit, die Anwesenheit von Teilen zu
kontrollieren, um z. B. den Erfolg oder Mißerfolg eines
Montagevorganges beurteilen zu können. Auch die räumliche
Anordnung eines Werkstückes kann mit Hilfe des erfindungs
gemäßen Verfahrens erkannt werden. In Abhängigkeit von den
Vergleichsresultaten können weitere Verfahrensschritte oder
Arbeitsgänge gesteuert werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere
darin, daß durch das punktuelle Anfahren spezifischer Punkte des
Objektes und den Vergleich der Stärke der diffusen Reflexion mit
einem vorgegebenen Referenzwert die Abtastzeit und der Aufwand des
Gerätes wesentlich verringert werden kann. Der programmierbare
Laserscanner ersetzt eine Vielzahl von Einzelsensoren und ist fle
xibler einsetzbar.
Der Laserscanner kann zur Anwesenheitskontrolle von Bauteilen,
Stiften, Bolzen etc. und zur Identifizierung und Lokalisierung von
Konturen, wie Bohrungen oder Kanten, genutzt werden. Durch die
kombinierte Abtastung von Konturen (z.B. Bohrungen) kann die räum
liche Lage eines Werkstückes bestimmt werden. Durch weitere statio
näre Umlenkspiegel wird die punktuelle Abtastung schlecht zugäng
licher Stellen ermöglicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1. gezeigt. Das
Laserlicht der Laserkanone 6 (hier He-Ne-Laser) wird durch den
Strahlteiler 1 auf den Ablenkspiegel 2 gerichtet, der um seine
senkrechte Achse drehbar gelagert ist und durch den Gleichstrom
motor mit Drehgeber 5 angetrieben wird. Der von diesem Spiegel
reflektierte Strahl wird auf einen weiteren Ablenkspiegel 3 ge
richtet, der um seine horizontale Achse drehbar gelagert ist, sodaß
der Strahl in zwei Richtungen abgelenkt wird. Der Spiegel 3 wird
ebenfalls durch einen Gleichstrommotor mit Drehgeber 4 angetrieben.
Der Laserstrahl 9 trifft auf seinem Weg auf das Objekt, das das
Laserlicht in einer bestimmten Stärke diffus reflektiert. Das
diffus reflektierte Laserlicht gelangt über dieselben Ablenkspiegel
2 und 3 auf den Strahlteiler 1 und wird durch das Objektiv 7
fokussiert. Ein Interferenzfilter, der nur für das Licht der Wel
lenlänge des Laserlichtes durchgängig ist, hält störendes Umge
bungslicht von dem Fotoempfänger 8 fern, auf dem das Bild des
Objektives abgebildet wird. Der Fotoempfänger liefert einen Strom
proportional zur Stärke des Lichtes, das von dem zu untersuchenden
Objekt reflektiert wird. Über eine nicht dargestellte Verstärker
stufe und einen Analog-Digital-Wandler steht der Steuerung ein
digitaler Wert des reflektierten Lichtes zur Verfügung. Dieser Wert
wird mit einem vorgegebenen verglichen, wonach dann eine Entschei
dung gefällt werden kann, ob an der Auftreffstelle des Laserstrahls
eine Kontur oder das Objekt selber überhaupt vorhanden ist oder
nicht: durch das vorprogrammierte Abtasten mehrerer Punkte läßt
sich auch eine Konturerkennung durchführen. Danach erfolgen verfah
rensgemäß die weiteren Verfahrensschritte.
Die Programmierung der Ablenkrichtungen und des Vergleichswertes
der Lichtstärke erfolgt im Teach-In-Verfahren. Über Steuertasten
läßt sich jeder Punkt an dem später zu erkennenden Objekt anfahren
und abspeichern. Der Wert der diffusen Reflexion wird dem Anwender
angezeigt, der einen Toleranzwert nach oben und nach unten angeben
kann. Diese Werte werden zusammen mit den Winkelpositionen der
Ablenkspiegel abgespeichert. Der Wert, der bei der Programmaus
führung erhalten wird, wird mit dem eingeteachten Wert unter Be
rücksichtigung der Toleranzwerte verglichen und entsprechend am
Ausgang ein binäres Signal ausgegeben. Die Auflösung des Systems
hängt von den Drehgebern und der Entfernung zum Objekt ab und kann
bei einem Objektabstand von 2 m ca. 1/10 mm betragen.
Claims (6)
1. Verfahren zum Betrieb eines Laserlichtsensors mit einer
Laserlichtquelle (6), optischen Einrichtungen (1, 2, 3) zur
räumlichen Führung der optischen Achse eines von dem Laser
lichtsensor ausgesendeten Laserlichtstrahls und zur Führung
gleichachsig in den Laserlichtsensor zurückreflektierten
Lichts auf einen Photoempfänger (8), indem Laserlicht
strahlen ausgesendet werden, gleichachsig reflektiertes
Licht dem Photoempfänger (8) zugeführt wird und die Inten
sität des reflektierten Lichts ausgewertet wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der ausgesendete Laserlichtstrahl in
eine vorprogrammierte endliche Anzahl von Raumrichtungen
gelenkt wird, für die jeweils ein vorbestimmter, einem
definierten Objekt zugeordneter Intensitätswert als Referenz
wert abgespeichert ist, daß bei Auftreffen des Laserlicht
strahls auf ein Objekt der gleichachsig reflektierte Anteil
des diffus reflektierten Lichts in ein analoges Signal
umgewandelt und mit dem für die jeweilige Raumrichtung
abgespeicherten Referenzwert verglichen wird, um zu
erkennen, ob ein in dieser Raumrichtung zu erwartendes Objekt
vorhanden ist oder nicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einzelpunkte der Objekte, auf die der Laserlichtstrahl
gerichtet wird, nach dem Teach-In-Verfahren in eine Steuer
einrichtung einprogrammiert und das an den Einzelpunkten diffus
reflektierte Licht in ein analoges Signal umgewandelt und
als Referenzwert für die
Raumrichtungen abgespeichert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Laserlicht gepulst wird.
4. Laserlichtsensor zur Durchführung eines der Verfahren
nach Anspruch 1, 2 oder 3, mit einer Laserlichtquelle (6),
optischen Einrichtungen (1, 2, 3) zur räumlichen Führung der
optischen Achse eines von dem Laserlichtsensor ausgesendeten
Lichtstrahles und zur Führung gleichachsig in den Laserlicht
sensor zurückreflektierten Lichts auf einen Photoempfänger (8),
dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung mit
Speichern für die vorprogrammierten Raumrichtungen und
die dazugehörigen Referenzwerte sowie eine Vergleichs
schaltung zur Signalauswertung vorgesehen sind und daß
zur Änderung der Richtung des Laserstrahls Ablenkeinheiten
(Spiegel, holographische Systeme) vorhanden sind,
deren Winkel- oder Linearstellung durch Winkel- oder
Linearcoder erfolgt.
5. Laserlichtsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trennung des Sendestrahls von den Empfangsstrahlen
durch einen Strahlteiler erfolgt, wie z. B. durch halbdurchlässige
Spiegel oder Spiegel mit einer Bohrung.
6. Laserlichtsensor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Interferenzfilter das reflektierte
Laserlicht mit der durchlässigen Wellenlänge des Laser
lichts von einfallendem Störlicht trennt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863622421 DE3622421A1 (de) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | Laserscanner zur konturerkennung und zur anwesenheitskontrolle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863622421 DE3622421A1 (de) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | Laserscanner zur konturerkennung und zur anwesenheitskontrolle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3622421A1 DE3622421A1 (de) | 1988-02-18 |
DE3622421C2 true DE3622421C2 (de) | 1992-05-14 |
Family
ID=6304346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863622421 Granted DE3622421A1 (de) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | Laserscanner zur konturerkennung und zur anwesenheitskontrolle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3622421A1 (de) |
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- 1986-07-03 DE DE19863622421 patent/DE3622421A1/de active Granted
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