DE2940262C2

DE2940262C2 - Verfahren zum Ermitteln der Kontur eines an einer Meßstelle vorbeigeführten Objektes

Info

Publication number: DE2940262C2
Application number: DE19792940262
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Armbruster
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-04
Filing date: 1979-10-04
Publication date: 1982-09-30
Also published as: DE2940262A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Kontur eines an der Meßstelle einer fotoelektrischen Meßeinrichtung vorbeigeführten Objektes.

Eine bekannte fotoelektronische Meßeinrichtung besteht aus einer Kamera mit zwü senkrecht aufeinander angeordneten Fotodioden/eilen, einer sogenannten χ-Zeile und einer y-Zeile. Hinter C-m Objektiv dieser Kamera ist ein Teilerwürfel angebracht, der das aufgenommene Objekt in zwei Bildebenen abbildet. Jeweils eine der Fotodiodenzeilen der Kamera liegt hierbei in einer der abgebildeten Ebene, wobei beide Fotodiodenzeilen genau in der optischen Achse zentriert sind und ein virtuelles Fadenkreuz bilden. Mit einer solchen Anordnung können also zwei schmale Streifen der Szene, die senkrecht aufeinander stehen, mit Hilfe der Fotodioden erfaßt werden. Es werden somit nur die Bildpunkte des Objektes berücksichtigt, die sozusagen auf einem »Fadenkreuz« liegen. Eine Messung durchlaufender Objekte ist mit einer derartigen Einrichtung nicht möglich.

Zum Vermessen von Objekten, beispielsweise von Werkstücken des Feinwerkbaues, interessieren jedoch nicht nur die jeweils auf einem Fadenkreuz liegende, so 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 beziehungsweise 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 Bildbereieh der Kamera erfordern, was aus rationellen Gründen meist nicht möglich ist.

Bekannt ist auch eine fotoelektrische Breitenbeziehungsweise Flächenmeßanordnung (DE-AS 16 23 222), bei der die zu messenden Objekte an einer Meßstelle vorbeigeführt werden, an der eine Reihe von fotoelektrischen Empfängern quer zur Bewegungsrichtung angeordnet sind. Die Synchronisation der transla torischen Bewegung des zu messenden Objektes mit der Abtastung durch die fotoelektrischen Empfänger erfolgt hier über einen Impulsgeber, der entsprechend einer bestimmten zurückgelegten Wegstrecke des zu messenden Objektes eine Anzahl von Impulsen, die zumindest der Anzahl der fotoelektrischen Empfänger entspricht, abgibt Durch diese Impulse des Impulsgebers werden also die fotoelektrischen Empfänger einzeH angesteuert, wobei das sich kontinuierlich weiterbewegende Objekt demnach in einer Sägezahnkurve abgetastet wird. Durch das mechanische Zwischenglied — den durch die Fortbewegung des Objektes sich bewegenden Impulszähler — und die damit einhergehende mangelhafte Synchronisation zwischen der Objektbewegung und der fotoelektrischen Abtastung, die beispielsweise durch Schlupf oder unregelmäßigen Antrieb des Objektes hervorgerufen sein kann, sind jedoch Fehlmessungen nicht auszuschließen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, derartige Fehlmessungen auszuschließen, also ein Verfahren anzugeben, wie eine vollkommene Synchronisation zwischen der Bewegung des Meßobjektes und der zeilenmäßigen Abtastung durch die fotoelektrischen Empfänger erreicht werden kann. Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß die fotoelektrische Meßeinrichtung eic? elektronische Kamera mit zwei senkrecht aufeinanderstehenden Fotodiodenzeilen ist, daß eine dieser Fotodiodenzeilen in der Bewegungsrichtung des zu messenden Objektes liegt und daß die durch das Fortschreiten des Objektes in dieser Längs-Fotodiodenzeile bedingten Lichtwsrt- beziehungsweise Ladungsänderungen einer Steuereinheit zugeführt werden und jeweils das Abtastsignal für die senkrecht hierzu angeordneten Fotodiodenzeile bilden.

Nicht mehr also wie bei der bekannten Einrichtung erfolgt eine mechanische Stellungsübertragung zu der elektrischen Abtasteinrichtung, sondern das zu messende Objekt wird in seiner fortschreitenden translatorischen Bewegung ebenfalls fotoelektronisch erfaßt, wobei eine jeweilige Hell/Dunkel-Änderung in der Längsfotodiodenzeile ein Signal abgibt zum Abtasten in der senkrecht hierzu angeordneten Fotodiodenzeile. Dadurch wird das zu messende Objekt exakt jeweils im Abstand einer Diode in der Längs-Fotodiodenzeile durch die quer hierzu liegende Fotodiodenzeile, praktisch vollkommen unabhängig von der Geschwindigkeit der Fortbewegung des zu messenden Objektes erfaßt. Maßgebend ist ausschließlich die Lichtwertänderung in der Längs-Fotodiodenzeile, die beispielsweise durch die Vorderkante des zu messenden Objektes oder einer im Objekt befindlichen Bohrung oder auch von der hinterkante des Objektes hervorgerufen wird. Damit ist eine einwandfreie Synchronisation zwischen dem zu messenden Objekt und der elektrischen Meßeinrichtung gegeben, wodurch Fehlmessungen sicher vermieden sind.

Dem Stande der Technik zugehörend sind zwar schon Meßanordnungen, die mit elektronischen Kameras arbeiten, die auch zwei senkrecht aufeinanderstehende Fötödiodenzeilen oder aueh eine Fotodiodenmatrix aufweisen. Bei diesen bekannten Einrichtungen beziehungsweise Vorrichtungen (beispielsweise nach der DE-OS 29 20 531 oder der US-PS 40 13 832) handelt es sich jedoch jeweils um statische Aufnahmen von Objekten, wobei diese Objekte also ruhen und jeweils nur ein bestimmter Zustand festgestellt oder ein Ist- mit einem Soll-Wert verglichen wird. Bekannt sind selbstverständlich auch Schaltungsanordnungen (beispiels-

weise nach der DE-OS 27 24 109), bei denen elektronische Endglieder einer Reihe das Auslösesignal für weitere elektronische Glieder abgeben. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um das Erfassen bewegter körperlicher Objekte, also um die elektronische Abtastung der Dimensionen solcher Objekte mittels Fotodiodenzeilen, wobei die so ermittelten elektrischen Werte unmittelbar über an sich bekannte weitere elektronische Einneiten ausgewertet werden können.

So ist es beispielsweise nach der Erfindung ohne weiteres möglich, der Steuereinheit über ein IEC-Interface einen auf die Steuereinheit zurückwirkenden Rechner nachzuschalten oder auch der Steuereinheit eine Logik zuzuordnen, mit der das Abtastraster zu variieren ist

Anhand der 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 (,»-Zeile) horizontal montiert, in der anderen Ebene ist die Photodiodenzeile fr-Zeile 5) vertikal angebracht. Bei einem feststehenden Objekt ergeben sich somit die Abmessungen des Objektes über diesem »Fadenkreuz«.

F i g. 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 lEC-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 (Grauwertände-

rung) bewirkt Eine Änderung 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 *-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 mu selbstverständlich der Abbildungsmaßstab der Optik berücksichtigt werden.

Nach der Erfindung kann der Abstand der Streifen außerdem durch eine Logik bzw. durch den Rechner vorgegetsn werden. Damit kann auch eine Weiterführung der streifenförmigen Abtastung auch dann erreicht werden, wenn das Objekt die Länge der j/-Zeile überschreitet bzw. wenn im Objekt Bohrungen vorhanden sind, die die Schlußkante des Objektes vortäuschen könnten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ermitteln der Kontur eines an der Meßstelle einer fotoelektrischen Meßeinrichtung vorbeigeführten Objektes, dadurch ge- kennzeichnet, daß die fotoelektrische Meßeinrichtung eine elektronische Kamera mit zwei senkrecht aufeinanderstellenden Fotodiodenzeilen (4,5) ist, daß eine dieser Fotodiodenzeilen (5) in der Bewegungsrichtung (6) des zu messenden Objektes (1) liegt und daß die durch das Fortschreiten des Objektes (1) in dieser Längs-Fotodiodenzeile (5) bedingten Lichtwert- beziehungsweise Ladungsänderung einer Steuereinheit zugeführt werden und jeweils das Abtastsignal für die senkrecht hierzu angeordnete Fotodiodenzelle (4) bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinheit eine Logik zugeordnet ist, mit d".r das Abtastraster zu variieren ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinheit über ein lEC-Interface ein auf die Steuereinheit zurückwirkender Rechner nachgeschaltet ist.