WO2015022384A1 - Verfahren und vorrichtung zum berührungslosen vermessen von oberflächenkonturen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum berührungslosen vermessen von oberflächenkonturen Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015022384A1 WO2015022384A1 PCT/EP2014/067371 EP2014067371W WO2015022384A1 WO 2015022384 A1 WO2015022384 A1 WO 2015022384A1 EP 2014067371 W EP2014067371 W EP 2014067371W WO 2015022384 A1 WO2015022384 A1 WO 2015022384A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- patterns
- stripe patterns
- stripe
- projectors
- points
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
- G01B11/2513—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with several lines being projected in more than one direction, e.g. grids, patterns
-
- 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
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
- G01B11/2545—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with one projection direction and several detection directions, e.g. stereo
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
- G03B21/2033—LED or laser light sources
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B37/00—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
- G03B37/04—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe with cameras or projectors providing touching or overlapping fields of view
Definitions
- the invention relates to a method for the contactless measurement of three-dimensional surface contours according to the preamble of the main claim and to a device for non-contact measurement of three-dimensional surface contours according to the preamble of the independent claim, with which the method can be performed.
- a sequence of stripe patterns of the same stripe direction formed in each case from a plurality of strips is projected onto a surface to be measured, wherein during projection of each stripe pattern at least one image of the surface with a camera or with each of at least two Cameras is recorded.
- the striped pattern projected onto the surface corresponding points in image planes of the camera and the projection apparatus or in image planes of the camera are then displayed. ras, whereupon spatial coordinates of surface points on the surface are determined by triangulation on the basis of the points identified as corresponding.
- Such methods are e.g. from the publications DE 10 2007 022 361 AI and DE 10 2006 049 695 AI known.
- a common design of such methods is that some of the projected fringe patterns are out of phase sinusoidal striped stripe patterns that allow a phase value to be assigned to each point on the surface, while some more of the projected fringe patterns define a Gray code that evaluates one after determining the Phase values allowed to resolve remaining ambiguity.
- the invention is therefore based on the object to propose a method for the most accurate contactless measurement of three-dimensional surfaces, which manages with relatively short measurement times.
- the invention is further based on the object to develop a corresponding device that allows a non-contact measurement of a surface contour with high accuracy and extremely short measurement times.
- phase values can often be calculated faster than the correlation between the pixels of the cameras.
- two cameras are used to capture the images and are triangulated based on the corresponding points in the image planes of these cameras, it is not even necessary to know the projected fringe patterns accurately. But it is also possible triangulation on the basis of one point in the image plane of a single camera and a corresponding point or homologous point - both
- a device for non-contact measurement of three-dimensional surface contours of a proposed type which has a projection device for projecting stripe patterns into an object space, a camera or at least two cameras for capturing images of a surface to be measured in the object space, and a control and evaluation unit for actuating the object Projection device and the or the cameras and for evaluating the images taken therewith and which is suitable for carrying out the method described here.
- the control and evaluation unit of this device is set up according to the invention,
- the projection device being arranged to project the strip patterns as aperiodic stripe patterns each having a sinusoidal brightness profile in an environment of each of the strips.
- a sequence of brightness values is detected in each case for a plurality of points in the image planes of the camera and the projection device or in image planes of the cameras.
- the to identify corresponding or homologous point in the other image plane by comparing a plurality of potentially corresponding points in the other image plane with said point in the first image plane by evaluating (or applying) a correlation function for (respectively) the pairs of Sequences of brightness values recorded for the points to be compared.
- the point corresponding to the former point is then identified as the point among the potentially corresponding points for which the correlation function assumes a maximum, or at least an extremum. It is sufficient if only such points in the other image plane as potentially corresponding
- Points are taken into account, each lying on an epipolar line corresponding to the respective point in the first image plane.
- the correlation function can be chosen arbitrarily within wide limits and only has to show the characteristic typical of correlation functions of assuming an extremum - typically a maximum - and this, given identity of the sequences compared by evaluation of the correlation function
- Project strip direction Possibly.
- such an additional sequence could be projected after the first-mentioned sequence of stripe patterns or interleaved with it.
- projecting stripe patterns of other stripe directions is not necessary, at least, if the epipolar geometry is used in a further below-described manner, making identification of the corresponding points a one-dimensional problem.
- the required aperiodicity of the stripe patterns can be given by an amplitude and / or spatial frequency of the individual stripe patterns and / or a phase shift between the different stripe patterns. tern is not constant. How many consecutive fringe patterns are actually required to unambiguously identify the corresponding points with sufficient certainty will depend on a surface finish of the surface to be measured. Depending on this, the number of projected and evaluated for a survey
- Strip pattern can be varied.
- the number of stripe patterns selected for the sequence of stripe patterns can also be determined by the relationship between the periodicity / spatial frequency of the patterns and the camera resolution, the desired spatial resolution in the measurement volume and / or environmental conditions, e.g. from stray light, depend. Finally, this number can also be selected depending on whether in a given situation the shortest possible measurement duration or the avoidance of ambiguities for the most accurate measurement is more important.
- Identification of corresponding or homologous points also makes it possible to use a specific number of immediately consecutive stripe patterns for a measurement from a longer sequence of continuously changing stripe patterns. For the measurement, only one section from the sequence of stripe patterns is then used in each case, wherein this section can migrate in the manner of a sliding window with the sequence of continuously projected stripe patterns.
- the individual measurement can be carried out with all the necessary evaluation steps, without first having to wait for the projection of a very specific sequence of stripe patterns.
- the surface to be measured can thus be continuously detected by projecting continuously changing fringe patterns onto the surface with the projection device, the said sequence of fringe patterns used to identify corresponding points being formed in each case by a subset of these projected fringe patterns which consists of a defined number of immediately consecutive stripe patterns.
- the control and evaluation unit may be arranged to control the projection device for continuously recording the surface of the continuous pattern of stripe patterns for continuous detection of the surface and to identify the corresponding one for identifying Points used to form stripe patterns each by a subset of these projected stripe patterns, which consists of a defined number of immediately successive stripe patterns.
- the step of identifying the corresponding points can be simplified by determining the correlation to be maximized only for points on corresponding epipolar lines in the image planes.
- the projection device contains a multiplicity of projectors each having at least one own light source, each of which is set up to project one of the stripe patterns in each case.
- the stripe patterns can be changed while projecting the sequence by simply switching between the light sources of the various projectors, thus turning off the light source of the projector or each of the projectors projecting the current stripe pattern, while the projector's light source or turning on each of the projectors intended to project the next fringe pattern.
- the control and evaluation unit may be arranged for the purpose of controlling the projection apparatus by switching between the light sources of the various projectors for changing the stripe patterns in projecting the sequence of stripe patterns.
- the light sources may be e.g. each one or more LEDs or to act on one or more laser diodes, which allow a particularly fast turning on and off and thus a particularly rapid projecting the sequence of stripe patterns.
- a particular embodiment provides that the projectors are arranged in a plurality of rows or columns oriented parallel to the strip direction, wherein in each case a plurality of the projectors are arranged for projecting each of the stripe patterns and wherein the projectors respectively configured for projecting one of the stripe patterns each in one of the Rows or columns or in immediately adjacent rows or columns.
- the projectors can be arranged in matrix form, for example.
- each of the stripe patterns when each of the stripe patterns is respectively projected with a plurality of the projectors, the projectors used to project each one of the stripe patterns are respectively selected from one of the rows or columns or immediately adjacent rows or columns, there is the advantage that each of the stripe patterns can be projected much brighter onto the surface to be measured, so that on the surface is realized much greater illuminance than when using only one projector at a time. Because of the orientation of the rows or columns of projectors parallel to the strip direction can thereby advantageously avoid deterioration of the image quality, because there is no quality-reducing blurring of the stripe pattern perpendicular to the strip direction.
- a locally sinusoidal brightness curve can be realized in this embodiment, for example, by using strips of slightly different widths for the projection of one of the strip patterns in the same position of the strips projecting, ie by sampiing binary patterns of different web widths of the individual projectors or icroprojectors. It is also possible to generate locally sinusoidal brightness profiles by slightly "mis-focusing" the (micro) projectors, ie by using the projection (micro) Lens not exactly in the focal plane of the condenser (micro-
- the embodiment described in the previous paragraph allows to project sufficiently bright stripe patterns while selecting the light sources of the projectors primarily with a view to the fastest possible switchability.
- LEDs can be used which are switched on and off extremely fast, which allows a very rapid change between the stripe patterns.
- the projection device can thereby be pronounced flat and thus made compact.
- the projectors will be transmitted light projectors and each having at least one project sound unit with a condenser lens, a solid imaging medium for generating the respective stripe pattern and an objective lens.
- This makes it possible to realize the projection units on demand on a common transparent substrate, which results in a particularly compact design.
- each of the projectors in each case comprises a plurality of projection units illuminated by the same light source. Then the individual projection units can be made very small, which allows a more compact design.
- An exemplary embodiment of the invention will be explained below with reference to Figures 1 to 5. It shows
- FIG. 1 is a schematic representation of a plan view of a device for non-contact measurement of three-dimensional surface contours
- FIG. 2 shows a detail of a cross section through a projection device, which is part of the device from FIG. 1, FIG.
- 3 is a plan view of a matrix of projectors contained in said projection device
- FIG. 4 is an illustration of a sequence of stripe patterns projected with said projection device when a surface is measured without contact with the device of FIG. 1, and FIG.
- 5 is a diagrammatic representation of the example of five sections of the stripe pattern, a brightness curve of these stripe patterns.
- a device which is suitable for non-contact measurement of three-dimensional surface contours.
- a test body with a surface 1 to be measured is shown by way of example.
- the device has a projection device 2 for projecting stripe patterns into the object space as well as two symmetrically arranged cameras 3 for taking pictures of the surface 1.
- Each of these cameras has an image sensor 4 arranged in an image plane of the respective camera 3.
- the device also has a control and evaluation unit 5 for driving the projection device 2 and the cameras 3 and for evaluating the images recorded therewith.
- the cameras 3 and the projection device 2 are firmly connected to each other and thus have a fixed and known arrangement and orientation relative to each other.
- a known internal geometry of the device allows a non-contact measurement of the surface 1 by a triangulation process described in more detail below. drive.
- the projection device 2 is driven by the appropriately configured control and evaluation unit 5 so that it projects a sequence of different, each formed from a plurality of strips stripe pattern same strip direction on the surface 2.
- the strips are oriented perpendicular to the plane of the drawing and are therefore perpendicular to epipolar lines, which are defined by the geometry of the device in the image planes of the two cameras 3 spanned by the image sensors 4.
- the stripe patterns are in each case aperiodic stripe patterns which each have a sinusoidal brightness characteristic in an environment of each of the stripes, wherein an aperiodicity of these stripe patterns results from an amplitude and / or a spatial frequency of the individual stripe patterns and / or a phase shift is not chosen constant between the different stripe patterns, but rather changes continuously or discontinuously in a direction perpendicular to the strip - ie from strip to strip.
- the cameras 3 are controlled by the control and evaluation unit 5 such that each of these cameras 3 records an image of the surface 1 during the projection of each of the stripe patterns.
- each of the cameras 3 is a sequence of
- these sequences of brightness values are quasi-random and in particular differ at least perpendicular to the stripe direction from surface point to surface point.
- the corresponding points are now respectively identified by maximizing a correlation formed between the sequences of brightness values detected for the potentially corresponding points.
- a correlation function which can be arbitrarily selected over a wide range, is evaluated for a large number of pairs of sequences of holiness value, and the result of this evaluation, namely a correlation value determined thereby for each pair of compared points, is maximized for finding the pairs of corresponding or homologous points.
- the correlation or correlation function to be maximized is only calculated for corresponding points
- Epipolar lines formed or evaluated. For each point in the image plane of a first of the two cameras 3, only the corresponding epipolar field in the image plane of the remaining camera 3 is searched for the corresponding point.
- the corresponding points can thereby be found with a spatial resolution which is higher than an image resolution defined by a pixel matrix of the image sensors 4, since brightness values and, accordingly, sequences of brightness values can be formed by interpolation even for points which do not coincide exactly with a pixel position.
- control and evaluation unit 5 On the basis of the points identified in the image planes of the cameras 3 as correspondingly corresponding, spatial coordinates of the surface points of the surface 1 are determined by the control and evaluation unit 5, which can be done by applying simple trigonometric relationships due to the known geometry of the device.
- corresponding ones may also be used on the basis of corresponding ones
- Points in an image plane single camera 3 on the one hand and one through a imaging medium spanned image plane of the projection device 2 on the other hand be triangulated.
- the corresponding points are identified in this case analogously in the image plane of the then single camera 3 and in the image plane of the projection device 2.
- the procedure is exactly the same, whereby the sequences of brightness values to be used in this case for the points in the image plane of the projection device 2 each result directly from the projected fringe patterns which are then presumed to be known.
- a part of the projection device 2 is shown in the form of a cross section.
- the projection device 2 has a plurality of individual projectors 8, which are arranged in the form of a matrix and each have their own light source 9.
- the light sources 9 are LEDs which can be switched particularly rapidly. Of course, in the case of modifications of the described device, other light sources, for example laser diodes, may be used instead of the LEDs.
- a concave concentrator 10 is provided for each of the light sources 9.
- each of the projectors 8 in turn comprises a plurality of projection units 11 illuminated by the same light source 9, one of which is shown in FIG. 2 and each having a condenser lens 12, a fixed imaging medium 13 for generating one of the stripe patterns and have an objective lens 14.
- the projectors 8 are therefore special through-projectors, with the imaging media 13 of these
- Transmitted light projectors can be produced eg lithographically.
- each of the projectors 8 is set up by the solid imaging media 13 for projecting respectively exactly one of the stripe patterns of the projected sequence of stripe patterns.
- All projection units 11 are realized in the present embodiment on a common transparent substrate 15, which is a glass wafer and on a light sources 9 side facing the imaging media 13 and the condenser lenses 12 and on an opposite side of the objective lenses 14 carries , Finally, the projection device 2 still another Serving beam correction and all projection units 11 spanning macroscopic lens 16 on.
- the switching between the different stripe patterns of the projected sequence of stripe patterns occurs in the case of the projection device 2 described here in that switching between the light sources 9 of the different projectors 8 takes place.
- a very high image refresh rate of up to approximately 100 kHz so that the signals required to measure the
- FIG. 3 shows a plan view of the substrate 15, in which a matrix formed by the projectors 8 can be seen.
- the individual projectors 8 are each illustrated only by a square.
- the stripe direction of the stripe pattern projected with the projectors 8 is illustrated in FIG. 3 by a double arrow 17.
- the projectors 8 are arranged in a plurality of columns oriented parallel to the strip direction.
- each of the stripe patterns is respectively projected with a plurality of the projectors 8, wherein the projectors 8 used for projecting each of the stripe patterns are respectively selected from one of the columns.
- the projected fringe patterns are a total of nineteen different fringe patterns AI to A19 successively projected by switching between the light sources 8, whereby a distribution of the fringe patterns numbered according to the order of the projection 8 is here illustrated, thereby illustrating the projectors 8, that the projectors 8 are each provided with the name of the projected with the respective projector 8 stripe pattern AI to A19.
- Strip pattern AI to A19 is thus projected with three or four of the projectors 8, whose three or four light sources 9 are switched on and off simultaneously for this purpose. It is, of course, possible to continuously project the nineteen striped patterns AI to A19 by cyclically switching on and off the light sources 9 in a cyclic order.
- the time-varying surface 1 can then be continuously detected and measured by each of the last projected stripe patterns - and in each case a certain number of stripe patterns, which may also be less than twenty - be used as a current sequence of stripe patterns in the sense of the method described above.
- the stated number can be chosen to be smaller or larger depending on the requirement for rapidity of the measurement or stability and accuracy of the method, under certain circumstances also depending on a surface characteristic of the surface 1.
- FIG. 5 shows the described aperiodicity of the stripe patterns in a diagrammatic representation.
- FIG. 5 shows in each case a brightness value I of the respective section AI 'to A5' of one of the stripe patterns AI to A5 as a function of a location coordinate x, wherein the location coordinates x each have one location indicates on a coordinate axis oriented perpendicular to the strip direction.
- the stripe patterns AI to A5 already have a locally sinusoidal brightness range even in the small sections AI 'to A5 1 shown, but with a non-constant amplitude, spatial frequency and relative phase angle.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum berührungslosen Vermessen dreidimensionaler Oberflächenkonturen, bei dem eine Folge von jeweils aus einer Vielzahl von Streifen gebildeten Streifenmustern (A1-A19) gleicher Streifenrichtung auf eine zu vermessende Oberfläche (1) projiziert wird, wobei die Streifenmuster (A1-A19) jeweils aperiodisch sind und in einer Umgebung jedes der Streifen einen jeweils sinusförmigen Helligkeitsverlauf haben und wobei während des Projizierens jedes der Streifenmuster (A1-A19) jeweils mindestens ein Bildes der Oberfläche (1) mit einer Kamera (3) oder mit jeder von mindestens zwei Kameras (3) aufgenommen wird. Mittels der auf die Oberfläche (1) projizierten Streifenmuster (A1-A19) werden dann korrespondierende Punkte (7) in Bildebenen der Kamera (3) und einer zum Projizieren verwendeten Projektionsvorrichtung (2) oder in Bildebenen der Kameras (3) identifiziert, und zwar durch Maximieren einer Korrelation zwischen für jeden der Punkte (7) erfassten Folgen von Helligkeitswerten, worauf durch Triangulation auf Basis der als korrespondierend identifizierten Punkte (7) Raumkoordinaten von Oberflächenpunkten (6) auf der Oberfläche (1) bestimmt werden. Die Erfindung betrifft ferner eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Description
Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Vermessen von Oberflächenkonturen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum berührungslosen Vermessen dreidimensionaler Oberflächenkonturen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie eine Vorrichtung zum berührungslosen Vermessen dreidimensionaler Oberflächenkonturen nach dem Oberbegriff des Nebenanspruchs, mit dem das Verfahren durchgeführt werden kann.
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren wird mittels einer Projektionsvorrichtung eine Folge von jeweils aus einer Vielzahl von Streifen gebildeten Streifenmustern gleicher Streifenrichtung auf eine zu vermessende Oberfläche projiziert, wobei während des Projizierens jedes der Streifenmuster jeweils mindestens ein Bild der Oberfläche mit einer Kamera oder mit jeder von mindestens zwei Kameras aufgenommen wird. Mittels der auf die Oberfläche projizierten Streifenmuster werden dann korrespondierende Punkte in Bildebenen der Kamera und der Projekt ionsvorrichtung oder in Bildebenen der Käme-
ras identifiziert, worauf Raumkoordinaten von Oberflächenpunkten auf der Oberfläche durch Triangulation auf Basis der als korrespondierend identifizierten Punkte bestimmt werden.
Solche Verfahren sind z.B. aus den Druckschriften DE 10 2007 022 361 AI und DE 10 2006 049 695 AI bekannt. Eine übliche Ausgestaltung solcher Verfahren sieht vor, dass einige der projizierten Streifenmuster phasenversetzte Streifenmuster mit sinusförmigem Helligkeitsverlauf sind, die es erlauben, jedem Punkt auf der Oberfläche einen Phasenwert zuzuordnen, während einige weitere der projizierten Streifenmuster einen Gray-Code definieren, der eine nach Bestimmung der Phasenwerte noch verbleibende Mehrdeutigkeit aufzulösen erlaubt.
Eine Schwierigkeit, die sich bei derartigen auf Musterprojektion beruhenden Triangulationsverfahren ergibt, liegt darin, dass eine verhältnismäßig große Anzahl von Mustern projiziert und entsprechend viele Bilder aufgenommen werden müssen, damit die korrespondierenden oder homologen Punkte in den Bildebenen eindeutig und hinreichend genau identifiziert werden können, was natürlich nicht in beliebig kurzer Zeit geschehen kann. Daher erfordert die Vermessung von Oberflächenkonturen mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren dieser Art eine verhältnismäßig lange Messdauer, Das ist für viele Anwendungen nachteilig, insbesondere wenn bewegte Oberflächen zu vermessen sind oder wenn dazu ein handgehaltenes Gerät verwendet werden soll.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum möglichst genauen berührungslosen Vermessen dreidimensionaler Oberflächen vorzuschlagen, das mit vergleichsweise kurzen Messzeiten auskommt. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Vorrichtung zu entwickeln, die eine berührungslose Vermessung einer Oberflächenkontur mit hoher Genauigkeit und dabei ausgesprochen kurzen Messzeiten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs sowie durch eine Vorrich-
tung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Nebenanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Nebenanspruchs.
Durch das Aufnehmen der Bilder während des Projizierens der Streifenmuster wird für jeden der Punkte, auf Basis derer die Triangulation stattfinden soll, eine Folge von Helligkeitswerten erfasst, Dadurch, dass die projizierten Streifenmuster nun zwar in einer Umgebung jedes der Streifen einen jeweils sinusförmigen Helligkeitsverlauf haben, aber jeweils aperiodisch sind, ergibt sich auf jedem Oberflächenpunkt eine quasi statistische Folge von Helligkeitswer- ten, wobei diese Folge schon für geringfügig beabstandete Oberflächenpunkte unterscheidbar anders ausfallen wird. Dadurch wird es möglich, die korrespondierenden Punkte mit hoher Genauigkeit durch Maximieren einer Korrelation zwischen für jeden der Punkte erfassten Folgen von Helligkeitswerten zu identifizieren, was vergleichsweise schnell geschehen kann. Diese Aussage über die Schnelligkeit bezieht sich dabei in erster Linie auf die durch die Anzahl der Kameraaufnahmen gegebene Messzeit, nicht unbedingt auf die Auswertezeit, weil z. B. Phasenwerte oft schneller berechnet werden können als die Korrelation zwischen den Bildpunkten der Kameras. In dem typischen Fall, dass zwei Kameras zum Aufnehmen der Bilder verwendet werden und auf Basis der korrespondierenden Punkte in den Bildebenen dieser Kameras trianguliert wird, ist es dabei nicht einmal nötig, die projizierten Streifenmuster genau zu kennen. Möglich ist aber auch eine Triangulation auf Basis jeweils eines Punktes in der Bildebene einer einzigen Kamera und eines dazu korrespondierenden Punktes oder homologen Punktes - beide
Begriffe werden hier synonym verwendet - in der Bildebene der Projektionsvorrichtung, weil sich auch in letzterer durch die Folge von Streifenmustern jeweils für jeden Punkt eine charakteristische Folge von Helligkeitswerten ergibt.
Entsprechend vorteilhaft ist auch eine Vorrichtung zum berührungslosen Vermessen dreidimensionaler Oberflächenkonturen vorgeschlagener Art, die eine Projektionsvorrichtung zum Projizieren von Streifenmustern in einen Objektraum, eine Kamera oder mindestens zwei Kameras zum Aufnehmen von Bildern einer zu vermessenden Oberfläche im Objektraum und eine Steuer- und Auswerteeinheit zum Ansteuern der Projektionsvorrichtung und der Ka-
mera oder der Kameras und zum Auswerten der damit aufgenommenen Bilder umfasst und die sich zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens eignet. Die Steuer- und Auswerteeinheit dieser Vorrichtung ist erfindungsgemäß eingerichtet,
- die Projektionsvorrichtung zum Projizieren einer Folge von jeweils aus einer Vielzahl von Streifen gebildeten Streifenmustern gleicher Streifenrichtung anzusteuern,
- die Kamera oder jede der Kameras zum Aufnehmen jeweils mindestens eines Bildes der Oberfläche während des Projizierens jedes der Streifenmuster anzusteuern,
- korrespondierende Punkte in Bildebenen der Kamera und der Projektionsvorrichtung oder in Bildebenen der mindestens zwei Kameras mittels der projizierten Streifenmuster durch Maximieren einer Korrelation zwischen für jeden der Punkte erfassten Folgen von Helligkeitswerten zu identifizieren und
- Raumkoordinaten von Oberflächenpunkten auf der Oberfläche durch Triangulation auf Basis der als korrespondierend identifizierten Punkte zu bestimmen, wobei die Projektionsvorrichtung eingerichtet ist, die Streifenmuster jeweils als aperiodische Streifenmuster zu projizieren, die in einer Umgebung jedes der Streifen einen jeweils sinusförmigen Helligkeitsverlauf haben.
Das "Maximieren einer Korrelation zwischen für jeden der Punkte erfassten Folgen von Helligkeitswerten" ist - bei dem beschriebenen Verfahren wie bei der Einrichtung der Steuer- und Auswerteeinheit der entsprechenden Vorrichtung - wie folgt zu verstehen:
Mit dem Aufnehmen jeweils mindestens eines Bildes der Oberfläche mit der Kamera bzw. mit jeder der mindestens zwei Kameras wird für eine Vielzahl von Punkten in den Bildebenen der Kamera und der Projektionsvorrichtung bzw. in Bildebenen der Kameras jeweils eine Folge von Helligkeitswerten er- fasst. Für jeden Punkt in einer ersten der beiden Bildebenen wird nun der da-
zu korrespondierende bzw. homologe Punkt in der anderen Bildebene identifiziert, indem eine Vielzahl von potentiell korrespondierenden Punkten in der anderen Bildebene mit dem genannten Punkt in der ersten Bildebene verglichen werden durch Auswerten {oder Anwenden) einer Korrelationsfunktion für (bzw. auf) die Paare von Folgen von Helligkeitswerten, die für die zu vergleichenden Punkte erfasst worden sind. Der dem erstgenannten Punkt korrespondierende Punkt wird dann identifiziert als derjenige Punkt unter den potentiell korrespondierenen Punkten, für den die Korrelationsfunktion ein Maximum oder jedenfalls ein Extremum annimmt. Dabei genügt es, wenn nur solche Punkte in der anderen Bildebene als potentiell korrespondierende
Punkte berücksichtigt werden, die jeweils auf einer dem jeweiligen Punkt in der ersten Bildebene korrespondierenden Epipolarlinie liegen.
Die Korrelationsfunktton kann in weiten Grenzen beliebig gewählt werden und muss nur die für Korrelationsfunktionen typische Eigenschaft zeigen, bei Identität der durch Auswertung der Korrelationsfunktion verglichenen Folgen ein Extremum - typischerweise ein Maximum - anzunehmen und diesem
Extremum umso näher zu kommen, je ähnlicher die verglichenen Folgen sind. Sollte es sich bei diesem Extremum aufgrund der Definition der Korrelations- funktion um ein Minimum handeln, so sei auch das Auffinden dieses Minimums als Maximieren im Sinne der vorliegenden Anmeldung zu verstehen.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass nicht ausgeschlossen ist, zusätzlich auch eine Folge von Streifenmustern mit anderer Streifen richtung, mit beispielsweise zur Streifenrichtung der genannten Streifenmuster senkrechter
Streifenrichtung zu projizieren. Ggf. könnte eine solche zusätzliche Folge nach der erstgenannten Folge von Streifenmustern oder mit dieser zeitlich verschachtelt projiziert werden. Das projizieren von Streifenmustern anderer Streifenrichtung ist jedoch zumindest dann nicht nötig, wenn man in einer weiter untern beschriebenen Weise von der Epipolargeometrie Gebrauch macht, was das Identifizieren der korrespondierenden Punkte zu einem eindimensionalen Problem macht.
Die geforderte Aperiodizität der Streifenmuster kann dadurch gegeben sein, dass eine Amplitude und/oder Ortsfrequenz der einzelnen Streifenmuster und/oder eine Phasenverschiebung zwischen den verschiedenen Streifenmus-
tern nicht konstant ist. Wie viele aufeinanderfolgende Streifenmuster tatsächlich benötigt werden, um die korrespondierenden Punkte mit hinreichender Sicherheit eindeutig zu identifizieren, wird dabei von einer Oberflächenbeschaffenheit der zu vermessenden Oberfläche abhängen. Abhängig davon kann die Anzahl der für eine Vermessung projizierten und ausgewerteten
Streifenmuster variiert werden. Die für die Folge von Streifenmustern gewählte Anzahl von Streifenmustern kann auch vom Verhältnis der Periodizi- tät/Ortsfrequenz der Muster und der Kameraauflösung, von der angestrebten Ortsauflösung im Messvolumen und/oder von Umgebungsbedingungen, z.B. von Störlicht, abhängen. Diese Anzahl kann schließlich auch abhängig davon gewählt werden, ob bei einer gegebenen Situation eine möglichst kurze Messdauer oder die sichere Vermeidung von Ambiguitäten zur möglichst genauen Vermessung wichtiger ist. Durch die vorgeschlagene Art der Streifenmuster und deren Auswertung zur
Identifizierung korrespondierender oder homologer Punkte wird es auch möglich, aus einer längeren Sequenz fortlaufend wechselnder Streifenmuster jeweils eine bestimmte Anzahl unmittelbar aufeinander folgender Streifenmuster für eine Vermessung zu verwenden. Für die Vermessung wird dann also jeweils nur ein Ausschnitt aus der Sequenz von Streifenmustern verwendet, wobei dieser Ausschnitt nach Art eines Sliding Window mit der Sequenz fortlaufend projizierter Streifenmuster mitwandern kann. Vorteilhafterweise kann die einzelne Vermessung dabei mit allen notwendigen Auswertungsschritten durchgeführt werden, ohne dass dafür erst die Projektion einer ganz be- stimmten Folge von Streifenmustern abgewartet werden müsste.
So kann die zu vermessende Oberfläche also kontinuierlichen erfasst werden, indem fortlaufend wechselnde Streifenmuster mit der Projektionsvorrichtung auf die Oberfläche projiziert werden, wobei die genannte Folge von Streifen- mustern, die zum Identifizieren korrespondierender Punkte verwendet wird, jeweils durch eine Untermenge dieser projizierten Streifenmuster gebildet wird, die aus einer definierten Anzahl unmittelbar aufeinander folgender Streifenmuster besteht. Dementsprechend kann die Steuer- und Auswerteeinheit eingerichtet sein, zum kontinuierlichen Erfassen der Oberfläche die Projektionsvorrichtung zum Projizieren fortlaufend wechselnder Streifenmuster anzusteuern und die genannte zum Identifizieren korrespondierender
Punkte verwendete Folge von Streifenmustern jeweils durch eine Untermenge dieser projizierten Streifenmuster zu bilden, die aus einer definierten Anzahl unmittelbar aufeinander folgender Streifenmuster besteht. Der Schritt des Identifizierens der korrespondierenden Punkte kann dadurch vereinfacht werden, dass die zu maximierende Korrelation jeweils nur für Punkte auf korrespondierenden Epipolarlinien in den Bildebenen bestimmt wird. Dabei nutzt man die Tatsache aus, dass bei gegebener Geometrie der verwendeten Vorrichtung zu jedem Punkt in einer der Bildebenen überhaupt nur Punkte auf einer durch die Geometrie festgelegten Epipolarlinie in der jeweils anderen Bildebene als Kandidaten für den korrespondierenden oder homologen Punkt in dieser anderen Bildebene in Frage kommen. Dementsprechend vorteilhaft ist es, wenn die Steuer- und Auswerteeinheit der vorgeschlagenen Vorrichtung eingerichtet ist, zum Identifizieren der korrespondie- renden Punkte die zu maximierende Korrelation jeweils nur für Punkte auf korrespondierenden Epipolarlinien in den Bildebenen zu bestimmen. Die Geometrie der Vorrichtung bzw. die Orientierung der Streifenmuster sollte dabei zweckmäßigerweise so gewählt werden, dass die Streifenrichtung und eine Richtung der Epipolarlinien einen möglichst großen Winkel, bestenfalls einen rechten Winkel, einschließen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Projektionsvorrichtung eine Vielzahl von Projektoren mit jeweils mindestens einer eigenen Lichtquelle enthält, von denen jeder zum Projizieren jeweils eines der Streifenmuster eingerichtet ist. Dann können die Streifenmuster nämlich beim Projizieren der Folge gewechselt werden, indem einfach zwischen den Lichtquellen der verschiedenen Projektoren umgeschaltet wird, indem also jeweils die Lichtquelle des Projektors oder jedes der Projektoren, die das gerade aktuelle Streifenmuster projizieren, ausgeschaltet wird, während die Lichtquelle des Projektors oder jedes der Projektoren, die das nächste Streifenmuster zu projizieren vorgesehen sind, angeschaltet werden. Die Steuer- und Auswerteeinheit kann zu dem Zweck eingerichtet sein, die Projektionsvorrichtung durch Umschalten zwischen den Lichtquellen der verschiedenen Projektoren zum Wechseln der Streifenmuster beim Projizieren der Folge von Streifenmustern anzusteuern. Es ist also mög- lieh, die verschiedenen Streifenmuster durch verschiedene in der Projektionsvorrichtung enthaltene Projektoren mit jeweils mindestens einer eigenen
Lichtquelle zu projizieren, wobei die Streifenmuster beim Projizieren der Folge gewechselt werden, indem zwischen den Lichtquellen der verschiedenen Projektoren umgeschaltet wird. Dadurch kann die Folge von Streifenmustern mit gegebener Anzahl von Streifenmustern in einer besonders kurzen Zeit proji- ziert werden, weil ein Umschalten zwischen den Lichtquellen der verschiedenen Projektoren wesentlich schneller möglich ist als ein Bildwechsel in einem einzigen Projektor. In vorgeschlagener Weise lassen sich die zum Projizieren der Folge von Streifenmustern nötigen Bildwechsel also viel schneller durchführen, womit die für die Vermessung der Oberfläche nötige Messzeit dras- tisch reduziert werden kann. Je nach Art der Lichtquelle ist es dabei durchaus möglich, Bildwechseiraten einer Größenordnung von 100 kHz zu realisieren. Die schnellen Bildwechsei wiederum machen es auch möglich, jeweils eine Folge von verhältnismäßig vielen Streifenmustern zu verwenden, was das Verfahren - gerade bei komplizierten Oberflächengeometrien - stabiler macht. Auch bei bewegten Objekten kann also durch die vorgeschlagene Art der Projektion eine vergleichsweise lange Mustersequenz projiziert werden, innerhalb derer das Objekt "quasistatisch" ist.
Bei den Lichtquellen kann es sich z.B. jeweils um eine oder mehrere LEDs oder um eine oder mehre Laserdioden handeln, die ein besonders schnelles Ein- und Ausschalten und damit eine besonders rasches Projizieren der Folge von Streifenmustern erlauben.
Eine besondere Ausführung sieht vor, dass die Projektoren in mehreren paral- lel zur Streifenrichtung orientierten Zeilen oder Spalten angeordnet sind, wobei jeweils mehrere der Projektoren zum Projizieren jedes der Streifenmuster eingerichtet sind und wobei die zum Projizieren jeweils eines der Streifenmuster eingerichteten Projektoren jeweils in einer der Zeilen oder Spalten oder in unmittelbar benachbarten Zeilen oder Spalten angeordnet sind. Die Projekto- ren können bei dieser Ausführung z.B. matrixförmig angeordnet sein. Wenn bei einer solchen Anordnung jedes der Streifenmuster jeweils mit mehreren der Projektoren projiziert wird, wobei die zum Projizieren jeweils eines der Streifenmuster verwendeten Projektoren jeweils aus einer der Zeilen oder Spalten oder aus unmittelbar benachbarten Zeilen oder Spalten ausgewählt werden, ergibt sich nämlich der Vorteil, dass jedes der Streifenmuster viel heller auf die zu vermessende Oberfläche projiziert werden kann, so dass auf
der Oberfläche eine viel größere Beleuchtungsstärke realisiert wird als bei Verwendung nur jeweils eines einzigen Projektors. Wegen der Orientierung der Zeilen oder Spalten von Projektoren parallel zur Streifenrichtung lässt sich dabei vorteilhafter Weise eine Verschlechterung der Bildqualität vermeiden, weil es kein qualitätsminderndes Verschwimmen der Streifenmuster senkrecht zur Streifenrichtung gibt. Auch wenn die einzelnen Projektoren keine exakt sinusförmigen Heiligkeitsverläufe zu projizieren in der Lage sein sollten, lässt sich ein lokal sinusförmiger Helligkeitsverlauf bei dieser Ausführung z.B. dadurch realisieren, dass die zur Projektion jeweils eines der Streifenmuster verwendeten Projektoren Streifen geringfügig unterschiedlicher Breite - bei gleicher Lage der Streifen - projizieren, also durch ein Sampiing binärer Muster verschiedener Stegbreiten der einzelnen Projektoren oder ikroprojekto- ren. Möglich ist auch die Erzeugung lokal sinusförmiger Helligkeitsverläufe durch leichtes "Fehlfokussieren" der (Mikro-)Projektoren, d. h. indem die Pro- jektions-(Mikro-)Linse nicht exakt in der Brennebene der Kondensor-(Mikro-
)Linse angeordnet wird.
Die im vorherigen Absatz beschriebene Ausführung erlaubt es, hinreichend helle Streifenmuster zu projizieren und dabei die Lichtquellen der Projektoren in erster Linie im Hinblick auf eine möglichst schnelle Schaltbarkeit auszuwählen. So können insbesondere im Fall einer Anordnung beschriebener Art trotz begrenzter Leuchtstärke LEDs verwendet werden, die ausgesprochen schnell an- und ausgeschaltet werden, was einen sehr raschen Wechsel zwischen den Streifenmustern erlaubt. Auch kann die Projektionsvorrichtung dadurch aus- gesprochen flach und mithin kompakt ausgeführt werden.
Typischerweise - wenn auch nicht notwendigerweise - werden die Projektoren Durchlichtprojektoren sein und jeweils mindestens eine Projekttonseinheit mit einer Kondensorlinse, einem festen bildgebenden Medium zur Erzeugung des jeweiligen Streifenmusters und einer Objektivlinse aufweisen. Das erlaubt es, die Projektionseinheiten bei Bedarf auf einem gemeinsamen transparenten Substrat zu realisieren, womit sich ein besonders kompakter Aufbau ergibt. Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, wenn jeder der Projektoren jeweils mehrere durch die gleiche Lichtquelle ausgeleuchtete Projektionsein- heiten umfasst. Dann können die einzelnen Projektionseinheiten besonders klein ausgeführt werden, was einen noch kompakteren Aufbau erlaubt.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 5 erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Aufsicht auf eine Vorrichtung zum berührungslosen Vermessen dreidimensionaler Oberflächenkonturen,
Fig. 2 einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Projektionsvorrichtung, die Bestandteil der Vorrichtung aus Fig. 1 ist,
Fig. 3 eine Aufsicht auf eine in der genannten Projektionsvorrichtung enthaltene Matrix von Projektoren,
Fig. 4 eine Veranschaulichung einer Folge von Streifenmustern, die mit der genannten Projektionsvorrichtung projiziert werden, wenn eine Oberfläche mit der Vorrichtung aus Fig. 1 berührungslos vermessen wird, und
Fig. 5 in diagrammatischer Darstellung am Beispiel von fünf Ausschnitten der Streifenmuster einen Helligkeitsverlauf dieser Streifenmuster.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung gezeigt, die zum berührungslosen Vermessen dreidimensionaler Oberflächenkonturen geeignet ist. In einem Objektraum vor dieser Vorrichtung ist beispielhaft ein Testkörper mit einer zu vermessenden Oberfläche 1 dargestellt. Die Vorrichtung weist eine Projektionsvorrichtung 2 zum Projizieren von Streifenmustern in den Objektraum sowie zwei dazu symmetrisch angeordnete Kameras 3 zum Aufnehmen von Bildern der Oberfläche 1 auf. Jede dieser Kameras hat einen Bildsensor 4, der in einer Bildebene der jeweiligen Kamera 3 angeordnet ist. Schließlich weist die Vorrichtung auch eine Steuer- und Auswerteeinheit 5 zum Ansteuern der Projektionsvorrichtung 2 und der Kameras 3 und zum Auswerten der damit aufgenommenen Bilder auf. Die Kameras 3 und die Projektionsvorrichtung 2 sind fest miteinander verbunden und haben also relativ zueinander eine feste und bekannte Anordnung und Orientierung. Eine dadurch bekannte innere Geometrie der Vorrichtung ermöglicht eine berührungslose Vermessung der Oberfläche 1 durch ein nachfolgend genauer beschriebenes Triangulationsver-
fahren.
Zunächst wird die Projektionsvorrichtung 2 durch die entsprechend eingerichtete Steuer- und Auswerteeinheit 5 so angesteuert, dass sie eine Folge ver- schiedener, jeweils aus einer Vielzahl von Streifen gebildeter Streifenmuster gleicher Streifen richtung auf die Oberfläche 2 projiziert. Die Streifen sind dabei senkrecht zur Zeichenebene orientiert und stehen mithin senkrecht auf Epipolarlinien, die durch die Geometrie der Vorrichtung in den durch die Bildsensoren 4 aufgespannten Bildebenen der beiden Kameras 3 definiert sind. Bei den Streifenmustern handelt es sich dabei jeweils um aperiodische Streifenmuster, die in einer Umgebung jedes der Streifen einen jeweils sinusförmigen Helligkeitsverlauf haben, wobei sich eine Aperiodizität dieser Streifenmuster dadurch ergibt, dass eine Amplitude und/oder eine Ortsfrequenz der einzelnen Streifenmuster und/oder eine Phasenverschiebung zwischen den verschiedenen Streifenmustern nicht konstant gewählt ist, sondern vielmehr in einer zu den Streifen senkrechten Richtung - also von Streifen zu Streifen - kontinuierlich oder auch unstetig ändert. Die Kameras 3 werden durch die Steuer- und Auswerteeinheit 5 so angesteuert, dass jede dieser Kameras 3 während des Projizierens jedes der Streifenmuster jeweils ein Bild der Ober- fläche 1 aufnimmt. So wird mit jeder der Kameras 3 jeweils eine Folge von
Bildern aufgenommen, von denen jedes einem der Streifenmuster zuzuordnen ist, nämlich dem Streifenmuster, das gerade während der Aufnahme des jeweiligen Bildes projiziert wird. Durch Auswerten der aufgenommenen Bilder mittels der entsprechend programmierten Steuer- und Auswerteeinheit 5 werden nun korrespondierende oder homologe Punkte in den Bildebenen der beiden Kameras 3 identifiziert, und zwar anhand der auf die Oberfläche 1 projizierten Streifenmuster. Als homolog oder korrespondierend werden dabei solche Punkte in den Büdebe- nen der beiden Kameras 3 bezeichnet, auf die jeweils ein gleicher Oberflächenpunkt der Oberfläche 1 abgebildet wird. Für einen ausgewählten Oberflächenpunkt 6, der auf die zwei korrespondierenden Punkte 7 abgebildet wird, ist das in Fig. 1 beispielhaft dargestellt. Zum Identifizieren der korrespondierenden Punkte wird dabei ausgenutzt, dass sich für jeden Punkt in den Bild- ebenen jeder der Kameras 3 mit der Folge projizierter Streifenmuster jeweils eine Folge von Helligkeitswerten ergibt, die sich in der mit der jeweiligen Ka-
mera aufgenommenen Folge von Bildern wiederfindet und dadurch für jeden der Punkte erfasst wird.
Wegen der aperiodischen Natur der Streifenmuster sind diese Folgen von Hel- ligkeitswerten quasi statistisch und unterscheiden sich insbesondere zumindest senkrecht zur Streifenrichtung von Oberflächenpunkt zu Oberflächenpunkt. Das ausnutzend werden die korrespondierenden Punkte nun jeweils durch Maximieren einer Korrelation identifiziert, die zwischen den für die potentiell korrespondierenden Punkte erfassten Folgen von Helligkeitswerten gebildet wird. Dazu wird eine - in weiten Grenzen beliebig wählbare - Korrelationsfunktion für eine Vielzahl von Paaren von Heiligkeitswertefolgen ausgewertet und das Ergebnis dieser Auswertung - nämlich ein dadurch für jedes Paar verglichener Punkte ermittelter Korreiationswert - zum Auffinden der Paare korrespondierender bzw. homologer Punkte maximiert. Unter Ausnut- zung der Epipolargeometrie wird die zu maximierende Korrelation bzw. Korrelationsfunktion dabei jeweils nur für Punkte auf korrespondierenden
Epipolarlinien gebildet bzw. ausgewertet. Für jeden Punkt in der Bildebene einer ersten der beiden Kameras 3 wird also nur auf einer korrespondierenden Epipolarünie in der Bildebene der verbleibenden Kamera 3 nach dem kor- respondierenden Punkt gesucht. Die korrespondierenden Punkte können dabei mit einer Ortsauflösung gefunden wird, die höher ist als ein durch eine Pixelmatrix der Bildsensoren 4 definierte Bildauflösung, weil durch Interpolation auch für Punkte, die nicht exakt mit einer Pixelposition übereinstimmen, Helligkeitswerte und dementsprechend Folgen von Helligkeitswerten gebildet werden können.
Auf Basis der so als korrespondierend identifizierten Punkte in den Bildebenen der Kameras 3 werden nun durch die Steuer- und Auswerteeinheit 5 durch Triangulation Raumkoordinaten der Oberflächenpunkte der Oberfläche 1 be- stimmt, was aufgrund der bekannten Geometrie der Vorrichtung durch Anwendung einfacher trigonometrischer Zusammenhänge geschehen kann.
Anstelle der beschriebenen Triangulation auf Basis der korrespondierenden Punkte in den Bildebenen zweier Kameras 3 kann bei einer Abwandlung des vorliegenden Ausführungsbeispiels auch auf Basis jeweils korrespondierender
Punkte in einer Bildebene einzigen Kamera 3 einerseits und einer durch ein
bildgebendes Medium aufgespannten Bildebene der Projektionsvorrichtung 2 andererseits trianguliert werden. Die korrespondierenden Punkte werden in diesem Fall analog in der Bildebene der dann einzigen Kamera 3 und in der Bildebene der Projektionsvorrichtung 2 identifiziert. Dazu wird an sich genau- so vorgegangen, wobei sich die in diesem Fall für die Punkte in der Bildebene der Projektionsvorrichtung 2 zugrundezulegenden Folgen von Helligkeitswer- ten jeweils direkt aus den dann als bekannt vorauszusetzenden projizierten Streifenmustern ergeben. In Fig. 2 ist in Form eines Querschnitts ein Teil der Projektionsvorrichtung 2 gezeigt. Die Projektionsvorrichtung 2 weist eine Vielzahl einzelner Projektoren 8 auf, die in Form einer Matrix angeordnet sind und jeweils eine eigene Lichtquelle 9 aufweisen. Bei den Lichtquellen 9 handelt es sich um besonders rasch schaltbare LEDs. Anstelle der LEDs können bei Abwandlungen der beschriebe- nen Vorrichtung natürlich auch andere Lichtquellen verwendet werden, beispielsweise Laserdioden. Im Hinblick auf eine möglichst gute Ausnutzung einer Strahlungsleistung der Lichtquellen 9 und zur Vermeidung störender Einflüsse auf benachbarte Projektoren 8 ist für jede der Lichtquellen 9 ein konkaver Konzentrator 10 vorgesehen. Im vorliegenden Fall umfasst jeder der Projekto- ren 8 seinerseits mehrere durch die gleiche Lichtquelle 9 ausgeleuchtete Projektionseinheiten 11, von denen eine in Fig. 2 eingekastelt dargestellt ist und die jeweils eine Kondensorlinse 12, ein festes bildgebendes Medium 13 zur Erzeugung jeweils eines der Streifenmuster und eine Objektivlinse 14 aufweisen.
Bei den Projektoren 8 handelt es sich im vorliegenden Fall also um spezielle Durchtichtprojektoren, wobei die bildgebenden Medien 13 dieser
Durchlichtprojektoren z.B. lithographisch hergestellt sein können. Dabei ist jeder der Projektoren 8 durch die festen bildgebenden Medien 13 zum Proji- zieren jeweils genau eines der Streifenmuster der projizierten Folge von Streifenmustern eingerichtet. Alle Projektionseinheiten 11 sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einem gemeinsamen transparenten Substrat 15 realisiert, bei dem es sich um einen Glaswafer handelt und das auf einer den Lichtquellen 9 zugewandten Seite die bildgebenden Medien 13 und die Kondensorlinsen 12 und auf einer gegenüberliegenden Seite die Objektivlinsen 14 trägt. Schließlich weist die Projektionsvorrichtung 2 noch eine zur
Strahlkorrektur dienende und alle Projektionseinheiten 11 überspannende makroskopische Linse 16 auf.
Dadurch, dass jeweils mehrere der Projektionseinheiten 11 zum gleichen Pro- jektor 8 gehören und insbesondere zum Projizieren des jeweils gleichen Streifenmusters verwendet werden, lässt sich durch geringfügige Unterschiede zwischen den bildgebenden Medien 13 der Projektionseinheiten 11 des gleichen Projektors 8 - beispielsweise durch geringfügig unterschiedliche Streifenbreiten - eine gute Bildqualität der jeweils von den Projektionseinheiten 11 gemeinsam projizierten Streifenmuster realisieren. Insbesondere kann man dadurch einen lokal jeweils zumindest quasi sinusförmigen Helligkeitsverlauf auch dann realisieren, wenn die einzelnen bildgebenden Medien 13 nur jeweils zwei oder eine sehr begrenzte Anzahl von Grauwerten wiederzugeben geeignet sind.
Das Wechseln zwischen den verschiedenen Streifenmustern der projizierten Folge von Streifenmustern geschieht bei der hier beschriebenen Projektions- vorrtchtung 2 dadurch, dass zwischen den Lichtquellen 9 der verschiedenen Projektoren 8 umgeschaltet wird. Dadurch lässt sich eine sehr hohe Bildwech- seirate von bis zu etwa 100 kHz realisieren, so dass die zum Vermessen der
Oberfläche 1 benötigte Folge von Streifenmustern insgesamt in verhältnismäßig kurzer Zeit projiziert werden kann und dementsprechend die auszuwertenden Bilder auch in sehr kurzer Zeit aufgenommen werden können. In Fig. 3 ist eine Aufsicht auf das Substrat 15 gezeigt, in der eine durch die Projektoren 8 gebildete Matrix zu erkennen ist. Die einzelnen Projektoren 8 sind dabei jeweils nur durch ein Quadrat veranschaulicht. Die Streifenrichtung der mit den Projektoren 8 projizierten Streifenmuster ist in Fig. 3 durch einen Doppelpfeil 17 veranschaulicht. Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, sind die Projek- toren 8 in mehreren parallel zur Streifen richtung orientierten Spalten angeordnet. Dabei wird jedes der Streifenmuster jeweils mit mehreren der Projektoren 8 projiziert, wobei die zum Projizieren jeweils eines der Streifenmuster verwendeten Projektoren 8 jeweils aus einer der Spalten ausgewählt sind. Bei einer Abwandlung könnten übrigens auch stattdessen oder zusätzlich jeweils mehrere Projektoren 8 aus jeweils einer oder unmittelbar benachbarten Zeilen der Matrix zum Projizieren von Streifenmustern mit einer parallel zu den
Zeilen orientierten Streifenrichtung projiziert werden. Auch wäre es möglich, die zum Projizieren jeweils eines der Streifenmuster verwendeten Projektoren 8 aus zwei unmittelbar benachbarten Spalten auszuwählen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den projizierten Streifenmustern um insgesamt neunzehn verschiedene und durch Umschalten zwischen den Lichtquellen 8 sukzessive projizierte Streifenmuster AI bis A19, wobei eine hier gewählte Verteilung der entsprechend der Reihenfolge der Projektion 8 nummerierten Streifenmuster auf die Projektoren 8 dadurch veranschaulicht ist, dass die Projektoren 8 jeweils mit der Bezeichnung des mit dem jeweiligen Projektor 8 projizierten Streifenmusters AI bis A19 versehen ist. Jedes der
Streifenmuster AI bis A19 wird demnach mit jeweils drei oder vier der Projektoren 8 projiziert, deren drei bzw. vier Lichtquellen 9 zu diesem Zweck gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden. Es ist natürlich möglich, die neunzehn Streifenmuster AI bis A19 durch entsprechendes Ein- und Ausschalten der Lichtquellen 9 in zyklischer Reihenfolge fortlaufend zu projizieren. Durch eine entsprechende programmtechnische Einrichtung der Steuer- und Auswerteeinheit 5 kann die unter Umständen zeitlich veränderliche Oberfläche 1 dann kontinuierlich erfasst und vermessen werden, indem jeweils die zuletzt projizierten Streifenmuster - und zwar jeweils eine bestimmte Anzahl von Streifenmustern, die auch kleiner als zwanzig sein kann - als aktuelle Folge von Streifenmustern im Sinne des zuvor beschriebenen Verfahrens verwendet werden. Die genannte Anzahl kann dabei je nach Anforderung an Schnelligkeit der Vermessung oder Stabilität und Ge- nauigkeit des Verfahrens kleiner oder größer gewählt werden, unter Umständen auch abhängig von einer Oberflächencharakteristik der Oberfläche 1.
Zur Veranschaulichung einer möglichen Folge von Streifenmustern, die für das beschriebene Verfahren geeignet ist, sind in Fig. 4 neun der Streifenmuster, nämlich die Streifenmuster AI bis A9, dargestellt. Diese Darstellung lässt sowohl den im oben beschriebenen Sinne aperiodischen Charakter der Streifenmuster AI bis A9 als auch deren lokal jeweils sinusförmigen Helligkeitsverlauf erkennen. Anhand von fünf verschiedenen Ausschnitten AI" bis A5' der nur beispielhaft ausgewählten Streifenmuster AI bis A5 zeigt Fig. 5 in dia- grammatischer Darstellung die geschilderte Aperiodizität der Streifenmuster.
Dabei ist für das beispielhaft noch einmal wiedergegebene Streifenmuster AI
gezeigt, wie der entsprechende Ausschnitte AI' gewählt ist. Für jeden der fünf Ausschnitte ist in Fig. 5 ein Diagramm wiedergegeben, das jeweils einen Helligkeitswert I des jeweiligen Ausschnitts AI' bis A5' eines der Streifenmuster AI bis A5 in Abhängigkeit von einer Ortskoordinate x zeigt, wobei die Ortsko- ordinate x jeweils einen Ort auf einer senkrecht zur Streifenrichtung orientierten Koordinatenachse angibt. Wie in Fig. 5 gut zu erkennen ist, haben die Streifenmuster AI bis A5 schon in den gezeigten kleinen Ausschnitten AI' bis A5 1 jeweils zwar einen lokal sinusförmigen Helligkeitsveriauf, dabei jedoch eine nicht konstante Amplitude, Ortsfrequenz und relative Phasenlage.
Claims
Patentansprüche
Verfahren zum berührungslosen Vermessen dreidimensionaler Oberflächenkonturen, umfassend folgende Schritte:
- Projizieren einer Folge von jeweils aus einer Vielzahl von Streifen gebildeten Streifenmustern (A1-A19) gleicher Streifenrichtung auf eine zu vermessende Oberfläche (1) mittels einer Projektionsvorrichtung (2),
- während des Projizierens jedes der Streifenmuster (A1-A19) Aufnehmen jeweils mindestens eines Bildes der Oberfläche (1) mit einer Kamera (3) oder mit jeder von mindestens zwei Kameras (3),
- Identifizieren korrespondierender Punkte (7) in Bildebenen der Kamera (3) und der Projektionsvorrichtung (2) oder in Bildebenen der Kameras (3) mittels der auf die Oberfläche (1) projizierten Streifenmuster (A1-A19),
- Bestimmen von Raumkoordinaten von Oberflächenpunkten (6) auf der Oberfläche (1) durch Triangulation auf Basis der als korrespondierend identifizierten Punkte (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenmuster (A1-A19) jeweils aperiodisch sind und in einer Umgebung jedes der Streifen einen jeweils sinusförmigen Helligkeitsverlauf haben und dass die korrespondierenden Punkte (7) identifiziert werden durch Maximieren einer Korrelation zwischen für jeden der Punkte (7) erfassten Folgen von Helligkeitswerten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Amplitude und/oder Ortsfrequenz der einzelnen Streifenmuster (A1-A19) und/oder eine Phasenverschiebung zwischen den verschiedenen Streifenmustern (A1-A19) nicht konstant ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Streifenmuster (A1-A19) durch verschiedene in der Projektionsvorrichtung (2) enthaltene Projektoren {8) mit jeweils mindestens einer eigenen Lichtquelle (9) projiziert werden, wobei die Streifenmuster (A1-A19) beim Projizieren der Folge gewechselt werden, indem zwischen den Lichtquellen (9) der verschiedenen Projektoren (8) umgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektoren (8) in mehreren parallel zur Streifenrichtung orientierten Zeilen oder Spalten angeordnet sind, wobei jedes der Streifenmuster (Al- A19) jeweils mit mehreren der Projektoren (8) projiziert wird, wobei die zum Projizieren jeweils eines der Streifenmuster (A1-A19) verwendeten Projektoren (8) jeweils aus einer der Zeilen oder Spalten oder aus unmittelbar benachbarten Zeilen oder Spalten ausgewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum kontinuierlichen Erfassen der Oberfläche (1) fortlaufend wechselnde Streifenmuster (A1-A19) mit der Projektionsvorrichtung (2) auf die Oberfläche (1) projiziert werden, wobei die genannte Folge von Streifenmustern (A1-A10), die zum Identifizieren der korrespondierenden Punkte (7) verwendet wird, jeweils durch eine Untermenge dieser projizierten Streifenmuster (A1-A19) gebildet wird, die aus einer definierten Anzahl unmittelbar aufeinander folgender Streifenmuster (A1-A19) besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Identifizieren der korrespondierenden Punkte (7) die zu ma- ximierende Korrelation jeweils nur für Punkte auf korrespondierenden Epipolarlinien in den Bildebenen bestimmt wird.
Vorrichtung zum berührungslosen Vermessen dreidimensionaler Ober- fiächenkonturen, umfassend eine Projektionsvorrichtung (2) zum Projizieren von Streifenmustern in einen Objektraum, eine Kamera (3) oder mindestens zwei Kameras (3) zum Aufnehmen von Bildern einer zu vermessenden Oberfläche (1) im Objektraum und eine Steuer- und Auswerteeinheit (5) zum Ansteuern der Projektionsvorrichtung (2) und der Kamera (3} oder der Kameras (3) und zum Auswerten der damit aufgenommenen Bilder, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (5) eingerichtet ist,
- die Projektionsvorrichtung (2) zum Projizieren einer Folge von jeweils aus einer Vielzahl von Streifen gebildeten Streifenmustern (A1-A19) gleicher Streifenrichtung anzusteuern,
- die Kamera (3) oder jede der Kameras (3) zum Aufnehmen jeweils mindestens eines Bildes der Oberfläche (1) während des Projizierens jedes der Streifenmuster (A1-A19) anzusteuern,
- korrespondierende Punkte (7) in Bildebenen der Kamera (3) und der Projektionsvorrichtung (2) oder in Bildebenen der Kameras (3) mittels der projizierten Streifenmuster (A1-A19) zu identifizieren und
- Raumkoordinaten von Oberflächenpunkten (6) auf der Oberfläche (1) durch Triangulation auf Basis der als korrespondierend identifizierten Punkte (7) zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (2) eingerichtet ist, die Streifenmuster {A1-A19} jeweils als aperiodische Streifenmuster (A1-A19) zu projizieren, die in einer Umgebung jedes der Streifen einen jeweils sinusförmigen Helligkeitsverlauf haben, und dass die Steuer- und Auswerteeinheit (5) eingerichtet ist, die korrespondierenden Punkte (7) durch Maximieren einer Korrelation zwischen für jeden der Punkte erfassten Folgen von Helligkeitswerten zu identifizieren.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Amplitude und/oder Ortsfrequenz der einzelnen Streifenmuster (A1-A19) und/oder eine Phasenverschiebung zwischen den verschiedenen Streifenmustern (A1-A19) nicht konstant ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (2) eine Vielzahl von Projektoren (8) mit jeweils mindestens einer eigenen Lichtquelle (9) enthält, von denen jeder zum Projizieren jeweils eines der Streifenmuster (Al- A19) eingerichtet ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (5) eingerichtet ist die Projektionsvorrichtung (2) durch Umschalten zwischen den Lichtquellen (9) der verschiedenen Projektoren (8) zum Wechseln der Streifenmuster (A1-A19) beim Projizieren der Folge von Streifenmustern (A1-A19) anzusteuern.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektoren (8) in mehreren parallel zur Streifenrichtung orientierten Zeilen oder Spalten angeordnet sind, wobei jeweils mehrere der Projektoren (8) zum Projizieren jedes der Streifenmuster (A1-A19) eingerichtet sind, wobei die zum Projizieren jeweils eines der Streifenmuster (Al- A19) eingerichteten Projektoren (8) jeweils in einer der Zeilen oder Spalten oder in unmittelbar benachbarten Zeilen oder Spalten angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektoren (8) Durchlichtprojektoren sind und jeweils mindestens eine Projektionseinheit (11) mit einer Kondensorlinse (12), einem festen bildgebenden Medium (13) zur Erzeugung des jeweiligen Streifenmusters (A1-A19) und einer Objektivlinse (14) aufweisen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinheiten (11) auf einem gemeinsamen transparenten Substrat (15) realisiert sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (9) jeweils durch eine oder mehrere LEDs oder Laserdioden gegeben sind und/oder dass jeder der Projektoren (8) jeweils mehrere durch die gleiche Lichtquelle (9) ausgeleuchtete Projektionseinheiten (11) umfasst.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (5) eingerichtet ist, zum kontinuierlichen Erfassen der Oberfläche (1) die Projektionsvorrichtung (2) zum Projizieren fortlaufend wechselnder Streifenmuster (Al- A19) anzusteuern und die genannte zum Identifizieren korrespondierender Punkte (7) verwendete Folge von Streifenmustern (A1-A19) jeweils durch eine Untermenge dieser projizierten Streifenmuster (Al- A19) zu bilden, die aus einer definierten Anzahl unmittelbar aufeinander folgender Streifenmuster (A1-A19) besteht.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (5) eingerichtet ist, zum Identifizieren der korrespondierenden Punkte (7) die zu maximierende Korrelatton jeweils nur für Punkte auf korrespondierenden
Epipolarlinien in den Bildebenen zu bestimmen.
16. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/912,080 US10302421B2 (en) | 2013-08-14 | 2014-08-13 | Method and device for the contact-free measurement of surface contours |
EP14750515.0A EP3033588B1 (de) | 2013-08-14 | 2014-08-13 | Verfahren und vorrichtung zum berührungslosen vermessen von oberflächenkonturen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013013791.8A DE102013013791B4 (de) | 2013-08-14 | 2013-08-14 | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Vermessen von Oberflächenkonturen |
DE102013013791.8 | 2013-08-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2015022384A1 true WO2015022384A1 (de) | 2015-02-19 |
Family
ID=51303005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2014/067371 WO2015022384A1 (de) | 2013-08-14 | 2014-08-13 | Verfahren und vorrichtung zum berührungslosen vermessen von oberflächenkonturen |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10302421B2 (de) |
EP (1) | EP3033588B1 (de) |
DE (1) | DE102013013791B4 (de) |
WO (1) | WO2015022384A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016207442A1 (de) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und vorrichtung zum berührungslosen vermessen einer objektoberfläche |
EP3098563A3 (de) * | 2015-05-29 | 2017-05-03 | Nikolaus Kreuzhermes | System und verfahren zur erfassung von bilddaten einer oberfläche eines objekts |
US10302421B2 (en) | 2013-08-14 | 2019-05-28 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method and device for the contact-free measurement of surface contours |
US11029145B2 (en) | 2018-05-28 | 2021-06-08 | Fraunhofer-Gasellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Projection device and projection method |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015208285A1 (de) * | 2015-05-05 | 2016-11-10 | Friedrich-Schiller-Universität Jena | Vorrichtung und verfahren zum räumlichen vermessen von oberflächen |
PL3454946T3 (pl) | 2016-05-11 | 2024-06-10 | Formulated Solutions, Llc | Ubite preparaty o pożądanym działaniu sensorycznym |
EP3454662A1 (de) | 2016-05-11 | 2019-03-20 | Bayer Healthcare LLC | Wärmestabile aufgeschlagene formulierungen |
US11060853B2 (en) * | 2016-09-14 | 2021-07-13 | Scantech (Hangzhou) Co., Ltd. | Three-dimensional sensor system and three-dimensional data acquisition method |
DE102017220720B4 (de) * | 2017-11-20 | 2024-05-23 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Vermessen dreidimensionaler Oberflächenkonturen |
DE202018102149U1 (de) | 2018-04-18 | 2019-07-19 | MÖLLER-WEDEL OPTICAL GmbH | Optische Messeinrichtung |
US10986328B2 (en) * | 2018-06-08 | 2021-04-20 | Dentsply Sirona Inc. | Device, method and system for generating dynamic projection patterns in a camera |
US10753734B2 (en) * | 2018-06-08 | 2020-08-25 | Dentsply Sirona Inc. | Device, method and system for generating dynamic projection patterns in a confocal camera |
EP3951314B1 (de) * | 2019-05-22 | 2023-07-19 | OMRON Corporation | System zum dreidimensionalen messen und verfahren zum dreidimensionalen messen |
DE102020201536A1 (de) | 2020-02-07 | 2021-08-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Vermessen einer Objektoberfläche |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10321883A1 (de) * | 2003-05-07 | 2004-12-09 | Universität Stuttgart | Verfahren und Sensor zur hochgenauen optischen Abtastung |
DE102006049695A1 (de) | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung und Verfahren zum berührungslosen Erfassen einer dreidimensionalen Kontur |
DE102007022361A1 (de) | 2007-05-04 | 2008-11-06 | Friedrich-Schiller-Universität Jena | Vorrichtung und Verfahren zum berührungslosen Erfassen räumlicher Koordinaten einer Oberfläche |
US7986321B2 (en) * | 2008-01-02 | 2011-07-26 | Spatial Integrated Systems, Inc. | System and method for generating structured light for 3-dimensional image rendering |
DE112009001652T5 (de) * | 2008-07-08 | 2012-01-12 | Chiaro Technologies, Inc. | Mehrkanal-Erfassung |
EP2259013B1 (de) * | 2009-05-25 | 2013-11-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Topographische Messung eines Objekts |
DE102009024894A1 (de) * | 2009-06-15 | 2010-12-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Projektionsdisplay und dessen Verwendung |
DE102009056177B4 (de) * | 2009-11-27 | 2014-07-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und Verfahren zur Messung und Kompensation von Bewegungseinflüssen bei Phasenschiebe-Profilometern und dessen Anwendung auf mobile, freihandgeführte Profilometrie |
US9295532B2 (en) * | 2011-11-10 | 2016-03-29 | Carestream Health, Inc. | 3D intraoral measurements using optical multiline method |
DE202012104890U1 (de) * | 2012-12-14 | 2013-03-05 | Faro Technologies, Inc. | Vorrichtung zum optischen Abtasten und Vermessen einer Umgebung |
DE102013013791B4 (de) | 2013-08-14 | 2015-03-26 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Vermessen von Oberflächenkonturen |
-
2013
- 2013-08-14 DE DE102013013791.8A patent/DE102013013791B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-08-13 EP EP14750515.0A patent/EP3033588B1/de active Active
- 2014-08-13 WO PCT/EP2014/067371 patent/WO2015022384A1/de active Application Filing
- 2014-08-13 US US14/912,080 patent/US10302421B2/en active Active
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
BRÄUER-BURCHARDT CHRISTIAN ET AL: "On the accuracy of point correspondence methods in three-dimensional measurement systems using fringe projection", OPTICAL ENGINEERING, SOC. OF PHOTO-OPTICAL INSTRUMENTATION ENGINEERS, BELLINGHAM, vol. 52, no. 6, 1 June 2013 (2013-06-01), pages 63601, XP060025862, ISSN: 0091-3286, [retrieved on 20130603], DOI: 10.1117/1.OE.52.6.063601 * |
CHAO ZUO ET AL: "High-speed three-dimensional shape measurement for dynamic scenes using bi-frequency tripolar pulse-width-modulation fringe projection", OPTICS AND LASERS IN ENGINEERING, vol. 51, no. 8, 22 March 2013 (2013-03-22), pages 953 - 960, XP055149851, ISSN: 0143-8166, DOI: 10.1016/j.optlaseng.2013.02.012 * |
MARC HONEGGER ET AL: "Scanning fringe projection for fast 3D inspection", PROCEEDINGS OF SPIE, vol. 8788, 13 May 2013 (2013-05-13), pages 878814, XP055149959, ISSN: 0277-786X, DOI: 10.1117/12.2020260 * |
STEFAN HEIST ET AL: "Array projection of aperiodic sinusoidal fringes for high-speed three-dimensional shape measurement", OPTICAL ENGINEERING, vol. 53, no. 11, 1 May 2014 (2014-05-01), pages 112208, XP055149522, ISSN: 0091-3286, DOI: 10.1117/1.OE.53.11.112208 * |
STEFAN HEIST ET AL: "High-speed 3D shape measurement using array projection", PROCEEDINGS OF SPIE, vol. 8788, 13 May 2013 (2013-05-13), pages 878815, XP055149852, ISSN: 0277-786X, DOI: 10.1117/12.2020539 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10302421B2 (en) | 2013-08-14 | 2019-05-28 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method and device for the contact-free measurement of surface contours |
EP3098563A3 (de) * | 2015-05-29 | 2017-05-03 | Nikolaus Kreuzhermes | System und verfahren zur erfassung von bilddaten einer oberfläche eines objekts |
WO2016207442A1 (de) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und vorrichtung zum berührungslosen vermessen einer objektoberfläche |
US11029145B2 (en) | 2018-05-28 | 2021-06-08 | Fraunhofer-Gasellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Projection device and projection method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3033588A1 (de) | 2016-06-22 |
US10302421B2 (en) | 2019-05-28 |
DE102013013791B4 (de) | 2015-03-26 |
DE102013013791A1 (de) | 2015-03-12 |
EP3033588B1 (de) | 2017-04-05 |
US20160202051A1 (en) | 2016-07-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3033588B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum berührungslosen vermessen von oberflächenkonturen | |
EP3278302B1 (de) | Bewegungsmesssystem einer maschine und verfahren zum betreiben des bewegungsmesssystems | |
EP2002203B1 (de) | Verfahren und system zur formmessung einer spiegelnden oberfläche | |
EP1711777B1 (de) | Verfahren zur bestimmung der lage und der relativverschiebung eines objekts im raum | |
DE102009009372A1 (de) | Monitoring von kippbaren Spiegeln | |
DE102013212409A1 (de) | Verfahren zur Bilderfassung einer vorzugsweise strukturierten Oberfläche eines Objekts und Vorrichtung zur Bilderfassung | |
DE102017116758B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Abtasten von Oberflächen mit einer Stereokamera | |
EP3775767A1 (de) | Verfahren und system zur vermessung eines objekts mittels stereoskopie | |
DE102009018464A1 (de) | Optischer Sensor | |
DE102017112976A1 (de) | Verfahren zum Kalibrieren einer optischen Anordnung eines Koordinatenmessgerätes | |
DE19919584A1 (de) | Verfahren und Anordnung zur 3D-Aufnahme | |
DE102014104903A1 (de) | Verfahren und Sensor zum Erzeugen und Erfassen von Mustern auf einer Oberfläche | |
EP2887010A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum dreidimensionalen optischen Vermessen von Objekten mit einem topometrischen Messverfahren sowie Computerprogramm hierzu | |
DE102005043753A1 (de) | Verfahren zur Bestimmung der Raumkoordinaten von Oberflächenpunkten eines Prüflings und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE10321883A1 (de) | Verfahren und Sensor zur hochgenauen optischen Abtastung | |
EP3292371B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum räumlichen vermessen von oberflächen | |
EP3274652A1 (de) | Streifenprojetionsverfahren, streifenprojektionsvorrichtung und computerprogrammprodukt | |
WO2014114663A1 (de) | Optische vorrichtung und verfahren zum bestimmen räumlicher koordinaten von oberflächen makroskopischer objekte durch triangulation zweier zeilenkameras | |
DE102011000088A1 (de) | Verfahren zur Ermittlung eines Verfahrweges bei der Messung von Strukturen eines Objekts | |
DE102017220720B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Vermessen dreidimensionaler Oberflächenkonturen | |
DE19736588A1 (de) | Optoelektronisches Entfernungs-Meßverfahren sowie Entfernungsmeßeinrichtung zur Verfahrensdurchführung | |
DE102012013079B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Erfassen einer dreidimensionalen Kontur | |
DE102009006089A1 (de) | Verfahren zur Zuordnung von Bildpunkten | |
DE102014117533A1 (de) | Kraftfahrzeugscheinwerferanordnung und Verfahren zur Bestimmung der Scheinwerferposition durch Methoden der phasengestützten Streifenprojektion und der Photogrammetrie (Phasogrammetrie) | |
WO2018072783A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur generierung von lichtmustern zur optischen vermessung von dreidimensionalen oberflächen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14750515 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 14912080 Country of ref document: US |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
REEP | Request for entry into the european phase |
Ref document number: 2014750515 Country of ref document: EP |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2014750515 Country of ref document: EP |