DE20017739U1 - Devices for the optical measurement of an object, with a coordinate measuring machine with a camera - Google Patents
Devices for the optical measurement of an object, with a coordinate measuring machine with a cameraInfo
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Vorrichtungen zur optischen Vermessung eines Objektes, mit einem Koordinatenmeßgerät mit KameraDevices for optical measurement of an object, using a coordinate measuring machine with camera
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Vorrichtungen zur optischen Vermessung eines Objektes, mit einem Koordinatenmeßgerät mit KameraDevices for optical measurement of an object, with a coordinate measuring machine with camera
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur optischen Vermessung eines 5 Objektes, mit einem Koordinatenmeßgerät mit Kamera, insbesondere Videokamera, und Beleuchtungsquelle zur Ausleuchtung im Auflicht oder im Durchlicht eines im Strahlengang der Beleuchtungsquelle und im Blickfeld der Kamera angeordneten Objektes, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und dem Oberbegriff des Anspruchs 11.The invention relates to devices for optically measuring an object, with a coordinate measuring machine with a camera, in particular a video camera, and an illumination source for illuminating in incident light or in transmitted light an object arranged in the beam path of the illumination source and in the field of view of the camera, according to the preamble of claim 1 and the preamble of claim 11.
Es sind Vorrichtungen mit optischen Koordinatenmeßgeräten sowie Multisensor-Koordinatenmessgeräten mit verfahrbaren Meßtischen bekannt, wobei die Koordninatenmeßgeräte mit einem Videosensor ausgestattet sind, bei denen zur Ausleuchtung des Kamerabildes des Videosensors Auflicht oder Durchlicht benutzt wird. Das Auflicht kann dabei ein flächenhaftes Auflicht oder ein Ringlicht sein oder das Auflicht kann in ein Objektiv des Videosensors eingespiegelt werden. Zur Auswertung besitzen derartige Vorrichtungen gewöhnlich eine dreidimensionale Meßsoftware.Devices with optical coordinate measuring machines and multi-sensor coordinate measuring machines with movable measuring tables are known, whereby the coordinate measuring machines are equipped with a video sensor, in which incident light or transmitted light is used to illuminate the camera image of the video sensor. The incident light can be a surface incident light or a ring light, or the incident light can be reflected into a lens of the video sensor. Such devices usually have three-dimensional measuring software for evaluation.
Eine derartige Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass bei einer notwendigen Besichtigung oder Vermessung eines Objektes von beiden Seiten das Objekt gewendet und neu aufgelegt werden muß, so dass dafür natürlich erheblich mehr Zeit aufgewendet werden muß als für die Betrachtung nur einer Seite des Objektes. Des Weiteren muß für genaueste Messungen zusätzlich eine Referenz geschaffen werden.Such a device has the disadvantage that if an object needs to be inspected or measured from both sides, the object must be turned over and repositioned, which naturally takes considerably more time than looking at just one side of the object. In addition, a reference must be created for the most precise measurements.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Gattung dergestalt weiter zu verbessern, bei welcher ein Objekt bei der Inspektion von sich gegenüberliegenden Seiten nicht mehr gewendet zu werden braucht, die Inspektionen schneller durchgeführt werden können und auch keine zusätzliche Refertenz benötigt wird.The invention is therefore based on the object of further improving a device of the type mentioned in such a way that an object no longer needs to be turned when inspecting from opposite sides, the inspections can be carried out more quickly and no additional reference is required.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass erfindungsgemäß dass sich in Richtung der optischen Achse Kamera-Objekt gegenüber der ersten KameraThe solution to the problem is that according to the invention the camera object in the direction of the optical axis relative to the first camera
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nach dem Objekt eine zweite Kamera mit einer zweiten Beleuchtungsquelle befindet, wobei die beiden Kameras sich gegenüberstehend ausgerichtet sind und die zweite Beleuchtungsquelle das Objekt gleichermaßen im Auflicht zu beleuchten imstande ist, und das Auflicht der ersten Beleuchtungsquelle gleichfalls als Durchlicht durch das Objekt in das Blickfeld der zweiten Kamera geleitet wird. In einer weiteren Ausgestaltung kann gleichzeitig, und somit umgekehrt, das Auflicht der zweiten Beleuchtungsquelle als Durchlicht durch das Objekt in das Blickfeld der ersten Kamera geleitet werden.a second camera with a second illumination source is located behind the object, the two cameras being aligned opposite each other and the second illumination source being able to illuminate the object equally in incident light, and the incident light from the first illumination source being likewise guided as transmitted light through the object into the field of view of the second camera. In a further embodiment, the incident light from the second illumination source can be guided as transmitted light through the object into the field of view of the first camera at the same time, and thus vice versa.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst diese einen in der X-Y-Ebene verfahrbaren Meßtisch mit einer Glasplatte zur Auflage des Objektes auf die Glasplatte, wobei über dem Meßtisch die erste Kamera mit der ersten Beleuchtungsquelle angeordnet ist und unterhalb des Tisches die zweite Kamera mit der zweiten Beleuchtungsquelle sich befindet.In a preferred embodiment of the device, it comprises a measuring table which can be moved in the X-Y plane and has a glass plate for placing the object on the glass plate, wherein the first camera with the first illumination source is arranged above the measuring table and the second camera with the second illumination source is located below the table.
Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass die Vorrichtung es gestattet, ein Objekt sowohl von oben als auch von unten zu betrachten, und das zusätzlich gleichzeitig, so dass das Objekt bei der Inspektion von sich gegenüberliegenden Seiten nicht mehr gewendet zu werden braucht. Damit kann ein Objekt gleichzeitig von oben und von unten vermessen und inspizieren, wobei das Auflicht der einen Beleuchtungsquelle bzw. Kamera als Durchlicht für die andere Kamera dient und umgekehrt, wodurch eine derartige Vorrichtung vielseitiger ist. Ebenso kann die Inspektion schneller durchgeführt werden, weil eine Vermessung der beiden Seiten des Objektes gleichzeitig durchgeführt werden kann. Des weiteren sind die Messungen genauer, weil keine zusätzliche Referenz benötigt wird.The invention has the advantage that the device allows an object to be viewed from both above and below, and at the same time, so that the object no longer needs to be turned when inspecting from opposite sides. This allows an object to be measured and inspected from above and below at the same time, with the incident light from one lighting source or camera serving as transmitted light for the other camera and vice versa, making such a device more versatile. The inspection can also be carried out more quickly because both sides of the object can be measured at the same time. Furthermore, the measurements are more accurate because no additional reference is required.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung fallen die optischen Achsen der beiden Kameras zusammen. Ebenso können den Kameras in ihrem Blickfeld Objektive nachgeschaltet sein bzw. dieselben Objektive aufweisen.In a further preferred embodiment of the device, the optical axes of the two cameras coincide. Likewise, lenses can be arranged downstream of the cameras in their field of view or can have the same lenses.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist das erzeugte Auflicht ein flächenhaftes Auflicht oder ein Ringlicht oder ein Mehrsegment-Ringlicht. Ebenso kann das Auflicht in das Objektiv eingespiegelt werden.In a further preferred embodiment of the device, the incident light generated is a planar incident light or a ring light or a multi-segment ring light. The incident light can also be reflected into the lens.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung sind die beiden Kameras gemeinsam oder einzeln parallel und/oder vertikal zum Objekt beweglich angeordnet sind.In a further preferred embodiment of the device, the two cameras are arranged jointly or individually so as to be movable parallel and/or vertically to the object.
Die Beleuchtungsquellen können Kaltlichtquellen oder Laserlichtquellen oder LED's sein. Auch können die Kameras eine Fokusiereinrichtung aufweisen.The lighting sources can be cold light sources or laser light sources or LEDs. The cameras can also have a focusing device.
Gelöst wird die Aufgabe auch durch eine Vorrichtung zur optischen Vermessung eines Objektes, welche nur mit einer Beleuchtungsquelle auskommt. . Die Vorrichtung ist ausgestattet mit einem Koordinatenmeßgerät mit Kamera, insbesondere Videokamera, und Beleuchtungsquelle zur Ausleuchtung im Auflicht oder im Durchlicht eines im Strahlengang der Beleuchtungsquelle und im Blickfeld der Kamera angeordneten Objektes, wobei sich in Richtung der optischen Achse Kamera-Objekt gegenüber der ersten Kamera nach dem Objekt eine zweite Kamera befindet, wobei die beiden Kameras sich gegenüberstehend ausgerichtet sind und die Beleuchtungsquelle das Objekt gleichermaßen im Auflicht und im Durchlicht zu beleuchten imstande ist, und das Auflicht der Beleuchtungsquelle vom Objekt sowohl in die erste Kamera reflektiert als auch als Durchlicht durch das Objekt in das Blickfeld der zweiten Kamera geleitet wird. Auch hier fallen die optischen Achsen der beiden Kameras zusammen.The problem is also solved by a device for optically measuring an object which only requires one illumination source. The device is equipped with a coordinate measuring machine with a camera, in particular a video camera, and an illumination source for illuminating in incident light or transmitted light an object arranged in the beam path of the illumination source and in the field of view of the camera, wherein in the direction of the optical axis camera-object there is a second camera opposite the first camera after the object, wherein the two cameras are aligned opposite each other and the illumination source is able to illuminate the object equally in incident light and transmitted light, and the incident light of the illumination source is reflected from the object into the first camera and is also directed as transmitted light through the object into the field of view of the second camera. Here too the optical axes of the two cameras coincide.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anschließend beschrieben. Die Vorrichtung zur optischen Vermessung eines Objektes 12 besteht aus einem Koordinatenmeßgerät 3, welches eine Kamera 5 aufweist, die insbesondere eine Videokamera 5 ist. Das Koordinatenmeßgerät 3 ist in geeigneter Weise in der z-Richtung bzw. in der Höhe verfahrbar. Eine Beleuchtungsquelle 6 erzeugt ein Strahlenbündel 17 zur Ausleuchtung des Objektes 12 von oben im Auflicht oder auch im Durchlicht. Das Strahlenbündel 17 der Beleuchtungsquelle 6 wird mittels eines halbdurchlässigenAn example of the invention is shown in the drawing and described below. The device for optically measuring an object 12 consists of a coordinate measuring machine 3, which has a camera 5, which is in particular a video camera 5. The coordinate measuring machine 3 can be moved in a suitable manner in the z-direction or in height. An illumination source 6 generates a beam 17 for illuminating the object 12 from above in incident light or in transmitted light. The beam 17 of the illumination source 6 is
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Spiegels 7 in das Blickfeld der Kamera 5 eingespiegelt. Das zu vermessende Objekt 12, welches sich im Strahlengang des Strahlenbündels 17 der Beleuchtungsquelle 6 sowie im Blickfeld der Kamera 5 befindet, ist auf einem in der x-y-Ebene bzw. in der Ebene verfahrbaren Meßtisch 1 aufgelegt, wobei die Auflagefläche des Meßtisches 1 für das Objekt 1 eine für das Strahlenbündel 17 durchlässige Glasplatte 13 ist. Der Meßtisch ist in geeigneter Weise (nicht zeichnerisch dargestellt) auf dem Boden abgestützt und kann gleichermaßen das Koordinatenmeßgerät 3 sowie die optischen Ausrüstungsgegenstände, wie Kamera 5, Spiegel 7 und Beleuchtungsquelle 6, tragen. Das Koordinatenmeßgerät 3 kann an seinem unteren dem Meßtisch 1 zugewandten Ende ein im Strahlengang 17 bzw. in Richtung der optischen Achse 15 Kamera-Objekt angeordnetes Objektiv 11 aufweisen, in welches dann das Auflicht der Beleuchtungsquelle 6 eingespiegelt wird.Mirror 7 is reflected into the field of view of the camera 5. The object 12 to be measured, which is in the beam path of the beam 17 of the illumination source 6 and in the field of view of the camera 5, is placed on a measuring table 1 that can be moved in the x-y plane or in the plane, the support surface of the measuring table 1 for the object 1 being a glass plate 13 that is transparent to the beam 17. The measuring table is supported on the floor in a suitable manner (not shown in the drawing) and can equally carry the coordinate measuring device 3 and the optical equipment such as the camera 5, mirror 7 and illumination source 6. The coordinate measuring device 3 can have, at its lower end facing the measuring table 1, an objective 11 arranged in the beam path 17 or in the direction of the optical axis 15 of the camera and object, into which the incident light from the illumination source 6 is then reflected.
Unterhalb der Glasplatte 13 des Meßtisches 1 und vorzugsweise ebenfalls vom Meßtisch 1 getragen befindet sich in Richtung der optischen Achse 15 Kamera-Objekt gegenüber der ersten Kamera 5 liegend und nach dem Objekt 12 eine zweite Kamera 8 mit einer zweiten Beleuchtungsquelle 10, welche ein Strahlenbündel 18 erzeugt, welches mittels eines halbdurchlässigen Spiegels 9 in das Blickfeld der unteren Kamera 8 eingespiegelt wird. Damit beleuchtet die Beleuchtungsquelle 10 gleichermaßen das Objekt 12 im Durchlicht oder im Auflicht von unten. Den Kameras 5, 8 der Vorrichtung sind in ihrem Blickfeld Objektive 11, 14 nachgeschaltet, was in der Zeichnung dargestellt ist. Dann kann gleichermaßen das Auflicht der unteren Beleuchtungsquelle 10 in das Objektiv 14 mittels des halbdurchlässigen Spiegels 9 eingespiegelt werden.Below the glass plate 13 of the measuring table 1 and preferably also carried by the measuring table 1, in the direction of the optical axis 15 of the camera object, opposite the first camera 5 and after the object 12, there is a second camera 8 with a second illumination source 10 which generates a beam of rays 18 which is reflected into the field of view of the lower camera 8 by means of a semi-transparent mirror 9. The illumination source 10 thus equally illuminates the object 12 in transmitted light or in incident light from below. Lenses 11, 14 are connected downstream of the cameras 5, 8 of the device in their field of view, as shown in the drawing. The incident light from the lower illumination source 10 can then be equally reflected into the lens 14 by means of the semi-transparent mirror 9.
Die beiden Kameras 6, 8 sind somit sich gegenüberstehend einander zugewandt gerichtet, so dass das Strahlenbündel des Auflichtes der ersten Beleuchtungsquelle 6 von oben auf das Objekt 12 gleichermaßen als Durchlicht durch das Objekt 12 in das Blickfeld der zweiten Kamera 8 geleitet wird, wobei vorzugsweise die optischen Achsen 15, 16 der beiden Kameras 5, 8 zusammenfallen. Umgekehrt dient das Strahlenbündel des Auflichtes der unteren Beleuchtungsquelle 10 von unten auf das Objekt 12 gleichzeitig als Durchlicht durch das Objekt 12, welches von der oberen Kamera 5 in derenThe two cameras 6, 8 are thus directed opposite each other, so that the beam of incident light from the first illumination source 6 from above onto the object 12 is equally guided as transmitted light through the object 12 into the field of view of the second camera 8, wherein the optical axes 15, 16 of the two cameras 5, 8 preferably coincide. Conversely, the beam of incident light from the lower illumination source 10 from below onto the object 12 simultaneously serves as transmitted light through the object 12, which is received by the upper camera 5 in its
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Blickfeld aufgefangen wird. Die beiden Kameras 5, 8 können gemeinsam oder einzeln parallel und/oder vertikal zum Objekt 12 beweglich angeordnet sein.field of view. The two cameras 5, 8 can be arranged together or individually so as to be movable parallel and/or vertically to the object 12.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung mit zwei Kameras sowie einem Meßtisch 1, der wenigstens im Bereich der Auflage des zu vermessenden Objektes 12 transluzid ist, kann gleichzeitig ein Abbild der Oberseite und der Unterseite des Objektes 12 gewonnen werden, die in einem an die Kameras 5, 8 angeschlossenen Rechner (nicht dargestellt) ausgewertet werden können. Die gleichzeitige Gewinnung eines Abbildes der Oberseite und der Unterseite eines Objektes ist auch mit nur einer Beleuchtungsquelle möglich.Due to the inventive design of the device with two cameras and a measuring table 1, which is translucent at least in the area of the support of the object 12 to be measured, an image of the top and bottom of the object 12 can be obtained simultaneously, which can be evaluated in a computer (not shown) connected to the cameras 5, 8. The simultaneous acquisition of an image of the top and bottom of an object is also possible with only one illumination source.
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- Seite 8 von 8 Liste der Bezugszeichen:- Page 8 of 8 List of reference symbols:
1 Meßtisch1 measuring table
2, 2', 4 Bewegungsdoppelpfeile2, 2', 4 movement double arrows
3 Koordinatenmeßgerät3 Coordinate measuring machine
5, 8 Video-Sensoren, zum Beispiel CCD-Kameras5, 8 video sensors, e.g. CCD cameras
6, 10 Auflicht- sowie Durchlichtbeleuchtungsquellen6, 10 incident and transmitted light sources
7, 9 halbdurchlässiger Spiegel 11, 14 Optiken7, 9 semi-transparent mirror 11, 14 optics
12 zu vermessendes Objekt12 Object to be measured
13 Glasplatte13 Glass plate
15, 16 optische Achsen15, 16 optical axes
17, 18 Strahlenbündel17, 18 Beams
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