用于测量基本上为两维的物体的几何尺寸的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种通过图像处理传感器（１４）来测量基本上为两维的物体（１０）的几何尺寸或结构的装置和方法，其中要被测量的物体设置在一个物体放置面（１２）上并在物体放置面一侧通过一个图像处理传感器（１４）进行测量，所述图像处理传感器（１４）在物体（１０）下方在一个平行于物体放置面（１２）延伸的平面里进行调整。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于通过一个图像处理传感器来测量基本上为两维的物体的几何尺寸或结构的装置，其中要被测量的物体放置在一个物体放置面上并在物体一侧设置图像处理传感器、如CCD摄像头。此外本专利技术涉及一种用于在使用一个图像处理传感器的条件下来测量基本上为两维的物体的几何尺寸或结构的方法，其中要被测量的物体放置在一个物体放置面上并在物体一侧设置图像处理传感器、如CCD摄像头。
技术介绍
为了测量主要是两维物体、如工件或刀具的几何尺寸、尤其是为了在测试技术上获得质量特征，最好使用具有图像处理传感器、如CCD摄像头的坐标测量仪。一般这样建立这些测量仪，使要被测量的物体从下部被照明，通过十字台进行移动并且从上面通过图像处理传感器来测量感兴趣的测量物体结构。所述结构原理的缺陷是，对于不同厚度的物体所述图像处理传感器必需二次聚焦。在物体上出现最小的高度级时同样所必需的二次聚焦延长了测量过程。此外为了测量确定的标志，通常将图像处理传感器定位在标志的那个地点上，然后摄取工件的轮廓，最后进行计算。因此不获取测量物体的整个概况。此外多次地接近测量物体的各部位，以便先后摄取相互靠近的标志。这同样使测量时间延长。还已知所谓的扫描系统，其中通过条形传感器扫描一个区域的较大部分。这种系统的缺陷是，图像信息由一个在第一方向上的直线扫描运动和在一个第二方向上的传感器几何尺寸组合而成。传感器的这个专用几何尺寸同样需要投影光学系统，它们基本上不能够实现精确的成像。结果是按照这个原理所制成的测量仪只具有较低的精度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，这样进一步改进上述类形的装置和方法，使得能够以高测量精度非常快速地测量两维物体或其几何尺寸、尤其是物体棱边和物体拐角和物体边缘。为了解决这个技术问题从装置方面主要规定，所述图像处理传感器设置在物体下方并可以在一个平行于物体放置面延伸的平面里进行调整。尤其是将移动的图像处理传感器设置在一个封闭的外壳里面，该外壳在物体侧通过一个透明的面封闭，在该面上可以放置所述物体。当然也可以将物体与透明面间隔距离地放置在分开的载物台上。在一个改进方案中规定，在物体或工件放置面的上方设置一个最好是发光面形式的照明机构。尤其规定，所述装置包括一个具有一个封闭的底部和一个盖板的外壳。封闭的底部包含具有光学系统以及驱动机构的传感器，而在盖板侧配有一个透明的遮盖物如玻璃板，在该玻璃板上可以定位要被测量的物体。盖板本身具有照明机构，其中只有当盖板遮盖外壳的下部件、即封闭时，才可以进行测量。因此物体在测量时在所有周边处被外壳、即外壳下部和盖板所包围，因此不会产生物体的不经意的位移或其它影响测量的变化。此外可以规定，物体聚焦地被在物体方向上辐射的光源、如发光二极管包围，以使物体在传感器侧被照亮。作为用于图像处理传感器的投影光学系统可以使用具有大景深的远心的物镜。景深例如可以为50mm，对此没有限制。图像处理传感器的位置可以通过从属的XY驱动机构进行调整，其中位置可以通过相应的标尺系统进行测量。在图像处理传感器上可以连接一个图像存储器，它代表了所期望的、尤其是仪器整个测量范围的大小。此外可以对测量范围、尤其是整个测量范围的图像存储器附设一个评价计算单元，该单元对整个图像内容进行几何计算。所述图像处理传感器最好包括矩阵形的图像处理传感器并设计为CCD矩阵摄像头。一种上述类形的用于测量基本上为两维的物体的方法，其特征在于，所述图像处理传感器可调整地设置在物体放置面下方的一个平面里，该平面平行于物体放置面延伸。因此图像处理传感器以向上的视线在一个平面里移动地设置在测量物体的下方。在此通过图像处理传感器可以在测量范围的多个位置上摄取图像，并将该图像从计算技术上在图像存储器中组拼成一个完整图像。也可以在整个测量范围上分开地摄取图像，并将该图像组拼成一个完整测量图像。在此完整图像在几何特征方面可以通过一个图像处理系统进行分析。例如传感器视场为50×80mm2而测量范围为400×200mm2，这只是示例列举的数值。通过按照本专利技术的构思能够减小或避免现有技术中固有的缺陷。这一点按照本专利技术由此实现，使移动的图像处理传感器以向着物体、即向上的视线设置在物体下方并例如设置在一块玻璃板下方。这一点使得要测量的物体范围如测量物体的棱边与厚度无关地分别位于相同的平面中。因此不要求传感器调焦。此外通过按照本专利技术使用一个具有足够景深的光学系统能够自动分级地部分地在一个位置中进行测量，而无需聚焦过程。为了优化测量时间，按照本专利技术有选择地通过相互排列图像处理传感器的位置来扫描整个测量范围或测量范围的部分。由此可能在所连接的图像处理计算机中产生一个完整图像。测量技术上的计算在整个图像中一次性地实现。因此省去定位过程并获得要被测量物体的完整全貌。测量范围的部分本身也可以作为局部的完整测量图像，然后通过一个图像处理系统进行计算。尤其是通过使矩阵形的图像处理传感器精确地定位避免现有的技术缺陷。优选规定，为了测量物体或这个物体的部位利用一个具有不同工作间距的光学系统。但是尤其可以使用一个光学系统，它具有一个变焦距镜组，该变焦距镜组包括至少两个在轴向上分别独立地可马达移动的镜头组。对此可以参阅WO 99/53268，在其公开内容中涉及到所述内容。在本专利技术的优选方案中规定，首先将图像处理传感器粗略地对准到要被测量的物体的或物体部分的位置上，其中在对准图像处理传感器时这个图像处理传感器以一个加速度a1＞0mm/s2运动，以便然后使图像处理传感器制动，并在图像处理传感器以加速度a2为0mm/s2≤a2＜a1移动时测量所述位置。在此必要时可以对物体附加地供以闪光，或者将具有快门的CCD摄像头用作图像处理传感器。通过与此相关的措施实现传感器运动与各待摄取的图像之间的关联，其中通过闪光或快门实现图像处理传感器的视在停止，其结果是这样进行测量，尽管图像处理传感器在测量期间可能处于静止。附图说明本专利技术的其它细节、优点和特征不仅可以从权利要求、在其中得到的特征本身和/或组合中给出，而且可以从下面的对优选的实施例附图的描述中给出。附图示出图1一个用于测量一个两维物体的装置的原理图，图2a+2b一种测量方法的第一实施例的原理图，图3a+3b一种测量方法的第二实施例的原理图。具体实施例方式在图1中纯原理地示出用于测量一个基本上为两维的物体10的装置，该物体设置在一个物体放置面12上。这个放置面按照本专利技术是透明的并尤其由玻璃板构成，以便能够从下面测量物体10。在物体放置面12下方在一个坐标测量仪的X和Y方向上可调整地设置一个图像处理传感器14。该图像处理传感器最好由一个CCD矩阵摄像头16组成，对该摄像头前置一个尤其是远心的物镜形式的、具有大景深的光学系统18。在此物体放置面12可以是一个外壳的表面，在该外壳中可以相对于物体10在X和Y方向调整图像处理传感器14。在此外壳表面是透明的，其中物体10或者直接顶靠在外壳表面上，或者相对于外壳表面等距地设置。移动的图像处理传感器14以向着物体10的视线设置在物体10下方并设置在尤其由玻璃板构成的物体放置面12的下方，由此对于足够的物镜18的景深不再需要传感器16的调焦，因为要被测量的物体部位-如在实施例中孔20的棱边-与物体10的厚度无关地位于相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过图像处理传感器（１４）来测量基本上为两维的物体（１０）的几何尺寸或结构的装置，其中要被测量的物体设置在一个物体放置面（１２）上，并在物体一侧设置图像处理传感器、如ＣＣＤ摄像头（１６），其特征在于，所述图像处理传感器（１４）设置在物体（１０）下方并可以在一个平行于物体放置面（１２）延伸的平面里进行调整。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R克里斯托夫，
申请(专利权)人：沃思测量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]