DE102020105816A1

DE102020105816A1 - Verfahren zur vermessung von fingern einer menschlichen hand und vorrichtung hierfür

Info

Publication number: DE102020105816A1
Application number: DE102020105816.0A
Authority: DE
Inventors: Zoltan Toth
Original assignee: Metrix Internet Design GmbH
Current assignee: Metrix Internet Design GmbH
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2021-09-09
Also published as: WO2021175364A1

Abstract

Bekannte Verfahren zur Bestimmung einer passenden Ringweite für einen Schmuckring sehen vor, dass der Kunde sich zunächst einer groben Vermessung unterzieht und dann Proberinge überstreift, bis ein passender Probering gefunden wurde. Dies birgt jedoch einige Ungenauigkeiten und erfordert den Gang zum Juwelier, der die Vermessung professionell durchführen kann. Dies ist jedoch nur zu den Öffnungszeiten möglich und angesichts der Vielzahl an Gestaltungsmöglichkeiten für Schmuckringe, die aber auch eine Anpassung der Ringweite nach sich ziehen aufgrund der bei den Proberingen einzugehenden Kompromisse ebenfalls ungenau.Die Erfindung schlägt daher vor, ein rein optisches, berührungsloses Vermessungsverfahren durchzuführen, bei dem zunächst eine dreidimensionale Abbildung erstellt, daraus ein dreidimensionales Modell generiert und dieses schließlich zur Ermittlung der Ringweite ausgewertet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung von Fingern einer menschlichen Hand, bei dem ein oder mehrere Finger auf einer Auflagefläche positioniert werden und vermittels wenigstens einer auf die Auflagefläche gerichteten Sensoreinheit wenigstens eine Abbildung zumindest eines Teils der Finger erzeugt wird, sowie eine zu diesem Zweck hergerichtete Vorrichtung.
Das Herstellen von Schmuckringen erfolgt heutzutage in hohem Maße automatisiert und technisch unterstützt. So ist es üblich, dass sich etwa ein Ehepaar auf der Suche nach seinen Trauringen mithilfe eines Online-Konfigurators die Ringe ganz nach Wunsch gestalten und diese dann direkt im Onlinehandel in der gewünschten Größe bestellen kann. Jedoch stellt gerade das Auffinden einer geeigneten Ringweite einen Prozess dar, der große Fachkenntnis erfordert.
Die Messung der Ringweite funktioniert bereits seit langer Zeit mittels Ringstock und Ringlochmaß. Es existieren international zwar verschiedene Maße, wie etwa das Wiener Vereinigungsmaß oder das amerikanische Maß, jedoch gibt es auf technischer Seite nur minimale Varianten dieser beiden Verfahren, die meist kumulativ verwendet werden. Es wird hierzu in einem ersten Schritt ein Messstab mit Proberingen linear aufsteigender Größe eingesetzt um zu ermitteln, welcher Ring am besten passt. Die Nutzung dieser Methode erfordert Erfahrung, denn es gibt innerhalb eines bestimmten Bereiches Abstände von einer halben und mehr Größen, wobei die genau passende Größe mehr oder weniger in der Mitte zwischen zwei Größen liegen kann. Dies gilt insbesondere bei Fingern, die außerhalb eines häufiger benutzten und daher feiner abgestuften mittleren Bereiches liegen.
In einem zweiten Schritt werden Proberinge am Finger des Kunden durch Anprobe getestet, und zwar insbesondere dann, wenn die Höhe und Breite des Rings ein bestimmtes Maß übersteigt. Mit den Proberingen will man sicherstellen, dass der Kunde die Abstände kennt, die ein solcher Ring zum Nachbarfinger hat und wie es sich anfühlt, einen solchen Ring zu tragen. Je nach Finger- und Handform kann ein zu hoher und zu breiter Ring, also ein Ring mit zu großer Materialstärke etwa beim Händedruck erhebliche Schmerzen verursachen. Je nach Fingerdurchmesser kann der Juwelier bestimmte Dimensionen eigentlich von vornherein ausschließen, unter der Voraussetzung dass er alle Werte kennt.
Die bisherigen Messverfahren liefern diese Werte aber nicht, es wird nur die Ringweite gemessen, die anderen Werte werden indirekt über oft mühsame Anproben vieler Proberinge ermittelt, sind aber am Ende oft nicht aussagefähig. Je mehr ein Juwelier bei einem Kunden testet, desto unsicherer dieser, und oft führt das permanente An- und Abziehen der Proberinge innerhalb kurzer Zeit dazu, dass der Finger leicht anschwillt und das Schmerzempfinden steigt, was zu fehlerhaften Ergebnissen führt. Da praktisch jeder Kunde mehrere Juweliere besucht, bevor er sich entscheidet, bekommt er in aller Regel auch unterschiedliche Ringweiten genannt, was bei unterschiedlichen Ringformen auch seine Berechtigung hat. Das Ergebnis ist eine unsichere und oft unrichtige Ringweite, die der Produktion zugrunde gelegt wird. Fehler bei der Messung haben allerdings zur Folge, dass der Ring nicht passt, was insbesondere bei Eheringen, die auf Termin und für eine bestimmte Person gefertigt werden, negative Folgen für alle Beteiligten hat.
Dieses Problem verschärft sich, denn gerade durch den Online-Handel, welcher durch die Einführung von Online-Konfiguratoren praktisch unendlich viele Ringvarianten ermöglicht, kann ein geeignetes Messverfahren derzeit nicht angeboten werden, so dass für eine zuverlässige Messung weiterhin auf die Dienste der Juweliere zurückgegriffen wird. Da aber nunmehr alle Ringformen mit allen Designformen kombiniert werden können bilden die beim Juwelier vorgehaltenen Messschablonen nur noch einen kleinen Teil der vorhandenen Möglichkeiten ab. Bombierte, also verrundete, Ringe werden am Finger völlig anders wahrgenommen als beispielsweise flache und breite Ringe. Je breiter und höher der Ring ist, umso größer ist die Auflagefläche am Finger und damit die Wirkung auf den Nachbarfinger, und umso genauer muss der Ring dann passen. Traditionelle, einfach geformte Eheringe verzeihen Größenschwankungen eher, neuere Designer-Ringe nicht. In diesem Bereich geschehen daher die Fehler, die zu Rückläufern führen und seitens der Hersteller dann erhebliche Verluste verursachen. Ein zurückgegebener Ring ist aufgrund seiner Einzigartigkeit für keinen anderen Kunden brauchbar und der Verlust daher maximal. Das Einschmelzen des Rings in Scheideanstalten ist außerdem ein teurer, energieintensiver und umweltbelastender Prozess.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung von Fingern zu schaffen, welches auch für unterschiedliche Ringformen und -konfigurationen einsetzbar ist und möglichst ermüdungsfrei eine exakte Messung vollziehen kann, um die Ausschussquote bei der Ringherstellung zu reduzieren.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Vermessung von Fingern einer menschlichen Hand gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, sowie durch eine entsprechende Vorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 17. Sinnvolle Ausgestaltungen sowohl des Verfahrens als auch der Vorrichtung können den sich an die unabhängigen Ansprüche anschließenden abhängigen Ansprüchen entnommen werden.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, in einem ersten Schritt die Hand mit dem wenigstens einen zu vermessenden Finger auf einer Auflagefläche zu positionieren. Kritisch und eine besondere Herausforderung ist dabei, dass die Messung dort am genauesten sein muss, wo am wenigsten Platz für Sensoren und Messtechnik ist, nämlich kurz bevor der Finger an seiner Wurzel in die Handfläche übergeht. Der dort für Messungen zur Verfügungen stehende Raum ist nur wenige Millimeter breit. Es sollte daher eine bequeme Position mit leicht geöffneter Hand gewählt werden, so dass eine Sensoreinheit im nächsten Schritt eine dreidimensionale Abbildung der Finger erzeugen kann. Ausreichend ist es bereits, den kritischen Bereich an der Fingerwurzel zu erfassen, bevorzugtermaßen erfolgt eine Vermessung des Fingers jedoch in seiner ganzen Länge, denn auch der Ring wird über die ganze Länge des Fingers bis in seine Endlage bewegt.
Die dreidimensionale Abbildung des oder der Finger wird in einem zweiten Schritt dann von einer Datenverarbeitungseinheit ausgewertet und diese erstellt aus den erfassten Abbildungsdaten ein dreidimensionales Modell des oder der Finger. Hierbei gilt, dass eine genauere Abbildung eine genauere Erfassung der Fingerform ermöglicht, jedoch auch für extreme Datenmengen sorgt. Es erscheint sinnvoll, einen Kompromiss zwischen einer zu bewältigenden Datenmenge und einer ausreichenden Genauigkeit der Abbildung zu wählen.
Das dreidimensionale Modell wird in einem dritten Schritt von einer Auswerteeinheit ausgewertet. Technisch kann es sich bei der Auswerteeinheit und der Datenverarbeitungseinheit um denselben Rechner mit verschiedenen Instanzen handeln, jedoch können auch verteilte Rechner und Rechnernetze hierfür fachüblich eingesetzt werden.
Die Auswertung kann unterschiedliche Vorgänge umfassen, so insbesondere geometrische Messungen an dem dreidimensionalen Modell, Vergleiche mit früheren Messungen und bekannte Werte. Bevorzugtermaßen wird die Auswerteeinheit zumindest abschnittsweise den inneren Aufbau des Fingers, also insbesondere die Gelenke und Knochen innerhalb des Fingers abschätzen und auf diese Weise die Engstellen für den Ring lokalisieren. Beim Überstreifen des Rings muss dieser die Gelenke des Fingers passieren, so dass der Durchmesser des Knochens im größten Fingergelenks an dem betrachteten Finger eine Untergrenze des Ringinnendurchmessers darstellt. Der Gesamtdurchmesser des Gelenks mit den weichen Bestandteilen, mithin den über dem Gelenkknochen liegenden Haut und Gewebeteilen hingegen die Obergrenze. Da das Gewebe stets eine gewisse Flexibilität aufweist, kann das Gewebe beim Überstreifen des Rings gestaucht werden, um in seiner Endlage nicht zu locker zu sitzen. Die Auswerteeinheit nimmt eine Abschätzung hinsichtlich der Knochen innerhalb des dreidimensionalen Modells vor und schließt hierdurch auf eine Ringweite, welche das Ergebnis der Auswertung darstellt.
Auf diese Weise kann ein berührungsloses, rein optisches Messverfahren umgesetzt werden, welches ermüdungsfrei und für den Kunden in angenehmer Weise durchgeführt werden kann. Zudem berücksichtigt das System die individuelle Fingerform und die gewählte Ringform, so dass ein möglichst exaktes Messergebnis der Ringherstellung zugrunde gelegt werden kann. Ebenfalls kann durch dieses Verfahren schnell geprüft werden, ob die Fingerform mit bestimmten Ringformen ganz inkompatibel ist. Hierdurch ist es möglich, durch eine Kombination des Messverfahrens mit einem Online- oder Offline-Konfigurator solche Modelle direkt von vornherein auszuschließen und dem Kunden nur tatsächlich passend herstellbare Modelle anzubieten. Dies erhöht die Kundenzufriedenheit und senkt die Rücklaufquote für den Hersteller.
Bevorzugtermaßen umfasst die wenigstens eine Sensoreinheit mehrere Bildgeber, welche dann sowohl dreidimensionale Abbildungen als auch zweidimensionale Abbildungen aufnehmen können. Zusätzlich erstellte zweidimensionale Abbildungen erlauben es, weitere Aspekte in die Betrachtung einzubeziehen. Etwa kann auf einer herkömmlichen zweidimensionalen Abbildung, also insbesondere einer Fotografie, die Hautpigmentierung erfasst werden und bis zu einem gewissen Grad auf den Hautzustand und damit die Elastizität rückgeschlossen werden. Ferner kann durch die Hinterlegung einer zweidimensionalen Abbildung über diese auch ein Vergleich mit anderen zweidimensionalen Abbildungen hergestellt werden und so eine Vergleichbarkeit der Datensätze unterschiedlicher Messungen erleichtert werden, wenn in einem Datensatz neben der dreidimensionalen Abbildung auch die zweidimensionale Abbildung hinterlegt wird.
Dies kann besonders hilfreich sein, wenn auf der von der Sensoreinheit abgewandten Seite der Auflagefläche eine Durchlichtquelle positioniert ist, welche durch die aufgelegte Hand hindurchscheint. Auf diese Weise können über die Kontraste der Knochen Rückschlüsse auf deren Lage und Stärke sowie die Dicke der Hautschichten gezogen werden. Neben der Durchlichtbeleuchtung kann auch eine normale Beleuchtung zur Verbesserung der Lichtverhältnisse und zur Vermeidung einer Abschattung vorgesehen werden.
Hinsichtlich der dreidimensionalen Abbildung können verschiedene Hilfsmittel eingesetzt werden. Bevorzugtermaßen handelt es sich um einen Laserscanner, mit dem eine Topografievermessung vornehmen lässt, eine Stereokamera oder ein Kamerapaar, mit denen ein Stereobild aufgenommen werden kann oder eine Tiefenkamera wie etwa eine Time-of-Flight-Kamera oder eine RGBD-Kamera zur Erzeugung eines Bilds mit Abstandswerten.
Insbesondere bei der Anwendung eines Laserscanners oder einer Tiefenkamera ist der Effekt zu berücksichtigen, dass eine Modellierung nur von einer Seite her möglich ist und hinter den abgebildeten Teilen eine Abschattung erfolgt. Es kann jedoch, um dies zu beheben und das dreidimensionale Modell zu verbessern eine zusätzliche dreidimensionale Abbildung von der anderen Seite her vorgenommen werden. Dies kann auf unterschiedliche Weise geschehen. So kann etwa eine zweite dreidimensionale Abbildung aufgezeichnet werden, nachdem die Hand einmal umgedreht wurde. Da dies jedoch einen zusätzlichen Arbeitsschritt darstellen würde, kann bevorzugtermaßen eine gleichzeitige Erfassung von mehreren Seiten erfolgen. Dies kann aus mehreren Winkeln von oben bedeuten, aber auch mit mehreren Sensoreinheiten von oben und unten. Demgemäß kann eine Auflagefläche mit einem Fenster ausgestattet sein, durch welches hindurch die dreidimensionale Aufnahme von unterhalb der Auflagefläche aufgezeichnet werden kann.
Ebenfalls ist es möglich, die wenigstens eine Sensoreinheit relativ zu der Auflagefläche zu bewegen. Hierbei ist jede Bewegung denkbar, welche zu einem neuen, hilfreichen Aufnahmewinkel führt, ebenso wie ein Abfahren eines Aufnahmebereichs, etwa um dichter und damit höher auflösend an der Hand vorbeifahren zu können. Insbesondere kann die wenigstens eine Sensoreinheit an einem verschieblichen Portal aufgehängt sein, welches die Auflagefläche überquert, oder an einer Aufhängung schwenkbar angelenkt sein, um sich in ihrer Aufhängung von einem Punkt aus bewegen zu können. Auch eine Kombination hieraus ist möglich.
Um möglichst wenig bewegliche Teile zu haben und die Ausfallsicherheit in diesem Zusammenhang zu erhöhen, kann bevorzugtermaßen die Auflagefläche auf einem verschieblich gelagerten Schlitten angeordnet sein, so dass sie die Sensoreinheit unter- und/oder überquert. Die Bewegung des Schlittens kann der Einfachheit halber manuell, also durch einfaches Schieben mit der Hand erfolgen, oder aber, um die Bewegung des Schlittens zu vergleichmäßigen, angetrieben sein. Soweit eine Bewegung mit der Hand erfolgen aber dennoch möglichst gleichmäßig ablaufen soll, kann mit einer Dämpfung gearbeitet werden.
Schließlich besteht auch die Möglichkeit, mit Spiegeln und Prismen zu arbeiten, welche in dem Strahlengang zwischen der Sensoreinheit und der Auflagefläche eingebracht werden. Diese können ihrerseits verschieblich und/oder schwenkbar gelagert sein, um der Sensoreinheit einen größeren Erfassungsbereich zu verschaffen.
Die auf diese Art und Weise von unterschiedlichen Seiten her erfassten dreidimensionalen Abbildungen der Hand oder der Finger können dann zu einem gemeinsamen dreidimensionalen Modell zusammengefügt werden. Das so entstehende Gesamtmodell ist von allen Seiten optimal aufgenommen und kann im dritten Arbeitsschritt von der Auswerteeinheit ausgewertet werden. In diesem Zusammenhang ist es neben der Vermessung des abgebildeten Gewebes auch wichtig, Nebengrößen wie etwa die Abstände benachbarter Finger zu erfassen. Wird ein zu dicker Ring in einen zu knappen Zwischenraum platziert, so kann dies beim Händedruck zu Schmerzen führen, wenn der Ring sich in die benachbarten Finger hineindrückt. Neben den direkt aus dem dreidimensionalen Modell ableitbaren geometrischen Daten verfügt die Auswerteeinheit vorteilhafterweise über eine Datenbank mit weiteren Informationen über den Aufbau der Hand, Schicht- und Gewebedicken und deren Eigenschaften und den Knochenaufbau. Auch die Tageszeit und das Datum der Messung spielt eine wesentliche Rolle, da die Finger zu unterschiedlichen Tageszeiten ebenso wie zu unterschiedlichen Jahreszeiten unterschiedlich dick sein können. Schließlich spielt es auch eine Rolle für die Ringweite, welche anderen Maße an dem Ring aufgrund der Modellwahl vorgegeben sind. Insbesondere kommt es für eine geeignete Bestimmung der Ringweite darauf an, wie dick und hoch der Ring sein soll und ob und wie stark er bombiert, also seine Wandung gewölbt sein soll.
Das vorstehend beschriebene Verfahren dazu, professionelle Messungen durchzuführen, aufgrund derer eine möglichst exakte Vermessung einer Hand oder einzelner Finger derselben erfolgen kann. Mit besonderem Vorteil dienen diese Messungen jedoch nicht nur dafür, einen einzigen Ring herzustellen, sondern können als Vorlage für weitere Messungen dienen. Sofern mit der dreidimensionalen Abbildung auch eine zweidimensionale Abbildung aufgezeichnet wird, kann diese zweidimensionale Abbildung im Kontext mit der ermittelten Ringweite in einer zentralen Datenbank hinterlegt werden. Eine große Vielzahl solcher Hinterlegungen ermöglicht es, weitere Vermessungen von Händen in einem vereinfachten Verfahren durchzuführen. Diese können ihrerseits auf einer zweiten Auflagefläche positioniert und fotografisch erfasst werden, was etwa mithilfe eines Mobilgeräts, wie einem Smartphone, erfolgen kann. Wird die Aufnahme an die zentrale Datenbank versandt, so kann diese auf Basis eines Bildvergleichs eine möglichst ähnliche Aufnahme einer Hand auswählen, zu der ein dreidimensionales Modell erstellt wurde und auf deren Messwerte zurückgreifen. Dies ermöglicht es einem gut eingelernten System mit zahlreichen dreidimensionalen Modellen, auch ohne eine vollständige dreidimensionale Erfassung eine gute Abschätzung für eine korrekte Ringweite abzugeben. Für den Kunden ermöglicht dies, eine zutreffende Ringweitenangabe zu erhalten, ohne einen Juwelier aufzusuchen. Ein solcher Dienst erfordert insbesondere kaum Zeit und ist praktisch jederzeit verfügbar.
Mit besonderem Vorteil können ergänzend zu den zweidimensionalen Abbildungen weitere berücksichtigte Ringparameter wie die Dicke, Höhe und Bombierung, sowie die dreidimensionalen Abbildungen und/oder das dreidimensionale Datenmodell hinterlegt werden. Beim Eintreffen einer reinen Fotografie im vereinfachten Verfahren können dann insbesondere im Fall einer anders gewählten Ringform die dreidimensionalen Daten neu ausgewertet werden und gegebenenfalls trotz der Verwendung der bestehenden Daten eine andere, besser zutreffende Ringweite ausgegeben werden.
Soweit ein Smartphone verwendet wird, welches mit einem Tiefensensor ausgestattet ist, kann ein entsprechend erstelltes Foto unmittelbar verwendet werden, wobei die gesamte Auswertung in dem Smartphone stattfinden kann. Wird jedoch ein herkömmliches Foto verwendet, so wird für eine Ermittlung einer Referenzierung zur Abschätzung der absoluten Größe ein Referenzgegenstand erfordert. Dies können unterschiedlicher Gegenstände sein, die allgemein und in immer gleicher Größe verfügbar sind. Insbesondere eignen sich hierfür Geldstücke oder -scheine oder Karopapier, wobei letzteres insbesondere als zweite Auflagefläche eingesetzt werden kann, das Geld hingegen lediglich in Bezug zu der zu vermessenden Hand auf dem Foto zumindest teilweise, aber erkennbar, abgebildet sein muss.
Schließlich kann es besonders sinnvoll sein, wenn nach erfolgter Lieferung eine Rückmeldung an das System gegeben wird, inwieweit eine Messung zutreffend gewesen ist und zu einem zufriedenstellenden Produkt geführt hat. In einem solchen Fall kann diese Rückmeldung in einem Datensatz mitgespeichert werden, um die Weiterverwendung von Datensätzen zu vermeiden, in denen eine ungeeignete Messung vorgenommen wurde. Soweit ein solcher Datensatz nicht ganz ausgeschlossen wird, kann im Fall einer zweiten Auswertung eine zweite Auswerteeinheit die Rückmeldungen zumindest mit berücksichtigen.
Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen

1 eine Vorrichtung zur Vermessung von Fingern einer menschlichen Hand in perspektivischer Darstellung, sowie
2 eine schematische Darstellung einer Kommunikation zwischen einer Vorrichtung gemäß 1, einer zentralen Datenbank und einem Mobilgerät zur vereinfachten Vermessung einer menschlichen Hand.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Vermessung einer menschlichen Hand 10, welche im Wesentlichen aus einem hier eher rudimentär dargestellten Gehäuse 2 mit einem gegenüber diesem auf einer Führungsschiene verschieblich gelagerten Schlitten 5 besteht. Erhöht über dem Schlitten 5 sind eine erste Sensoreinheit 6 sowie erste Leuchtmittel 7 derart gelagert, dass eine auf dem Schlitten 5 aufgelegte und unter der ersten Sensoreinheit 6 hindurchgeführte Hand 10 entlang eines Betrachtungsbereichs verschoben wird und ein oder mehrere Finger der Hand 10 optisch erfasst werden können. Die Leuchtmittel 7 sorgen für eine geeignete Ausleuchtung. Der Schlitten 5 definiert eine Auflagefläche 3 für die Hand 10, welche im Wesentlichen von der Sensoreinheit 6, zumindest während des Durchschiebens, erfasst werden kann. Die Auflagefläche 3 ist in der Zeichnung flach dargestellt, kann aber auch sphärisch oder als zylindermantelabschnitt gebildet sein, um die Gelenke und deren Knöchel für die Bilderfassung durch die Sensoreinheit 6 besser erfassbar zu machen. Ferner weist die Auflagefläche 3 ein Fenster 4 auf, unter welchem eine zweite Sensoreinheit 8 und zweite Leuchtmittel 9 von der Handflächenseite her auf die Auflagefläche blicken.
Mit einer derartigen Vorrichtung kann eine Vermessung der Hand 10 in den Räumen eines Juweliers stattfinden, um eine benötigte Ringweite zu ermitteln. Hierzu wird die Hand 10 auf die Auflagefläche 3 aufgelegt, wie in 1 dargestellt. Die erste Sensoreinheit 6 und die zweite Sensoreinheit 8 beginnen mit der Aufzeichnung jeweils sowohl einer zweidimensionalen als auch einer dreidimensionalen der Hand 10 bzw. eines oder mehrerer Finger der Hand 10, während die ersten Leuchtmittel 7 von der Handrückenseite her und die zweiten Leuchtmittel 9 von der Handflächenseite her für eine geeignete Beleuchtung sorgen.
Für die Erstellung einer zweidimensionalen Abbildung können die Sensoreinheiten 6 und 8 jeweils eine herkömmliche Fotokamera einsetzen, welche eine normale Aufnahme aufzeichnet. Diese kann zum Einen bei einem von den jeweils gegenüberliegenden Leuchtmitteln 7 und 9 bewirkten starken Durchlicht einen Eindruck von der Stärke der Knochen und der Dicke der Gelenke verschaffen, zum Anderen aber eine mit herkömmlichen Fotografien vergleichbare Referenz darstellen, über welche ein Bildvergleich hergestellt werden kann. Die Erstellung einer dreidimensionalen Abbildung kann jeweils mithilfe eines Laserscanners erfolgen, welcher ein Höhenbild der Hand 10 erstellt. Mehrere dreidimensionale Abbildungen von unterschiedlichen Seiten können in diesem Zusammenhang miteinander kombiniert werden, um die Hand möglichst vollständig zu erfassen und Abschattungen zu vermeiden. Mit geeigneter Technik, etwa einer sogenannten RGBD-Kamera, kann eine gleichzeitige zwei- und dreidimensionale Bilderfassung in einem einzigen Bild durchgeführt werden. Jedem Pixel werden darin neben den Farbwerten auch Abstandswerte von der Kamera zugeordnet. Auch die Kombination mehrerer Systeme in einer Sensoreinheit 6 oder 8 ist ebenso möglich, wie die Verwendung unterschiedlicher Sensoreinheiten 6 und 8.
2 zeigt schematisch den weiteren Prozess nach der Erstellung der . Die der Hand 10 werden von der Vorrichtung 1 an eine Datenverarbeitungseinheit 11 weitergeleitet. Diese ist in der 2 als separater Rechner dargestellt, kann aber auch ebenso in die Vorrichtung 1 integriert sein oder als Netzwerkserver zentral bereitgehalten werden. Die Datenverarbeitungseinheit 11 setzt die unterschiedlichen dreidimensionalen zu einem dreidimensionalen Datenmodell 17 zusammen. Das dreidimensionale Datenmodell 17 beschreibt die Hand 10 als geometrischen Körper, wie er von den Sensoreinheiten 6 und 8 der Vorrichtung 1 erfasst worden ist. Dieses Datenmodell 17 wird nach seiner Erstellung an eine Auswerteeinheit 12 weitergeleitet, wobei auch die , zumindest die zweidimensionale Abbildung, zur weiteren Zuordnung mitgeliefert werden. Es ist jedoch auch möglich, die Abbildungen direkt mit einer Referenz in eine Datenbank 13 zu speichern und lediglich das Datenmodell 17 mit der Referenz an die Auswerteeinheit 12 weiterzuleiten. Auch die Auswerteeinheit 12 ist als separater Rechner dargestellt, kann stattdessen aber ebenfalls in die Vorrichtung integriert oder zentral in einem Netzwerk bereitgehalten werden. Die Auswerteeinheit 12 wertet das Datenmodell 17 aus und führt die eigentliche Vermessung desselben aus, wobei neben der reinen Messung auch eine Abschätzung hinsichtlich der Lage von Knochen innerhalb der Finger angestellt wird. Hierfür können auch die rein fotografischen, zweidimensionalen Abbildungen hilfreich sein, bei denen über eine Bildauswertung ebenfalls bereits eine Abschätzung hinsichtlich der Lage der Gelenke vorgenommen werden kann.
Die Lage der Gelenke und die Dicke insbesondere der Gelenkknochen ist wesentlich, um herauszufinden, wieviel der gemessenen Dicke der Finger im Bereich der Gelenke massiv und wieviel davon weiches und elastisches Gewebe darstellt. Der letztlich herzustellende Ring soll zwar über das Gelenk geschoben werden können und muss hierfür weit genug sein, er soll aber auch nicht locker sitzen und nicht etwa beim Händedruck in die benachbarten Finger hineindrücken oder leicht verloren werden. Aufgrund der Abschätzung, wie viel nachgiebiges Gewebe über den Gelenken vorhanden ist, kann, zusammen mit Informationen über die vorhandenen Abstände der benachbarten Finger zunächst eine Auswahl begründet werden, welche Ringformen dem Kunden erst gar nicht angeboten werden können und welche Ringformen realisierbar sind. Hat der Kunde eine Auswahl unter den realisierbaren Ringformen getroffen, so kann die Auswerteeinheit mit dieser weiteren Information, welche die Höhe und Dicke des Rings, sowie dessen Form, Bombierung, Besatz mit Steinen, Gravuren und weitere Designelemente schließlich die Ringweite 18 bestimmen und mithin sogar berechnen, wie der Ring an der erfassten Hand aussieht, ein Bild davon erstellen und dem Kunden auf einem Bildschirm darstellen, sowie die Material- und Herstellungskosten berechnen und dem Kunden einen Beschaffungspreis anbieten. Der Datensatz wird, zumindest mit den und der Ringweite 18, in einer zentralen Datenbank 13 abgelegt und für weitere Auswertungen bereitgehalten. Diese weiteren Auswertungen können zum Einen die Möglichkeit bieten, dass der Kunde aufgrund der einmal beim Juwelier vorgenommenen Vermessung weitere Ringe mithilfe einer Mobilapplikation bestellt, aber auch als Vergleichsdatensatz für eine reine Online-Bestellung dienen.
Eine reine Online-Bestellung kann aufgrund einer ausreichenden Datenmenge nach einer Vielzahl von Referenzmessungen und einer dadurch ausreichenden Befüllung der zentralen Datenbank 13 angeboten werden. Diese sieht vor, eine Hand 10 mit einer Kamera 15, etwa mithilfe eines Smartphones 14, aufzunehmen. Sofern das Smartphone 14 seinerseits über eine Tiefenkamera verfügt, kann diese gegebenenfalls auch den Platz der Vorrichtung 1 einnehmen, zumindest aber den Abstand der Hand zu dem Smartphone und damit die absoluten Größenverhältnisse erfassen, soweit ein herkömmliches Foto erstellt wird, ist ein Referenzgegenstand erforderlich, um die Größenverhältnisse auf dem Foto abschätzen zu können. Hierfür eignet sich ein allgemein verfügbarer Gegenstand wie etwa Kursmünzen, Geldscheine oder auch Karopapier, auf das die Hand 10 im Sinne einer Auflagefläche aufgelegt werden kann. Eine solchermaßen mit dem Smartphone aufgenommene fotografische wird nun an die zentrale Datenbank 13 geschickt und dort von einer zweiten Auswerteeinheit, die hier nicht näher dargestellt ist, mit zweidimensionalen vorhandener Datensätze verglichen. Wird eine mit der empfangenen möglichst weitgehend übereinstimmende aufgefunden, so wird die im Zusammenhang mit dieser gespeicherte Ringweite 18 zurückgeliefert.
Wird zwar ein passender Datensatz aufgefunden, der aber mit einer Ringweite für eine abweichende Ringform hinterlegt ist, so kann entweder eine Umrechnung erfolgen, was jedoch wiederum fehlerbehaftet sein kann, oder aber wenn das dreidimensionale Datenmodell 17 in dem Datensatz in der zentralen Datenbank 13 gespeichert ist, eine neue Auswertung des Datenmodells hinsichtlich der neu gewählten Ringform durchgeführt werden. Aufgrund der zurückgemeldeten Ringweite 18 kann eine Bestellung mit dem Smartphone 14 dann auch ohne ausführliche Vermessung und unabhängig von Öffnungszeiten eines Juweliergeschäfts vorgenommen werden.
Vorstehend beschrieben ist somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung von Fingern, welches auch für unterschiedliche Ringformen und Ringkonfigurationen einsetzbar ist und möglichst ermüdungsfrei eine exakte Messung vollziehen kann, um die Ausschussquote bei der Ringherstellung zu reduzieren.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Gehäuse
3: Auflagefläche
4: Fenster
5: Schlitten
6: erste Sensoreinheit
7: erste Leuchtmittel
8: zweite Sensoreinheit
9: zweite Leuchtmittel
10: Hand
11: Datenverarbeitungseinheit
12: Auswerteeinheit
13: zentrale Datenbank
14: Smartphone
15: Kamera
16: Abbildung
17: Datenmodell
18: Ringweite
19: Abbildung

Claims

Verfahren zur Vermessung von Fingern einer menschlichen Hand (10), bei dem ein oder mehrere Finger auf einer Auflagefläche (3) positioniert werden und vermittels wenigstens einer auf die Auflagefläche (3) gerichteten Sensoreinheit (6, 8) wenigstens eine Abbildung (16) zumindest eines Teils der Finger erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe der wenigstens einen Sensoreinheit (6, 8) in einem ersten Schritt wenigstens eine dreidimensionale Abbildung (16) erzeugt wird, in einem zweiten Schritt mithilfe einer Datenverarbeitungseinheit (11) aus der wenigstens einen dreidimensionalen Abbildung (16) ein dreidimensionales Datenmodell (17) berechnet wird und in einem dritten Schritt mithilfe einer Auswerteeinheit (12) das dreidimensionale Datenmodell (17) ausgewertet und eine Ringweite bestimmt wird, wobei die Auswertung eine Abschätzung eines inneren Aufbaus der in dem dreidimensionalen Datenmodell modellierten Finger umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (12) die Größe, geometrische Position und Lage von Knochen, insbesondere von Gelenken, in den Fingern abschätzt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (6, 8) wenigstens eine zusätzliche zweidimensionale Abbildung (16) zumindest eines Teils der Finger erzeugt, wobei die zweidimensionale Abbildung (16) und die dreidimensionale Abbildung (16) in gegenseitigem Zusammenhang in einem Datenspeicher abgelegt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger zwischen der Sensoreinheit (6, 8) und einer Durchlichtquelle positioniert werden und die zweidimensionalen Abbildungen (16) wenigstens eine Abbildung (16) mit Durchlicht umfassen, welche einen Kontrast zwischen Fingerknochen und weichen Bestandteilen der Finger aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung der wenigstens einen dreidimensionalen Abbildung (16) eine Topografievermessung mithilfe eines Laserscanners, eine Stereobildaufnahme mithilfe eines Kamerapaars, oder eine Tiefenbildaufnahme mithilfe einer Tiefenkamera umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger entweder gleichzeitig oder nacheinander von einer Handrückenseite und von einer Handflächenseite her abgebildet werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (6, 8) relativ zu der Auflagefläche (3) beweglich ist.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (6, 8) während der Erzeugung der wenigstens einen Abbildung (16) gegenüber der Auflagefläche (3) geschwenkt oder über diese hinweg oder unter dieser hindurch verschoben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (3) auf einem verschieblich gelagerten Schlitten angeordnet ist, welcher über die Sensoreinheit (6, 8) hinweg oder unter dieser hindurch verschoben wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens einen Sensoreinheit (6, 8) eine bewegliche, insbesondere verschiebliche oder schwenkbare, Prismen- und/oder Spiegelanordnung zugeordnet ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere dreidimensionale Abbildungen (16) einer oder mehrerer Sensoreinheiten (6, 8) von der Datenverarbeitungseinheit zu einem gemeinsamen dreidimensionalen Datenmodell (17) verknüpft werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (12) bei der Bestimmung der Ringweite die Abstände zwischen benachbarten Fingern und/oder die Tageszeit der Messung, und/oder eine gewählte Ringform, insbesondere hinsichtlich deren Dicke, Höhe und Bombierung, berücksichtigt.
Verfahren gemäß Anspruch 3 oder einem der vorhergehenden Ansprüche soweit auf Anspruch 3 zurückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die zweidimensionalen Abbildungen (16) und die ermittelte Ringweite (18) in gegenseitigem Bezug in einer zentralen Datenbank hinterlegt werden, wobei eine näherungsweise Vermessung der Finger einer zweiten Hand (10) dadurch vorgenommen wird, dass ein oder mehrere Finger auf einer zweiten Auflagefläche positioniert werden und vermittels wenigstens einer auf die zweite Auflagefläche gerichteten zweiten Sensoreinheit eine zweite zweidimensionale Abbildung (19) zumindest eines Teils der Finger erzeugt wird, diese zweite zweidimensionale Abbildung (19) an eine mit der zentralen Datenbank (13) verbundene zweite Auswerteeinheit übermittelt und dort vermittels Bildvergleich mit den im Zusammenhang mit früheren Vermessungen gespeicherten zweidimensionalen Abbildungen (16) eine zu der zweiten zweidimensionalen Abbildung (19) ähnliche zweidimensionale Abbildung (16) auswählt, sowie die im Zusammenhang mit dieser zweidimensionalen Abbildung (16) gespeicherte Ringweite (18) zurückliefert.
Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ergänzend zu den zweidimensionalen Abbildungen (16) und der Ringweite (18) weitere berücksichtigte Ringparameter wie die Dicke, Höhe und Bombierung, sowie die dreidimensionalen Abbildungen (16) und/oder das dreidimensionale Datenmodell (17) hinterlegt werden und diese Daten im Fall einer anderen gewählten Ringform berücksichtigt oder neu ausgewertet werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Auflagefläche ein Referenzgegenstand ist oder mit einem solchen derart im Zusammenhang steht, dass neben den Fingern der zweiten Hand (10) auch der Referenzgegenstand, zumindest teilweise, auf der zweiten zweidimensionalen Abbildung (19) abgebildet ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass den Abbildungen (16) in der zentralen Datenbank (13) eine Rückmeldung zur Passgenauigkeit eines gemäß der ermittelten Ringweite hergestellten Rings hinzugefügt werden kann, welche von der zweiten Auswerteeinheit berücksichtigt wird.
Vorrichtung zur Vermessung von Fingern einer menschlichen Hand (10), umfassend eine Auflagefläche (3) zur Positionierung eines oder mehrerer Finger sowie wenigstens eine auf die Auflagefläche (3) gerichtete Sensoreinheit (6, 8) zur Erzeugung wenigstens einer Abbildung (16) zumindest eines Teils der Finger, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Sensoreinheit (6, 8) einen 3D-Sensor zur Erzeugung einer dreidimensionalen Abbildung umfasst, welcher mit einer Datenverarbeitungseinheit (11) zur Berechnung eines dreidimensionalen Datenmodells (17) aus der wenigstens einen dreidimensionalen Abbildung (16) sowie eine Auswerteeinheit (12) zur Auswertung des dreidimensionalen Datenmodells (17) und zur Bestimmung einer Ringweite (18) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17 mit einer ersten Sensoreinheit (6), welche gegenüber der Auflagefläche (3) erhöht gelagert ist und einer zweiten Sensoreinheit (8), welche unterhalb der Auflagefläche (3) angeordnet ist, wobei die Auflagefläche (3), vorzugsweise im Bereich der Fingerwurzeln der auf der Auflagefläche positionierten Hand (10), wenigstens ein Fenster (4) aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (3) mithilfe wenigstens eines Leuchtmittels (7, 9) ausgeleuchtet ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (3) auf einem verschieblich gelagerten Schlitten (5) angeordnet ist.