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ES2306091T5 - Procedimiento para determinar la posición y el desplazamiento relativo de un objeto en el espacio. - Google Patents

Procedimiento para determinar la posición y el desplazamiento relativo de un objeto en el espacio. Download PDF

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ES2306091T5 ES05707114T ES05707114T ES2306091T5 ES 2306091 T5 ES2306091 T5 ES 2306091T5 ES 05707114 T ES05707114 T ES 05707114T ES 05707114 T ES05707114 T ES 05707114T ES 2306091 T5 ES2306091 T5 ES 2306091T5
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Abstract

Procedimiento para determinar la posición y el desplazamiento relativo de un objeto (1) en el espacio, en el que se fotografían al menos tres particularidades de medición (4) del objeto (1) con un sistema fotográfico (3) óptico calibrado sobre un sistema de coordenadas tridimensional (5) y, con base en estas particularidades de medición (4), se determina en un sistema de tratamiento de fotografías la posición del objeto (1) en el sistema de coordenadas tridimensional (5), en donde se utiliza un sistema fotográfico móvil (3), caracterizado porque en cada caso se fotografían y valoran tres particularidades de medición (4) del objeto (1) en diferentes posiciones espaciales, eligiendo la posición del sistema fotográfico (3) de tal modo que para determinar la posición del objeto (1) unas particularidades de medición (4) adecuadas cubran óptimamente la región sensitiva del sistema fotográfico, siendo los ángulos intermedios de las líneas visuales (7) desde las particularidades de medición (4) al sistema fotográfico (3) superiores a 10º, y no valorándose simultáneamente más de cinco particularidades de medición (4).

Description

La invención se refiere a un procedimiento para determinar la posición de un objeto en el espacio conforme al preámbulo de la reivindicación 1, en el que se fotografían particularidades de medición del objeto con un sistema fotográfico óptico calibrado sobre un sistema de coordenadas tridimensional y, con base en estas particularidades de medición, se determina en un sistema de tratamiento de fotografías la posición del objeto en el sistema de coordenadas tridimensional. Los procedimientos de este tipo se aplican por ejemplo en procesos de producción y montaje en trenes de producción automatizados, en los que mediante aparatos de manipulación se quiere llevar a cabo un proceso de trabajo en un objeto de fabricación de posición desconocida.
En el documento EP 0 911 603 B1 se describe, para determinar ópticamente la posición de un cuerpo rígido en un sistema de coordenadas tridimensional, reproducir cada una de entre una selección de al menos tres líneas o aristas disponibles sobre el cuerpo rígido, cuya relación con el sistema de coordenadas propio del cuerpo es conocida, en un sistema de coordenadas plano, en donde la posición de las coordenadas planas se refiere al sistema de coordenadas tridimensional y se prescinde de una asociación a puntos destacados. Las aristas o líneas se fotografían normalmente mediante varias cámaras, en donde también es posible utilizar una cámara móvil controlada con relación al sistema de coordenadas tridimensional y tomar consecutivamente varias fotografías de las líneas o aristas.
A este respecto existe sin embargo el inconveniente de que o bien es necesario usar varias cámaras y calibrarlas específicamente o la determinación de la posición del objeto en el espacio dura mucho, porque es necesario sacar varias fotografías desde diferentes fotografías.
Del documento DE 101 11 729 A1 se conoce un procedimiento, en el que una cámara se dirige consecutivamente hacia al menos tres particularidades determinadas sobre un cuerpo y, con ayuda de las coordenadas fotográficas y de las coordenadas conocidas fijas del cuerpo de las particularidades, se determina la posición del cuerpo en el espacio.
En el documento DE 100 26 711 A1 se describe un sistema de vigilancia de posiciones, en el que con al menos un reflector aplicado al objeto a vigilar y una fuente de radiación se genera un modelo de reflexión detectable por una cámara. En el caso de un reconocimiento de posición de un objeto que se mueve en tres dimensiones se requieren dos cámaras.
De la patente norteamericana US 4,942, 539 se conoce un procedimiento de determinación de posiciones, en el que mediante una cámara fija se reproducen al menos tres particularidades geométricas no colineales de un objeto y a partir de sus coordenadas fotográficas, mediante datos de referencia y calibración, se determinan orientación y posición del objeto.
La misión de la presente invención es por ello proponer una posibilidad de determinar la posición de un cuerpo en el espacio, que permita un establecimiento fiable de la posición de un objeto en el espacio con pocas cámaras o posiciones de cámara. A este respecto se quiere acelerar la determinación de la posición del objeto en el espacio.
Esta misión es resuelta en un procedimiento de la clase citada al comienzo fundamentalmente con las particularidades de la reivindicación 1. Para esto se fotografían simultáneamente al menos tres particularidades de medición del objeto en un sistema fotográfico y se utilizan para determinar la posición del objeto. Para esto se reproducen las particularidades de medición, cuyas coordenadas son conocidas en su propio sistema de coordenadas, en especial en un sistema de coordenadas del objeto, o pueden establecerse mediante el tratamiento de fotografías, en un sistema de coordenadas bidimensional del sistema fotográfico. Debido a que la posición determinada mediante la posición y la orientación del sistema fotográfico en el sistema de coordenadas tridimensional y sus particularidades de reproducción son conocidas, el tratamiento de fotografías puede establecer a través de procedimientos de valoración conocidos por sí mismos una relación entre las particularidades de medición, reproducidas en el sistema de coordenadas bidimensional del sistema fotográfico, y el sistema de coordenadas tridimensional. A través de la relación conocida de las diferentes particularidades de medición entre sí en el sistema de coordenadas de objeto puede deducirse después la disposición de las particularidades de medición fotografiadas en el espacio. Esto permite una determinación de posición del objeto en el espacio. A este respecto pueden reunirse conforme a la invención también particularidades de medición en varios grupos y fotografiarse en diferentes mediciones parciales, en donde las coordenadas de las particularidades de medición en un grupo unas con relación a las otras son conocidas, sin que las coordenadas con relación a las particularidades de medición de otros grupos sean igualmente conocidas. Mediante la reunión de las diferentes mediciones parciales pueden determinarse las coordenadas de todo el cuerpo con mayor precisión.
Hasta ahora se suponía que los ejes ópticos de los sistemas de medición, con los que se han fotografiado las diferentes particularidades de medición para determinar la posición, tenían que estar orientados de manera diferente en el espacio, para poder alcanzar soluciones matemáticamente estables de los algoritmos de valoración. Esto ha hecho necesario que cada particularidad de medición, que se ha utilizado para determinar la posición del objeto en el espacio, se fotografíe desde otra posición de cámara. Esto se ha conseguido o bien mediante una multitud de cámaras, que están instaladas en diferentes puntos y se calibran en cada caso, y ha tenido como consecuencia una complejidad de aparatos correspondientemente grande. Alternativamente la cámara podría moverse también, controlada consecutivamente, a diferentes posiciones de fotografía. Sin embargo, esto ha conducido a una determinación de posición relativamente lenta, ya que todas las fotografías han tenido que valorarse consecutivamente. Con la presente invención ha quedado demostrado ahora, que es posible fotografiar simultáneamente varias particularidades de medición con una cámara y utilizarlas para determinar la posición en el espacio. Por medio de esto se acelera considerablemente la velocidad a la hora de determinar la posición de un objeto en el espacio. Para esto es especialmente ventajoso que las diferentes particularidades de medición fotografiadas con una cámara sobre el objeto presenten una distancia clara, en especial lo más grande posible. La precisión que puede conseguirse depende en especial de la distancia de las particularidades de medición sobre el objeto. Según la precisión deseada puede prefijarse por ello una distancia determinada como distancia mínima entre dos particularidades de medición.
Para poder establecer con precisión la posición de un objeto en el espacio, es decir, su posición y orientación, es necesario determinar los seis grados de libertado del objeto. Esto se consigue conforme a la invención mediante la valoración de al menos tres particularidades de una fotografía tomada. La determinación de una posición y orientación del objeto es posible por lo tanto mediante la valoración de tres particularidades de medición, que pueden identificarse en una fotografía.
Sin embargo, con sólo tres particularidades de medición no puede determinarse ningún error residual. Si se utilizan cuatro o más particularidades de medición es posible además la determinación de un error residual después de un cálculo de compensación de errores. El error residual caracteriza el error entre la geometría modelada y la realidad y, por ello, es una medida de la precisión conseguida. Sin embargo, conforme a la invención está previsto no recoger más de cinco particularidades de medición simultáneamente con un sistema de valoración. Incluso si el error residual se reduce con el número de particularidades de medición, ha quedado demostrado que una valoración de más de cinco particularidades de medición en una fotografía, en el caso de los métodos de valoración conocidos, no conduce ya a una mejora significativa del error. Por ello, para evitar un trabajo de valoración innecesario, puede prescindirse de un número mayor de particularidades de medición a valorar en una fotografía de un sistema de valoración.
Según el caso aplicativo es posible o suficiente llevar a cabo la determinación de la posición del objeto con menos de seis grados de libertad. A este respecto son posibles las cantidades inferiores que se desee. En principio es posible determinar la posición del objeto con de seis grados a un grado de libertad. La determinación de cinco y seis grados de libertad se hacer mediante al menos tres particularidades de medición.
Conforme a una configuración del procedimiento conforme a la invención se trata en las particularidades de medición en especial de puntos destacados, es decir, particularidades puntuales que por sí mismas no presentan ninguna orientación en el espacio. Una orientación de este tipo de las particularidades de medición en el espacio no es necesaria para la aplicación del procedimiento conforme a la invención, al contrario de muchos métodos conocidos del estado de la técnica y ofrece por ejemplo la ventaja, en comparación con aristas, de que la posición de un punto destacado en el espacio es siempre clara. En el caso de una arista o de otro contorno geométrico no se conoce por el contrario al principio, qué punto de la arista se ha fotografiado con precisión. El procedimiento conforme a la invención puede aplicarse sin embargo también en el caso de particularidades de medición, que están configuradas como aristas (curvas, rectas matemáticas) u otras formas geométricas que pueden describirse, en donde en este caso aumenta la complejidad de valoración. En el caso de una arista puede utilizarse el ángulo de la arista en el espacio como condición marginal adicional, para aumentar la robustez y estabilidad del modelo de solución matemática. El procedimiento puede aplicarse conforme a la invención también en el caso de una valoración de contorno con todos los puntos que se desee.
Aunque el procedimiento puede realizarse bien con un único sistema fotográfico, pueden utilizarse conforme a la invención también varios sistemas fotográficos. El número y la disposición de los sistemas fotográficos que participan en la medición pueden hacerse depender, a este respecto, de la extensión y de la geometría del objeto a medir así como de la precisión necesaria del resultado de medición.
Conforme a una configuración ventajosa puede reproducirse una particularidad de medición también en varios sistemas fotográficos. De este modo aumenta en general la precisión del resultado total en el importe de esta particularidad de medición, ya que por medio de esto se consigue una coincidencia imprescindible y se aprovecha para aumentar la precisión.
Para mantener una elevada flexibilidad se utilizan conforme a la invención uno o varios sistemas fotográficos, que pueden moverse en especial mediante un aparato de manipulación. A este respecto pueden encontrarse sobre un aparato de manipulación también varias cámaras unidas entre ellas. Mediante el uso de un aparato de manipulación es también posible llevar un sistema fotográfico consecutivamente a diferentes posiciones de medición y allí sacar fotografías. En el caso de estos sistemas de manipulación movidos es necesario que el aparato de manipulación adopte siempre las mismas posiciones tridimensionales, en las que se toman las fotografías, o bien las coordenadas calibradas deben establecer su propia posición tridimensional y transmitirlas al tratamiento de fotografías.
Esto puede realizarse por ejemplo mediante una calibración tridimensional del sistema fotográfico sobre el aparato de manipulación, de tal modo que a causa del movimiento controlado del aparato de manipulación es conocida la posición del sistema fotográfico sobre el aparato de manipulación en cada estado de movimiento que pueda alcanzarse. Es también posible determinar la posición del sistema fotografía automáticamente mediante la medición de particularidades con coordenadas conocidas y/o mediante el uso de medios de medición externos. Es en especial imaginable calibrar los sistemas fotográficos movidos por fuera del verdadero espacio de medición, en el que debe determinarse la posición del objeto, por medio de que está aplicado un medio de calibración por fuera de este espacio de medición. Para esto el sistema fotográfico a calibrar puede moverse mediante el aparato de manipulación, de tal modo que el medio de calibración se reproduce mediante el sistema fotográfico. A partir de la posición conocida del medio de calibración puede establecerse después la posición del sistema fotográfico y llevarse a cabo su calibración. Esto tiene la ventaja de que el objeto a medir no es necesario que se desmonte antes de la calibración. Mediante las posibilidades de calibración especialmente ventajosas, anteriormente descritas, se consigue que para un sistema fotográfico móvil se determine, después de un movimiento del aparato de manipulación, la posición del sistema fotográfico en el sistema de coordenadas tridimensional. El procedimiento conforme a la invención, sin embargo, depende del método de calibración y puede usarse con las calibraciones que se desee.
El sistema fotográfico se posiciona conforme a la invención de tal modo, que entre las líneas visuales que inciden en el sistema fotográfico, que parten de diferentes particularidades de medición y se utilizan para determinar la posición del objeto, existe en cada caso un gran ángulo intermedio. Un ángulo intermedio grande conforme a la invención se da cuando las líneas visuales que parten de diferentes particularidades de medición no discurren en paralelo o fundamentalmente en paralelo. Para esto el sistema fotográfico está posicionado de tal modo que los ángulos intermedios son superiores a unos 10º. Esto no representa un límite abrupto, ya que el tamaño del ángulo intermedio determina la precisión del resultado. En el caso de unos requisitos de precisión correspondientemente menores podrían ser también suficientes ángulos menores de por ejemplo entre 5º y 6º. Esto es especialmente válido si sólo unos pocos ángulos intermedios, por ejemplo uno o dos, son menores que los ángulos intermedios preferidos de más de aproximadamente 8º a 10º. Límites angulares correspondientes son aplicables cuando el ángulo intermedio se aproxima a 180º. Ha quedado demostrado conforme a la invención que es posible fotografiar varias particularidades de medición con una cámara y valorarlas con suficiente precisión, si el ángulo ente las diferentes líneas visuales que parten de estas particularidades de medición es suficientemente grande. Después discurren las diferentes líneas visuales no en paralelo o no fundamentalmente en paralelo. La precisión que puede alcanzarse durante la determinación de posición aumenta a este respecto conforme aumentan los ángulos intermedios entre las líneas visuales.
En la práctica se consiguen normalmente suficientes precisiones durante la determinación de posiciones, si los ángulos intermedios entre las líneas visuales están situados en especial en un margen de unos 10º a 170º.
Se obtiene una precisión óptima si el sistema fotográfico según el caso aplicativo se posiciona y/o ajusta de tal modo, que en cada caso exista un ángulo intermedio lo más grande posible. Esto puede conseguirse por ejemplo mediante un acuerdo entre distancia de toma y distancia focal del objetivo del sistema fotográfico. Para conseguir un ángulo lo mayor posible entre las líneas visuales se requiere el uso de objetivos en especial de distancia focal corta con grandes ángulos de apertura. Con estos objetivos de gran ángulo son grandes las variaciones de modificaciones de escalada y distorsiones proyectivas de la reproducción de objetos en el sistema fotográfico, que está formado por ejemplo por una cámara con un sensor CCD, en dependencia de la posición y orientación del objeto, con lo que se mejora la precisión de medición. A este respecto se posiciona el sistema fotográfico con preferencia tan cerca del objeto, que las particularidades de medición a utilizar para determinar la posición pueden ser tomadas precisamente todavía por el sistema fotográfico. Después se aprovecha óptimamente la superficie sensitiva ofrecida por el sistema fotográfico, por ejemplo un chip CCD.
Es decisivo para la aplicación del procedimiento conforme a la invención que las coordenadas de las particularidades de medición sean conocidas en coordenadas asociadas al objeto a medir, es decir en el sistema de coordenadas del objeto, para la valoración de fotografías y/o puedan se establecidas mediante las mismas. Esto puede conseguirse conforme a la invención por medio de que los datos del objetivo con las coordenadas de las particularidades de medición del tratamiento de fotografías se prefijen por ejemplo en forma de datos constructivos. De forma correspondiente a otra forma de realización de la presente invención es también posible aprender las coordenadas de las particularidades de medición sobre los objetos. Para esto el sistema fotográfico toma el objeto en varias posiciones conocidas. Las fotografías tomadas se valoran después de forma correspondiente y las coordenadas se asocian a las respectivas particularidades de medición. A este respecto el tratamiento de fotografías puede registrar todas las posibles particularidades de medición disponibles sobre el objeto, de tal modo que para determinar la posición del objeto en el espacio se dispone de muchas particularidades de medición diferentes.
Conforme a un perfeccionamiento del procedimiento conforme a la invención se determinan automáticamente la elección de las particularidades de medición a tomar mediante un sistema fotográfico, la posición del sistema fotográfico y/o la distancia focal del sistema fotográfico. Esto es especialmente favorable en el caso de sistemas fotográficos móviles, ya que en éstos el encuadre de imagen del objeto a fotografiar puede elegirse de tal modo, que las particularidades de medición significativas, especialmente apropiadas para determinar la posición del objeto cubran óptimamente la región sensitiva del sistema fotográfico. Para esto el sistema fotográfico puede tomar por ejemplo una fotografía de prueba del objeto. El tratamiento de fotografía identifica en esta fotografía de prueba las particularidades de medición reconocibles. Mediante la comprobación de diferentes posiciones de toma y/o de diferentes particularidades de medición utilizadas para la valoración puede establecerse automáticamente después la posición de toma óptima. Dado el caso puede adaptarse además también la distancia focal del objetivo del sistema fotográfico, siempre que la distancia focal pueda ajustarse la distancia focal en el sistema fotográfico.
Se deducen ventajas, particularidades y posibilidades de aplicación adicionales de la presente invención de la siguiente descripción de ejemplos de ejecución y del dibujo.
Aquí muestran:
la fig. 1, esquemáticamente, la determinación de la posición del objeto en un sistema de coordenadas tridimensionales con un sistema fotográfico estacionario;
la fig. 2, esquemáticamente, la determinación de la posición del objeto en un sistema de coordenadas tridimensional con una cámara desplazada y
la fig. 3, esquemáticamente, la determinación conforme a la invención de la posición del objeto en un sistema de coordenadas tridimensional con relación a una posición cero del objeto.
En la fig. 1 se ha representado un sistema, con el que puede llevarse a cabo un procedimiento para determinar la posición de un objeto 1 en el espacio. Este muestra un objeto 1, cuya posición en espacio se quiere determinar. Este requisito se da con frecuencia en el caso de procesos de producción y montaje en trenes de producción automatizados, en los que el objeto 1 se posiciona en el espacio por ejemplo mediante una cinta transportadora, etc. La posición del objeto 1 es entonces desconocida. La finalidad de la determinación de posición es casi siempre poder llevar a cabo un proceso de montaje, agarre o tratamiento en un objeto de fabricación 1 en una posición desconocida. A este respecto un montaje debe tener lugar normalmente siempre en un mismo punto de referencia sobre el objeto 1. Para conseguir esto, en el caso de una posición desconocida del objeto 1 es necesario medir la misma y que la siga un aparato de manipulación 2, el cual se quiere que aplique la pieza a montar sobre el objeto 1, de forma correspondiente al resultado de la medición. Las tareas que deben llevarse a cabo sobre el objeto 1 van, entre otras, de la aplicación de componentes, por ejemplo la inserción de una puerta en una carrocería, o la aplicación específica de material, por ejemplo pegamentos o material de obturación sobre un objeto 1, hasta la realización de movimientos de montaje sobre el objeto, por ejemplo atornillado de uniones, soldadura de objetos parciales preposicionados mecánicamente, etc. Además de esto puede estar previsto agarrar el objeto para moverlo. La aplicación del procedimiento no está limitada sin embargo a estos casos aplicativos, sino que puede utilizarse en general para la determinación de posición de un cuerpo cualquiera en el espacio.
Para determinar la posición del objeto 1 en el espacio se fotografía el objeto 1 con un sistema fotográfico 3, por ejemplo una cámara óptica con un sensor CCD. A este respecto se reproduce el objeto 1 con particularidades de medición 4, que se utilizan para valorar la posición del objeto 1 en el espacio. En el caso de estas particularidades de medición 4 puede tratarse de puntos destacados, es decir particularidades puntuales que no presentan ninguna orientación en el espacio. Además de esto pueden utilizarse formas geométricas, como círculos, trazos, el centro de gravedad de una zona especialmente caracterizada, esquinas o aristas de objetos u otras particularidades, que pueden identificarse claramente en la fotografía tomada por el sistema fotográfico 3. Si es desconocida la posición del objeto 1 en el espacio en seis grados de libertad, es decir, con relación a posición y orientación, se utilizan al menos tres particularidades de medición 4 para su valoración, que están distanciadas entre sí sobre el objeto y que son fotografiadas por un sistema fotográfico 3.
Mediante la toma de las particularidades de medición 4 del objeto 1 se genera en el sistema fotográfico 3 una reproducción bidimensional del objeto 1 con las particularidades de medición 4. En un sistema de tratamiento de fotografías conectado al sistema fotográfico 3, no representado específicamente, se trata después la fotografía tomada. A causa de la calibración tridimensional del sistema fotográfico 3 en el sistema de coordenadas tridimensional 5, en el que se trata en especial del sistema de coordenadas de referencia universal, y de las características de reproducción conocidas del sistema fotográfico 3 pueden asignarse a las particularidades de medición 4 del objeto 1 puntos espaciales definidos. Debido a que al mismo tiempo son conocidas las coordenadas de las particularidades de medición 4, unas con relación a otras, en el sistema de coordenadas del objeto 6, puede establecerse con precisión la posición del objeto 1 tanto con relación a la posición como a la orientación en el espacio.
Estas informaciones pueden utilizarse para controlar de tal modo el aparato de manipulación 2, que el objeto 1 se mueva por ejemplo hasta una posición espacial predeterminada o se aplique a objetos de montaje, situados en el aparato de manipulación 2, con posición exacta sobre el objeto 2.
Puede conseguirse una elevada precisión a pesar de la valoración de varias particularidades de medición 4 en un sistema fotográfico 3, cuando las particularidades de medición 4 valoradas sobre el objeto 1 están distanciadas lo suficiente. En este caso también son suficientemente grandes los ángulos intermedios entre las líneas visuales 7 que inciden desde las diferentes particularidades de medición 4 sobre el sistema fotográfico, de tal modo que los algoritmos de valoración matemáticos envían un resultado de posición estable. A este respecto se elige la posición del sistema fotográfico 3 de tal modo, que el máximo número de líneas visuales 7, para la valoración de particularidades de medición 4 utilizadas, presente un ángulo intermedio lo más grande posible superior a unos 10º.
La fig. 2 muestra un sistema comparable, en el que el propio sistema fotográfico 3 está aplicado a un aparato de manipulación 8. En este caso se fotografía en una primera posición de toma del sistema fotográfico, que se ha representado con trazos continuos, una parte de las particularidades de medición 4 utilizadas para la valoración. Después de esto se pasa el sistema fotográfico a una segunda posición de toma, que se ha representado con líneas a trazos. En esta segunda posición de toma se fotografían otras particularidades de medición 4, que se utilizan para valorar la posición del objeto 1 en el espacio.
El procedimiento conforme a la invención puede utilizarse también, como se ha representado en la fig. 3, para captar el desplazamiento relativo 9 de un objeto 1 en el espacio.
El principio aplicado es a este respecto el mismo que en las variantes de procedimiento descritas anteriormente. Mediante un sistema fotográfico 3 se toman diferentes particularidades de medición 4 del objeto 1 en las diferentes posiciones espaciales y, mediante un sistema de valoración de fotografías no representado específicamente, se valoran. Mediante la comparación de las diferentes posiciones del objeto 1 en el espacio con relación a diferentes momentos puede establecerse después la posición del cuerpo con respecto a una posición cero.
La ventaja del procedimiento conforme a la invención estriba en especial en que al menos tres y hasta cinco particularidades de medición 4 pueden captarse y valorarse simultáneamente en un sistema de valoración. Esto simplifica y acelera considerablemente la determinación de la posición del objeto en el espacio, en comparación con los procedimientos conocidos hasta ahora.
LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERENCIA
Objeto Aparato de manipulación Sistema fotográfico
5 Particularidad de medición Sistema de coordenadas tridimensional Sistema de coordenadas del objeto Líneas visuales Aparato de manipulación
10 Desplazamiento relativo

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Procedimiento para determinar la posición y el desplazamiento relativo de un objeto (1), en el que se fotografían simultáneamente al menos tres particularidades de medición (4) del objeto (1) con un sistema fotográfico
    (3)
    óptico calibrado sobre un sistema de coordenadas tridimensional (5) y, con base en estas particularidades de medición (4), se determina en un sistema de tratamiento de fotografías la posición del objeto (1) en el sistema de coordenadas tridimensional (5), en donde se utiliza un sistema fotográfico móvil (3), caracterizado porque en cada caso se fotografían y valoran al menos tres particularidades de medición (4) del objeto (1) en diferentes posiciones espaciales, eligiendo la posición del sistema fotográfico (3) de tal modo que para determinar la posición del objeto
    (1)
    unas particularidades de medición (4) adecuadas cubran óptimamente la región sensitiva del sistema fotográfico, siendo los ángulos intermedios de las líneas visuales (7) desde las particularidades de medición (4) al sistema fotográfico (3) superiores a 10º, y no valorándose simultáneamente más de cinco particularidades de medición (4), y porque se determina la posición del sistema fotográfico (3) en el sistema de coordenadas tridimensional (5), desplazada por un aparato de maniobra (8), en el aparato de maniobra (8) después de un movimiento, siendo conocida la posición del sistema fotográfico (3) en cada estado de desplazamiento que pueda alcanzarse debido al movimiento controlado del aparato de maniobra (8).
  2. 2.-Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el caso de las particularidades de medición (4) se trata de puntos destacados.
  3. 3.-Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se utilizan varios sistemas fotográficos (3).
  4. 4.-Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque se reproduce una particularidad de medición (4) en varios sistemas fotográficos (3).
  5. 5.-Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el ángulo intermedio se encuentra entre unos 10º y unos 170º.
  6. 6.-Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema fotográfico (3) se posiciona y/o ajusta de tal modo, que en cada caso se da un ángulo intermedio lo más grande posible.
  7. 7.-Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque antes de la aplicación del procedimiento se aprenden las coordenadas de las particularidades de medición (4) en un sistema de coordenadas del objeto (6), fotografiando el objeto (1) en varias posiciones conocidas mediante el sistema fotográfico (3).
  8. 8.-Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la elección de las particularidades de medición que han de ser captadas mediante un sistema fotográfico (3), la posición del sistema fotográfico (3) y/o la distancia focal del sistema fotográfico (3) se determinan automáticamente.
ES05707114T 2004-02-03 2005-02-01 Procedimiento para determinar la posición y el desplazamiento relativo de un objeto en el espacio. Expired - Lifetime ES2306091T5 (es)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2036660A1 (de) * 2007-09-12 2009-03-18 Hans Oxenfarth Verfahren und Vorrichtung zur lage- und winkelkompensierten Bauteilbefestigung
ATE452379T1 (de) 2007-10-11 2010-01-15 Mvtec Software Gmbh System und verfahren zur 3d-objekterkennung
DE102007053008A1 (de) 2007-11-05 2009-05-14 Repetzki, Sebastian, Dr.-Ing. Zielkörper und Verfahren zur Bestimmung seiner räumlichen Lage
DE102008020579B4 (de) 2008-04-24 2014-07-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur automatischen Objektlageerkennung und Bewegung einer Vorrichtung relativ zu einem Objekt
US8265376B2 (en) 2008-07-21 2012-09-11 Cognitens Ltd. Method and system for providing a digital model of an object
US8923602B2 (en) 2008-07-22 2014-12-30 Comau, Inc. Automated guidance and recognition system and method of the same
EP2255930A1 (de) * 2009-05-27 2010-12-01 Leica Geosystems AG Verfahren und System zum hochpräzisen Positionieren mindestens eines Objekts in eine Endlage im Raum
JP5017392B2 (ja) * 2010-02-24 2012-09-05 クラリオン株式会社 位置推定装置および位置推定方法
EP2385483B1 (en) 2010-05-07 2012-11-21 MVTec Software GmbH Recognition and pose determination of 3D objects in 3D scenes using geometric point pair descriptors and the generalized Hough Transform
US8849620B2 (en) 2011-11-18 2014-09-30 Nike, Inc. Automated 3-D modeling of shoe parts
US9451810B2 (en) * 2011-11-18 2016-09-27 Nike, Inc. Automated identification of shoe parts
US8958901B2 (en) 2011-11-18 2015-02-17 Nike, Inc. Automated manufacturing of shoe parts
US8755925B2 (en) 2011-11-18 2014-06-17 Nike, Inc. Automated identification and assembly of shoe parts
US10552551B2 (en) 2011-11-18 2020-02-04 Nike, Inc. Generation of tool paths for shore assembly
DE102013007743A1 (de) 2012-05-08 2013-11-14 Vision Tools Bildanalyse Systeme Gmbh Entladen von Objekten mit Roboter und robotermontiertem Sensorsystem
WO2013188972A1 (en) 2012-06-18 2013-12-27 Collineo Inc. Remote visual inspection system and method
US9008757B2 (en) 2012-09-26 2015-04-14 Stryker Corporation Navigation system including optical and non-optical sensors
IN2015DN02064A (es) * 2012-10-05 2015-08-14 Beckman Coulter Inc
US9221137B2 (en) 2012-10-05 2015-12-29 Beckman Coulter, Inc. System and method for laser-based auto-alignment
CN103245322B (zh) * 2013-04-10 2015-11-11 南京航空航天大学 一种基于双目立体视觉的测距方法及系统
CN104776832B (zh) * 2015-04-16 2017-02-22 浪潮软件集团有限公司 一种空间内物体的定位方法、机顶盒和系统
EP3345723A1 (de) * 2017-01-10 2018-07-11 Ivoclar Vivadent AG Verfahren zur steuerung einer werkzeugmaschine
US11628610B2 (en) 2017-02-08 2023-04-18 Cryovac, Llc Process for in-line inspection of functional film layer containing detectable component
DE102017216276B4 (de) * 2017-09-14 2025-01-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Ermitteln einer Schwenkstellung eines an einem Aufbau eines Fahrzeugs gehaltenen Flügelelements, insbesondere einer Tür oder einer Klappe
CN107655536B (zh) * 2017-10-24 2019-09-17 浙江华睿科技有限公司 一种物体体积测量系统及方法
CN108387871B (zh) * 2018-01-30 2021-10-29 吉林大学 一种实现六自由度测量的超声三维定位系统和定位方法
JP7566334B2 (ja) 2018-07-24 2024-10-15 グラステク インコーポレイテッド 成形されたガラスシートの表面を測定するためのシステム及び方法
JP6974290B2 (ja) * 2018-10-31 2021-12-01 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドSz Dji Technology Co., Ltd 位置推定装置、位置推定方法、プログラム、及び記録媒体
CN109746928A (zh) * 2019-01-30 2019-05-14 南京航空航天大学 一种可移动双机器人自动铣削的智能化柔性生产线及其运行方法
CN110006361B (zh) * 2019-03-12 2021-08-03 精诚工科汽车系统有限公司 基于工业机器人的零件自动化检测方法及系统
EP3719696A1 (en) 2019-04-04 2020-10-07 Aptiv Technologies Limited Method and device for localizing a sensor in a vehicle
CN112783076B (zh) * 2019-11-07 2022-03-29 东北大学秦皇岛分校 基于高精度位移传感器的引导机械手定位的方法及系统
US11867630B1 (en) 2022-08-09 2024-01-09 Glasstech, Inc. Fixture and method for optical alignment in a system for measuring a surface in contoured glass sheets

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6317953B1 (en) * 1981-05-11 2001-11-20 Lmi-Diffracto Vision target based assembly
US5506682A (en) 1982-02-16 1996-04-09 Sensor Adaptive Machines Inc. Robot vision using targets
DE3302177A1 (de) * 1982-02-16 1983-08-25 Diffracto Ltd., Windsor, Ontario Verfahren und einrichtung zur automatischen handhabung oder bearbeitung oder zum automatischen zusammenbau von gegenstaenden
US4942539A (en) * 1988-12-21 1990-07-17 Gmf Robotics Corporation Method and system for automatically determining the position and orientation of an object in 3-D space
US6405072B1 (en) * 1991-01-28 2002-06-11 Sherwood Services Ag Apparatus and method for determining a location of an anatomical target with reference to a medical apparatus
JP2896539B2 (ja) * 1991-06-19 1999-05-31 株式会社竹中工務店 物体の位置、角度等の固有情報の検出方法
NO174025C (no) 1991-10-11 1994-03-02 Metronor Sa System for punktvis maaling av romlige koordinater
US5388059A (en) 1992-12-30 1995-02-07 University Of Maryland Computer vision system for accurate monitoring of object pose
US5499306A (en) * 1993-03-08 1996-03-12 Nippondenso Co., Ltd. Position-and-attitude recognition method and apparatus by use of image pickup means
JPH11513483A (ja) 1995-09-21 1999-11-16 オムニプラナー,インコーポレーテッド 位置及び方位を決定する方法及び装置
SE507680C2 (sv) * 1997-01-13 1998-07-06 Qualisys Ab Metod och anordning för att bestämma positionen av ett objekt
DE59703917D1 (de) 1997-10-22 2001-08-02 Isra Vision Systems Ag Verfahren zur optischen Bestimmung der Lage eines räumlichen Körpers
DE19812609C2 (de) * 1998-03-23 2001-12-13 Leica Geosystems Ag Verfahren zur Bestimmung der Position und Drehlage eines Objektes
US6671058B1 (en) * 1998-03-23 2003-12-30 Leica Geosystems Ag Method for determining the position and rotational position of an object
US6801637B2 (en) * 1999-08-10 2004-10-05 Cybernet Systems Corporation Optical body tracker
JP4794708B2 (ja) * 1999-02-04 2011-10-19 オリンパス株式会社 3次元位置姿勢センシング装置
JP2000253293A (ja) * 1999-02-26 2000-09-14 Minolta Co Ltd デジタルカメラ
AU746295B2 (en) 2000-01-28 2002-04-18 Der-Ming Hsieh Method for manufacturing a raw material for a prototype and the raw material thereof
SE0000850D0 (sv) * 2000-03-13 2000-03-13 Pink Solution Ab Recognition arrangement
DE10026711B4 (de) * 2000-05-30 2007-04-19 Sick Ag Positionsüberwachungsvorrichtung und -verfahren
DE10111729A1 (de) 2001-03-09 2002-09-26 Isra Vision Systems Ag Verfahren zur Bestimmung der Lage eines Körpers im Raum
DE10159574B9 (de) 2001-10-15 2009-04-30 Tropf, Hermann, Dr.-Ing. Vorrichtung und Verfahren zur Korrektur der Bewegung von Greif- und Bearbeitungswerkzeugen
CA2369845A1 (en) 2002-01-31 2003-07-31 Braintech, Inc. Method and apparatus for single camera 3d vision guided robotics
JP3945279B2 (ja) * 2002-03-15 2007-07-18 ソニー株式会社 障害物認識装置、障害物認識方法、及び障害物認識プログラム並びに移動型ロボット装置

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