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DE102021100138A1 - Image data processor, sensor arrangement and computer-implemented method - Google Patents

Image data processor, sensor arrangement and computer-implemented method Download PDF

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DE102021100138A1
DE102021100138A1 DE102021100138.2A DE102021100138A DE102021100138A1 DE 102021100138 A1 DE102021100138 A1 DE 102021100138A1 DE 102021100138 A DE102021100138 A DE 102021100138A DE 102021100138 A1 DE102021100138 A1 DE 102021100138A1
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DE
Germany
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measurement object
profile
image data
data processor
digital images
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DE102021100138.2A
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German (de)
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Julian Achatzi
Steffen Keller
Vasilij Strassheim
Henri Ehrke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baumer Electric AG
Original Assignee
Baumer Electric AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bilddatenprozessor (1) für einen Sensor, insbesondere einen Lichtschnitt-Profilsensor (12), zum Vermessen eines Messobjekts (6), welches eine durch mindestens einen Geometrieparameter (28) darstellbare geometrische Eigenschaft (200) besitzt, mittels eines eine Relativgeschwindigkeit (8) zum Messobjekt (6) aufweisenden Lichtblattes (10), wobei der Bilddatenprozessor (1) ausgestaltet ist, eine Zeitreihe (14) von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern (16) auszulesen, wobei in den einzelnen digitalen Bildern (16) jeweils ein Abbild (22) eines Lichtschnitts (24) des vom Lichtblatt (10) beleuchteten Messobjekts (6) enthalten ist und in den aufeinanderfolgenden digitalen Bildern (16) der Lichtschnitt (24) sich jeweils an aufeinanderfolgenden Positionen des Messobjekts (6) befindet, wobei der Bilddatenprozessor (1) ferner ausgestaltet ist, in den digitalen Bildern (16) jeweils wenigstens ein Profil (36) des jeweiligen Lichtschnitts (24) zu identifizieren und wenigstens ein Profilmerkmal (38), der repräsentativ für eine geometrische Charakteristik (300) des wenigstens einen identifizierten Profils (36) ist, zu ermitteln, und wobei der Bilddatenprozessor (1) ausgestaltet ist, aus dem wenigstens einen ermittelten Profilmerkmal (38) der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder (16) einen Zeitverlauf (56) des wenigstens einen Profilmerkmals (38) zu ermitteln und aus dem Zeitverlauf (56) des wenigstens einen Profilmerkmals (38) den mindestens einen Geometrieparameter (28) des Messobjekts (6) zu ermitteln. Der Bilddatenprozessor (1) spart unter anderem Rechenleistung, da vor der Ermittlung des mindestens einen Geometrieparameters (28) eine Reduktion der auszuwertenden Datenmenge erfolgt, indem die digitalen Bilder (16) durch das Ermitteln des wenigstens eines Profilmerkmals (38) vorverarbeitet werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Sensoranordnung (2) sowie ein entsprechendes computerimplementiertes Verfahren.The invention relates to an image data processor (1) for a sensor, in particular a light section profile sensor (12), for measuring a measurement object (6), which has a geometric property (200) that can be represented by at least one geometry parameter (28), by means of a relative speed (8) to the measurement object (6) having light sheet (10), wherein the image data processor (1) is designed to read out a time series (14) of consecutive digital images (16), wherein in each of the individual digital images (16) an image ( 22) of a light section (24) of the measurement object (6) illuminated by the light sheet (10) and in the successive digital images (16) the light section (24) is in each case located at successive positions of the measurement object (6), the image data processor ( 1) is further designed to identify in each case at least one profile (36) of the respective light section (24) in the digital images (16) and little determining at least one profile feature (38) which is representative of a geometric characteristic (300) of the at least one identified profile (36), and wherein the image data processor (1) is designed to use the at least one determined profile feature (38) of the consecutive digital images (16) to determine a time profile (56) of the at least one profile feature (38) and to determine the at least one geometric parameter (28) of the measurement object (6) from the time profile (56) of the at least one profile feature (38). The image data processor (1) saves computing power, among other things, since the amount of data to be evaluated is reduced before the at least one geometry parameter (28) is determined, in that the digital images (16) are preprocessed by determining the at least one profile feature (38). The invention also relates to a sensor arrangement (2) and a corresponding computer-implemented method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bilddatenprozessor für einen Sensor, beispielsweise, aber nicht ausschließlich einen Lichtschnitt-Sensor und/oder Profilsensor, insbesondere einen Lichtschnitt-Profilsensor, zum Vermessen eines Messobjekts mittels eines eine Relativgeschwindigkeit zum Messobjekt aufweisenden Lichtblattes. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Sensoranordnung mit einem solchen Bilddatenprozessor sowie ein computerimplementiertes Verfahren zum Vermessen eines Messobjekts.The present invention relates to an image data processor for a sensor, for example, but not exclusively, a light section sensor and/or profile sensor, in particular a light section profile sensor, for measuring a measurement object using a light sheet having a speed relative to the measurement object. Furthermore, the present invention relates to a sensor arrangement with such an image data processor and a computer-implemented method for measuring a measurement object.

In der Industrie und Wissenschaft besteht bei zahlreichen Anwendungen ein Bedarf dafür, gewisse geometrische Eigenschaften von Gegenständen automatisiert zu vermessen. Im Bereich der Fertigungsindustrie kann es sich bei den Gegenständen beispielsweise um einzelne oder mehrere Produkte handeln, deren Übereinstimmung mit vorgegebenen Produktspezifikationen geprüft werden soll, damit Ausschuss erkannt und aussortiert werden kann. Die Messergebnisse sollten hierbei möglichst schnell vorliegen, um beispielsweise bei einem potenziellen Produktionsfehler zwecks Ursachenklärung und - beseitigung einen rechtzeitigen Produktionsstopp einleiten zu können. Außerdem sollte die Vermessung mit möglichst günstigen Mitteln auf möglichst günstige Weise durchführbar sein, um die Anlagen- und/oder Betriebskosten gering zu halten.In industry and science, there is a need for numerous applications to automatically measure certain geometric properties of objects. In the field of the manufacturing industry, the objects can be, for example, individual or multiple products whose compliance with specified product specifications is to be checked so that rejects can be identified and sorted out. The measurement results should be available as quickly as possible, for example in order to be able to stop production in good time in the event of a potential production error in order to clarify and eliminate the cause. In addition, the measurement should be able to be carried out as inexpensively as possible with the cheapest possible means in order to keep the installation and/or operating costs low.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, die es erlaubt, ohne unnötigen Zeitverzug und mit geringem Rechen- und/oder Kostenaufwand geometrische Eigenschaften eines Messobjekts automatisch zu ermitteln.The present invention is therefore based on the object of creating a possibility that allows geometric properties of a measurement object to be determined automatically without unnecessary time delay and with little computational effort and/or cost.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Bilddatenprozessor für einen Sensor zum Vermessen eines Messobjekts, welches eine durch mindestens einen Geometrieparameter darstellbare geometrische Eigenschaft besitzt, mittels eines eine Relativgeschwindigkeit zum Messobjekt aufweisenden Lichtblattes gelöst, wobei der Bilddatenprozessor ausgestaltet ist, eine Zeitreihe von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern auszulesen, wobei in den einzelnen digitalen Bildern jeweils ein Abbild eines Lichtschnitts des vom Lichtblatt beleuchteten Messobjekts enthalten ist und in den aufeinanderfolgenden digitalen Bildern der Lichtschnitt sich jeweils an aufeinanderfolgenden Positionen des Messobjekts befindet, wobei der Bilddatenprozessor ferner ausgestaltet ist, in den digitalen Bildern jeweils wenigstens ein Profil des jeweiligen Lichtschnitts zu identifizieren und wenigstens ein Profilmerkmal, der repräsentativ für eine geometrische Charakteristik des wenigstens einen identifizierten Profils ist, zu ermitteln, und wobei der Bilddatenprozessor ausgestaltet ist, aus dem wenigstens einen ermittelten Profilmerkmal der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder einen Zeitverlauf des wenigstens einen Profilmerkmals zu ermitteln und aus dem Zeitverlauf des wenigstens einen Profilmerkmals den mindestens einen Geometrieparameter des Messobjekts zu ermitteln.This object is achieved according to the invention by an image data processor for a sensor for measuring a measurement object, which has a geometric property that can be represented by at least one geometry parameter, using a light sheet having a speed relative to the measurement object, the image data processor being designed to read out a time series of consecutive digital images, wherein an image of a light section of the measurement object illuminated by the light sheet is contained in each of the individual digital images and the light section is located in each case at successive positions of the measurement object in the successive digital images, the image data processor being further configured to contain at least one profile in each of the digital images to identify the respective light section and at least one profile feature that is representative of a geometric characteristic of the at least one identified profile, to determine, and wherein the image data processor is designed to determine a time profile of the at least one profile feature from the at least one determined profile feature of the successive digital images and to determine the at least one geometric parameter of the measurement object from the time profile of the at least one profile feature.

Der mindestens eine Geometrieparameter repräsentiert bzw. verkörpert hierbei eine geometrische Eigenschaft des Messobjekts, die für die jeweilige Anwendung von Interesse ist. Die Relativgeschwindigkeit des Lichtblattes zum Messobjekt kann sich dadurch ergeben, dass sich das Messobjekt und/oder das Lichtblatt relativ zueinander bewegen. Beispielsweise kann das Messobjekt auf einem Förderband oder einem ähnlichen Fördermittel liegend gefördert werden, wogegen das Lichtblatt ortsfest und auf das Fördermittel gerichtet angeordnet ist.The at least one geometry parameter represents or embodies a geometric property of the measurement object that is of interest for the respective application. The speed of the light sheet relative to the measurement object can result from the fact that the measurement object and/or the light sheet move relative to one another. For example, the measurement object can be conveyed lying on a conveyor belt or a similar conveyance, whereas the light sheet is stationary and directed towards the conveyance.

Die vorliegende Erfindung liefert zum einen den Vorteil, dass der Informationsgehalt der digitalen Bilder durch die Ermittlung des wenigstens einen Profilmerkmals auf für die Ermittlung des mindestens einen Geometrieparameters relevante Aspekte reduziert wird. Somit sinkt die auszuwertende Datenmenge im Vergleich zu einer vollständigen Zeitreihenanalyse der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder erheblich. Dies verringert die benötigte Rechenzeit und/oder Rechenleistung bei gleichem oder zumindest vergleichbarem Ergebnis, zumal der Zeitverlauf des wenigstens einen Profilmerkmals die Zeitreihe der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder angemessen repräsentiert.On the one hand, the present invention provides the advantage that the information content of the digital images is reduced by determining the at least one profile feature to aspects relevant for determining the at least one geometry parameter. The amount of data to be evaluated is thus significantly reduced in comparison to a complete time series analysis of the consecutive digital images. This reduces the required computing time and/or computing power with the same or at least comparable result, especially since the time course of the at least one profile feature appropriately represents the time series of the consecutive digital images.

Auf Grund der geringeren Anforderungen an die Leistungsfähigkeit kann der erfindungsgemäße Bilddatenprozessor außerdem mit vergleichsweise kostengünstigen und/oder kompakten Komponenten hergestellt werden. Ein kompakter Bilddatenprozessor kann vorteilhafterweise direkt im Sensor verbaut oder zumindest unmittelbar neben dem Sensor angeordnet werden, sodass vor allem beim Auslesen der digitalen Bilder kurze Datenübertragungswege herrschen. Dies verringert den Zeitverzug zusätzlich.Due to the lower performance requirements, the image data processor according to the invention can also be manufactured with comparatively inexpensive and/or compact components. A compact image data processor can advantageously be installed directly in the sensor or at least arranged directly next to the sensor, so that short data transmission paths prevail, especially when reading out the digital images. This also reduces the time delay.

Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Bilddatenprozessor auch an einem vom Sensor baulich getrennten bzw. entfernten Ort installiert sein. Insbesondere kann der Bilddatenprozessor auch in einem externen Rechner verbaut sein.Of course, the image data processor according to the invention can also be installed at a location that is structurally separate or remote from the sensor. In particular, the image data processor can also be installed in an external computer.

Insgesamt kann der erfindungsgemäße Bilddatenprozessor Einsparungen hinsichtlich der Rechenzeit, Rechenleistung und/oder Anschaffungskosten erzielen.Overall, the image data processor according to the invention can achieve savings in terms of computing time, computing power and/or acquisition costs.

Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte und beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile ist im Folgenden eingegangen. Die in Bezug auf den Bilddatenprozessor und die Sensoranordnung beschriebenen Vorteile gelten ebenso für das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren und umgekehrt.The solution according to the invention can be achieved by various methods that are advantageous in and of themselves big configurations that can be combined with one another can be further improved. These embodiments and the advantages associated with them are discussed below. The advantages described in relation to the image data processor and the sensor arrangement also apply to the computer-implemented method according to the invention and vice versa.

Gemäß einer ersten möglichen Ausgestaltungsform kann der mindestens eine Geometrieparameter wenigstens eine geometrische Eigenschaft der Gruppe umfassend Gesamtlänge des Messobjekts, Gesamtbreite des Messobjekts, Gesamthöhe des Messobjekts, Höchstmaß des Messobjekts, Mindestmaß des Messobjekts, Umfang des Messobjekts, Orientierung einer Objektkante des Messobjekts, Lage einer Objektkante des Messobjekts, Länge einer Objektkante des Messobjekts, Orientierung einer Objektseite des Messobjekts, Lage einer Objektseite des Messobjekts, Länge einer Objektseite des Messobjekts, Breite einer Objektseite des Messobjekts, Flächeninhalt einer Querschnittsfläche des Messobjekts, Flächeninhalt einer Außenfläche des Messobjekts, Flächeninhalt der Oberfläche des Messobjekts und Volumeninhalt des Messobjekts darstellen. Somit werden unterschiedlichste Aspekte des Messobjekts vermessbar. Je nach Anwendung kann der mindestens eine Geometrieparameter auch andere geometrische Eigenschaften darstellen.According to a first possible embodiment, the at least one geometry parameter can include at least one geometric property from the group comprising the total length of the measurement object, the total width of the measurement object, the total height of the measurement object, the maximum dimension of the measurement object, the minimum dimension of the measurement object, the circumference of the measurement object, the orientation of an object edge of the measurement object, and the position of an object edge of the measurement object, length of an object edge of the measurement object, orientation of an object side of the measurement object, position of an object side of the measurement object, length of an object side of the measurement object, width of an object side of the measurement object, area of a cross-sectional area of the measurement object, area of an outer surface of the measurement object, area of the surface of the measurement object and represent the volume content of the measurement object. This means that a wide variety of aspects of the measurement object can be measured. Depending on the application, the at least one geometry parameter can also represent other geometric properties.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltungsform kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, das wenigstens eine Profil mittels Triangulation zu vermessen. Aus dem vermessenen Profil wird zumindest ein Profilmerkmal ermittelt. Hierbei kann das wenigstens eine Profilmerkmal wenigstens eine geometrische Charakteristik aus der Gruppe umfassend Orientierung des wenigstens eines Profils, Länge des wenigstens eines Profils und Lage des wenigstens eines Profils repräsentieren. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, lassen sich derartige Profilmerkmale als einzelner Zahlenwert, als Zahlenwertepaar oder zumindest als eindimensionaler Vektor wiedergeben, sodass sie besonders wenig Datenmenge erzeugen. Insbesondere erzeugen derartige Profilmerkmale weniger Datenmenge als das jeweilige digitale Bild, aus dem sie ursprünglich stammen.According to a further possible embodiment, the image data processor can be designed to measure the at least one profile by means of triangulation. At least one profile feature is determined from the measured profile. The at least one profile feature can represent at least one geometric characteristic from the group comprising the orientation of the at least one profile, the length of the at least one profile and the position of the at least one profile. As will be explained in more detail below, such profile features can be represented as a single numerical value, as a pair of numerical values or at least as a one-dimensional vector, so that they generate a particularly small amount of data. In particular, such profile features generate less data than the respective digital image from which they originate.

Die Vermessung eines Profils mittels Triangulation ermöglicht eine Umrechnung von einem Bildkoordinatensystem in ein metrisches Koordinatensystem.Measuring a profile using triangulation enables a conversion from an image coordinate system to a metric coordinate system.

Insbesondere kann die Orientierung des wenigstens eines Profils in Form einer Steigung wiedergegeben werden, während die Länge des wenigstens eines Profils in Form eines Betrags wiedergebbar ist.In particular, the orientation of the at least one profile can be reproduced in the form of an incline, while the length of the at least one profile can be reproduced in the form of an amount.

Die Lage des wenigstens eines Profils kann durch die Lage eines Endpunktes oder beider Endpunkte des wenigstens eines Profils relativ zum Lichtblatt wiedergegeben werden. Bei kreisförmigen oder kreisbogenförmigen Profilen kann das wenigstens eine Profilmerkmal auch die Lage des zugehörigen Mittelpunkts als geometrische Charakteristik repräsentieren. Hierbei bietet es sich an, die Lage als Abszissenwert und/oder Ordinatenwert des jeweiligen Punktes in einem gedanklichen, entlang des Lichtblattes aufgespannten, kartesischen Koordinatensystem wiederzugeben. Die Abszisse oder Ordinate dieses kartesischen Koordinatensystems kann beispielsweise als Referenzlinie auf Höhe einer Grundebene des bereits erwähnten Fördermittels verlaufend definiert sein. Der Ursprung dieses kartesischen Koordinatensystems kann in der Mitte oder an einem Rand des Lichtblattes definiert sein.The location of the at least one profile can be represented by the location of one or both endpoints of the at least one profile relative to the light sheet. In the case of circular or arc-shaped profiles, the at least one profile feature can also represent the position of the associated center point as a geometric characteristic. In this case, it is advisable to reproduce the position as an abscissa value and/or an ordinate value of the respective point in an imaginary Cartesian coordinate system spanned along the sheet of light. The abscissa or ordinate of this Cartesian coordinate system can be defined, for example, as a reference line at the level of a base plane of the conveyor already mentioned. The origin of this Cartesian coordinate system can be defined in the center or at an edge of the light sheet.

Eine Möglichkeit zur Identifizierung und Parametrisierung des wenigstens eines Profils kann darin bestehen, das wenigstens eine Profil mit einer vordefinierten Diskretisierungsschrittweite in Diskretisierungspunkte zu unterteilen und einen das entsprechende Profil darstellenden Höhenverlauf der Diskretisierungspunkte in Form eines eindimensionalen Vektors wiederzugeben. Im soeben eingeführten kartesischen Koordinatensystem würde der Ordinatenwert dem jeweiligen Vektoreintrag entsprechen. Der dazugehörige Abszissenwert ergäbe sich dann durch Multiplikation des Index des entsprechenden Vektoreintrags mit der Diskretisierungsschrittweite, wenn der Ursprung des kartesischen Koordinatensystems am Rand des Lichtblattes liegt. In diesem Fall könnte das wenigstens eine Profilmerkmal die Lage eines, mehrerer oder sämtlicher Diskretisierungspunkte repräsentieren.One possibility for identifying and parameterizing the at least one profile can consist in dividing the at least one profile into discretization points with a predefined discretization step size and displaying a height profile of the discretization points representing the corresponding profile in the form of a one-dimensional vector. In the Cartesian coordinate system just introduced, the ordinate value would correspond to the respective vector entry. The associated abscissa value would then result from multiplying the index of the corresponding vector entry by the discretization step size if the origin of the Cartesian coordinate system is at the edge of the light sheet. In this case, the at least one profile feature could represent the position of one, several or all of the discretization points.

Nach einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, den mindestens einen Geometrieparameter des Messobjekts aus dem Zeitverlauf des wenigstens einen Profilmerkmals mit wenigstens einer Operation aus der Gruppe umfassend Aufsummierung von aufeinanderfolgenden Elementen des Zeitverlaufs des wenigstens einen Profilmerkmals, Differenzwertbildung zwischen aufeinanderfolgenden Elementen des Zeitverlaufs des wenigstens einen Profilmerkmals, Extremwertfindung im Zeitverlauf des wenigstens einen Profilmerkmals und Durchschnittswertermittlung über den Zeitverlauf des wenigstens einen Profilmerkmals oder andere Arten von statistischen Auswertungen der aufeinanderfolgenden Elementen des Zeitverlaufs des wenigstens einen oder mehrerer Profilmerkmalen durchzuführen. Eine Differenzwertbildung zwischen aufeinanderfolgenden Elementen der Zeitverläufe mehrerer Profilmerkmalen ist ebenfalls möglich und vorteilhaft. Die Aufsummierung ermöglicht es beispielsweise Integrale zwecks Flächen- und Volumeninhaltsberechnung zumindest näherungsweise zu berechnen. According to a further possible configuration, the image data processor can be designed to calculate the at least one geometric parameter of the measurement object from the time profile of the at least one profile feature with at least one operation from the group comprising summation of consecutive elements of the time profile of the at least one profile feature, differential value formation between consecutive elements of the time profile of the at least one profile feature, finding extreme values over time for the at least one profile feature and determining average values over time for the at least one profile feature or performing other types of statistical evaluations of the successive elements of the time profile for the at least one or more profile features. A differential value formation between successive elements of the time curves of several profile features is also possible and advantageous. The summation allows, for example, integrals for the purpose Area and volume calculation to calculate at least approximately.

Mithilfe der Differenzwertbildung können Vergleiche getätigt und Veränderungen im Zeitverlauf erkannt werden. Die Extremwertfindung ermöglicht es, beispielsweise im Rahmen einer Qualitätskontrolle die Über- oder Unterschreitung von vorgegebenen Grenzwerten festzustellen. Durch die Durchschnittswertermittlung wird der erfindungsgemäße Bilddatenprozessor unter anderem weniger anfällig gegen Ausreißer und einzelne Mess- oder Berechnungsfehler.With the help of difference value formation, comparisons can be made and changes over time can be recognized. Finding extreme values makes it possible, for example, to determine whether specified limit values are exceeded or not reached within the scope of quality control. By determining the average value, the image data processor according to the invention becomes, among other things, less susceptible to outliers and individual measurement or calculation errors.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann der Bilddatenprozessor programmierbar ausgestaltet sein, sodass ein Algorithmus zur Identifizierung des wenigstens eines Profils, ein Algorithmus zur Ermittlung des wenigstens einen Profilmerkmals, ein Algorithmus zur Ermittlung des Zeitverlaufs des wenigstens einen Profilmerkmals und/oder ein Algorithmus zur Ermittlung des mindestens einen Geometrieparameters veränderbar ist. Insbesondere können die jeweiligen Algorithmen auswählbar oder überschreibbar sein. Somit wird der zu ermittelnde mindestens eine Geometrieparameter sowie das dafür relevante Profil, der wenigstens einen Profilmerkmal und sein Zeitverlauf je nach Zielsetzung der Vermessung vorgebbar.According to a further possible configuration, the image data processor can be designed to be programmable, so that an algorithm for identifying the at least one profile, an algorithm for determining the at least one profile feature, an algorithm for determining the time history of the at least one profile feature and/or an algorithm for determining the at least a geometry parameter can be changed. In particular, the respective algorithms can be selected or overwritten. The at least one geometry parameter to be determined and the profile relevant thereto, the at least one profile feature and its progression over time can thus be specified depending on the objective of the measurement.

Um unnötigen Rechenaufwand zu sparen, wenn kein Vermessungsbedarf besteht, kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, die Ermittlung des Zeitverlaufs des wenigstens einen Profilmerkmals erst mit einem Eintritt des Messobjekts in das Lichtblatt zu starten. Entsprechend kann der Bilddatenprozessor auch ausgestaltet sein, die Ermittlung des Zeitverlaufs mit einem Austritt des Messobjekts aus dem Lichtblatt zu beenden. Vorzugsweise erfolgt das Starten und Beenden hierbei jeweils automatisch. Hierfür kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, aus den digitalen Bildern selbstständig den Eintritt bzw. den Austritt zu erkennen. Alternativ kann der Bilddatenprozessor ein externes Signal, beispielsweise einer Lichtschranke, auswerten und dieses zur Erkennung des Eintritts bzw. des Austritts nutzen.In order to save unnecessary computing effort when there is no need for measurement, the image data processor can be designed to only start determining the time profile of the at least one profile feature when the measurement object enters the light sheet. Correspondingly, the image data processor can also be designed to end the determination of the time course when the measurement object emerges from the light sheet. Starting and ending preferably takes place automatically in each case. For this purpose, the image data processor can be designed to independently recognize entry or exit from the digital images. Alternatively, the image data processor can evaluate an external signal, for example a light barrier, and use this to detect entry or exit.

Zusätzlich oder alternativ kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, die Ermittlung des mindestens einen Geometrieparameters des Messobjekts mit dem Eintritt oder Austritt des Messobjekts zu beginnen.In addition or as an alternative, the image data processor can be designed to begin determining the at least one geometric parameter of the measurement object when the measurement object enters or exits.

Ferner alternativ kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, diese Ermittlungen mit der Erfüllung einer Auslösebedingung zu starten und/oder zu beenden. Die Auslösebedingung kann sich beispielsweise aus einer seit der letzten Erfüllung der Auslösebedingung vergangenen Zeit, aus einer Grenzwertüberschreitung des wenigstens einen Profilmerkmals, aus einer vorgegebenen Anzahl an ausgelesenen digitalen Bildern und/oder aus einer vorhandenen bzw. fehlenden Nutzereingabe ergeben. Optional kann sich die Auslösebedingung auch aus einer Kombination der obigen ergeben.Also alternatively, the image data processor can be designed to start and/or end these determinations when a triggering condition is met. The triggering condition can result, for example, from a time that has elapsed since the triggering condition was last met, from a limit value of the at least one profile feature being exceeded, from a predetermined number of read digital images and/or from an existing or missing user input. Optionally, the trigger condition can also result from a combination of the above.

Nach einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann der Bilddatenprozessor einen Datenspeicher aufweisen, welcher ausgestaltet ist, den Zeitverlauf des wenigstens einen Profilmerkmals abzuspeichern. Zusätzlich oder alternativ kann der Datenspeicher ausgestaltet sein, eine Chronologie des mindestens einen ermittelten Geometrieparameters abzuspeichern. Diese Chronologie kann sich z.B. aus einer seriellen Vermessung mehrerer Messobjekte ergeben. Auf diese Weise können mehrere Messobjekte vermessen und miteinander verglichen werden, indem sie nacheinander das Lichtblatt passieren, während der Bilddatenprozessor den Zeitverlauf des wenigstens einen Profilmerkmals ermittelt. Insbesondere kann der Bilddatenprozessor hierfür ausgestaltet sein, wenigstens zwei Operationen aus der Gruppe umfassend Aufsummierung, Differenzwertbildung, Extremwertfindung und Durchschnittswertermittlung parallel oder nacheinander durchzuführen. Somit können beispielsweise ein Durchschnitt von bisher festgestellten Extremwerten ermittelt und/oder andere statistische Auswertungen der Ergebnisse des Bilddatenprozessors durchgeführt werden.According to a further possible embodiment, the image data processor can have a data memory which is designed to store the time course of the at least one profile feature. In addition or as an alternative, the data memory can be designed to store a chronology of the at least one determined geometry parameter. This chronology can result, for example, from a serial measurement of several measurement objects. In this way, a number of measurement objects can be measured and compared with one another by passing the light sheet one after the other while the image data processor determines the course of the at least one profile feature over time. In particular, the image data processor can be designed for this purpose to carry out at least two operations from the group comprising summation, difference value formation, extreme value finding and average value determination in parallel or one after the other. Thus, for example, an average of previously determined extreme values can be determined and/or other statistical evaluations of the results of the image data processor can be carried out.

Alternativ kann der Bilddatenprozessor seine Ergebnisse direkt ausrechnen und/oder ausgeben, ohne dabei Zeitverläufe oder Chronologien zu speichern. Beispielsweise kann der Bilddatenprozessor seine Ergebnisse derart weiterverrechnen, z.B. durch die Aufsummierung der aufeinanderfolgenden Elemente des Zeitverlaufs des wenigstens einen Profilmerkmals, dass die Gesamtheit des Zeitverlaufs an sich nicht gespeichert werden muss. Somit benötigt der Bilddatenprozessor keinen oder zumindest wenig Speicherplatz.Alternatively, the image data processor can calculate and/or output its results directly without storing time profiles or chronologies. For example, the image data processor can further process its results in such a way, e.g. by adding up the successive elements of the time profile of the at least one profile feature, so that the entire time profile does not have to be stored. The image data processor thus requires little or no storage space.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung mit geringem Bedarf an Speicherplatz kann der erfindungsgemäße Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, die Zeitreihe von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern einzelbildweise auszulesen und auszuwerten. Insbesondere kann jedes digitale Bild mit dem darauffolgenden digitalen Bild überschrieben werden, nachdem das wenigstens eine Profil identifiziert und das wenigstens eine Profilmerkmal ermittelt wurde. Dadurch werden im Bilddatenprozessor weniger Datenspeichervolumen und Datenübertragungsvolumen benötigt, da die Zeitreihe von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern weder vollständig im Bilddatenprozessor verfügbar sein muss noch auf einmal übertragen werden muss.According to a further possible configuration with a low memory requirement, the image data processor according to the invention can be configured to read out and evaluate the time series of consecutive digital images individually. In particular, each digital image can be overwritten with the subsequent digital image after the at least one profile has been identified and the at least one profile feature has been determined. As a result, less data storage volume and data transmission volume are required in the image data processor, since the time series of consecutive digital images does not have to be completely available in the image data processor, nor does it have to be transmitted all at once.

Nach einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, einen räumlichen Abstand zwischen zwei Lichtschnitten zweier in der Zeitreihe aufeinanderfolgender digitaler Bilder zu berechnen. Die Berechnung kann beispielsweise erfolgen, indem ein zeitlicher Abstand zwischen den zwei Lichtschnitten über Zeitstempel der digitalen Bilder in Zeiteinheiten erfasst wird und dann anhand einer Geschwindigkeitsvorgabe in Streckeneinheiten umgerechnet wird. Entsprechend kann auch ein räumlicher Abstand zwischen beliebigen Elementen des Zeitverlaufs des wenigstens einen Profilmerkmals bestimmt werden. In dieser Ausgestaltung eignet sich der Bilddatenprozessor folglich zur Bestimmung von Maßen des Messobjekts, welche quer, transversal bzw. senkrecht zum Lichtblatt verlaufen. Beispielsweise lässt sich die Gesamtlänge des Messobjekts aus dem Zeitabstand zwischen dem Ein- und Austritt des Messobjekts derart bestimmen.According to a further possible embodiment, the image data processor can be designed to calculate a spatial distance between two light sections of two consecutive digital images in the time series. The calculation can be carried out, for example, in that a time interval between the two light sections is recorded in time units via time stamps of the digital images and then converted into distance units using a speed specification. Correspondingly, a spatial distance between any elements of the time course of the at least one profile feature can also be determined. In this refinement, the image data processor is consequently suitable for determining dimensions of the measurement object which run transversely, transversally or perpendicularly to the light sheet. For example, the total length of the measurement object can be determined from the time interval between the entry and exit of the measurement object.

Die obige Geschwindigkeitsvorgabe kann einer Nutzereingabe entstammen. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Geschwindigkeitsvorgabe aus einem vom Bilddatenprozessor empfangbaren externen Signal ergeben. Zum Beispiel kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, ein externes Signal eines Drehgebers oder eines Geschwindigkeitsmessers auszuwerten. Im Falle eines Drehgebers erfolgt vorzugsweise eine Vorgabe der Drehgeberschrittweite mittels der Nutzereingabe. Ferner alternativ kann die Geschwindigkeitsvorgabe über eine Kalibrierung mit einem Referenzkörper bekannter Länge erfolgen. Hierbei hat die Nutzereingabe die Länge des Referenzkörpers zu enthalten.The above speed requirement can come from a user input. Alternatively or additionally, the speed specification can result from an external signal that can be received by the image data processor. For example, the image data processor can be designed to evaluate an external signal from a rotary encoder or a speedometer. In the case of a rotary encoder, the rotary encoder step size is preferably specified by means of the user input. Furthermore, as an alternative, the speed specification can take place via a calibration with a reference body of known length. Here, the user input must contain the length of the reference body.

Nach einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, eine räumliche Ausrichtung des Messobjekts relativ zum Lichtblatt aus dem Zeitverlauf des wenigstens einen Profilmerkmals zu bestimmen. Ferner kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, den mindestens einen Geometrieparameter des Messobjekts abhängig von der räumlichen Ausrichtung abzuändern. Dadurch kann beispielsweise erkannt werden, wenn das Messobjekt schief, d.h. mit einem Neigungswinkel zum Lichtblatt, auf dem Fördermittel liegt. Ferner kann der Neigungswinkel aus dem Zeitverlauf des wenigstens einen Profilmerkmals berechnet werden. Außerdem kann z.B. die Gesamtbreite des Messobjekts um den berechneten Neigungswinkel korrigiert werden. Somit ist der Bilddatenprozessor in dieser Ausgestaltung unter anderem weniger anfällig gegen eine Fehlpositionierung des Messobjekts während der Vermessung.According to a further possible configuration, the image data processor can be configured to determine a spatial alignment of the measurement object relative to the light sheet from the time profile of the at least one profile feature. Furthermore, the image data processor can be designed to change the at least one geometry parameter of the measurement object as a function of the spatial orientation. This allows, for example, to recognize when the measurement object is lying on the conveyor at an angle, i.e. at an angle of inclination to the light sheet. Furthermore, the angle of inclination can be calculated from the course of time of the at least one profile feature. In addition, e.g. the total width of the measurement object can be corrected by the calculated angle of inclination. Thus, in this embodiment, the image data processor is, among other things, less susceptible to incorrect positioning of the measurement object during the measurement.

Optional kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, in den digitalen Bildern jeweils eine Mehrzahl von Profilen zu identifizieren und für jedes identifizierte Profil wenigstens ein Profilmerkmal zu ermitteln. Außerdem kann der Bilddatenprozessor auch ausgestaltet sein, in den digitalen Bildern mindestens eine die Beziehung zwischen den identifizierten Profilen darstellende Größe als Profilmerkmal zu ermitteln. Beispielseite kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, einen Winkel zwischen zwei Profilen oder einen Flächeninhalt einer durch die Mehrzahl von Profilen umgebenen Fläche als Profilmerkmal zu berechnen. Ferner kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, aus den ermittelten Profilmerkmalen der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder Zeitverläufe der Profilmerkmale der Mehrzahl von Profilen zu ermitteln.Optionally, the image data processor can be designed to identify a plurality of profiles in the digital images and to determine at least one profile feature for each identified profile. In addition, the image data processor can also be designed to determine at least one variable representing the relationship between the identified profiles as a profile feature in the digital images. For example, the image data processor can be configured to calculate an angle between two profiles or an area of an area surrounded by the plurality of profiles as a profile feature. Furthermore, the image data processor can be designed to determine time courses of the profile features of the plurality of profiles from the determined profile features of the successive digital images.

Dies erweitert den Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Bilddatenprozessors auf Messobjekte mit komplexer Formgebung. Insbesondere kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, aus den Zeitverläufen der Profilmerkmale der Mehrzahl von Profilen den mindestens einen Geometrieparameter des Messobjekts zu ermitteln. Somit werden auch Geometrieparameter des Messobjekts, welche sich aus dem Zeitverlauf des Profilmerkmals eines einzigen Profils nicht ergeben würden, mit dem erfindungsgemäßen Bilddatenprozessor ermittelbar.This expands the area of application of the image data processor according to the invention to measurement objects with complex shapes. In particular, the image data processor can be designed to determine the at least one geometric parameter of the measurement object from the time curves of the profile features of the plurality of profiles. In this way, geometric parameters of the measurement object that would not result from the time course of the profile feature of a single profile can also be determined with the image data processor according to the invention.

Selbstverständlich kann der Bilddatenprozessor auch ausgestaltet sein, aus den Zeitverläufen der Profilmerkmale der Mehrzahl von Profilen mehrere Geometrieparameter des Messobjekts zu ermitteln.Of course, the image data processor can also be designed to determine a number of geometric parameters of the measurement object from the time curves of the profile features of the plurality of profiles.

Nach einer weiteren möglichen Ausgestaltung, welche die gleichzeitige Vermessung von mehreren Messobjekten ermöglicht, kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, mindestens ein weiteres Messobjekt, zeitgleich mit dem Messobjekt zu vermessen. Hierfür kann in den einzelnen digitalen Bildern der Zeitreihe auch jeweils ein Abbild eines weiteren Lichtschnitts des vom Lichtblatt beleuchteten mindestens einen weiteren Messobjekts enthalten sein und in den aufeinanderfolgenden digitalen Bildern der weitere Lichtschnitt sich jeweils an aufeinanderfolgenden Stellen des mindestens einen weiteren Messobjekts befinden. Entsprechend kann der Bilddatenprozessor ausgestaltet sein, in den digitalen Bildern jeweils wenigstens ein weiteres Profil des jeweiligen weiteren Lichtschnitts zu identifizieren und wenigstens ein weiteres Profilmerkmal, der repräsentativ für eine geometrische Charakteristik des wenigstens einen weiteren Profils ist, zu ermitteln. Entsprechend kann der Bilddatenprozessor ferner ausgestaltet sein, aus dem wenigstens einen weiteren Profilmerkmal der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder einen Zeitverlauf des wenigstens einen weiteren Profilmerkmals zu ermitteln und aus dem Zeitverlauf des wenigstens einen weiteren Profilmerkmals den mindestens einen Geometrieparameter des mindestens einen weiteren Messobjekts zu ermitteln.According to a further possible configuration, which enables the simultaneous measurement of a plurality of measurement objects, the image data processor can be configured to measure at least one further measurement object at the same time as the measurement object. For this purpose, the individual digital images of the time series can also contain an image of a further light section of the at least one further measurement object illuminated by the light sheet and the further light section can be located at successive points of the at least one further measurement object in the successive digital images. Accordingly, the image data processor can be designed to identify at least one additional profile of the respective additional light section in the digital images and to determine at least one additional profile feature that is representative of a geometric characteristic of the at least one additional profile. Accordingly, the image data processor can also be configured to determine a time profile of the at least one additional profile feature from the at least one additional profile feature of the successive digital images and to determine the at least one geometric parameter of the at least one additional measurement object from the time profile of the at least one additional profile feature.

Die eingangs zugrunde gelegte Aufgabe kann ebenfalls durch eine Sensoranordnung gelöst werden, wobei die Sensoranordnung einen Bilddatenprozessor nach einer der obigen Ausgestaltungen und eine Kamera umfasst, wobei die Kamera ausgestaltet ist, die Zeitreihe von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern für den Bilddatenprozessor auslesbar aufzunehmen. Bei der Kamera kann es sich auch lediglich um einen Bildsensorchip oder eine andere Art von optischem Empfänger handeln.The object initially taken as a basis can also be achieved by a sensor arrangement, the sensor arrangement comprising an image data processor according to one of the above configurations and a camera, the camera being designed to record the time series of consecutive digital images for the image data processor to read out. The camera can also be just an image sensor chip or some other type of optical receiver.

Die erfindungsgemäße Sensoranordnung profitiert von den bereits beschriebenen Vorteilen des Bilddatenprozessors durch die Einsparung von Rechenzeit, Rechenleistung und/oder Anschaffungskosten. Vor allem kann die gesamte Auswertung der Zeitreihe von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern bis zur Ermittlung des wenigstens einen Geometrieparameters vorteilhafterweise vollständig im Bilddatenprozessor und somit in der Sensoranordnung intern erfolgen. Ein Anschließen der Sensoranordnung an einen externen Rechner ist möglich jedoch nicht zwingend nötig.The sensor arrangement according to the invention benefits from the advantages of the image data processor already described by saving computing time, computing power and/or procurement costs. Above all, the entire evaluation of the time series of successive digital images up to the determination of the at least one geometry parameter can advantageously be carried out completely in the image data processor and thus internally in the sensor arrangement. Connecting the sensor arrangement to an external computer is possible, but not absolutely necessary.

Nach einer möglichen Ausgestaltungsform kann die Sensoranordnung ferner einen optischen Sender umfassen, welcher ausgestaltet ist, das Lichtblatt in einen Detektionsbereich der Kamera zu projizieren. Beim optischen Sender kann es sich insbesondere um einen Laser oder eine andere Art von Lichtquelle handeln. Diese Ausgestaltungsform zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise aus. Ferner kann eine Relativlage zwischen dem Lichtblatt des optischen Senders und dem Detektionsbereich in dieser Ausgestaltungsform baulich festgelegt werden, sodass sich die Triangulation zwecks Vermessung des wenigstens einen Profils zur Ermittlung des wenigstens einen Profilmerkmals einfach gestaltet.According to one possible embodiment, the sensor arrangement can also include an optical transmitter, which is designed to project the light sheet into a detection area of the camera. The optical transmitter can in particular be a laser or another type of light source. This embodiment is characterized by a compact design. Furthermore, a relative position between the light sheet of the optical transmitter and the detection area can be structurally defined in this embodiment, so that the triangulation for the purpose of measuring the at least one profile to determine the at least one profile feature is simple.

Eine schlüsselfertige Lösung ergibt sich, wenn die Sensoranordnung als ein baulich zu einer Baueinheit integrierter Lichtschnitt-Sensor und/oder Profilsensor ausgestaltet ist. Insbesondere kann die Sensoranordnung als ein Lichtschnitt-Profilsensor ausgestaltet sein.A turnkey solution results when the sensor arrangement is designed as a light section sensor and/or profile sensor that is structurally integrated into a structural unit. In particular, the sensor arrangement can be designed as a light section profile sensor.

Alternativ kann das Lichtblatt auch von einem externen Sender in den Detektionsbereich der Kamera projiziert werden, sofern die Relativlage zwischen dem Lichtblatt des externen Senders und dem Detektionsbereich der Kamera fix oder zumindest jederzeit bekannt ist.Alternatively, the light sheet can also be projected into the detection area of the camera by an external transmitter, provided that the relative position between the light sheet of the external transmitter and the detection area of the camera is fixed or at least known at all times.

Um die Programmierung des Bilddatenprozessors zu vereinfachen, kann die Sensoranordnung einen Bildschirm, insbesondere einen berührungsempfindlichen Bildschirm, und/oder Bedienungstasten aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoranordnung eine Eingangsschnittstelle aufweisen, über welche die Sensoranordnung an einen Mehrzweckcomputer anschließbar ist. Hierfür kann die Sensoranordnung über eine grafische Benutzeroberfläche am Mehrzweckcomputer bedienbar ausgestaltet sein. In order to simplify the programming of the image data processor, the sensor arrangement can have a screen, in particular a touch-sensitive screen, and/or control buttons. Alternatively or additionally, the sensor arrangement can have an input interface via which the sensor arrangement can be connected to a multi-purpose computer. For this purpose, the sensor arrangement can be designed to be operable via a graphical user interface on the multi-purpose computer.

Für den Empfang des externes Signal des oben erwähnten Drehgebers kann die Sensoranordnung ferner eine Signalschnittstelle aufweisen.The sensor arrangement can also have a signal interface for receiving the external signal from the rotary encoder mentioned above.

Nach einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann die Sensoranordnung eine Ausgangsschnittstelle aufweisen, an welcher der ermittelte mindestens eine Geometrieparameter abrufbar ist. Ferner kann an der Ausgangsschnittstelle auch die Chronologie des mindestens einen Geometrieparameters und/oder der Zeitverlauf des wenigstens einen Profilmerkmals abrufbar sein.According to a further possible embodiment, the sensor arrangement can have an output interface at which the determined at least one geometry parameter can be retrieved. Furthermore, the chronology of the at least one geometry parameter and/or the time course of the at least one profile feature can also be called up at the output interface.

Die eingangs zugrunde gelegte Aufgabe kann ferner durch ein computerimplementiertes Verfahren zum Vermessen eines Messobjekts, welches eine durch mindestens einen Geometrieparameter darstellbare geometrische Eigenschaft besitzt, mittels eines eine Relativgeschwindigkeit zum Messobjekts aufweisenden Lichtblattes gelöst werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Auslesen einer Zeitreihe von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern, wobei in den einzelnen digitalen Bildern jeweils ein Abbild eines Lichtschnitts des vom Lichtblatt beleuchteten Messobjekts enthalten ist und in den aufeinanderfolgenden digitalen Bildern der Lichtschnitt sich jeweils an aufeinanderfolgenden Positionen des Messobjekts befindet, Identifizieren wenigstens eines Profils des jeweiligen Lichtschnitts in den digitalen Bildern und Ermitteln wenigstens eines Profilmerkmals, der repräsentativ für eine geometrische Charakteristik des wenigstens einen identifizierten Profils ist, Ermitteln eines Zeitverlaufs des wenigstens einen Profilmerkmals aus dem wenigstens ein ermittelten Profilmerkmal der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder und Ermitteln des mindestens einen Geometrieparameters des Messobjekts aus dem Zeitverlauf des wenigstens einen Profilmerkmals.The task on which it was based can also be achieved by a computer-implemented method for measuring a measurement object, which has a geometric property that can be represented by at least one geometry parameter, using a light sheet having a speed relative to the measurement object, the method comprising the following steps: reading out a time series of successive digital images, wherein the individual digital images each contain an image of a light section of the measurement object illuminated by the light sheet and the light section is located at successive positions of the measurement object in the successive digital images, identifying at least one profile of the respective light section in the digital images and determining at least one profile feature representative of a geometric characteristic of the at least one identified profile, determining a time history fs of the at least one profile feature from the at least one determined profile feature of the consecutive digital images and determining the at least one geometric parameter of the measurement object from the time course of the at least one profile feature.

Das Verfahren ist vorteilhaft, da es insbesondere eine Reduktion der auszuwertenden Datenmenge beinhaltet, indem die digitalen Bilder durch das Ermitteln des wenigstens eines Profilmerkmals vorverarbeitet werden. Somit werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Rechenzeit und/oder Rechenleistung gespart.The method is advantageous because it includes, in particular, a reduction in the amount of data to be evaluated by preprocessing the digital images by determining the at least one profile feature. Computing time and/or computing power are thus saved with the method according to the invention.

Ferner können sämtliche Verfahrensschritte durch den erfindungsgemäßen Bilddatenprozessor ausgeführt werden, sodass für die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigte Anschaffungskosten entsprechend den bereits erläuterten Vorteilen des Bilddatenprozessors niedrig ausfallen.Furthermore, all method steps can be carried out by the image data processor according to the invention, so that the procurement costs required for the implementation of the method according to the invention correspond to those already explained advantages of the image data processor are low.

Alternativ oder zusätzlich können die Verfahrensschritte zumindest teilweise von der externen Recheneinheit oder dem Mehrzweckcomputer, welche jeweils oben bereits erwähnt wurden, ausgeführt werden.As an alternative or in addition, the method steps can be carried out at least partially by the external processing unit or the multi-purpose computer, each of which has already been mentioned above.

Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die bei den gezeigten Ausführungsformen beispielhaft dargestellte Merkmalskombination kann nach Maßgabe der obigen Ausführungen entsprechend den für einen bestimmten Anwendungsfall notwendigen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Bilddatenprozessors und/oder der erfindungsgemäßen Sensoranordnung durch weitere Merkmale ergänzt werden. Auch können, ebenfalls nach Maßgabe der obigen Ausführungen, einzelne Merkmale bei den beschriebenen Ausführungsformen weggelassen werden, wenn es auf die Wirkung dieses Merkmals in einem konkreten Anwendungsfall nicht ankommt. In den Zeichnungen werden für Elemente gleicher Funktion und/oder gleichen Aufbaus stets dieselben Bezugszeichen verwendet.The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the drawings. The combination of features shown by way of example in the embodiments shown can be supplemented by further features in accordance with the properties of the image data processor according to the invention and/or the sensor arrangement according to the invention required for a specific application in accordance with the above statements. Also, also in accordance with the above statements, individual features can be omitted from the described embodiments if the effect of this feature is not important in a specific application. In the drawings, the same reference symbols are always used for elements with the same function and/or the same structure.

Es zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung eines Bilddatenprozessors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform; und
  • 2: eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Show it:
  • 1 1 is a schematic representation of an image data processor according to an exemplary embodiment; and
  • 2 1: a schematic representation of a sensor arrangement according to an exemplary embodiment.

Im Folgenden ist ein erfindungsgemäßer Bilddatenprozessor 1 mit Bezug auf 1 beschrieben. Ferner ist eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 2 anhand von 2 beschrieben. Obwohl einige Aspekte der Erfindung lediglich im Rahmen einer Vorrichtung beschrieben werden, ist es selbstverständlich möglich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei z.B. ein Block, ein Modul, eine Einheit oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder einer Funktion eines Verfahrensschritts entspricht. Analog dazu stellen Aspekte, die im Rahmen eines Verfahrensschritts beschrieben werden, auch entsprechend eine Beschreibung eines Blocks, eines Moduls, einer Einheit oder einer Eigenschaft der Vorrichtung dar.An image data processor 1 according to the invention is described below with reference to FIG 1 described. Furthermore, a sensor arrangement 2 according to the invention is based on 2 described. Although some aspects of the invention are only described in the context of a device, it is of course possible that these aspects also represent a description of the corresponding method, eg a block, module, unit or device corresponding to a method step or a function of a method step . Analogously, aspects that are described as part of a method step also represent a description of a block, a module, a unit or a property of the device.

In 1 ist eine vereinfachte, schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform des Bilddatenprozessors 1 gezeigt. Der Bilddatenprozessor 1 kann eine eigenständige Prozessorplatine 4 aufweisen und/oder auf einer Platine (nicht gezeigt) der Sensoranordnung 2 integriert sein. Die nachfolgend beschriebenen Blöcke, Module und Einheiten des Bilddatenprozessors 1 können jeweils in Hardware, Software oder in einer Kombination aus beidem implementiert sein.In 1 A simplified, schematic representation of an exemplary embodiment of the image data processor 1 is shown. The image data processor 1 can have an independent processor circuit board 4 and/or be integrated on a circuit board (not shown) of the sensor arrangement 2 . The blocks, modules and units of the image data processor 1 described below can each be implemented in hardware, software or in a combination of both.

Der Bilddatenprozessor 1 ist für einen Sensor zum Vermessen eines Messobjekts 6 mittels eines eine Relativgeschwindigkeit 8 zum Messobjekt 6 aufweisenden Lichtblattes 10 vorgesehen. So kann der Bilddatenprozessor 1 beispielsweise, aber nicht ausschließlich in einem Lichtschnitt-Sensor und/oder Profilsensor, insbesondere einem Lichtschnitt-Profilsensor 12 (siehe 2) zum Einsatz kommen. Beim Lichtblatt 10 handelt es sich vorzugsweise um einen auf das Messobjekt 6 gerichteten Lichtstrahl.The image data processor 1 is provided for a sensor for measuring a measurement object 6 by means of a light sheet 10 having a speed 8 relative to the measurement object 6 . For example, but not exclusively, the image data processor 1 can be used in a light section sensor and/or profile sensor, in particular a light section profile sensor 12 (see 2 ) are used. The light sheet 10 is preferably a light beam directed onto the measurement object 6 .

Der Bilddatenprozessor 1 ist ausgestaltet, eine Zeitreihe 14 von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern 16, welche nacheinander aufgenommen wurden, auszulesen. Hierfür kann der Bilddatenprozessor 1 eine Ausleseeinheit 18 und Ausleseschnittstelle 20 umfassen.The image data processor 1 is designed to read out a time series 14 of consecutive digital images 16 which were recorded one after the other. For this purpose, the image data processor 1 can include a readout unit 18 and a readout interface 20 .

Wie in 1 links oben angedeutet ist, enthalten die einzelnen digitalen Bildern 16 jeweils ein Abbild 22 eines Lichtschnitts 24 des vom Lichtblatt 10 beleuchteten Messobjekts 6, wobei die Bewegungslaufbahn 26 des Messobjekts 6 das Lichtblatt 10 durchkreuzt. In den aufeinanderfolgenden digitalen Bildern 16 befindet sich der Lichtschnitt 24 somit jeweils an aufeinanderfolgenden Positionen des Messobjekts 6. Das zu vermessende Messobjekt 6 besitzt hierbei eine durch mindestens einen Geometrieparameter 28 darstellbare geometrische Eigenschaft 200, welche sich nicht zwangsläufig und zweifelsfrei aus einem einzelnen Lichtschnitt 24 ergeben würde. In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform der 1 sei die geometrische Eigenschaft 200, welche durch den mindestens einen Geometrieparameter 28 dargestellt wird, eine minimale Breite 30 des Messobjekts 6. Die Bestimmung der minimalen Breite 30 sei die beispielhaft gewählte Zielsetzung der Vermessung, anhand welcher die weitere Funktionsweise des Bilddatenprozessor 1 beschrieben werden soll.As in 1 is indicated at the top left, the individual digital images 16 each contain an image 22 of a light section 24 of the measurement object 6 illuminated by the light sheet 10 , the movement path 26 of the measurement object 6 crossing the light sheet 10 . In the successive digital images 16, the light section 24 is thus in each case at successive positions of the measurement object 6. The measurement object 6 to be measured has a geometric property 200 that can be represented by at least one geometry parameter 28, which does not necessarily and unequivocally result from a single light section 24 would. In the exemplary embodiment shown 1 Let the geometric property 200, which is represented by the at least one geometry parameter 28, be a minimum width 30 of the measurement object 6. The determination of the minimum width 30 is the objective of the measurement chosen as an example, based on which the further functioning of the image data processor 1 is to be described.

Je nach Zielsetzung der Vermessung könnte die geometrische Eigenschaft 200 auch die Gesamtlänge 200a des Messobjekts 6, die Gesamthöhe 200b des Messobjekts 6 oder der Flächeninhalt 200c einer Außenfläche des Messobjekts 6 sein.Depending on the objective of the measurement, the geometric property 200 could also be the total length 200a of the measurement object 6, the total height 200b of the measurement object 6 or the surface area 200c of an outer surface of the measurement object 6.

Ferner alternativ kann der mindestens eine Geometrieparameter 28 auch wenigstens eine geometrische Eigenschaft 200 aus der Gruppe umfassend Gesamtbreite des Messobjekts, Höchstmaß des Messobjekts, Umfang des Messobjekts, Orientierung einer Objektkante des Messobjekts, Lage einer Objektkante des Messobjekts, Länge einer Objektkante des Messobjekts, Orientierung einer Objektseite des Messobjekts, Lage einer Objektseite des Messobjekts, Länge einer Objektseite des Messobjekts, Breite einer Objektseite des Messobjekts, Flächeninhalt einer Querschnittsfläche des Messobjekts, Flächeninhalt der Oberfläche des Messobjekts und Volumeninhalt des Messobjekts darstellen. Diese und weitere geometrische Eigenschaften lassen sich ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Bilddatenprozessor 1 bestimmen.Further alternatively, the at least one geometry parameter 28 can also be at least one geometric property 200 from the group comprising the total width of the measurement object, the maximum dimension of the measurement object, the circumference of the measurement object, the orientation of an object edge of the measurement object, the position of an object edge of the measurement object, the length of an object edge of the measurement object, the orientation of a Object side of the measurement object, position of an object side of the measurement object, length of an object side of the measurement object, width of an object side of the measurement object, area of a cross-sectional area of the measurement object, area of the surface of the measurement object and volume content of the measurement object. These and other geometric properties can also be determined with the image data processor 1 according to the invention.

In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist der Bilddatenprozessor 1 ausgestaltet, die Zeitreihe 14 einzelbildweise auszulesen. Das Auslesen kann hierbei durch Empfangen eines Datensignals 32 oder durch Abrufen der einzelnen digitalen Bilder 16 von einem externen Speicher (nicht gezeigt) erfolgen. Das Datensignal 32 kann von einer Kamera 34 stammen, wie weiter unten noch erläutert wird. Der externe Speicher kann Teil der Kamera 34 sein.In the exemplary embodiment shown, the image data processor 1 is designed to read out the time series 14 frame by frame. In this case, the reading out can take place by receiving a data signal 32 or by retrieving the individual digital images 16 from an external memory (not shown). The data signal 32 can originate from a camera 34, as will be explained further below. The external memory can be part of the camera 34 .

Der Bilddatenprozessor 1 ist ferner ausgestaltet, in den digitalen Bildern 16 jeweils wenigstens ein Profil 36 des jeweiligen Lichtschnitts 24 zu identifizieren und wenigstens einen Profilmerkmal 38, der repräsentativ für eine geometrische Charakteristik 300 des wenigstens einen identifizierten Profils 36 ist, zu ermitteln. Hierfür kann der Bilddatenprozessor 1 eine Recheneinheit 40 mit einem Identifizierungsmodul 42 und einem Parametrisierungsmodul 44 umfassen.The image data processor 1 is also designed to identify at least one profile 36 of the respective light section 24 in the digital images 16 and to determine at least one profile feature 38 that is representative of a geometric characteristic 300 of the at least one identified profile 36. For this purpose, the image data processor 1 can include a computing unit 40 with an identification module 42 and a parameterization module 44 .

Angesichts der beispielhaft gewählten Zielsetzung bietet es sich an, das Identifizierungsmodul 42 derart auszugestalten, dass es ein in Breitenrichtung des Messobjekts 6 verlaufendes Profil 46 erkennt. Ferner bietet es sich an, das Parametrisierungsmodul 44 derart auszugestalten, dass es als den wenigstens einen repräsentativen Profilmerkmal 38 die Länge 48 des Profils 46 ermittelt. Je nach gewählter Zielsetzung der Vermessung können in der Recheneinheit 40 selbstverständlich auch andere Profile identifiziert und/oder andere Profilmerkmal ermittelt werden. D.h. ein im Identifizierungsmodul 42 ausführbarer Algorithmus 50 zur Identifizierung des wenigstens eines Profils 36 und/oder ein im Parametrisierungsmodul 44 ausführbarer Algorithmus 52 zur Ermittlung des wenigstens einen Profilmerkmals 38 kann vorzugsweise veränderbar, insbesondere auswählbar oder überschreibbar, sein. Hierfür kann der Bilddatenprozessor 1 und vor allem die Recheneinheit 40 mit dem Identifizierungsmodul 42 und Parametrisierungsmodul 44 programmierbar ausgestaltet sein.In view of the objective selected by way of example, it makes sense to configure the identification module 42 in such a way that it recognizes a profile 46 running in the width direction of the measurement object 6 . Furthermore, it makes sense to configure the parameterization module 44 in such a way that it determines the length 48 of the profile 46 as the at least one representative profile feature 38 . Depending on the selected objective of the measurement, other profiles can of course also be identified in the computing unit 40 and/or other profile features can be determined. That is, an algorithm 50 that can be executed in the identification module 42 for identifying the at least one profile 36 and/or an algorithm 52 that can be executed in the parameterization module 44 for determining the at least one profile feature 38 can preferably be changed, in particular selected or overwritten. For this purpose, the image data processor 1 and above all the arithmetic unit 40 can be designed to be programmable with the identification module 42 and parameterization module 44 .

Bei Vermessungen mit anderen Zielsetzungen kann der wenigstens eine Profilmerkmal 38 als geometrische Charakteristik 300 auch die Orientierung 300a des wenigstens eines Profils 36 und/oder die Lage 300b des wenigstens eines Profils 36 repräsentieren.In the case of measurements with other objectives, the at least one profile feature 38 as a geometric characteristic 300 can also represent the orientation 300a of the at least one profile 36 and/or the position 300b of the at least one profile 36.

In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform der 1 umfasst der Bilddatenprozessor 1 eine Aufnahmeeinheit 54, mithilfe derer der Bilddatenprozessor 1 ausgestaltet ist, aus dem wenigstens einen ermittelten Profilmerkmal 38 der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder 16 einen Zeitverlauf 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38 zu ermitteln. Die Aufnahmeeinheit 54 kann auch programmierbar ausgestaltet sein, sodass ein in der Aufnahmeeinheit 54 ausführbarer Algorithmus 58 zur Ermittlung des Zeitverlaufs 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38 veränderbar, insbesondere auswählbar oder überschreibbar, ist.In the exemplary embodiment shown 1 the image data processor 1 includes a recording unit 54, with the aid of which the image data processor 1 is configured to determine a time course 56 of the at least one profile feature 38 from the at least one determined profile feature 38 of the successive digital images 16. The recording unit 54 can also be designed to be programmable, so that an algorithm 58 that can be executed in the recording unit 54 for determining the time course 56 of the at least one profile feature 38 can be changed, in particular selected or overwritten.

Wie in 1 angedeutet ist (siehe Gedankenblase 104), enthält der Zeitverlauf 56 als neuestes Element 60 die ermittelte Länge 48 des identifizierten Profils 46. Ferner enthält der Zeitverlauf 56 zuvor ermittelte Längen von Profilen, die in vorangegangenen Lichtschnitten ebenfalls in Breitenrichtung des Messobjekts 6 verliefen.As in 1 is indicated (see thought bubble 104), the time history 56 contains the determined length 48 of the identified profile 46 as the newest element 60. Furthermore, the time history 56 contains previously determined lengths of profiles that also ran in the width direction of the measurement object 6 in previous light sections.

Der Bilddatenprozessor 1 ist ferner ausgestaltet, aus dem Zeitverlauf 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38 den mindestens einen Geometrieparameter 28 des Messobjekts 6 zu ermitteln. Hierfür kann der Bilddatenprozessor 1 eine Auswerteeinheit 62 umfassen. Im Hinblick auf die beispielhaft gewählte Zielsetzung bietet es sich an, die Auswerteeinheit 62 derart auszugestalten, dass sie eine Extremwertfindung im Zeitverlauf 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38 durchführt, um die minimale Breite 30 des Messobjekts 6 zu bestimmen.The image data processor 1 is also configured to determine the at least one geometric parameter 28 of the measurement object 6 from the time history 56 of the at least one profile feature 38 . The image data processor 1 can include an evaluation unit 62 for this purpose. With regard to the objective chosen as an example, it is advisable to configure the evaluation unit 62 in such a way that it carries out an extreme value determination over time 56 of the at least one profile feature 38 in order to determine the minimum width 30 of the measurement object 6 .

Die bestimmte minimale Breite 30 des Messobjekts 6 kann der Bilddatenprozessor 1 an eine Ausgangsschnittstelle 64 (siehe 2) der Sensoranordnung 2 ausgeben, an welcher der ermittelte mindestens eine Geometrieparameter 28 somit abrufbar ist.The image data processor 1 can transmit the determined minimum width 30 of the measurement object 6 to an output interface 64 (see 2 ) of the sensor arrangement 2, at which the determined at least one geometry parameter 28 can thus be retrieved.

Alternativ oder zusätzlich kann der Bilddatenprozessor 1 je nach Zielsetzung ausgestaltet sein, wenigstens eine Operation aus der Gruppe umfassend Aufsummierung von aufeinanderfolgenden Elementen des Zeitverlaufs 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38, Differenzwertbildung zwischen aufeinanderfolgenden Elementen des Zeitverlaufs 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38 und Durchschnittswertermittlung über den Zeitverlauf 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38 durchzuführen, um den mindestens einen Geometrieparameter 28 des Messobjekts 6 aus dem Zeitverlauf 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38 zu ermitteln.Alternatively or additionally, depending on the objective, the image data processor 1 can be configured to include at least one operation from the group: summation of successive elements of the time profile 56 of the at least one profile feature 38, formation of difference values between successive elements of the time profile 56 of the at least one profile feature 38, and determination of the average value over the time profile 56 of the at least one profile feature 38 to determine the at least one geometric parameter 28 of the measurement object 6 from the time course 56 of the at least one profile feature 38.

Auch die Auswerteeinheit 62 kann programmierbar ausgestaltet sein, sodass ein in der Auswerteeinheit 62 ausführbarer Algorithmus 66 zur Ermittlung des mindestens einen Geometrieparameters 28 veränderbar, insbesondere auswählbar oder überschreibbar, ist. Evaluation unit 62 can also be configured to be programmable, so that an algorithm 66 that can be executed in evaluation unit 62 to determine the at least one geometry parameter 28 changeable, in particular selectable or overwritable.

Wahlweise kann der Bilddatenprozessor 1 einen Datenspeicher 68 aufweisen, welcher ausgestaltet ist, den Zeitverlauf 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38 abzuspeichern. Zusätzlich oder alternativ kann der Datenspeicher 68 ausgestaltet sein, eine Chronologie (nicht gezeigt) des mindestens einen ermittelten Geometrieparameters 28 abzuspeichern. Diese Chronologie kann sich z.B. aus einer seriellen Vermessung mehrerer Messobjekte ergeben.Optionally, the image data processor 1 can have a data memory 68 which is designed to store the time course 56 of the at least one profile feature 38 . Additionally or alternatively, the data memory 68 can be designed to store a chronology (not shown) of the at least one geometric parameter 28 determined. This chronology can result, for example, from a serial measurement of several measurement objects.

Optional kann der Bilddatenprozessor 1 ausgestaltet sein, einen räumlichen Abstand 70 zwischen beliebigen Elementen des Zeitverlaufs 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38 zu bestimmen. Hierfür kann der Bilddatenprozessor 1 ausgestaltet sein, einen zeitlichen Abstand 72 zwischen zwei Lichtschnitten zweier in der Zeitreihe 14 aufeinanderfolgender digitaler Bilder 16 über Zeitstempel 74 der digitalen Bilder 16 in Zeiteinheiten zu erfassen und dann anhand einer Geschwindigkeitsvorgabe in Streckeneinheiten umzurechnen. Die Geschwindigkeitsvorgabe kann hierbei einer Nutzereingabe entstammen, sich aus einem externen Signal (nicht gezeigt) ergeben oder über eine Kalibrierung mit einem Referenzkörper (nicht gezeigt) erfolgen.The image data processor 1 can optionally be designed to determine a spatial distance 70 between any elements of the time curve 56 of the at least one profile feature 38 . For this purpose, the image data processor 1 can be designed to record a time interval 72 between two light sections of two consecutive digital images 16 in the time series 14 via time stamps 74 of the digital images 16 in time units and then to convert them into distance units using a speed specification. The speed specification can come from a user input, result from an external signal (not shown) or be carried out via calibration with a reference body (not shown).

Der Bilddatenprozessor 1 kann ferner einen Korrekturblock 76 umfassen, der es ihm ermöglicht eine räumliche Ausrichtung 78 des Messobjekts 6 relativ zum Lichtblatt 10 aus dem Zeitverlauf 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38 zu bestimmen. Zur Bestimmung der Ausrichtung 78 kann der Bilddatenprozessor 1 optional auch weitere identifizierte Profile 80 und/oder weitere ermittelte Profilmerkmal 82 samt deren Zeitverläufen heranziehen.The image data processor 1 can also include a correction block 76 that enables it to determine a spatial alignment 78 of the measurement object 6 relative to the light sheet 10 from the time course 56 of the at least one profile feature 38 . To determine the alignment 78, the image data processor 1 can optionally also use other identified profiles 80 and/or other identified profile features 82 together with their time profiles.

Außerdem kann der Bilddatenprozessor 1 ausgestaltet sein, den mindestens einen Geometrieparameter 28 des Messobjekts 6 abhängig von der räumlichen Ausrichtung 78 abzuändern. Aus 1 ist zu erkennen, dass im gezeigten Beispiel das Messobjekt 6 senkrecht zum Lichtblatt 10 ausgerichtet ist, sodass die Länge 48 des Profils 46 tatsächlich der Objektbreite entspricht. Falls das Messobjekt hingegen schief, d.h. mit einem Neigungswinkel zum Lichtblatt, ausgerichtet wäre, könnte dieser Neigungswinkel aus der räumlichen Ausrichtung 78 berechnet und die aus der Länge 48 des Profils 46 falsch ermittelte Objektbreite entsprechend korrigiert werden.In addition, the image data processor 1 can be designed to change the at least one geometry parameter 28 of the measurement object 6 depending on the spatial alignment 78 . Out of 1 It can be seen that in the example shown, the measurement object 6 is aligned perpendicularly to the light sheet 10, so that the length 48 of the profile 46 actually corresponds to the object width. If, on the other hand, the measurement object were oriented obliquely, ie at an angle of inclination to the light sheet, this angle of inclination could be calculated from the spatial orientation 78 and the object width incorrectly determined from the length 48 of the profile 46 could be corrected accordingly.

Der Bilddatenprozessor 1 kann ferner einen Startblock (nicht gezeigt) umfassen und ausgestaltet sein, die Ermittlung des Zeitverlaufs 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38 mit einem Eintritt des Messobjekts 6 in das Lichtblatt 10 automatisch zu starten. Außerdem kann der Bilddatenprozessor 1 einen Endblock (nicht gezeigt) umfassen und ausgestaltet sein, die Ermittlung des Zeitverlaufs 56 mit einem Austritt des Messobjekts 6 aus dem Lichtblatt 10 automatisch zu beenden. Hierbei kann der Bilddatenprozessor 1 den Eintritt bzw. den Austritt des Messobjekts 6 selbstständig aus den digitalen Bildern 16 und/oder durch Auswertung eines externen Signals, beispielsweise einer Lichtschranke (nicht gezeigt), erkennen.The image data processor 1 can also include a start block (not shown) and be designed to automatically start determining the time course 56 of the at least one profile feature 38 when the measurement object 6 enters the light sheet 10 . In addition, the image data processor 1 can include an end block (not shown) and be configured to automatically end the determination of the time profile 56 when the measurement object 6 exits the light sheet 10 . In this case, the image data processor 1 can recognize the entry or exit of the measurement object 6 independently from the digital images 16 and/or by evaluating an external signal, for example a light barrier (not shown).

Zusätzlich oder alternativ kann der Bilddatenprozessor 1 ausgestaltet sein, die Ermittlung des mindestens einen Geometrieparameters 28 des Messobjekts 6 mit dem Eintritt oder Austritt des Messobjekts 6 zu beginnen.In addition or as an alternative, the image data processor 1 can be designed to begin determining the at least one geometric parameter 28 of the measurement object 6 when the measurement object 6 enters or exits.

2 zeigt eine vereinfachte, schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der Sensoranordnung 2. Die gezeigte Sensoranordnung 2 umfasst einen erfindungsgemäßen Bilddatenprozessor 1 und die bereits weiter oben erwähnte Kamera 34, wobei die Kamera 34 ausgestaltet ist, die Zeitreihe 14 von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern 16 für den Bilddatenprozessor 1 auslesbar aufzunehmen. Beispielsweise kann die Kamera 34 das obige Datensignal 32 erzeugen. 2 shows a simplified, schematic representation of an exemplary embodiment of the sensor arrangement 2. The sensor arrangement 2 shown comprises an image data processor 1 according to the invention and the camera 34 already mentioned above, the camera 34 being configured to record the time series 14 of successive digital images 16 for the image data processor 1 recordable. For example, the camera 34 can generate the data signal 32 above.

Die Sensoranordnung 2 umfasst ferner einen optischen Sender 84, der ausgestaltet ist, das Lichtblatt 10 in einen Detektionsbereich 86 der Kamera 34 zu projizieren. Die Relativlage 88 zwischen dem Lichtblatt 10 und dem Detektionsbereich 86 ist hierbei baulich festgelegt.The sensor arrangement 2 also includes an optical transmitter 84 which is designed to project the light sheet 10 into a detection area 86 of the camera 34 . The relative position 88 between the light sheet 10 and the detection area 86 is structurally fixed here.

In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform der 2 ist der Bilddatenprozessor 1 und damit die Sensoranordnung 2 ausgestaltet, noch mindestens ein weiteres Messobjekt 6', zeitgleich mit dem Messobjekt 6 zu vermessen. In den einzelnen digitalen Bildern 16 der Zeitreihe 14 ist entsprechend jeweils auch ein Abbild eines weiteren Lichtschnitts 24' des vom Lichtblatt 10 beleuchteten mindestens einen weiteren Messobjekts 6' enthalten. In den aufeinanderfolgenden digitalen Bildern 16 befindet sich der weitere Lichtschnitt 24' jeweils an aufeinanderfolgenden Stellen des mindestens einen weiteren Messobjekts 6'. Der Bilddatenprozessor 1 ist entsprechend ausgestaltet, in den digitalen Bildern 16 jeweils wenigstens ein weiteres Profil 36' des jeweiligen weiteren Lichtschnitts 24' zu identifizieren und wenigstens ein weiteres Profilmerkmal 38', der repräsentativ für eine geometrische Charakteristik 300 des wenigstens einen weiteren Profils36' ist, zu ermitteln. Ferner ist der Bilddatenprozessor 1 ausgestaltet, aus dem wenigstens einen weiteren Profilmerkmal 38' der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder 16 einen Zeitverlauf 56' des wenigstens einen weiteren Profilmerkmals 38' zu ermitteln und aus dem Zeitverlauf 56' des wenigstens einen weiteren Profilmerkmals 38' den mindestens einen Geometrieparameter 28 des mindestens einen weiteren Messobjekts 6' zu ermitteln.In the exemplary embodiment shown 2 the image data processor 1 and thus the sensor arrangement 2 is designed to measure at least one further measurement object 6 ′ at the same time as the measurement object 6 . Correspondingly, the individual digital images 16 of the time series 14 also contain an image of a further light section 24 ′ of the at least one further measurement object 6 ′ illuminated by the light sheet 10 . In the successive digital images 16, the further light section 24' is located in each case at successive locations of the at least one further measurement object 6'. The image data processor 1 is designed accordingly to identify at least one further profile 36' of the respective further light section 24' in the digital images 16 and at least one further profile feature 38', which is representative of a geometric characteristic 300 of the at least one further profile 36'. to investigate. Furthermore, the image data processor 1 is designed to determine a time history 56' of the at least one further profile feature 38' from the at least one further profile feature 38' of the successive digital images 16 and from the time history 56' of the at least one further Profile feature 38 'to determine the at least one geometry parameter 28 of the at least one other measurement object 6'.

Um die Programmierung des Bilddatenprozessors 1 zu vereinfachen, kann die Sensoranordnung 2 einen Bildschirm 90, insbesondere einen berührungsempfindlichen Bildschirm 92, und/oder Bedienungstasten 94 aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoranordnung 2 eine Eingangsschnittstelle 96 aufweisen, über welche die Sensoranordnung 2 an einen Mehrzweckcomputer (nicht gezeigt) anschließbar ist. Hierfür kann die Sensoranordnung 2 über eine grafische Benutzeroberfläche (nicht gezeigt) am Mehrzweckcomputer bedienbar ausgestaltet sein.In order to simplify the programming of the image data processor 1, the sensor arrangement 2 can have a screen 90, in particular a touch-sensitive screen 92, and/or control buttons 94. Alternatively or additionally, the sensor arrangement 2 can have an input interface 96, via which the sensor arrangement 2 can be connected to a multi-purpose computer (not shown). For this purpose, the sensor arrangement 2 can be designed to be operable via a graphical user interface (not shown) on the multi-purpose computer.

Die Gedankenblasen 101, 102, 103, 104 und 105 aus 1 sollen lediglich eine Versinnbildlichung der im Bilddatenprozessor 1 ablaufenden Verfahrensschritte darstellen. Ihre Platzierung im Bereich des Datenspeichers 68 ist Platzgründen geschuldet und soll nicht bedeuten, dass eine derartige grafische Wiedergabe im Bilddatenprozessor 1 oder im Datenspeicher 68 stattfindet. Wahlweise kann eine derartige oder ähnliche grafische Wiedergabe von Ergebnissen und Zwischenergebnissen auf dem Bildschirm 90, insbesondere dem berührungsempfindlichen Bildschirm 92, der Sensoranordnung 2 und/oder auf der grafischen Benutzeroberfläche am Mehrzweckcomputer erfolgen.The thought bubbles 101, 102, 103, 104 and 105 off 1 are only intended to represent a symbolic representation of the method steps taking place in the image data processor 1. Their placement in the area of the data store 68 is due to space constraints and is not intended to mean that such a graphic display takes place in the image data processor 1 or in the data store 68. Such or a similar graphical display of results and intermediate results can optionally be performed on the screen 90, in particular the touch-sensitive screen 92, the sensor arrangement 2 and/or on the graphical user interface on the multi-purpose computer.

Das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren kann vollständig auf dem Bilddatenprozessor 1 ausgeführt werden und umfasst die folgenden Schritte: Auslesen der Zeitreihe 14 von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern 16, Identifizieren des wenigstens eines Profils 36 des jeweiligen Lichtschnitts 24 in den digitalen Bildern 16 und Ermitteln des wenigstens eines Profilmerkmals 38, Ermitteln des Zeitverlaufs 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38 aus dem wenigstens einen ermittelten Profilmerkmal 38 der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder 16 und Ermitteln des mindestens einen Geometrieparameters 28 des Messobjekts 6 aus dem Zeitverlauf 56 des wenigstens einen Profilmerkmals 38.The computer-implemented method according to the invention can be executed entirely on the image data processor 1 and comprises the following steps: reading out the time series 14 of consecutive digital images 16, identifying the at least one profile 36 of the respective light section 24 in the digital images 16 and determining the at least one profile feature 38 , determining the time history 56 of the at least one profile feature 38 from the at least one determined profile feature 38 of the successive digital images 16, and determining the at least one geometric parameter 28 of the measurement object 6 from the time history 56 of the at least one profile feature 38.

Claims (13)

Bilddatenprozessor (1) für einen Sensor zum Vermessen eines Messobjekts (6), welches eine durch mindestens einen Geometrieparameter (28) darstellbare geometrische Eigenschaft (200) besitzt, mittels eines eine Relativgeschwindigkeit (8) zum Messobjekt (6) aufweisenden Lichtblattes (10), wobei der Bilddatenprozessor (1) ausgestaltet ist, - eine Zeitreihe (14) von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern (16) auszulesen, wobei in den einzelnen digitalen Bildern (16) jeweils ein Abbild (22) eines Lichtschnitts (24) des vom Lichtblatt (10) beleuchteten Messobjekts (6) enthalten ist und in den aufeinanderfolgenden digitalen Bildern (16) der Lichtschnitt (24) sich jeweils an aufeinanderfolgenden Positionen des Messobjekts (6) befindet, - in den digitalen Bildern (16) jeweils wenigstens ein Profil (36) des jeweiligen Lichtschnitts (24) zu identifizieren und wenigstens ein Profilmerkmal (38), der repräsentativ für eine geometrische Charakteristik (300) des wenigstens einen identifizierten Profils (36) ist, zu ermitteln, - aus dem wenigstens einen ermittelten Profilmerkmal (38) der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder (16) einen Zeitverlauf (56) des wenigstens einen Profilmerkmals (38) zu ermitteln und - aus dem Zeitverlauf (56) des wenigstens einen Profilmerkmals (38) den mindestens einen Geometrieparameter (28) des Messobjekts (6) zu ermitteln.Image data processor (1) for a sensor for measuring a measurement object (6), which has a geometric property (200) that can be represented by at least one geometry parameter (28), by means of a light sheet (10) having a relative speed (8) to the measurement object (6), wherein the image data processor (1) is designed - read out a time series (14) of consecutive digital images (16), with each individual digital image (16) containing an image (22) of a light section (24) of the measurement object (6) illuminated by the light sheet (10) and in in the successive digital images (16), the light section (24) is in each case in successive positions of the measurement object (6), - identifying in each case at least one profile (36) of the respective light section (24) in the digital images (16) and at least one profile feature (38) which is representative of a geometric characteristic (300) of the at least one identified profile (36), to investigate, - determining a time course (56) of the at least one profile feature (38) from the at least one determined profile feature (38) of the successive digital images (16) and - determine the at least one geometric parameter (28) of the measurement object (6) from the time course (56) of the at least one profile feature (38). Bilddatenprozessor (1) nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Geometrieparameter (28) wenigstens eine geometrische Eigenschaft (200) aus der Gruppe umfassend - Gesamtlänge (200a) des Messobjekts (6), - Gesamtbreite (200b) des Messobjekts (6), - Gesamthöhe des Messobjekts (6), - Höchstmaß des Messobjekts (6), - Mindestmaß (30) des Messobjekts (6), - Umfang des Messobjekts (6), - Orientierung einer Objektkante des Messobjekts (6), - Lage einer Objektkante des Messobjekts (6), - Länge einer Objektkante des Messobjekts (6), - Orientierung einer Objektseite des Messobjekts (6), - Lage einer Objektseite des Messobjekts (6), - Länge einer Objektseite des Messobjekts (6), - Breite einer Objektseite des Messobjekts (6), - Flächeninhalt einer Querschnittsfläche des Messobjekts (6), - Flächeninhalt (200c) einer Außenfläche des Messobjekts (6), - Flächeninhalt der Oberfläche des Messobjekts (6) und - Volumeninhalt des Messobjekts (6) darstellt, und/oder wobei das wenigstens eine Profilmerkmal (38) wenigstens eine geometrische Charakteristik (300) aus der Gruppe umfassend - Orientierung (300a) des wenigstens eines Profils (36), - Länge (48) des wenigstens eines Profils (36) und - Lage (300b) des wenigstens eines Profils (36) repräsentiert.Image data processor (1) after claim 1 , wherein the at least one geometric parameter (28) comprises at least one geometric property (200) from the group - total length (200a) of the measurement object (6), - total width (200b) of the measurement object (6), - total height of the measurement object (6), - maximum size of the measurement object (6), - minimum size (30) of the measurement object (6), - perimeter of the measurement object (6), - orientation of an object edge of the measurement object (6), - position of an object edge of the measurement object (6), - length of a object edge of the measurement object (6), - orientation of an object side of the measurement object (6), - position of an object side of the measurement object (6), - length of an object side of the measurement object (6), - width of an object side of the measurement object (6), - surface area of a cross-sectional area of the measurement object (6), - area (200c) of an outer surface of the measurement object (6), - area of the surface of the measurement object (6) and - volume content of the measurement object (6), and/or wherein the at least one profile feature (38) at least one geometric character Acteristics (300) from the group comprising - orientation (300a) of the at least one profile (36), - length (48) of the at least one profile (36) and - position (300b) of the at least one profile (36). Bilddatenprozessor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bilddatenprozessor (1) ausgestaltet ist, den mindestens einen Geometrieparameter (28) des Messobjekts (6) aus dem Zeitverlauf (56) des wenigstens einen Profilmerkmals (38) mit wenigstens einer Operation aus der Gruppe umfassend - Aufsummierung von aufeinanderfolgenden Elementen des Zeitverlaufs (56) des wenigstens einen Profilmerkmals (38), - Differenzwertbildung zwischen aufeinanderfolgenden Elementen des Zeitverlaufs (56) des wenigstens einen Profilmerkmals (38), - Statistische Auswertung über den Zeitverlauf (56) des wenigstens einen Profilmerkmals (38).Image data processor (1) after claim 1 or 2 , wherein the image data processor (1) is designed comprising the at least one geometric parameter (28) of the measurement object (6) from the time course (56) of the at least one profile feature (38) with at least one operation from the group - Summation of consecutive elements of the time profile (56) of the at least one profile feature (38), - Difference value formation between consecutive elements of the time profile (56) of the at least one profile feature (38), - Statistical evaluation of the time profile (56) of the at least one profile feature ( 38). Bilddatenprozessor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Bilddatenprozessor (1) ausgestaltet ist, die Ermittlung des Zeitverlaufs (56) des wenigstens einen Profilmerkmals (38) und/oder die Ermittlung des mindestens einen Geometrieparameters (28) des Messobjekts (6) mit einem Eintritt des Messobjekts (6) in das Lichtblatt (10) automatisch zu starten und die Ermittlung des Zeitverlaufs mit einem Austritt des Messobjekts (6) aus dem Lichtblatt (10) zu beenden.Image data processor (1) according to one of Claims 1 until 3 , wherein the image data processor (1) is designed to determine the time history (56) of the at least one profile feature (38) and/or determine the at least one geometric parameter (28) of the measurement object (6) with an entry of the measurement object (6) in to start the light sheet (10) automatically and to end the determination of the course of time with an exit of the measurement object (6) from the light sheet (10). Bilddatenprozessor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Bilddatenprozessor (1) einen Datenspeicher (68) aufweist, welcher ausgestaltet ist, den Zeitverlauf (56) des wenigstens einen Profilmerkmals (38) und/oder eine Chronologie des mindestens einen Geometrieparameters (28) abzuspeichern.Image data processor (1) according to one of Claims 1 until 4 , wherein the image data processor (1) has a data memory (68) which is designed to store the time course (56) of the at least one profile feature (38) and/or a chronology of the at least one geometric parameter (28). Bilddatenprozessor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Bilddatenprozessor (1) ausgestaltet ist, einen räumlichen Abstand zwischen zwei Lichtschnitten zweier in der Zeitreihe (14) aufeinanderfolgender digitaler Bilder (16) zu berechnen.Image data processor (1) according to one of Claims 1 until 5 , wherein the image data processor (1) is designed to calculate a spatial distance between two light sections of two consecutive digital images (16) in the time series (14). Bilddatenprozessor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Bilddatenprozessor (1) ausgestaltet ist, eine räumliche Ausrichtung des Messobjekts (6) relativ zum Lichtblatt (10) aus dem Zeitverlauf (56) des wenigstens einen Profilmerkmals (38) zu bestimmen und den mindestens einen Geometrieparameter (28) des Messobjekts (6) abhängig von der räumlichen Ausrichtung abzuändern.Image data processor (1) according to one of Claims 1 until 6 , wherein the image data processor (1) is designed to determine a spatial orientation of the measurement object (6) relative to the light sheet (10) from the time course (56) of the at least one profile feature (38) and the at least one geometric parameter (28) of the measurement object ( 6) to change depending on spatial orientation. Bilddatenprozessor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Bilddatenprozessor (1) ausgestaltet ist, in den digitalen Bildern (16) jeweils eine Mehrzahl von Profilen (36) zu identifizieren und für jedes identifiziertes Profil (36) wenigstens ein Profilmerkmal (38) zu ermitteln, und wobei der Bilddatenprozessor (1) ausgestaltet ist, aus den ermittelten Profilmerkmalen (38) der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder (16) Zeitverläufe (56) der Profilmerkmalen (38) der Mehrzahl von Profilen (36) zu ermitteln.Image data processor (1) according to one of Claims 1 until 7 , wherein the image data processor (1) is designed to identify a plurality of profiles (36) in the digital images (16) and to determine at least one profile feature (38) for each identified profile (36), and wherein the image data processor (1 ) is designed to determine from the determined profile features (38) of the successive digital images (16) time curves (56) of the profile features (38) of the plurality of profiles (36). Bilddatenprozessor (1) nach Anspruch 8, wobei der Bilddatenprozessor (1) ausgestaltet ist, aus den Zeitverläufen (56) der Profilmerkmalen (38) der Mehrzahl von Profilen (36) den mindestens einen Geometrieparameter (28) des Messobjekts (6) zu ermitteln.Image data processor (1) after claim 8 , wherein the image data processor (1) is designed to determine the at least one geometric parameter (28) of the measurement object (6) from the time courses (56) of the profile features (38) of the plurality of profiles (36). Bilddatenprozessor (1) nach Anspruch 8, wobei der Bilddatenprozessor (1) ausgestaltet ist, mindestens ein weiteres Messobjekt (6'), zeitgleich mit dem Messobjekt (6) zu vermessen, wobei in den einzelnen digitalen Bildern (16) der Zeitreihe (14) jeweils ein Abbild eines weiteren Lichtschnitts (24') des vom Lichtblatt (10) beleuchteten mindestens einen weiteren Messobjekts (6') enthalten ist und in den aufeinanderfolgenden digitalen Bildern (16) der weitere Lichtschnitt (24') sich jeweils an aufeinanderfolgenden Stellen des mindestens einen weiteren Messobjekts (6') befindet, wobei der Bilddatenprozessor (1) ausgestaltet ist, in den digitalen Bildern (16) jeweils wenigstens ein weiteres Profil (36') des jeweiligen weiteren Lichtschnitts (24') zu identifizieren und wenigstens ein weiteres Profilmerkmal (38'), der repräsentativ für eine geometrische Charakteristik (300) des wenigstens einen weiteren Profils(36') ist, zu ermitteln, wobei der Bilddatenprozessor (1) ausgestaltet ist, aus dem wenigstens einen weiteren Profilmerkmal (38') der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder (16) einen Zeitverlauf (56') des wenigstens einen weiteren Profilmerkmals (38') zu ermitteln und aus dem Zeitverlauf (56') des wenigstens einen weiteren Profilmerkmals (38') den mindestens einen Geometrieparameter (28) des mindestens einen weiteren Messobjekts (6') zu ermitteln.Image data processor (1) after claim 8 , wherein the image data processor (1) is designed to measure at least one further measurement object (6') at the same time as the measurement object (6), with an image of a further light section ( 24') of the at least one further measurement object (6') illuminated by the light sheet (10) and in the successive digital images (16) the further light section (24') is in each case at successive points of the at least one further measurement object (6') is located, wherein the image data processor (1) is designed to identify in each case at least one further profile (36') of the respective further light section (24') in the digital images (16) and at least one further profile feature (38') which is representative of is a geometric characteristic (300) of the at least one further profile (36'), the image data processor (1) being designed from the at least one further profile feature l (38') of the successive digital images (16) to determine a time course (56') of the at least one further profile feature (38') and from the time course (56') of the at least one further profile feature (38') to determine the at least one geometric parameter (28) of the at least one further measurement object (6'). Sensoranordnung (2) umfassend einen Bilddatenprozessor nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und eine Kamera (34), wobei die Kamera (34) ausgestaltet ist, die Zeitreihe (14) von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern (16) für den Bilddatenprozessor (1) auslesbar aufzunehmen.Sensor arrangement (2) comprising an image data processor according to one of Claims 1 until 10 and a camera (34), the camera (34) being designed to record the time series (14) of consecutive digital images (16) for the image data processor (1) to be read out. Sensoranordnung (2) nach Anspruch 11, wobei die Sensoranordnung (2) als ein baulich zu einer Baueinheit integrierter Lichtschnitt-Sensor und/oder Profilsensor ausgestaltet ist.Sensor arrangement (2) after claim 11 , wherein the sensor arrangement (2) is designed as a structurally integrated light section sensor and/or profile sensor. Computerimplementiertes Verfahren zum Vermessen eines Messobjekts (6), welches eine durch mindestens einen Geometrieparameter (28) darstellbare geometrische Eigenschaft (200) besitzt, mittels eines eine Relativgeschwindigkeit (8) zum Messobjekt (6) aufweisenden Lichtblattes (10) umfassend die Schritte: - Auslesen einer Zeitreihe (14) von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern (16), wobei in den einzelnen digitalen Bildern (16) jeweils ein Abbild (22) eines Lichtschnitts (24) des vom Lichtblatt (10) beleuchteten Messobjekts (6) enthalten ist und in den aufeinanderfolgenden digitalen Bildern (16) der Lichtschnitt (24) sich jeweils an aufeinanderfolgenden Positionen des Messobjekts (6) befindet, - Identifizieren wenigstens eines Profils (36) des jeweiligen Lichtschnitts (24) in den digitalen Bildern (16) und Ermitteln wenigstens eines Profilmerkmals (38), der repräsentativ für eine geometrische Charakteristik (300) des wenigstens einen identifizierten Profils (36) ist, - Ermitteln eines Zeitverlaufs (56) des wenigstens einen Profilmerkmals (38) aus dem wenigstens einen ermittelten Profilmerkmal (38) der aufeinanderfolgenden digitalen Bilder (16) und - Ermitteln des mindestens einen Geometrieparameters (28) des Messobjekts (6) aus dem Zeitverlauf (56) des wenigstens einen Profilmerkmals (38).Computer-implemented method for measuring a measurement object (6), which has a geometric property (200) that can be represented by at least one geometry parameter (28), using a light sheet (10) having a relative speed (8) to the measurement object (6), comprising the steps: - reading a time series (14) of consecutive digital images (16), with each individual digital image (16) containing an image (22) of a light section (24) of the measurement object (6) illuminated by the light sheet (10) and in the consecutive digital images (16) of the light section (24) located at successive positions of the measurement object (6), - identifying at least one profile (36) of respective light section (24) in the digital images (16) and determining at least one profile feature (38) which is representative of a geometric characteristic (300) of the at least one identified profile (36), - determining a time profile (56) of the at least one profile feature (38) from the at least one determined profile feature (38) of the consecutive digital images (16) and - determining the at least one geometric parameter (28) of the measurement object (6) from the time course (56) of the at least one profile feature (38).
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