DE2940262A1 - Verfahren zum optischen abtasten von objekten in zwei orthogonalen richtungen mittels einer elektronischen kamera - Google Patents

Description

• Verfahren zum optischen Abtasten von Objekten in zwei orthogonalen
• Richtungen mittels einer elektronischen Kamera Die Erfindung betrifft ein Verfahren mittels einer elektronischen Kamera zum Abtasten von Objekten in zwei orthogonalen Richtungen, bei der das Objekt durch zwei Photodiodenzeilen, einer sogenannten x-Zeile und einer :y-Zeile abgetastet wird.
• Bei bekannten derartigen Kameras wird über einen Teilerwürfel, der hinter einem Objektiv angebracht ist, das aufgenommene ObJekt in zwei Bildebenen abgebildet. Eine Photodiodenzeile, die sogenannte x-Zeile, ist in dieser Ebene horizontal, eine weitere Photodiodenzeile, die y-Zeile, vertikal angeordnet. Beide Photodiodenzeilen sind dabei genau in der optischen Achse zentriert und bilden ein virtuelles Fadenkreuz. Mit dieser Anordnung können also zwei schmale Streifen der Szene, die senkrecht aufeinander stehen mit Hilfe der Photodioden erfaßt werden. Bei der Aufnahme werden also nur die Bildpunkte eines Objekts berücksichtigt, die sozusagen auf einem "Fadenkreuz" liegen.
• Mit einer derartigen Kamera kann man zunächst nur flache Objekte in zwei orthogonalen Richtungen vermessen. Sie müssen dabei durch eine Vorrichtung im Bildbereich positioniert werden, die außerdem für ausreichenden Kontrast zwischen Meßobjekt und Hintergrund zu sorgen hat. Eine Messung durchlaufender Objekte ist mit einer derartigen Einrichtung nicht möglich.
• Zum Vermessen von Objekten, beispielsweise Werkstücken des Feinwerkbaus, interessieren jedoch nicht nur die jeweils auf einem Fadenkreuz liegenden Meßpunkte, sondern im allgemeinen die gesamten Abmessungen des Objektes, sowie die Lage von Bearbeitungskanten und Bohrungen etc.
• Es wird also fast stets eine Gesamtabbildung des Objektes, bzw. die Möglichkeit des Vermessens von mehreren Meßpunkten gefordert. Selbstverständlich könnten der bekannten Kamera jeweils in Einzelaufnahmen die interessierenden Meßpunkte zugeordnet werden, jedoch würde dies jeweils eine neue Positionierung des Objektes im Bildbereich der Kamera erfordern, was aus rationellen Gründen meistens nicht möglich ist.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, darartige Objekte mit ihren Gesamtabmessungen mittels einer solchen beschriebenen Kamera elektronisch abzubilden. Dies erfolgt dadurch, daß das Objekt in Richtung einer Photodiodenzeile an der Kamera vorbeigeführt wird. Dabei ist dieser Zeile eine Steuereinheit nachgeschaltet, die bei einer Ladungsänderung in dieser Zeile die Abtatung der anderen Zeile auslöst.
• Durch das Vorbeiführen des abzubildenden Objektes an der Kamera, bzw.
• der Kamera am abzubildenden Objekt, erfolgt in der Zeile, die in Richtung der translatorischen Bewegung des Objektes liegt, beispielsweise in der y-Zeile, durch eine Lichtwertänderung in einer der Photodioden eine Ladungsänderung, die über die nachgeschaltete Steuereinheit bewirkt, daß nunmehr die andere Zeile, die x-Zeile, abgetatet wird.
• Mit dem Fortschreiten des Objektes in Richtung der y-Zeile und der damit verbundenen Lichtwertänderung in dieser Zeile wird jeweils die x-Zeile ausgelesen, womit das vobeigeführte Objekt in Streifen elektronisch abgetatet wird. Hierbei wird zweckmäßigerweise der Steuereinheit'eine Logik zugeordnet, mit der das Abtastraster variiert werden kann. Statt der Logik oder zusätzlich hierzu kann der Steuereinheit über ein IEC-Interface ein Rechner nachgeschaltet sein, mit dem dann nicht nur die Abtaststellen für die x-Zeile festgelegt werden können, sondern der dann die Auswertung der übermittelten Bilddaten übernimnt.
• Selbstverständlich wäre prinzipiell auch ein Vorbeiführen des Objektes in beliebiger Richtung relativ zu den beiden Photodiodenzeilen möglich, jedoch müßten dann von dem nachgeschalteten Rechner jeweils Korrekturen berücksichtigt werden, um eine exakte Gesamtabbildung zu erreichen.
• Anhand der beigefügten Abbildungen, und zwar der schematischen Darstellung einer Kamera (Fig. 1) und einem Blockschaltbild (Fig. 2) soll die Erfindung näher erläutert werden.
• Die Abbildung eines Objektes 1 wird über ein Objektiv 2 einem Teilerwürfel 3 zugeleitet, der sie seinerseits auf zwei orthogonalen Ebenen projeziert. In der einen Ebene ist nun eine Photodiodenzeile (x-Zeile) horizontal montiert, in der anderen Ebene ist die Photodiodenzeile (y-Zeile 5) vertikal angebracht. Bei einem feststehenden Objekt ergeben sich somit die Abmessungen des Objektes über diesem "Fadenkreuz".
• Figur 2 zeigt die oben beschriebene Kamera, der eine Steuereinheit für die y-Zeile 5 wie auch für die x-Zeile zugeordnet ist. Den Steuereinheiten ist ein IEC-Interface nachgeschaltet, das zu einem Rechner führt.
• Wird das Objekt 1 an der Kamera vorbeigeführt, so wird durch eine Kante des Objekts die sich im Bildbereich bewegt, eine Lichtänderung (Grauwertänderung) bewirkt. Eine Anderung der Ladungen auf der Photodioden in der y-Zeile ist die Folge, wodurch die der y-Zeile 5 nachgeschaltete Steuereinheit einen Abtastvorgang der x-Zeile 4 auslöst.
• Das hierdurch erzeugte analoge Bildsignal wird digitalisiert und über das Interface dem Rechner zum Abspeichern bzw. zur Auswertung zugeleitet.
• Mit dem Fortschreiten des Objektes 1 (gekennzeichnet durch den Doppelpfeil 6) rückt diese Kante des Objektes und die damit verbundene Lichtänderung auf der y-Zeile vor, so daß, jeweils bedingt durch die entsprechende Ladungsänderung in der y-Zeile 5, eine Abtastung der x-Zeile und damit eine getreue Abbildung des Objektes im Rechner erfolgt.
• Das bild setzt sich somit aus Streifen zusammen, deren Mindestabstand gleich dem Abstand zweier Dioden in der y-Zeile 5 ist. Hierbei muß selbstverständlich der Abbildungsmaßstab der Optik berücksichtigt werden.
• Nach der Erfindung kann der Abstand der Streifen außerdem durch eine Logik bzw. durch den Rechner vorgegeben werden. Damit kann auch eine Weiterführung der streifenförmigen Abtastung auch dann erreicht werden, wenn das Objekt die Länge der y-Zeile überschreitet bzw. wenn im Objekt Bohrungen vorhanden sind, die die Schlußkante des Objektes vortäuschen könnten.
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Claims (3)

1. Patentansprüche 0Verfahren mittels einer elektronischen Kamera zum optischen Abtasten von Objekten in zwei orthogonalen Richtungen, bei der das Objekt durch zwei Photodiodenzeilen, einer sogenannten x-Zeile und einer y-Zeile, abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (1) in Richtung einer Photodiodenzeile (4,5) an der Kamera vorbeigeführt wird und daß einer dieser Photodiodenzeilen eine elektronische Steuereinheit nachgeschaltet ist, die bei einer Ladungsänderung in dieser Zeile (5) die Abtastung der anderen Zeile (4) auslöst.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinheit eine Logik zugeordnet ist, mit der das Abtastraster zu variieren ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinheit über ein IEC-Interface ein auf die Steuereinheit zurückwirkender Rechner nachgeschaltet ist.