DE102019200479B4

DE102019200479B4 - Pallet for holding a workpiece to be measured for an optical measuring device

Info

Publication number: DE102019200479B4
Application number: DE102019200479.2A
Authority: DE
Inventors: Aksel Göhnermeier
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2022-03-17
Anticipated expiration: 2039-01-17
Also published as: DE102019200479A1

Abstract

Palette (12) zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkstücks (14) für ein optisches Messgerät (10) umfassend eine für Beleuchtungslicht (3) des optischen Messgeräts (10) transparente Grundplatte (5), dadurch gekennzeichnet, dass zwei zueinander ausgerichtete Umlenkelemente (9; 11) für Beleuchtungslicht (3) auf der Grundplatte (5) angebracht, mit der Grundplatte (5) verbunden und / oder an der Grundplatte (5) ausgebildet sind, wobei die beiden Umlenkelemente derart zueinander ausgerichtet sind, dass durch die Palette (12) mit Hilfe der zwei zueinander ausgerichteten Umlenkelemente (9; 11) zusätzlich zu einer Draufsicht gleichzeitig auch eine Seitenansicht des zu vermessenden Werkstücks (14) für das optische Messgerät (10) ermöglicht wird, sofern das optische Messgerät (10) für die Messung beider Ansichten des Werkstücks (14) mit Durchlichtbeleuchtung betrieben wird.

Pallet (12) for receiving a workpiece (14) to be measured for an optical measuring device (10) comprising a base plate (5) which is transparent to the illuminating light (3) of the optical measuring device (10), characterized in that two deflection elements (9; 11) for illumination light (3) mounted on the base plate (5), connected to the base plate (5) and/or formed on the base plate (5), the two deflection elements being aligned with one another in such a way that the pallet (12) with the aid of the two mutually aligned deflection elements (9; 11), in addition to a top view, a side view of the workpiece (14) to be measured is also made possible for the optical measuring device (10) if the optical measuring device (10) is capable of measuring both views of the Workpiece (14) is operated with transmitted light illumination.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Palette zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkstücks für ein optisches Messgerät, ein an die Palette angepasstes optisches Messverfahren sowie ein optisches Messgerät mit einer solchen Palette.The present invention relates to a pallet for receiving a workpiece to be measured for an optical measuring device, an optical measuring method adapted to the pallet, and an optical measuring device with such a pallet.

Die Offenlegungsschrift DE 195 14 692 A1 offenbart ein optisches Koordinatenmessgerät, welches zusätzlich zu einer Messung eines Werkstücks in der Draufsicht mit Hilfe einer Durchlichtbeleuchtung auch eine Messung des Werkstücks in der Seitenansicht mit Hilfe einer Auflichtbeleuchtung in Kombination mit zwei Umlenkelementen ermöglicht. Die beiden Umlenkelemente sind dabei so zueinander angeordnet, dass die Seitenansicht des Werkstücks von oben mit Hilfe der Kamera durch Betrachtung des einen Umlenkelements aufgenommen wird, während auch von oben das zweite Umlenkelement durch die Auflichtbeleuchtung des Koordinatenmessgeräts beleuchtet wird. Ähnliche Vorrichtungen sind aus US 2012/ 0 263 344 A1 , DD 2 39 858 A1 und DE 199 22 544 A1 bekannt.The disclosure document DE 195 14 692 A1 discloses an optical coordinate measuring machine which, in addition to measuring a workpiece from above using transmitted light illumination, also enables measurement of the workpiece from the side using incident light illumination in combination with two deflection elements. The two deflection elements are arranged relative to one another such that the side view of the workpiece is recorded from above with the aid of the camera by viewing one deflection element, while the second deflection element is also illuminated from above by the incident light of the coordinate measuring machine. Similar devices are off US 2012/0 263 344 A1 , DD2 39 858 A1 and DE 199 22 544 A1 famous.

Nachteilig an dem Koordinatenmessgerät der DE 195 14 692 A1 ist jedoch, dass für eine Messung des Werkstücks in Draufsicht und in Seitenansicht sowohl eine Durchlichtbeleuchtung als auch eine Auflichtbeleuchtung benötigt wird. Koordinatenmessgeräte, die beide Beleuchtungsmöglichkeiten bereitstellen, sind in der Regel aufwändiger und daher teurer, weswegen solche Messgeräte in der Regel nicht in einer Fertigungslinie eingesetzt werden, zumal dort mehrere solcher Messgeräte benötigt werden.A disadvantage of the coordinate measuring machine DE 195 14 692 A1 is, however, that for a measurement of the workpiece in top view and in side view, both transmitted light illumination and incident light illumination are required. Coordinate measuring devices that provide both lighting options are generally more complex and therefore more expensive, which is why such measuring devices are generally not used in a production line, especially since a number of such measuring devices are required there.

Ein weiterer Nachteil solcher Messgeräte besteht darüber hinaus darin, dass die Umlenkelemente entweder fest am Koordinatenmessgerät verbaut oder manuell hinzugefügt werden müssen. Beide Varianten führen dazu, dass das zu vermessende Werkstück für eine Messung manuell auf dem Werkstücktisch des Koordinatenmessgeräts in den Raum zwischen den Umlenkelementen hinein abgelegt werden muss. Dies führt zu einer deutlichen Erhöhung der benötigten Zeit für eine Messung, insbesondere dann, wenn das Werkstück auf dem Werkstücktisch für eine ordnungsgemäße Seitenaufnahme noch manuell gegenüber den Umlenkelementen ausgerichtet werden muss.A further disadvantage of such measuring devices is that the deflection elements either have to be permanently installed on the coordinate measuring device or have to be added manually. Both variants result in the workpiece to be measured having to be placed manually on the workpiece table of the coordinate measuring machine in the space between the deflection elements for a measurement. This leads to a significant increase in the time required for a measurement, in particular when the workpiece on the workpiece table still has to be manually aligned with respect to the deflection elements for proper side recording.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese bekannten Nachteile der Koordinatenmessgeräte des Standes der Technik zu überwinden und insbesondere eine praktikable, kostengünstige und zeitsparende Lösung bereitzustellen, mit der Werkstücke in Draufsicht und Seitenansicht in einer Fertigungslinie durch nahezu ungeschultes Personal vermessen werden können.The object of the present invention is therefore to overcome these known disadvantages of the coordinate measuring machines of the prior art and in particular to provide a practicable, cost-effective and time-saving solution with which workpieces can be measured from above and from the side in a production line by almost untrained personnel.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Palette zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkstücks für ein optisches Messgerät umfassend eine für Beleuchtungslicht des optischen Messgeräts transparente Grundplatte, wobei zwei zueinander ausgerichtete Umlenkelemente für Beleuchtungslicht auf der Grundplatte angebracht, mit der Grundplatte verbunden und / oder an der Grundplatte ausgebildet sind und wobei die beiden Umlenkelemente derart zueinander ausgerichtet sind, dass durch die Palette mit Hilfe der zwei zueinander ausgerichteten Umlenkelemente zusätzlich zu einer Draufsicht gleichzeitig auch eine Seitenansicht des zu vermessenden Werkstücks für das optische Messgerät ermöglicht wird, sofern das optische Messgerät für die Messung beider Ansichten des Werkstücks mit Durchlichtbeleuchtung betrieben wird.This object is achieved by a pallet for receiving a workpiece to be measured for an optical measuring device, comprising a base plate that is transparent to the illumination light of the optical measurement device, two mutually aligned deflection elements for illumination light being attached to the base plate, connected to the base plate and/or formed on the base plate and wherein the two deflection elements are aligned with one another in such a way that the pallet, with the aid of the two deflection elements aligned with one another, simultaneously enables a side view of the workpiece to be measured for the optical measuring device in addition to a top view, provided that the optical measuring device is capable of measuring both views of the workpiece is operated with transmitted light illumination.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass auf eine Auflichtbelichtung verzichtet werden kann, wenn zumindest die Anordnung eines der Umlenkelement gegenüber der in DE 195 14 692 A1 gezeigten Lösung umgekehrt wird, so dass für die Beleuchtung der Seitenansicht das von unten kommende Durchlicht der Durchlichtbeleuchtung genutzt werden kann. Darüber hinaus wurde erfindungsgemäß erkannt, dass durch die Nutzung einer Palette, auf der das zu vermessende Werkstück an einem anderen Arbeitsplatz vorausgerichtet werden kann, auf eine aufwändige Ausrichtung des Werkstücks auf dem Koordinatenmessgerät für die eigentliche Messung verzichtet werden kann. Hierdurch entfällt auch die Notwendigkeit eines manuellen Hineinlegens des zu vermessenden Werkstücks zwischen die Umlenkelemente am Koordinatenmessgerät.According to the invention, it was recognized that incident light exposure can be dispensed with if at least the arrangement of one of the deflection elements is opposite to that in DE 195 14 692 A1 solution shown is reversed, so that the transmitted light coming from below can be used for the illumination of the side view. In addition, it was recognized according to the invention that by using a pallet on which the workpiece to be measured can be pre-aligned at another work station, a complex alignment of the workpiece on the coordinate measuring machine for the actual measurement can be dispensed with. This also eliminates the need to manually place the workpiece to be measured between the deflection elements on the coordinate measuring machine.

In einer Ausführungsform weisen die zueinander ausgerichteten Umlenkelemente der erfindungsgemäßen Palette eine Winkelabweichung hinsichtlich der Parallelität der jeweils optisch wirksamen Flächen von maximal 1° auf. Eine solche Parallelität ist selbst für hochgenaue optische Messgeräte mit einer entsprechend groß gewählten Vergrößerung des abzubildenden Objektbereichs noch ausreichend. Unter Parallelität wird hierbei die Parallelität der beiden Ebenen verstanden, in denen sich die jeweils optisch wirksamen Flächen befinden bzw. entlang derer sich die optisch wirksamen Flächen erstrecken, Parallelität bedeutet somit nicht unbedingt, dass sich die beiden optisch wirksamen Flächen in Normalen-Richtung gesehen unmittelbar gegenüberstehen und sich gegenseitig flächenmäßig abdecken müssen.In one embodiment, the mutually aligned deflection elements of the pallet according to the invention have an angular deviation with regard to the parallelism of the respective optically effective surfaces of at most 1°. Such a parallelism is still sufficient even for high-precision optical measuring devices with a correspondingly large selected enlargement of the object area to be imaged. Parallelism is understood here to mean the parallelism of the two planes in which the respective optically effective surfaces are located or along which the optically effective surfaces extend. Parallelism therefore does not necessarily mean that the two optically effective surfaces are directly opposite each other when viewed in the normal direction face each other and have to cover each other extensively.

In einer weiteren Ausführungsform lenkt eines der Umlenkelemente der erfindungsgemäßen Palette das Beleuchtungslicht mittels interner Totalreflexion um, während das andere Umlenkelement eine spiegelnde Oberfläche aufweist. Durch die Nutzung der internen Totalreflexion, zum Beispiel durch ein entsprechendes Prisma, kann zumindest auf einen Spiegel verzichtet werden, wodurch die Kosten und der Herstellungsaufwand für die Palette reduziert wird.In a further embodiment, one of the deflection elements of the pallet according to the invention deflects the illumination light by means of total internal reflection, while the other deflection element has a reflective surface. By using total internal reflection, for example by a corresponding prism, at least one mirror can be dispensed with, which reduces the costs and the manufacturing effort for the pallet.

In einer Ausführungsform ist die spiegelnde Oberfläche des einen Umlenkelementes der erfindungsgemäßen Palette durch eine Beschichtung eines Grundkörpers des Umlenkelementes oder durch einen auf den Grundkörper angefügten Spiegel realisiert ist. Insbesondere die alternative Lösung mittels eines angefügten Spiegels ermöglicht die Nutzung bereits separat gefertigter Spiegel. Solche Spiegel sind in verschiedensten Größen zu günstigen Konditionen verfügbar und selbst Planspiegel aus Float-Glas, wie Sie heutzutage im Privathaushalt für Badezimmer oder Möbel verwendet werden, weisen hervorragende optische Qualitäten hinsichtlich Ebenheit, Oberflächenrauheit und Versiegelung auf.In one embodiment, the reflecting surface of one deflection element of the pallet according to the invention is realized by coating a base body of the deflection element or by a mirror attached to the base body. In particular, the alternative solution using an attached mirror enables the use of mirrors that have already been manufactured separately. Such mirrors are available in a wide variety of sizes at favorable conditions, and even plane mirrors made of float glass, such as those used in private households for bathrooms or furniture, have excellent optical qualities in terms of flatness, surface roughness and sealing.

In einer weiteren Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Palette mindestens eine, mit der transparenten Grundplatte verbundene Kufe auf. Hierdurch wird ein Verkratzen der transparenten Grundplatte der Palette beim Transport zum optischen Messgerät über ein Paletten- oder Rollensystem hinweg vermieden.In a further embodiment, the pallet according to the invention has at least one runner connected to the transparent base plate. This avoids scratching the transparent base plate of the pallet during transport to the optical measuring device via a pallet or roller system.

In einer Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Palette mindestens einen für Beleuchtungslicht transparenten Anschlag für das Werkstück auf. Hierdurch kann das zu vermessende Werkstück für eine Messung lagerichtig im Hinblick auf die Umlenkelemente an der Palette ausgerichtet werden.In one embodiment, the pallet according to the invention has at least one stop for the workpiece that is transparent to the illumination light. As a result, the workpiece to be measured can be aligned in the correct position for a measurement with regard to the deflection elements on the pallet.

In einer weiteren Ausführungsform bestehen die Grundplatte und / oder die Umlenkelemente und / oder der mindestens eine Anschlag der erfindungsgemäßen Palette im Wesentlichen aus einem Kunststoff. Hierdurch lässt sich die Palette kostengünstig ausführen.In a further embodiment, the base plate and/or the deflection elements and/or the at least one stop of the pallet according to the invention essentially consist of a plastic. This allows the pallet to run cost-effectively.

In einer Ausführungsform sind hierbei die Grundplatte, die Umlenkelemente und der mindestens eine Anschlag einstückig ausgeformt. Diese Ausführungsform ermöglicht die Herstellung der Palette aus einer Spritzgussform, wenn eine größere Stückzahl an Paletten gefordert ist, oder die Herstellung als Zerspanungsprodukt, wenn eine niedrigere Stückzahl an Paletten benötigt wird.In one embodiment, the base plate, the deflection elements and the at least one stop are formed in one piece. This embodiment allows the pallet to be manufactured from an injection mold when a larger number of pallets is required, or to be machined when a lower number of pallets is required.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Palette sind zwei weitere, zueinander ausgerichtete Umlenkelemente für Beleuchtungslicht auf der Grundplatte angebracht, mit der Grundplatte verbunden und / oder an der Grundplatte ausgebildet, wobei durch die Palette mit Hilfe der zwei weiteren, zueinander ausgerichteten Umlenkelemente zusätzlich und gleichzeitig eine weitere, andere Seitenansicht des zu vermessenden Werkstücks für das optische Messgerät ermöglicht wird, sofern das optische Messgerät für die Messung des Werkstücks mit Durchlichtbeleuchtung betrieben wird. Hierdurch wird die Messung von mehr als nur einer Seitenansicht mittels des optischen Messgeräts durch die erfindungsgemäße Palette ermöglicht.In a further embodiment of the pallet according to the invention, two further, mutually aligned deflection elements for illumination light are attached to the base plate, connected to the base plate and/or formed on the base plate, with the pallet using the two further, mutually aligned deflection elements additionally and simultaneously another, different side view of the workpiece to be measured is made possible for the optical measuring device if the optical measuring device is operated with transmitted light illumination for measuring the workpiece. This enables the measurement of more than just one side view using the optical measuring device through the pallet according to the invention.

Die vorliegende Aufgabe der Erfindung wird darüber hinaus erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung von Koordinaten eines zu vermessenden Werkstücks mittels eines optischen Messgeräts, wobei das zu vermessende Werkstück während der Messung mittels einer Durchlichtbeleuchtung auf einer erfindungsgemäßen Palette nach einer der vorgenannten Ausführungsformen ruht, wobei die Bildinhalte der Seitenansicht des Werkstücks gespiegelt gegenüber einem Nutzer des optischen Messgeräts auf einer Anzeige dargestellt werden und / oder gespiegelt mittels einer Steuerungs- und Auswerteeinheit des optischen Messgeräts für die Ermittlung von Koordinaten des zu vermessenden Werkstücks genutzt werden und / oder gespiegelt in einem Speicher des optischen Messgeräts abgelegt werden. Die Spiegelung der Seitenansicht ist insbesondere beim Einsatz von ungeschultem Personal vorteilhaft, da sie einen direkten visuellen Abgleich mit Konstruktionszeichnungen bzw. CAD-Daten ermöglicht.The present object of the invention is also achieved according to the invention by a method for determining coordinates of a workpiece to be measured using an optical measuring device, wherein the workpiece to be measured rests on a pallet according to the invention according to one of the aforementioned embodiments during the measurement using transmitted light illumination, wherein the Image contents of the side view of the workpiece are shown mirrored to a user of the optical measuring device on a display and/or mirrored by means of a control and evaluation unit of the optical measuring device for determining coordinates of the workpiece to be measured and/or mirrored in a memory of the optical measuring device are stored. The mirroring of the side view is particularly advantageous when used by untrained personnel, as it enables a direct visual comparison with design drawings or CAD data.

Die vorliegende Aufgabe der Erfindung wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein optisches Messgerät zur Ermittlung von Koordinaten eines zu vermessenden Werkstücks mittels einer Durchlichtbeleuchtung des zu vermessenden Werkstücks, wobei das optische Messgerät hierbei zur Lagerung des zu vermessenden Werkstücks während der Messung eine erfindungsgemäße Palette zur Aufnahme des zu vermessenden Werkstücks nach einer der vorgenannten Ausführungsformen aufweist und / oder wobei zur Messung des zu vermessenden Werkstücks das vorgenannte Verfahren eingesetzt wird.The present object of the invention is also achieved according to the invention by an optical measuring device for determining coordinates of a workpiece to be measured by means of transmitted light illumination of the workpiece to be measured, with the optical measuring device having a pallet according to the invention for storing the workpiece to be measured during the measurement workpiece to be measured according to one of the aforementioned embodiments and/or wherein the aforementioned method is used to measure the workpiece to be measured.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines optischen Messgeräts,
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Palette, und
3 eine schematische Darstellung der Palette aus 2 mit Werkstück und Beleuchtung.

Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1 a schematic representation of an optical measuring device,
2 a schematic representation of a pallet according to the invention, and
3 a schematic representation of the palette 2 with workpiece and lighting.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Messgeräts in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Messgerät 10 besitzt eine transparente Palette 12a, auf dem hier ein Messobjekt bzw. ein zu vermessendes Werkstück 14 angeordnet ist. Mit der Bezugsziffer 16 ist ein Interessenbereich (ROI) bezeichnet, indem beispielsweise eine Kante des Werkstücks 14 verläuft. Beispielsweise soll die Position der Kante und/oder der Kantenverlauf gemessen werden.In 1 an exemplary embodiment of the new measuring device is denoted by the reference number 10 in its entirety. The measuring device 10 has a transparent pallet 12a on which a measurement object or a workpiece 14 to be measured is arranged here. A region of interest (ROI) is denoted by the reference number 16, in which, for example, an edge of the workpiece 14 runs. For example, the position of the edge and/or the course of the edge should be measured.

Oberhalb der Palette 12a ist eine Kamera 18 mit einem Bildsensor 20 und einer Abbildungsoptik 22 angeordnet. Die Kamera 18 blickt hier also senkrecht von oben auf das Werkstück 14, was eine typische Anordnung für solche Messgeräte ist. Alternativ oder ergänzend hierzu könnte die Kamera 18 oder eine weitere Kamera (hier nicht dargestellt) jedoch in einer anderen Orientierung relativ zu dem Messobjekt angeordnet sein.A camera 18 with an image sensor 20 and imaging optics 22 is arranged above the pallet 12a. The camera 18 looks here at the workpiece 14 vertically from above, which is a typical arrangement for such measuring devices. As an alternative or in addition to this, the camera 18 or another camera (not shown here), however, could be arranged in a different orientation relative to the measurement object.

Der Bildsensor 20 ist in den bevorzugten Ausführungsbeispielen ein CMOS- oder CCD-Sensor mit einer Vielzahl von matrixartig angeordneten Pixeln. Die Abbildungsoptik 22 ist in bevorzugten Ausführungsbeispielen eine zumindest objektseitig telezentrische Abbildungsoptik. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Abbildungsoptik 22 objekt- und bildseitig telezentrisch. Prinzipiell könnte die Abbildungsoptik 22 jedoch auch eine nicht-telezentrische Abbildungsoptik sein. In jedem Fall beinhaltet die Abbildungsoptik 22 optische Elemente (hier nicht dargestellt), insbesondere Linsen, mit deren Hilfe das Werkstück 14 in an sich bekannter Weise auf den Bildsensor 20 abgebildet wird. Die Abbildung ist in der Realität nicht ideal, d.h. die Abbildungsoptik 22 besitzt konstruktionsbedingte und/oder individuelle Abbildungsfehler, die zur Folge haben, dass das vom Bildsensor 20 aufgenommene Bild des Messobjekts 14 von dem realen Messobjekt 14 abweicht. Insbesondere kann die Abbildungsoptik 22 eine fokusabhängige Verzeichnung haben. Aufgrund der Verzeichnung kann die Kante im Interessenbereich 16 verschoben, verdreht und/oder verzerrt in dem Kamerabild erscheinen, was im Hinblick auf die Messgenauigkeit nachteilig ist. Daher ist es zur Erhöhung der Messgenauigkeit üblich, das von dem Bildsensor 20 aufgenommene Bild anhand von Kalibrierwerten rechnerisch zu korrigieren.In the preferred exemplary embodiments, the image sensor 20 is a CMOS or CCD sensor with a large number of pixels arranged in a matrix-like manner. In preferred exemplary embodiments, the imaging optics 22 are telecentric imaging optics, at least on the object side. In some preferred exemplary embodiments, the imaging optics 22 are telecentric on the object and image side. In principle, however, the imaging optics 22 could also be non-telecentric imaging optics. In any case, the imaging optics 22 contain optical elements (not shown here), in particular lenses, with the aid of which the workpiece 14 is imaged on the image sensor 20 in a manner known per se. In reality, the imaging is not ideal, i.e. the imaging optics 22 have design-related and/or individual imaging errors which result in the image of the measurement object 14 recorded by the image sensor 20 deviating from the real measurement object 14 . In particular, the imaging optics 22 can have a focus-dependent distortion. Due to the distortion, the edge in the area of interest 16 can appear shifted, twisted and/or distorted in the camera image, which is disadvantageous in terms of measurement accuracy. Therefore, to increase the measurement accuracy, it is usual to correct the image recorded by the image sensor 20 by calculation using calibration values.

Wie bei der Bezugsziffer 24 angedeutet ist, besitzt die Kamera 18 eine verstellbare Arbeitsposition bzw. einen verstellbaren Arbeitsabstand 24 relativ zu der Palette 12a und dem darauf angeordneten Werkstück 14. Der Arbeitsabstand 24 korreliert insbesondere mit der Fokussierung der Abbildungsoptik 22 auf das Werkstück 14. Unterschiedliche Fokussierungen entsprechen daher unterschiedlichen Arbeitspositionen. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Kamera 18 senkrecht zu der Palette 12a verfahren werden, was hier mit einem Pfeil 25 angedeutet ist. Üblicherweise wird diese Verstellrichtung als Z-Achse bezeichnet. Alternativ und/oder ergänzend kann die Abbildungsoptik eine variable Fokussierung besitzen, die beispielsweise mithilfe von relativ zueinander beweglichen Linsenelementen realisiert ist. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Kamera 18 zudem in einer horizontalen Ebene, die typischerweise als X-Y-Ebene bezeichnet wird, relativ zu der Palette 12a bzw. dem Werkstück 14 verfahren werden. In anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen können die Kamera 18 und die Palette 12a in der X-Y-Ebene starr zueinander angeordnet sein.As indicated by the reference number 24, the camera 18 has an adjustable working position or an adjustable working distance 24 relative to the pallet 12a and the workpiece 14 arranged thereon. The working distance 24 correlates in particular with the focusing of the imaging optics 22 on the workpiece 14. Different Focuses therefore correspond to different working positions. In some exemplary embodiments, the camera 18 can be moved perpendicularly to the pallet 12a, which is indicated here by an arrow 25. This adjustment direction is usually referred to as the Z axis. Alternatively and/or additionally, the imaging optics can have variable focusing, which is implemented, for example, with the aid of lens elements that can be moved relative to one another. In some embodiments, the camera 18 can also be moved relative to the pallet 12a or workpiece 14 in a horizontal plane, typically referred to as the X-Y plane. In other preferred embodiments, the camera 18 and pallet 12a may be rigid with respect to each other in the X-Y plane.

Mit der Bezugsziffer 26 ist eine Beleuchtungseinheit bezeichnet, die hier unterhalb der Palette 12a angeordnet ist. Dementsprechend ist die Palette 12a in diesem Ausführungsbeispiel lichtdurchlässig. Das Werkstück 14 ist hier zwischen der Kamera 18 und der Beleuchtungseinheit 26 angeordnet, so dass die Kamera 18 das Werkstück 14 mit einer sogenannten Durchlichtbeleuchtung aufnimmt. Alternativ oder ergänzend kann das Messgerät 10 in weiteren Ausführungsbeispielen eine sogenannte Auflichtbeleuchtung besitzen, mit der das Werkstück 14 von oben bzw. schräg zur Blickrichtung der Kamera 18 beleuchtet wird.The reference number 26 designates a lighting unit which is arranged below the pallet 12a here. Accordingly, in this embodiment, the pallet 12a is translucent. The workpiece 14 is arranged here between the camera 18 and the lighting unit 26, so that the camera 18 records the workpiece 14 with so-called transmitted light illumination. Alternatively or additionally, the measuring device 10 can have a so-called reflected light illumination in further exemplary embodiments, with which the workpiece 14 is illuminated from above or at an angle to the viewing direction of the camera 18 .

Mit der Bezugsziffer 28 ist eine Auswerte- und Steuereinheit bezeichnet. Die Auswerte- und Steuereinheit 28 steuert einerseits die Arbeitsposition der Kamera 18 relativ zu dem Werkstück 14 sowie die Bildaufnahme. Andererseits ermöglicht die Auswerte- und Steuereinheit 28 die Bildauswertung und somit die Bestimmung von Messwerten, die die gesuchten dimensionalen Eigenschaften des Messobjekts repräsentieren. Darüber hinaus führt die Auswerte- und Steuereinheit 28 die Korrektur des von der Kamera 18 aufgenommenen Bildes anhand der Kalibrierwerte durch. Erfindungsgemäß kann dieses Korrekturverfahren um Werte bzw. Effekte erweitert werden, die aus der verwendeten Palette selbst herrühren. Insbesondere kann der Teilbereich der Seitenansicht bei einer erfindungsgemäßen Palette 12 (siehe 2 und 3) gespiegelt wiedergegeben werden, um einen Abgleich mit ggf. vorhandenen Zeichnungselementen oder CAD-Ansichten insbesondere für ungeschultes Personal zu erleichtern.Reference number 28 designates an evaluation and control unit. On the one hand, the evaluation and control unit 28 controls the working position of the camera 18 relative to the workpiece 14 and the image recording. On the other hand, the evaluation and control unit 28 enables the image evaluation and thus the determination of measured values that represent the sought-after dimensional properties of the measurement object. In addition, the evaluation and control unit 28 corrects the image recorded by the camera 18 using the calibration values. According to the invention, this correction method can be expanded to include values or effects that stem from the palette used itself. In particular, the partial area of the side view in a pallet 12 according to the invention (see 2 and 3 ) are mirrored in order to facilitate a comparison with any existing drawing elements or CAD views, especially for untrained personnel.

Zu diesem Zweck besitzt die Auswerte- und Steuereinheit einen Prozessor 30 sowie einen oder mehrere Speicher 32, 34, 36, die mit dem Prozessor 30 kommunikativ verbunden sind. Beispielhaft ist hier ein erster Speicher 32 dargestellt, in dem die Kalibrierwerte abgelegt sind, die die individuellen Abbildungsfehler der Abbildungsoptik 22 für eine definierte Arbeitsposition 24 repräsentieren. Die Kalibrierwerte im Speicher 32 ermöglichen somit eine rechnerische Korrektur dieser Abbildungsfehler.For this purpose, the evaluation and control unit has a processor 30 and one or more memories 32, 34, 36, which are communicatively connected to the processor 30. A first memory 32 is shown here as an example, in which the Calibration values are stored, which represent the individual imaging errors of the imaging optics 22 for a defined working position 24. The calibration values in memory 32 thus enable these aberrations to be corrected by calculation.

Mit der Bezugsziffer 38 ist eine Anzeige bezeichnet, die einerseits eine Schnittstelle darstellt, über die ein Bediener bzw. Nutzer einen oder mehrere Interessenbereiche 16 definieren kann. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Anzeige 38 ein Touchscreen-Monitor und der Bediener bzw. Nutzer kann anhand eines angezeigten Bildes 40 von dem Werkstück 14 einen oder mehrere Interessenbereiche 16 festlegen. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Definition von Interessenbereichen anhand von CAD-Daten 42 erfolgen, die Soll-Eigenschaften des Werkstücks 14 repräsentieren. Alternativ oder ergänzend kann auf der Anzeige 38 ein aktuelles Bild von dem Werkstück 14 angezeigt werden und der Bediener kann Interessenbereiche 16 anhand des aktuellen Bildes definieren. Es versteht sich, dass alternativ oder ergänzend zu einem Touchscreen-Monitor eine Bedienung über eine Maus und/oder Tastatur oder ein anderes Eingabemedium möglich ist.Reference number 38 designates a display which, on the one hand, represents an interface via which an operator or user can define one or more areas of interest 16 . In some embodiments, the display 38 is a touchscreen monitor and the operator or user can specify one or more areas of interest 16 based on a displayed image 40 of the workpiece 14 . In some embodiments, regions of interest may be defined using CAD data 42 representing desired properties of the workpiece 14 . Alternatively or additionally, a live image of the workpiece 14 may be displayed on the display 38 and the operator may define areas of interest 16 based on the live image. It goes without saying that operation via a mouse and/or keyboard or another input medium is possible as an alternative or in addition to a touchscreen monitor.

In den nachfolgenden Figuren sowie in den entsprechenden Figurenbeschreibungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils dieselben Elemente wie in 1. Allerdings sind die nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Paletten 12 nicht auf den Einsatz bei dem in 1 beschriebenen optischen Messgerät 10 beschränkt, sondern können auch bei anderen optischen Messgeräten eingesetzt werden.In the following figures and in the corresponding descriptions of the figures, the same reference symbols designate the same elements as in 1 . However, the pallets 12 according to the invention described below are not limited to use in 1 described optical measuring device 10 limited, but can also be used in other optical measuring devices.

Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Palette 12 für den Einsatz bei optischen Messgeräten entsprechend 1. Die 3 zeigt darüber hinaus eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Palette 12 mit Werkstück 14 und Beleuchtungslicht 3. Die Palette 12 der 2 bzw. 3 dient zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkstücks 14 für ein optisches Messgerät 10 und umfasst eine für Beleuchtungslicht 3 des optischen Messgeräts 10 transparente Grundplatte 5. Die Palette 12 ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei zueinander ausgerichtete Umlenkelemente 9; 11 für Beleuchtungslicht 3 auf der Grundplatte 5 angebracht, mit der Grundplatte 5 verbunden und / oder an der Grundplatte 5 ausgebildet sind, wobei die beiden Umlenkelemente derart zueinander ausgerichtet sind, dass durch die Palette 12 mit Hilfe der zwei zueinander ausgerichteten Umlenkelemente 9; 11 zusätzlich zu einer Draufsicht gleichzeitig auch eine Seitenansicht des zu vermessenden Werkstücks 14 für das optische Messgerät 10 ermöglicht wird, sofern das optische Messgerät 10 für die Messung beider Ansichten des Werkstücks 10 mit Durchlichtbeleuchtung betrieben wird.the 2 shows a schematic representation of a pallet 12 according to the invention for use in optical measuring devices 1 . the 3 also shows a schematic representation of the pallet 12 according to the invention with the workpiece 14 and the illumination light 3. The pallet 12 of FIG 2 or. 3 serves to hold a workpiece 14 to be measured for an optical measuring device 10 and comprises a base plate 5 that is transparent to the illumination light 3 of the optical measuring device 10. The pallet 12 is characterized in that two deflection elements 9; 11 for illumination light 3 are mounted on the base plate 5, connected to the base plate 5 and/or formed on the base plate 5, the two deflection elements being aligned with one another in such a way that the pallet 12 can be passed through the pallet 12 with the aid of the two deflection elements 9; 11, in addition to a plan view, a side view of the workpiece 14 to be measured is also made possible for the optical measuring device 10 if the optical measuring device 10 is operated with transmitted light illumination for measuring both views of the workpiece 10.

Die entsprechende Durchlichtbeleuchtung ist in 3 dargestellt. Hierbei wird die Palette 12 von unten mittels einer Beleuchtungseinheit, zum Beispiel der Beleuchtungseinheit 26 der 1, mit Beleuchtungslicht 3 durchleuchtet. Das meiste Beleuchtungslicht 3 passiert dabei die Grundplatte 5 und sorgt somit für eine ausreichende Beleuchtung der horizontalen Kanten des Werkstücks 14, welche dann von einer Kamera, zum Beispiel der Kamera 18 der 1, aufgenommen werden können. Gleichzeitig wird ein kleiner Teil des Beleuchtungslichts 3 durch das Umlenkelement 9 der Palette 12 seitlich auf das Werkstück gerichtet. Dies erfolgt bevorzugt mittels einer internen Totalreflexion innerhalb des Umlenkelementes 9. Durch diese seitliche Beleuchtung des Werkstücks 14 können nun gleichzeitig zu den horizontalen Kanten in der Draufsicht auch die vertikalen Kanten in der Seitenansicht des Werkstücks 14 durch die Kamera aufgenommen werden. Hierzu muss lediglich das Objektfeld der Kamera ausreichend groß genug gewählt werden, so dass neben der Draufsicht gleichzeitig auch die, mittels des Umlenkelements 11 in Richtung der Kamera umgelenkte Seitenansicht aufgenommen werden kann. Bevorzugt besitzt das Umlenkelement 11 zur Umlenkung des Lichts in Richtung der Kamera eine spiegelnde Oberfläche 11a. Falls ein solch großes Objektfeld der Kamera nicht möglich sein sollte, so müssen beide Ansichten nacheinander aufgenommen werden, wobei hierzu die Kamera und die Palette in horizontaler Richtung für die beiden Aufnahmen zueinander verschoben werden müssen. Hinsichtlich den Vorteilen, die eine zusätzliche Seitenansicht bei der Vermessung von dreidimensionalen Werkstücken 14 bietet, wird auf die Offenlegungsschrift DE 195 14 692 A1 verwiesen.The corresponding transmitted light illumination is in 3 shown. Here, the pallet 12 from below by means of a lighting unit, for example the lighting unit 26 of 1 , X-rayed with illumination light 3 . Most of the illuminating light 3 passes through the base plate 5 and thus ensures sufficient illumination of the horizontal edges of the workpiece 14, which is then captured by a camera, for example the camera 18 of the 1 , can be included. At the same time, a small part of the illumination light 3 is directed laterally onto the workpiece by the deflection element 9 of the pallet 12 . This is preferably done by means of an internal total reflection within the deflection element 9. This lateral illumination of the workpiece 14 can now be recorded by the camera simultaneously with the horizontal edges in the top view and the vertical edges in the side view of the workpiece 14. For this purpose, the object field of the camera only has to be chosen large enough so that, in addition to the top view, the side view, which is deflected in the direction of the camera by means of the deflection element 11, can also be recorded at the same time. The deflection element 11 preferably has a reflecting surface 11a for deflecting the light in the direction of the camera. If such a large object field of the camera should not be possible, both views must be recorded one after the other, with the camera and the pallet having to be shifted to one another in the horizontal direction for the two recordings. With regard to the advantages offered by an additional side view when measuring three-dimensional workpieces 14, reference is made to the published application DE 195 14 692 A1 referred.

Die zueinander ausgerichteten Umlenkelemente 9; 11 der in den 2 und 3 schematisch dargestellten Palette 12 weisen bevorzugt eine Winkelabweichung hinsichtlich der Parallelität der jeweils optisch wirksamen Flächen von maximal 1° auf. Hierdurch wird gewährleistet, dass bei Kameras mit großen Objektfeldern und / oder mit entsprechend groß gewählten Vergrößerungen des abzubildenden Objektfeldes die homogene Ausrichtung des Beleuchtungslichtes für die Seitenansicht senkrecht zu den vertikalen Kanten des Werkstücks den Anforderungen für eine Kantenvermessung genügt.The mutually aligned deflection elements 9; 11 the in the 2 and 3 Palette 12 shown schematically preferably have an angular deviation with regard to the parallelism of the optically active surfaces of a maximum of 1°. This ensures that with cameras with large object fields and/or with correspondingly large selected enlargements of the object field to be imaged, the homogeneous alignment of the illumination light for the side view perpendicular to the vertical edges of the workpiece satisfies the requirements for edge measurement.

Bevorzugt wird die spiegelnde Oberfläche 11a des einen Umlenkelementes 11 durch einen auf den Grundkörper angefügten Spiegel realisiert. Insbesondere können hierdurch kostengünstige Haushaltsspiegel in passender Größe zugekauft und einfach auf der erfindungsgemäßen Palette 12 aufgeklebt werden. Darüber hinaus weist die Palette 12 der 2 und 3 bevorzugt mindestens eine mit der transparenten Grundplatte 5 verbundene Kufe 13 auf, die einerseits die Grundplatte 5 vor einem Verkratzen schützt und andererseits ein störungsfreies Abrollen der Palette 12 auf einem Zuführ- und Abführ-Paletten-System für optische Messgeräte in einer Fertigungslinie gewährleistet.The reflecting surface 11a of one deflection element 11 is preferably realized by a mirror attached to the base body. In particular, inexpensive household mirrors of a suitable size can thereby be purchased and simply glued onto the pallet 12 according to the invention. In addition, the palette 12 of 2 and 3 preferably has at least one skid 13 connected to the transparent base plate 5, which on the one hand protects the base plate 5 from being scratched and on the other hand ensures that the pallet 12 rolls off smoothly on a pallet feed and removal system for optical measuring devices in a production line.

Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Palette 12 der 2 und 3 bevorzugt mindestens einen für Beleuchtungslicht 3 transparenten Anschlag 15 für das Werkstück 14 auf, der es ermöglicht, dass das Werkstück in der für die Seitenansicht optimalen Ausrichtung an einem von dem optischen Messgerät separierten Arbeitsplatz auf der Palette 12 platziert wird.In addition, the pallet 12 of the invention 2 and 3 preferably has at least one stop 15 for the workpiece 14 that is transparent to the illuminating light 3, which allows the workpiece to be placed in the optimum alignment for the side view at a workstation on the pallet 12 that is separate from the optical measuring device.

Für eine kostengünstige Realisierung der erfindungsgemäßen Palette 12 bestehen die Grundplatte 5 und / oder die Umlenkelemente 9; 11 und / oder der mindestens eine Anschlag 15 im Wesentlichen aus einem Kunststoff. Hierbei können diese Elemente bzw. die Palette einstückig ausgeformt sein. For a cost-effective realization of the pallet 12 according to the invention, the base plate 5 and/or the deflection elements 9; 11 and/or the at least one stop 15 essentially made of a plastic. In this case, these elements or the pallet can be formed in one piece.

Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung der Palette 12 in großer Stückzahl durch Abformen mittel Kunststoffspritzguss oder eine einfach, zerspanende Herstellung bei kleineren Stückzahlen.This enables the pallet 12 to be produced inexpensively in large numbers by molding using plastic injection molding, or for smaller numbers to be manufactured simply by machining.

Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Palette 12 der 2 und 3 in einer Ausführungsform auch derart ausgeführt werden, dass neben einer ersten Seitenansicht auch eine zweite Seitenansicht des Werkstücks 14 aus einer anderen Blickrichtung ermöglicht wird. In dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Palette 12 sind zwei weitere, zueinander ausgerichtete Umlenkelemente für Beleuchtungslicht 3 auf der Grundplatte 5 angebracht, mit der Grundplatte 5 verbunden und / oder an der Grundplatte 5 ausgebildet, wobei durch die Palette 12 mit Hilfe der zwei weiteren, zueinander ausgerichteten Umlenkelemente zusätzlich und gleichzeitig eine weitere, andere Seitenansicht des zu vermessenden Werkstücks 14 für das optische Messgerät 10 ermöglicht wird, sofern das optische Messgerät 10 für die Messung des Werkstücks 14 mit Durchlichtbeleuchtung betrieben wird.In addition, the pallet 12 of the invention 2 and 3 In one embodiment, they can also be designed in such a way that, in addition to a first side view, a second side view of the workpiece 14 from a different viewing direction is also made possible. In this embodiment of the pallet 12 according to the invention, two further, mutually aligned deflection elements for illumination light 3 are attached to the base plate 5, connected to the base plate 5 and/or formed on the base plate 5, with the pallet 12 using the two further, mutually aligned Deflection elements additionally and at the same time allow a further, different side view of the workpiece 14 to be measured for the optical measuring device 10 if the optical measuring device 10 is operated for measuring the workpiece 14 with transmitted light illumination.

Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung auch ein optisches Messgerät 10 zur Ermittlung von Koordinaten eines zu vermessenden Werkstücks 14 mittels einer Durchlichtbeleuchtung des zu vermessenden Werkstücks 14 entsprechen 1 umfasst, wobei das optische Messgerät 10 hierbei zur Lagerung des zu vermessenden Werkstücks 14 während der Messung eine erfindungsgemäße Palette 12 entsprechen den oben beschriebenen 2 und 3 zur Aufnahme des zu vermessenden Werkstücks 14 aufweist.It goes without saying that the present invention also corresponds to an optical measuring device 10 for determining coordinates of a workpiece 14 to be measured by means of transmitted light illumination of the workpiece 14 to be measured 1 comprises, wherein the optical measuring device 10 in this case for storing the workpiece 14 to be measured during the measurement a pallet 12 according to the invention correspond to those described above 2 and 3 for receiving the workpiece 14 to be measured.

Claims

Pallet (12) for receiving a workpiece (14) to be measured for an optical measuring device (10) comprising a base plate (5) which is transparent to the illuminating light (3) of the optical measuring device (10), characterized in that two deflection elements (9; 11) for illumination light (3) mounted on the base plate (5), connected to the base plate (5) and/or formed on the base plate (5), the two deflection elements being aligned with one another in such a way that the pallet (12) with the aid of the two mutually aligned deflection elements (9; 11), in addition to a top view, a side view of the workpiece (14) to be measured is also made possible for the optical measuring device (10) if the optical measuring device (10) is capable of measuring both views of the Workpiece (14) is operated with transmitted light illumination.

Pallet (12) after claim 1 , wherein the mutually aligned deflection elements (9; 11) have an angular deviation with regard to the parallelism of the optically active surfaces of a maximum of 1°.

Pallet (12) after claim 1 or 2 , wherein one of the deflection elements (9) deflects the illumination light (3) by means of total internal reflection, while the other deflection element (11) has a reflecting surface (11a).

Pallet (12) after claim 3 , wherein the reflecting surface (IIa) of a deflection element (11) is realized by a coating of a base body of the deflection element (11) or by a mirror attached to the base body.

Pallet (12) according to one of the preceding claims, wherein the pallet (12) has at least one runner (13) connected to the transparent base plate (5).

Pallet (12) according to one of the preceding claims, wherein the pallet (12) has at least one stop (15) for the workpiece (14) which is transparent to the illumination light (3).

Pallet (12) according to one of the preceding claims, wherein the base plate (5) and / or the deflection elements (9; 11) and / or the at least one stop (15) of claim 6 essentially consist of a plastic.

Pallet (12) after claim 7 , wherein the base plate (5), the deflection elements (9; 11) and the at least one stop (15) are formed in one piece.

Pallet (12) according to one of the preceding claims, wherein two further, mutually aligned deflection elements for illumination light (3) are attached to the base plate (5), connected to the base plate (5) and/or formed on the base plate (5), wherein through the pallet (12) with the help of the two further, mutually aligned deflection elements, a further, different side view of the workpiece (14) to be measured is additionally and simultaneously made possible for the optical measuring device (10), provided that the optical measuring device (10) for the measurement of the workpiece (14) is operated with transmitted light illumination.

Method for determining coordinates of a workpiece (14) to be measured by means of an optical measuring device (10), the workpiece (14) to be measured resting on a pallet (12) according to one of the preceding claims during the measurement by means of transmitted light illumination, characterized in that that the image contents of the side view of the workpiece (14) are shown mirrored to a user of the optical measuring device (10) on a display (38) and/or mirrored by means of a control and evaluation unit (28) of the optical measuring device (10) for the determination of coordinates of the workpiece to be measured are used and/or stored mirrored in a memory (32; 34; 36) of the optical measuring device (10).

Optical measuring device (10) for determining coordinates of a workpiece (14) to be measured by means of transmitted light illumination of the workpiece (14) to be measured, the optical measuring device (10) having a pallet (14) for storing the workpiece (14) to be measured during the measurement 12) for receiving the workpiece to be measured (14) according to one of Claims 1 until 9 comprises and / or wherein for measuring the workpiece (14) to be measured according to the method claim 10 is used.