用于设计检测路径及用于确定待检测区域的方法技术

本发明专利技术涉及一种方法，用于为至少一个光学拍摄装置（４）特别是照相机设计检测路径（２）以检测三维物体（３），其中所述拍摄装置（４）及物体（３）可借助运动装置（５，６）相对彼此运动。为了使该用于设计检测路径及确定待检测区域的方法容易使用且所有待检测区域都被覆盖，提出基于该物体（３）和／或物体上待检测区域（１２）的设计数据（８）以及该拍摄装置（４）的以电子形式存储的光学成像特性并使用计算单元（１０），而通过给定光学拍摄装置（４）与待检测表面之间的限定的几何关系，自动地求得用于该拍摄装置（４）的检测路径（２）。

Method for designing a detection path and for determining a region to be detected

The invention relates to a method for at least one of the optical pickup device (4) is a special camera design path (2) detection to detect three-dimensional objects (3), wherein the shooting device (4) and the object (3) by moving device (5, 6) moving relative to each other. In order to make the design for the inspection path and method to determine the detection area to be easy to use and all tested area have been covered, based on the object (3) and / or the object to be detected region (12) design data (8) and the photographing apparatus (4) of the type stored in electronic form optical the imaging characteristics and the use of the calculation unit (10), and is given by the optical pickup apparatus (4) and the defined geometric relationship between the surface detection, automatically obtained for the shooting device (4) detection path (2).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种方法，用于为至少一个光学拍摄装置特别是照相机(摄像机)设计检测路径以检测三维物体，其中该拍摄装置及该物体可借助运动装置相对彼此运动。此外，本专利技术还涉及一种方法，用于根据物体的电子形式的设计数据例如CAD数据来确定三维物体表面上的待检测区域。
技术介绍
存在一些借助照相机来检查表面的方法，其中照相机相对待检查的物体运动并且光学地扫描该物体的表面。当物体较大时，必需预先给定检测路径，在该检测路径上光学拍摄装置或者说照相机沿着该物体移动。为此，将待检查的物体和/或该光学拍摄装置安装在运动装置上，例如安装在传送带、机械手、操作机、操纵装置等上，由此该物体和该拍摄装置可以相对彼此尽可能地以所有的自由度运动。该运动装置的运动过程即用于光学拍摄装置的检测路径必须预先给定以对该运动装置进行控制。这在复杂的三维物体例如车身的情况下恰好是费事的，因为为了扫描该物体的整个表面区域需要进行很多调节。该运动装置的运动过程通常必须手动地设置，或者至少手动地检验并在必要时再校正。在此，还必须选择该物体表面上的待检测区域。这些给定通常也是手动地进行的。
技术实现思路
所以，本专利技术的目的是提供，所述方法可更简单地执行并且可靠地覆盖所有待检测区域。该目的在用于设计本文开头所述类型的检测路径的方法中基本上通过以下方式解决，即，由物体和/或物体上待检测区域的设计数据及拍摄装置的以电子形式存储的光学成像特性并利用计算单元，通过给定该光学拍摄装置与待检测表面之间的限定的几何关系，而自动地求得用于该拍摄装置的检测路径，所述设计数据特别是CAD数据和/或用传感器测得的数据。然后，可以根据设计数据和光学拍摄装置的成像特性自动地计算出拍摄装置所需的路径，而不必费事地手动计算或确定。通过给定特别是通过拍摄装置与待检测表面之间的限定的几何关系而限定的拍摄条件，可以确定出用于拍摄装置的所有位置，以便在光学检测期间完全地覆盖整个物体或物体的待检测区域。在此，通过物体以电子形式存储的设计数据可以以任意的精度得知待检测物体的精确形状。因此，由这些信息可以自动地确定检测路径，而不必手动地预先给定运动过程。尤其还可以例如通过图像的拍摄及分析、扫描等而由传感器数据产生这些至关重要的设计数据。在此情况下，可自动地获知物体的必要设计数据，从而不必单独地预先给定所述设计数据。数据的存储是自动地进行的。由传感器数据测定设计数据也可用于改善现有设计数据的精度或者说提高其分辨率。在此，检测路径可设计成使得光学拍摄装置在静止或运动的物体上方被引导，其中优选考虑该运动装置的可能运动。特别有利的是，将该运动装置构造成操作机、操纵装置或多轴的移动单元，它尤其允许以更多的自由度例如绕着多个不同的转动轴运动。在设计检测路径时，优选这样地确定拍摄装置的拍摄位置，使得整个三维物体或三维物体上的所有待检测区域被拍摄到的图像覆盖。为此将检验根据设计数据求得的物体的待检测表面是否完全被检测期间拍摄到的图像覆盖。这可根据拍摄装置的已知光学成像特性及光学拍摄装置的通过检测路径限定的位置来确定。在该方法变型的特别有利的构型中，根据运动装置的运动信息及拍摄装置的所求得的拍摄位置来确定用于拍摄图像的时刻。通过考虑借助经过检测路径期间的拍摄位置及运动装置的实际运动信息，这些信息可直接地在光学扫描时使用，以便特别是根据分辨率、位置和/或时间来控制或者说触发图像的拍摄。根据本专利技术，可以对拍摄装置配置照明装置并且通过给定拍摄装置、照明装置及待检测表面之间的限定的几何关系而求得检测路径。由此，也在考虑照明状况的情况下来求得检测路径。对于照明装置及拍摄装置合成为一个检测单元的情况，则对该检测单元确定检测路径。但是也可以使拍摄装置及照明装置设有单独的运动装置，这些运动装置可彼此无关地运动。在此情况下，确定检测路径，使得不仅对于拍摄装置而且对于照明装置分别预先给定单独的检测路径，这两个检测路径彼此在时间上相协调。相应地，上述情形也适用于设置了多个拍摄装置、照明装置和/或检测单元的情况。对检测路径的设计可以包含对所有运动装置的运动过程的设计，并在必要时，如果物体也可运动甚至也包含该物体的运动过程的设计。为此，在本专利技术的一个特别有利的方案中，由检测路径来求得用于物体及拍摄装置和/或照明装置之间的相对运动的运动过程。在测定运动过程时优选考虑，保持检测时间和/或检测路程尽可能短，以优化检测期间的运动过程。因为取决于光学拍摄特性例如照相机焦距，光学拍摄装置的图像具有比表面的待检测区域明显更大的图像区段，所以根据本专利技术，对光学拍摄装置的每个图像配置一个图像内部的检测区域，该检测区域在检测期间由图像处理软件进行分析。为此可具体考虑，根据检测区域和检测路径来检验，通过设计数据定义的物体或物体上的待检测区域是否被完全覆盖了。这可以例如通过根据算出的检测路径由计算机辅助模拟检测曲线来实现，其中在图像中定义的检测区域被标记在根据设计数据定义的物体上，以便检验所有待检测区域实际上是否被覆盖了。为了可以附加地进行手动控制，可以考虑，检测轨迹和/或在物体上定义的待检测区域在显示装置特别是显示器上显示。本专利技术的目的也通过一个用于根据物体的设计数据特别是CAD数据来确定三维物体表面上的待检测区域的方法来解决，该方法可以以有利的方式与前述的方法相结合。但是，也可以分开应用对物体的待检测区域的确定与对检测路径的设计。在此，根据本专利技术，对于物体上的确定区域给定是否或以何种方式检测该区域，其中，在检测期间通过拍摄装置使该待检测区域与实际拍摄到的图像相对应。由此在检测期间检验是否所有待检测区域实际上都被拍摄了。在检测期间的该检查可不仅应用在自动的路径设计而且应用在手动的路径设计中，而确保整个物体实际上都被拍摄了。在本专利技术的方法的一个特别有利的实施形式中提出非检测区域和/或以特定方式检测的区域通过可由物体的设计数据确定的参数特别是几何形状或关系自动地求得。这样，可根据设计数据自动地求得物体的所有待检测区域。相反，可以自动地抑制例如由于其几何构型而不可进行有意义的检测的区域，而不必手动地选择或标记这些区域。由此大大地降低了用于手动地选择待检测区域的手工耗费。优选待检测区域可存储为能根据物体的设计数据产生的、计算而得的或者说人工的图像。然后，将这些人工图像与检测期间实际拍摄到的图像进行比较。此外还可以将这些计算出的图像直观化，以便提供光学检验的可能性。在本专利技术方法的一个特别有利的构型中，自动产生的待检测区域可手动地进行后处理，从而可以在自动产生的检测区域上进行校正。此外，为了检查还提出将具有待检测区域的人工图像和/或待检测区域的直观表示叠加到实际拍摄到的图像中。为了在检测期间实现待检测区域与实际的图像的精确对应，根据本专利技术，可将待检测区域中根据设计数据求得的特征与在拍摄到的图像中可看出的特征相比较。只要在这些特征的位置上出现偏差，就可基于该比较而在必要时通过将待检测区域及图像中的特征移动为上下重叠来实施位置校正。通过该调整，对于进一步的检测曲线简化了待检测区域与实际的图像的对应。在寻找特征时，除了当前的图像也引入已经拍摄的图像。根据前述的两个方法的特别优选的实施形式，该光学拍摄装置也被三维地校准。以这种方式，甚至可非常精确地根据图像求得拍摄到的物体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，用于为至少一个光学拍摄装置（４）特别是照相机设计检测路径（２）以检测三维物体（３），其中所述拍摄装置（４）及所述物体（３）可借助运动装置（５，６）相对彼此运动，其特征在于，基于该物体（３）和／或该物体上待检测区域（１２）的设计数据（８）以及该拍摄装置（４）的以电子形式存储的光学成像特性并利用计算单元（１０），通过给定该光学拍摄装置（４）与待检测表面之间的限定的几何关系，而自动地求得用于该拍摄装置（４）的检测路径（２），所述设计数据（８）特别是ＣＡＤ数据和／或用传感器测得的数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E埃舒，S维南德，
申请(专利权)人：伊斯拉视像系统股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]