DE102011050052A1

DE102011050052A1 - Measuring device for determining contour of workpiece, has detection device for detecting portion of electromagnetic radiation reflected by reflection device

Info

Publication number: DE102011050052A1
Application number: DE201110050052
Authority: DE
Inventors: Lars Larsen
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2012-11-08

Abstract

Um eine Messvorrichtung zum Ermitteln einer Kontur eines Werkstücks zu schaffen, welche einfach aufgebaut ist und die Ermittlung der Kontur großer Werkstücke mit hoher Genauigkeit ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die Messvorrichtung eine Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten des Werkstücks mit elektromagnetischer Strahlung, eine Reflexionsvorrichtung zum Reflektieren von zumindest einem Teil der mittels der Beleuchtungsvorrichtung ausgesandten elektromagnetischen Strahlung und eine Detektionsvorrichtung zum Detektieren von zumindest einem Teil der mittels der Reflexionsvorrichtung reflektierten elektromagnetischen Strahlung umfasst, wobei die Reflexionsvorrichtung als eine Retroreflexionsvorrichtung ausgebildet ist.In order to create a measuring device for determining a contour of a workpiece, which is of simple construction and enables the contour of large workpieces to be determined with high accuracy, it is proposed that the measuring device include an illumination device for illuminating the workpiece with electromagnetic radiation, a reflection device for reflecting at least comprises a part of the electromagnetic radiation emitted by the illumination device and a detection device for detecting at least a part of the electromagnetic radiation reflected by the reflection device, the reflection device being designed as a retroreflection device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Ermitteln einer Kontur eines Werkstücks.The present invention relates to a measuring device for determining a contour of a workpiece.

Die Kontur eines Werkstücks kann beispielsweise mittels einer Bilderfassungsvorrichtung, insbesondere mittels einer Kamera, erfasst werden.The contour of a workpiece can be detected, for example, by means of an image capture device, in particular by means of a camera.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung zum Ermitteln einer Kontur eines Werkstücks bereitzustellen, welche einfach aufgebaut ist und die Ermittlung der Kontur großer Werkstücke mit hoher Genauigkeit ermöglicht.The present invention has for its object to provide a measuring device for determining a contour of a workpiece, which is simple in construction and allows the determination of the contour of large workpieces with high accuracy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Messvorrichtung umfasst:

– eine Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten des Werkstücks mit elektromagnetischer Strahlung,
– eine Reflexionsvorrichtung zum Reflektieren von zumindest einem Teil der mittels der Beleuchtungsvorrichtung ausgesandten elektromagnetischen Strahlung und
– eine Detektionsvorrichtung zum Detektieren von zumindest einem Teil der mittels der Reflexionsvorrichtung reflektierten elektromagnetischen Strahlung,

wobei die Reflexionsvorrichtung als eine Retroreflexionsvorrichtung ausgebildet ist.This object is achieved in that the measuring device comprises:

A lighting device for illuminating the workpiece with electromagnetic radiation,
A reflection device for reflecting at least part of the electromagnetic radiation emitted by the illumination device and
A detection device for detecting at least part of the electromagnetic radiation reflected by the reflection device,

wherein the reflection device is designed as a retroreflective device.

Unter einer Retroreflexionsvorrichtung ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen eine Vorrichtung zu verstehen, welche die Reflexion von elektromagnetischer Strahlung derart ermöglicht, dass weitgehend unabhängig von der Ausrichtung der Retroreflexionsvorrichtung relativ zu der Beleuchtungsvorrichtung ein bestimmter Teil, vorzugsweise ein im Wesentlichen konstanter Anteil, insbesondere ein Großteil, der mittels der Beleuchtungsvorrichtung auf die Retroreflexionsvorrichtung gestrahlten elektromagnetischen Strahlung zumindest näherungsweise in Richtung zurück zur Beleuchtungsvorrichtung reflektiert wird.In this description and the appended claims, a retroreflective device is to be understood as a device which enables the reflection of electromagnetic radiation such that a specific part, preferably a substantially constant part, in particular, is independent of the orientation of the retroreflective device relative to the illumination device Large part, which is reflected by the illumination device to the retroreflective device radiated electromagnetic radiation at least approximately in the direction back to the illumination device.

Dadurch, dass die Reflexionsvorrichtung als eine Retroreflexionsvorrichtung ausgebildet ist, können bei der erfindungsgemäßen Messvorrichtung die Beleuchtungsvorrichtung und die Reflexionsvorrichtung im Wesentlichen ortsfest ausgebildet sein. Trotz unterschiedlicher Einstrahl- und Rückstrahlwinkel in unterschiedlichen Bereichen des Werkstücks und dessen Umgebung kann auf diese Weise eine zuverlässige Ermittlung einer Kontur des Werkstücks erfolgen.The fact that the reflection device is designed as a retroreflective device, the illumination device and the reflection device can be formed substantially stationary in the measuring device according to the invention. Despite different Einstrahl- and Rückstrahlwinkel in different areas of the workpiece and its surroundings can be done in this way a reliable determination of a contour of the workpiece.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Retroreflexionsvorrichtung eine im Wesentlichen diffuse Reflexion der mittels der Beleuchtungsvorrichtung ausgesandten elektromagnetischen Strahlung erzeugt.In one embodiment of the invention, it can be provided that the retroreflective device generates an essentially diffuse reflection of the electromagnetic radiation emitted by the illumination device.

Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Retroreflexionsvorrichtung einen so genannten "Katzenaugeneffekt" aufweist, so dass ein Großteil der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung in die der Einstrahlrichtung entgegengesetzte Richtung zurückgestrahlt wird.However, it is advantageous if the retroreflective device has a so-called "cat's eye effect", so that a large part of the irradiated electromagnetic radiation is reflected back in the direction opposite to the direction of irradiation.

Eine Detektionsvorrichtung kann beispielsweise einen CCD-Chip und/oder eine Fotodiode umfassen. Auf diese Weise ist eine einfache Detektion der mittels der Beleuchtungsvorrichtung ausgesandten und mittels der Retroreflexionsvorrichtung reflektierten elektromagnetischen Strahlung möglich.A detection device may comprise, for example, a CCD chip and / or a photodiode. In this way, a simple detection of emitted by the illumination device and reflected by means of the retroreflective electromagnetic radiation is possible.

Die Detektionsvorrichtung ist vorzugsweise an oder zumindest in der Nähe der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet, so dass die mittels der Retroreflexionsvorrichtung entgegen der Einstrahlrichtung reflektierte Strahlung zuverlässig gemessen werden kann.The detection device is preferably arranged on or at least in the vicinity of the illumination device, so that the radiation reflected by the retroreflection device opposite to the direction of irradiation can be reliably measured.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Retroreflexionsvorrichtung einen Untergrund und/oder einen Hintergrund für das Werkstück bildet. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Ermittlung der Kontur dadurch möglich, dass ein Unterschied im Reflexionsgrad zwischen dem Werkstück und der Retroreflexionsvorrichtung ausgenutzt wird.It may be advantageous if the retroreflective device forms a background and / or a background for the workpiece. In this way, a particularly simple determination of the contour is possible in that a difference in the degree of reflection between the workpiece and the retroreflective device is utilized.

Insbesondere bildet die Retroreflexionsvorrichtung eine Unterlage für das Werkstück, auf welche das Werkstück aufgelegt werden kann.In particular, the retroreflective device forms a base for the workpiece, on which the workpiece can be placed.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Retroreflexionsvorrichtung eine retroreflektierende Oberfläche aufweist, welche vorzugsweise eben ausgebildet ist. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass die retroreflektierende Oberfläche eine horizontal ausgerichtete ebene Oberfläche aufweist. Auf eine solche Oberfläche kann das Werkstück besonders einfach aufgelegt werden, ohne dass hierfür eine zusätzliche Montage zur Sicherung des Werkstücks notwendig ist.In one embodiment of the invention it is provided that the retroreflective device has a retroreflective surface, which is preferably flat. In particular, it can be provided in this case that the retroreflective surface has a horizontally aligned planar surface. On such a surface, the workpiece can be placed very easily, without the need for an additional assembly to secure the workpiece is necessary.

Die Beleuchtungsvorrichtung der Messvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Laservorrichtung. Mittels einer solchen Laservorrichtung kann besonders zielgerichtet elektromagnetische Strahlung, insbesondere Laserlicht, in Richtung des Werkstücks und/oder in Richtung der Retroreflexionsvorrichtung ausgesandt werden.The illumination device of the measuring device preferably comprises a laser device. By means of such a laser device, electromagnetic radiation, in particular laser light, can be emitted in a particularly targeted manner in the direction of the workpiece and / or in the direction of the retroreflective device.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels der Laservorrichtung sichtbares Licht aussendbar ist.In particular, it can be provided that visible light can be emitted by means of the laser device.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung mindestens eine Beeinflussungseinrichtung zur Beeinflussung einer Strahlrichtung der mittels der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung umfasst. Auf diese Weise kann eine große Fläche des Werkstücks und/oder Retroreflexionsvorrichtung gezielt mittels der Beleuchtungsvorrichtung beleuchtet werden, ohne dass hierzu eine Bewegung der Beleuchtungsvorrichtung und/oder der Retroreflexionsvorrichtung notwendig ist. In a preferred embodiment of the invention it is provided that the measuring device comprises at least one influencing device for influencing a beam direction of the electromagnetic radiation radiated by means of the lighting device. In this way, a large area of the workpiece and / or retroreflective device can be specifically illuminated by means of the lighting device, without the need for movement of the lighting device and / or the retroreflective device is necessary.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Beeinflussungseinrichtung eine Strahlablenkungsvorrichtung umfasst, welche beispielsweise Spiegel aufweist, mittels welchen die elektromagnetische Strahlung von der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere piezogesteuert, abgelenkt werden kann.In particular, it can be provided that the influencing device comprises a beam deflection device, which has, for example, mirrors by means of which the electromagnetic radiation can be deflected by the illumination device, in particular piezo-controlled.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung eine Schwenkvorrichtung zum Schwenken der Beleuchtungsvorrichtung um mindestens eine Achse aufweist, wobei die mindestens eine Achse beispielsweise parallel zu einer Oberfläche der Retroreflexionsvorrichtung verläuft. Die Oberfläche der Retroreflexionsvorrichtung ist dabei vorzugsweise diejenige Oberfläche, auf welcher das Werkstück anordenbar ist.Alternatively or additionally, it can be provided that the measuring device has a pivoting device for pivoting the lighting device about at least one axis, wherein the at least one axis, for example, extends parallel to a surface of the retroreflective device. The surface of the retroreflective device is preferably the surface on which the workpiece can be arranged.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung eine Drehvorrichtung zum Drehen der Beleuchtungsvorrichtung um eine Achse aufweist, wobei die Achse senkrecht zu einer Oberfläche der Retroreflexionsvorrichtung, insbesondere derjenigen Oberfläche der Retroreflexionsvorrichtung, auf welcher das Werkstück anordenbar ist, verläuft. Auf diese Weise kann ein besonders großer Bereich der Retroreflexionsvorrichtung und/oder des darauf angeordneten Werkstücks mittels der Beleuchtungsvorrichtung gezielt beleuchtet werden.Furthermore, it can be provided that the measuring device has a rotating device for rotating the lighting device about an axis, wherein the axis is perpendicular to a surface of the retroreflective device, in particular that surface of the retroreflective device on which the workpiece can be arranged extends. In this way, a particularly large area of the retroreflective device and / or the workpiece arranged thereon can be selectively illuminated by means of the illumination device.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Retroreflexionsvorrichtung eine Beschichtung umfasst oder als eine Beschichtung ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Retroreflexionsvorrichtung besonders einfach auf einer bereits existierenden Auflagefläche zur Auflage eines Werkstücks angeordnet werden.In one embodiment of the invention, it is provided that the retroreflective device comprises a coating or is formed as a coating. In this way, the retroreflective device can be particularly easily placed on an existing support surface for supporting a workpiece.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Retroreflexionsvorrichtung eine Folie umfasst oder als Folie ausgebildet ist. Auch hierdurch ist eine besonders einfache Herstellung einer Retroreflexionsvorrichtung an einer bereits bestehenden Auflagefläche für ein Werkstück möglich.Alternatively or additionally, it can be provided that the retroreflective device comprises a film or is formed as a film. This also makes a particularly simple production of a retroreflective device on an existing support surface for a workpiece possible.

Günstig kann es sein, wenn die Beleuchtungsvorrichtung in einem vorgegebenen Abstand von der Retroreflexionsvorrichtung in einer Richtung parallel zu einer retroreflektierenden Oberfläche der Retroreflexionsvorrichtung unverschieblich festgelegt ist. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung in horizontaler Richtung im Wesentlichen mittig angeordnet und entgegen der Schwerkraftrichtung über der retroreflektierenden Oberfläche der Retroreflexionsvorrichtung festgelegt ist. Auf diese Weise kann eine besonders stabile Anordnung der Beleuchtungsvorrichtung erfolgen, so dass eine hohe Genauigkeit bei der Ermittlung der Kontur des Werkstücks gewährleistet werden kann.It may be favorable if the lighting device is fixed immovably at a predetermined distance from the retroreflective device in a direction parallel to a retroreflective surface of the retroreflective device. In particular, it can be provided here that the illumination device is arranged substantially centrally in the horizontal direction and is fixed against the direction of gravity over the retroreflecting surface of the retroreflective device. In this way, a particularly stable arrangement of the illumination device can be carried out, so that a high accuracy in the determination of the contour of the workpiece can be ensured.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Messvorrichtung eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Beleuchtungsvorrichtung und/oder der Detektionsvorrichtung umfasst. Auf diese Weise kann insbesondere eine automatische Ermittlung der Kontur des Werkstücks erfolgen.It may be advantageous if the measuring device comprises a control device for controlling the lighting device and / or the detection device. In this way, in particular, an automatic determination of the contour of the workpiece can take place.

Ferner kann vorgesehen sein, dass mittels der Steuervorrichtung eine Steuerung der Beeinflussungseinrichtung zur Beeinflussung einer Strahlrichtung der mittels der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung, der mindestens einen Schwenkvorrichtung und/oder der Drehvorrichtung möglich ist. Furthermore, it can be provided that a control of the influencing device for influencing a beam direction of the electromagnetic radiation radiated by means of the lighting device, of the at least one swivel device and / or the rotary device is possible by means of the control device.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer Kontur eines Werkstücks.Furthermore, the present invention relates to a method for determining a contour of a workpiece.

Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem auf einfache Weise und mit hoher Genauigkeit die Ermittlung der Kontur großer Werkstücke möglich ist.The invention is in this respect the task of providing a method by which in a simple manner and with high accuracy, the determination of the contour of large workpieces is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass das Werkstück zwischen einer Beleuchtungsvorrichtung und einer Retroreflexionsvorrichtung angeordnet wird,
dass das Werkstück mit elektromagnetischer Strahlung mittels der Beleuchtungsvorrichtung beleuchtet wird und
dass zumindest ein Teil der mit der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlten und von der Retroreflexionsvorrichtung reflektierten elektromagnetischen Strahlung mit einer Detektionsvorrichtung detektiert wird.This object is achieved according to the invention
that the workpiece is placed between a lighting device and a retroreflective device,
that the workpiece is illuminated with electromagnetic radiation by means of the lighting device, and
in that at least part of the electromagnetic radiation emitted by the illumination device and reflected by the retroreflection device is detected by a detection device.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.The method according to the invention preferably has the features and / or advantages described above in connection with the measuring device according to the invention.

Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung und/oder die Detektionsvorrichtung geschwenkt und/oder gedreht werden.In particular, it can be provided in the method according to the invention that the lighting device and / or the detection device are pivoted and / or rotated.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass eine Strahlrichtung der mittels der Beleuchtungsvorrichtung ausgesandten elektromagnetischen Strahlung mittels einer Beeinflussungseinrichtung beeinflusst wird. Alternatively or additionally, it can be provided that a beam direction of the electromagnetic radiation emitted by means of the illumination device is influenced by means of an influencing device.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkstück auf die Retroreflexionsvorrichtung, insbesondere auf eine ebene retroreflektierende Oberfläche der Retroreflexionsvorrichtung, aufgelegt wird. Hierdurch wird vorzugsweise ein Teil der Retroreflexionsvorrichtung mittels des Werkstücks abgedeckt.In one embodiment of the invention it is provided that the workpiece is placed on the retroreflective device, in particular on a flat retroreflective surface of the retroreflective device. As a result, a part of the retroreflective device is preferably covered by means of the workpiece.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung und/oder die Detektionsvorrichtung so bewegt werden und/oder eine Beeinflussung einer Strahlrichtung der mittels der Beleuchtungsvorrichtung ausgesandten elektromagnetischen Strahlung so erfolgt, dass zum Ermitteln der Kontur des Werkstücks ein vorgegebener Pfad auf dem Werkstück und/oder in einer Umgebung des Werkstücks mittels der Beleuchtungsvorrichtung beleuchtet und eine dabei erzeugte Reflexion der elektromagnetischen Strahlung mittels der Detektionsvorrichtung detektiert wird. In particular, it can be provided that the illumination device and / or the detection device are moved and / or an influencing of a beam direction of the electromagnetic radiation emitted by the illumination device takes place such that for determining the contour of the workpiece a predetermined path on the workpiece and / or in illuminated an environment of the workpiece by means of the illumination device and a generated thereby reflection of the electromagnetic radiation by means of the detection device is detected.

Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass das Werkstück rasterartig beleuchtet wird.In particular, it can be provided here that the workpiece is illuminated like a grid.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. The measuring device according to the invention is particularly suitable for carrying out the method according to the invention.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The present invention also relates to the use of the measuring device according to the invention for carrying out the method according to the invention.

Die erfindungsgemäße Verwendung weist dabei vorzugsweise die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und/oder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.The use according to the invention preferably has the features and / or advantages described above in connection with the measuring device according to the invention and / or with the method according to the invention.

Ferner können die erfindungsgemäße Messvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Verwendung die nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen:
Insbesondere für die Ermittlung von Konturen von textilen Zuschnitten, insbesondere von faserhaltigen Stoffen, kann problematisch sein, dass derartige Werkstücke eine fransige, unscharfe Kante aufweisen. Mittels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und/oder mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine solche fransige Kante gezielt erkannt werden, da die Reflexion im Bereich der Kante sich deutlich von der Reflexion im Zentrum des Werkstücks und/oder der Reflexion der Retroreflexionsvorrichtung unterscheidet.Furthermore, the measuring device according to the invention, the method according to the invention and / or the use according to the invention can have the features and / or advantages described below:
In particular, for the determination of contours of textile blanks, in particular of fibrous materials, may be problematic that such workpieces have a fringed, blurred edge. By means of the measuring device according to the invention and / or by means of the method according to the invention, such a fringed edge can be specifically recognized, since the reflection in the region of the edge differs significantly from the reflection in the center of the workpiece and / or the reflection of the retroreflective device.

Vorzugsweise muss weder eine Beleuchtungsvorrichtung, noch eine Reflexionsvorrichtung oder eine Detektionsvorrichtung zur Durchführung der Messung relativ zu dem Werkstück linear bewegt werden. Insbesondere ist kein Roboter notwendig, um die Beleuchtungsvorrichtung und/oder die Detektionsvorrichtung relativ zu dem Werkstück zu bewegen. Preferably, neither a lighting device, nor a reflection device or a detection device for performing the measurement relative to the workpiece must be moved linearly. In particular, no robot is necessary to move the illumination device and / or the detection device relative to the workpiece.

Insbesondere dann, wenn eine Strahlablenkung der mittels der Beleuchtungsvorrichtung ausgesandten elektromagnetischen Strahlung mittels Spiegeln erfolgt, welche mittels Piezoelementen bewegbar sind, kann auf einfache und zuverlässige Weise eine gezielte Beleuchtung des Werkstücks erfolgen, ohne dass hierzu aufwendige Bewegungsvorrichtungen notwendig wären.In particular, when a beam deflection of the emitted by the illumination device electromagnetic radiation by means of mirrors, which are movable by means of piezoelectric elements, a targeted illumination of the workpiece can be done in a simple and reliable manner, without the need for complicated movement devices would be necessary.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.Further features and advantages of the present invention are the subject of the following description and the drawing of an embodiment.

In den Figuren zeigen:In the figures show:

1 eine schematische Seitenansicht einer Messvorrichtung zum Ermitteln einer Kontur eines Werkstücks, mit schematisch dargestellter Reflexion eines Laserstrahls auf dem Werkstück; 1 a schematic side view of a measuring device for determining a contour of a workpiece, with schematically illustrated reflection of a laser beam on the workpiece;

2 eine der 1 entsprechende schematische Darstellung der Messvorrichtung, mit schematisch dargestellter Reflexion eines in einem Randbereich des Werkstücks auftreffenden Laserstrahls; 2 one of the 1 corresponding schematic representation of the measuring device, with a schematically illustrated reflection of an incident in an edge region of the workpiece laser beam;

3 eine der 1 entsprechende schematische Darstellung der Messvorrichtung, mit einem mittels einer Retroreflexionsvorrichtung reflektierten Laserstrahl; und 3 one of the 1 corresponding schematic representation of the measuring device, with a reflected by means of a retroreflective laser beam; and

4 eine schematische Draufsicht von oben auf die Messvorrichtung aus 1. 4 a schematic plan view from above of the measuring device 1 ,

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference numerals in all figures.

Eine in den 1 bis 4 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Messvorrichtung umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 102, eine Detektionsvorrichtung 104, eine Beeinflussungseinrichtung 106 und eine Reflexionsvorrichtung 108.One in the 1 to 4 shown as a whole with 100 designated measuring device comprises a lighting device 102 , a detection device 104 , an influencing device 106 and a reflection device 108 ,

Mittels der Messvorrichtung 100 kann ein Werkstück 110 vermessen werden. Insbesondere kann mittels der Messvorrichtung 100 eine Kontur 112 des Werkstücks 110 ermittelt werden. By means of the measuring device 100 can be a workpiece 110 be measured. In particular, by means of the measuring device 100 a contour 112 of the workpiece 110 be determined.

Insbesondere zur automatischen Durchführung eines Messvorgangs umfasst die Messvorrichtung 100 eine Steuervorrichtung 114. In particular for automatically carrying out a measuring process, the measuring device comprises 100 a control device 114 ,

Die Steuervorrichtung 114 steht dabei mittels Signalleitungen 116 mit der Beleuchtungsvorrichtung 102, der Detektionsvorrichtung 104 und der Beeinflussungseinrichtung 106 in Verbindung.The control device 114 stands by means of signal lines 116 with the lighting device 102 , the detection device 104 and the influencing device 106 in connection.

Die Beleuchtungsvorrichtung 102 dient der Aussendung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Laserlicht, zur Beleuchtung des Werkstücks 110. Die Beleuchtungsvorrichtung 102 umfasst hierzu eine Laservorrichtung 118 zur Aussendung eines beispielsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich liegenden Laserstrahls 120.The lighting device 102 is used to emit electromagnetic radiation, in particular laser light, for illuminating the workpiece 110 , The lighting device 102 includes a laser device for this purpose 118 for emitting a lying, for example, in the visible wavelength range laser beam 120 ,

Mittels der Beeinflussungseinrichtung 106 kann der mittels der Laservorrichtung 118 ausgesandte Laserstrahl 120 abgelenkt werden, so dass eine Strahlrichtung 122 des Laserstrahls 120 gezielt beeinflusst werden kann. Auf diese Weise kann der mittels der Laservorrichtung 118 der Beleuchtungsvorrichtung 102 erzeugte Laserstrahl 120 gezielt auf das Werkstück 110 gerichtet werden.By means of the influencing device 106 can the by means of the laser device 118 emitted laser beam 120 be deflected, leaving a beam direction 122 of the laser beam 120 can be specifically influenced. In this way, by means of the laser device 118 the lighting device 102 generated laser beam 120 targeted to the workpiece 110 be directed.

Die Beeinflussungseinrichtung 106 umfasst hierzu (nicht dargestellte) Spiegel, welche beispielsweise mittels (nicht dargestellten) Piezoelementen bewegbar sind.The influencing device 106 for this purpose comprises mirrors (not shown), which are movable, for example, by means of piezo elements (not shown).

Die Beleuchtungsvorrichtung 102 ist vorzugsweise in horizontaler Richtung mittig und entgegen der Schwerkraftrichtung g über einer (noch zu beschreibenden) Auflagefläche für das Werkstück 110 angeordnet und in dieser Position vorzugsweise unbeweglich festgelegt. The lighting device 102 is preferably in the horizontal direction in the middle and against the direction of gravity g over a (yet to be described) support surface for the workpiece 110 arranged and fixed in this position preferably immobile.

Die Beeinflussungseinrichtung 106 ist in der Schwerkraftrichtung g direkt unterhalb der Beleuchtungsvorrichtung 102 angeordnet, so dass ein mittels der Laservorrichtung 118 ausgesandter Laserstrahl 120 bereits direkt nach der Aussendung durch die Laservorrichtung 118 in der Strahlrichtung 122 beeinflusst werden kann.The influencing device 106 is in the direction of gravity g directly below the lighting device 102 arranged so that one by means of the laser device 118 emitted laser beam 120 already directly after the emission by the laser device 118 in the beam direction 122 can be influenced.

Die Detektionsvorrichtung 104 ist beispielsweise ringförmig ausgebildet und umgibt beispielsweise die Laservorrichtung 118 der Beleuchtungsvorrichtung 102, so dass reflektiertes Licht aus sämtlichen Richtungen mittels der Detektionsvorrichtung 104 erfasst werden kann.The detection device 104 is, for example, annular and surrounds, for example, the laser device 118 the lighting device 102 , so that reflected light from all directions by means of the detection device 104 can be detected.

Auch die Detektionsvorrichtung 104 ist vorzugsweise ortsfest in horizontaler Richtung im Wesentlichen mittig und entgegen der Schwerkraftrichtung g über der Auflagefläche für das Werkstück 110 angeordnet.Also the detection device 104 is preferably stationary in the horizontal direction substantially in the center and against the direction of gravity g over the support surface for the workpiece 110 arranged.

Zur Detektion der mittels der Beleuchtungsvorrichtung 102 ausgesandten elektromagnetischen Strahlung umfasst die Detektionsvorrichtung 104 einen (nicht dargestellten) CCD-Chip und/oder eine oder mehrere (nicht dargestellte) Photodioden. For detection by means of the lighting device 102 emitted electromagnetic radiation comprises the detection device 104 a CCD chip (not shown) and / or one or more photodiodes (not shown).

Die Reflexionsvorrichtung 108 der Messvorrichtung 100 ist als Retroreflexionsvorrichtung 124 ausgebildet, was bedeutet, dass ein auf die Retroreflexionsvorrichtung 124 gerichteter Strahl elektromagnetischer Strahlung, insbesondere der Laserstrahl 120, in einer der Einstrahlrichtung im Wesentlichen exakt entgegengesetzten Reflexionsrichtung reflektiert wird.The reflection device 108 the measuring device 100 is as a retroreflective device 124 trained, which means that one on the retroreflective device 124 directed beam of electromagnetic radiation, in particular the laser beam 120 , is reflected in a direction of incidence substantially exactly opposite reflection direction.

Die Retroreflexionsvorrichtung 124 umfasst hierzu eine retroreflektierende Oberfläche 126, welche beispielsweise als Beschichtung oder Folie auf einem Werkstückaufnahmeelement 128 ausgebildet ist. Die retroreflektierende Oberfläche 126 bildet dabei die Auflagefläche 130 des Werkstückaufnahmeelements 128, auf welche das Werkstück 110 aufgelegt werden kann.The retroreflective device 124 includes a retroreflective surface 126 which, for example, as a coating or film on a workpiece receiving element 128 is trained. The retroreflective surface 126 forms the bearing surface 130 of the workpiece receiving element 128 on which the workpiece 110 can be hung up.

Die Retroreflexionsvorrichtung 124 ist vorteilhafterweise in ihren Ausmaßen in den Richtungen senkrecht zur Schwerkraftrichtung g größer ausgebildet als das zu vermessende Werkstück 110, so dass das Werkstück 110 vorzugsweise vollständig auf die Auflagefläche 130 aufgelegt werden kann.The retroreflective device 124 is advantageously formed in their dimensions in the directions perpendicular to the direction of gravity g greater than the workpiece to be measured 110 so that the workpiece 110 preferably completely on the support surface 130 can be hung up.

Aufgrund der Ausrichtung der Auflagefläche 130 senkrecht zur Schwerkraftrichtung g kann das Werkstück 110 ohne Befestigungsvorrichtungen einfach an dem Werkstückaufnahmeelement 128 angeordnet werden.Due to the orientation of the support surface 130 perpendicular to the direction of gravity g, the workpiece 110 without fastening devices simply on the workpiece receiving element 128 to be ordered.

Die die Auflagefläche 130 bildende retroreflektierende Oberfläche 126 der Retroreflexionsvorrichtung 124 bildet somit einen Untergrund 132 für das Werkstück 110, welcher zugleich einen Hintergrund 134 für den (noch zu beschreibenden) Messvorgang darstellt.The bearing surface 130 forming retroreflective surface 126 the retroreflective device 124 thus forms a background 132 for the workpiece 110 , which at the same time is a background 134 for the measuring process (to be described later).

Wie insbesondere der Draufsicht von oben auf die Messvorrichtung 100 in 4 zu entnehmen ist, kann der Laserstrahl 120 mittels der Beeinflussungseinrichtung 106 beispielsweise auf linienförmigen Pfaden 136 über die Retroreflexionsvorrichtung 124 und das Werkstück 110 gelenkt werden, um die Kontur 112 des Werkstücks 110 zu ermitteln.As in particular the top view from above of the measuring device 100 in 4 can be seen, the laser beam 120 by means of the influencing device 106 for example on linear paths 136 via the retroreflective device 124 and the workpiece 110 be steered to the contour 112 of the workpiece 110 to investigate.

Die vorstehend beschriebene Messvorrichtung 100 funktioniert wie folgt:
Mittels der Steuervorrichtung 114 wird die Beleuchtungsvorrichtung 102, insbesondere die Laservorrichtung 118 der Beleuchtungsvorrichtung 102, so angesteuert, dass ein Laserstrahl 120 erzeugt wird.The measuring device described above 100 works as follows:
By means of the control device 114 becomes the lighting device 102 , in particular the laser device 118 the lighting device 102 , so driven that a laser beam 120 is produced.

Dieser Laserstrahl 120 wird mittels der Beeinflussungseinrichtung 106 durch eine entsprechende Ansteuerung mittels der Steuervorrichtung 114 so abgelenkt, dass er entlang vorgegebener Pfade 136 über die Retroreflexionsvorrichtung 124 und das darauf angeordnete Werkstück 110 geführt wird. This laser beam 120 is by means of the influencing device 106 by a corresponding control by means of the control device 114 so distracted that he along predetermined paths 136 via the retroreflective device 124 and the workpiece arranged thereon 110 to be led.

Wie insbesondere 1 zu entnehmen ist, wird der Laserstrahl 120 von dem Werkstück 110 in verschiedene Richtungen reflektiert, so dass mittels der Detektionsvorrichtung 104 höchstens eine geringe Menge des ausgesandten Laserlichts detektiert wird. In particular 1 can be seen, the laser beam 120 from the workpiece 110 reflected in different directions, so that by means of the detection device 104 at most a small amount of the emitted laser light is detected.

Sobald der Laserstrahl 120 entlang des Pfades 136 auf einen Rand 138 des Werkstücks 110 trifft, erfolgt eine teilweise Reflexion des Laserstrahls 120 in Richtung der Detektionsvorrichtung 104. Insbesondere bei Textilien und sonstigen faserhaltigen Werkstoffen, welche bei der Herstellung ausfransen können, wird so ein unscharfer Rand 138 erkannt.As soon as the laser beam 120 along the path 136 on one edge 138 of the workpiece 110 takes place, there is a partial reflection of the laser beam 120 in the direction of the detection device 104 , Especially with textiles and other fibrous materials, which can fray during production, so a blurred edge 138 recognized.

Wenn der Laserstrahl 120 entlang des Pfades 136 weiterbewegt wird und schließlich direkt auf die Retroreflexionsvorrichtung 124 trifft, erfolgt eine im Wesentlichen vollständige Reflexion des Laserstrahls 120 in einer der ursprünglichen Strahlrichtung 122 im Wesentlichen entgegengerichteten Richtung, so dass die Detektionsvorrichtung 104 ein sehr starkes Lichtsignal detektieren kann.When the laser beam 120 along the path 136 is moved on and finally directly to the retroreflective device 124 takes place, there is a substantially complete reflection of the laser beam 120 in one of the original beam directions 122 essentially opposite direction, so that the detection device 104 can detect a very strong light signal.

Zur Vereinfachung der Darstellung erfolgt in der zeichnerischen Darstellung eine leicht versetzte Reflexion des Laserstrahls 120 (siehe insbesondere 3). Beispielsweise durch die Verwendung von (nicht dargestellten) Strahlteilern kann jedoch auch exakt in die der Strahlrichtung 122 entgegengesetzte Richtung reflektiertes Licht ausgekoppelt und mittels der Detektionsvorrichtung 104 detektiert werden.To simplify the illustration, a slightly offset reflection of the laser beam takes place in the drawing 120 (see in particular 3 ). However, for example by the use of (not shown) beam splitters can also exactly in the beam direction 122 opposite direction reflected light coupled out and by means of the detection device 104 be detected.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch ein Anteil des reflektierten Lichts detektiert werden, welcher nicht exakt zurückreflektiert wird, sondern direkt auf die in der Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung 102 angeordnete Detektionsvorrichtung 104 fällt.As an alternative or in addition to this, it is also possible to detect a portion of the reflected light which is not reflected back exactly, but directly to those in the surroundings of the illumination device 102 arranged detection device 104 falls.

Wie insbesondere 4 zu entnehmen ist, ergibt sich durch eine Ablenkung des Laserstrahls 120 auf beispielsweise linienförmigen Pfaden 136 somit ein das Werkstück 110 umgebender Bereich, in welchem der Laserstrahl 120 so reflektiert wird, dass er mittels der Detektionsvorrichtung 104 detektierbar ist (in 4 als Linienmuster dargestellt). In den Bereichen, in denen die Retroreflexionsvorrichtung 124 von dem Werkstück 110 bedeckt ist, erfolgt keine solche Reflexion des Laserstrahls 120, so dass durch eine Auswertung der ermittelten Reflexion entlang der Pfade 136 ein Rückschluss auf die Kontur 112 des Werkstücks 110 möglich ist. Durch geeignete Wahl der Beleuchtungsvorrichtung 102 und der Beeinflussungseinrichtung 106 kann eine sehr hohe Auflösung und somit eine sehr genaue Ermittlung der Kontur 112 des Werkstücks 110 mittels der Messvorrichtung 100 erzielt werden.In particular 4 can be seen, results from a deflection of the laser beam 120 on, for example, linear paths 136 thus the workpiece 110 surrounding area in which the laser beam 120 is reflected so that it by means of the detection device 104 is detectable (in 4 shown as a line pattern). In the areas where the retroreflective device 124 from the workpiece 110 is covered, there is no such reflection of the laser beam 120 , so that by evaluating the detected reflection along the paths 136 a conclusion to the contour 112 of the workpiece 110 is possible. By suitable choice of lighting device 102 and the influencing device 106 can be a very high resolution and thus a very accurate determination of the contour 112 of the workpiece 110 by means of the measuring device 100 be achieved.

Dadurch, dass die Reflexionsvorrichtung 108 als Retroreflexionsvorrichtung 124 ausgebildet ist, ist ein besonders einfacher Aufbau der Messvorrichtung 100 bei zugleich hoher Genauigkeit derselben möglich.In that the reflection device 108 as a retroreflective device 124 is formed, is a particularly simple construction of the measuring device 100 at the same time high accuracy of the same possible.

So kann bei einer Ausgestaltung der Messvorrichtung 100 vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung 102 samt der Detektionsvorrichtung 104 und der Beeinflussungsvorrichtung 106 in einer Höhe von beispielsweise ungefähr 4 m bis beispielsweise ungefähr 5 m über dem Werkstückaufnahmeelement 128 angeordnet ist. Hierdurch lässt sich dann beispielsweise ein Werkstück 110 mit einer Größe von beispielsweise ungefähr 3 m mal ungefähr 3 m mit hoher Genauigkeit vermessen.Thus, in one embodiment of the measuring device 100 be provided that the lighting device 102 including the detection device 104 and the influencing device 106 at a height of, for example, about 4 m to, for example, about 5 m above the workpiece receiving element 128 is arranged. This then allows, for example, a workpiece 110 with a size of, for example, about 3 meters by about 3 meters with high accuracy.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Messvorrichtung measuring device
102102: Beleuchtungsvorrichtung lighting device
104104: Detektionsvorrichtung detection device
106106: Beeinflussungseinrichtung influencing device
108108: Reflexionsvorrichtung reflecting device
110110: Werkstück workpiece
112112: Kontur des Werkstücks Contour of the workpiece
114114: Steuervorrichtung control device
116116: Signalleitung signal line
118118: Laservorrichtung laser device
120120: Laserstrahl laser beam
122122: Strahlrichtung beam direction
124124: Retroreflexionsvorrichtung Retroreflective device
126126: retroreflektierende Oberfläche retroreflective surface
128128: Werkstückaufnahmeelement Workpiece receiving element
130130: Auflagefläche bearing surface
132132: Untergrund underground
134134: Hintergrund background
136136: Pfad path
138138: Rand des Werkstücks Edge of the workpiece
gG: Schwerkraftrichtung The direction of gravity

Claims

Measuring device ( 100 ) for determining a contour ( 112 ) of a workpiece ( 110 ), comprising - a lighting device ( 102 ) for illuminating the workpiece ( 110 ) with electromagnetic radiation, - a reflection device ( 108 ) for reflecting at least part of the light by means of the lighting device ( 102 ) emitted electromagnetic radiation and - a detection device ( 104 ) for detecting at least a part of the means of Reflection device ( 108 ) reflected electromagnetic radiation, wherein the reflection device ( 108 ) as a retroreflective device ( 124 ) is trained.

Measuring device ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the retroreflective device ( 124 ) a subsoil ( 132 ) and / or a background ( 134 ) for the workpiece ( 110 ).

Measuring device ( 100 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the retroreflective device ( 124 ) a retroreflective surface ( 126 ), which is flat.

Measuring device ( 100 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lighting device ( 102 ) a laser device ( 118 ).

Measuring device ( 100 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring device ( 100 ) at least one influencing device ( 106 ) for influencing a beam direction ( 122 ) by means of the lighting device ( 102 ) comprises radiated electromagnetic radiation.

Measuring device ( 100 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the measuring device ( 100 ) a rotating device for rotating the lighting device ( 102 ) about an axis, the axis being perpendicular to a surface ( 126 ) of the retroreflective device ( 124 ) runs.

Measuring device ( 100 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the retroreflective device ( 124 ) comprises a coating or is formed as a coating.

Measuring device ( 100 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the retroreflective device ( 124 ) comprises a film or is formed as a film.

Measuring device ( 100 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the lighting device ( 102 ) at a predetermined distance from the retroreflective device ( 124 ) in a direction parallel to a retroreflective surface ( 126 ) of the retroreflective device ( 124 ) is fixed immovably.

Measuring device ( 100 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the measuring device ( 100 ) a control device ( 114 ) for controlling the lighting device ( 102 ) and / or the detection device ( 104 ).

Method for determining a contour ( 112 ) of a workpiece ( 110 ), comprising: arranging the workpiece ( 110 ) between a lighting device ( 102 ) and a retroreflective device ( 124 ); - Illumination of the workpiece ( 110 ) with electromagnetic radiation by means of the lighting device ( 102 ); Detecting at least part of the illumination device ( 102 ) and by the retroreflective device ( 124 ) reflected electromagnetic radiation with a detection device ( 104 ).

Method according to claim 11, characterized in that the lighting device ( 102 ) and / or the detection device ( 104 ) are pivoted and / or rotated and / or that a beam direction ( 122 ) by means of the lighting device ( 102 ) emitted electromagnetic radiation by means of an influencing device ( 106 ) being affected.

Method according to one of claims 11 or 12, characterized in that the workpiece ( 110 ) to the retroreflective device ( 124 ) is launched.

Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that the lighting device ( 102 ) and / or the detection device ( 104 ) are moved and / or that a beam direction ( 122 ) by means of the lighting device ( 102 ) emitted electromagnetic radiation is influenced so that for determining the contour ( 112 ) of the workpiece ( 110 ) a given path ( 136 ) on the workpiece ( 110 ) and / or in an environment of the workpiece ( 110 ) by means of the lighting device ( 102 ) and a generated thereby reflection of the electromagnetic radiation by means of the detection device ( 104 ) is detected.

Use of a measuring device ( 100 ) according to one of claims 1 to 10 for carrying out a method according to one of claims 11 to 14.