DE19518465C2

DE19518465C2 - Method and device for measuring a polygonal body

Info

Publication number: DE19518465C2
Application number: DE1995118465
Authority: DE
Inventors: Marcus Gut; Juergen Froehner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2015-05-20
Also published as: DE19518465A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum berührungslosen Vermessen eines vieleckigen Körpers mittels eines optischen Meßsystems. Um beispielsweise auch noch während der Produktion von Endlosprofilen deren Querschnittsabmessungen laufend zu überwachen, um Abweichungen rechtzeitig entgegen wirken zu können, wird als einfaches und ökonomisch zur realisierendes Verfahren vorgeschlagen, daß zum Vermessen des Querschnitts des vieleckigen Körpers ein optisches Meßsystem vorgesehen ist, das um den zu vermessenden Körper (K) drehbar ist. Das Verfahren umfaßt eine tangential zur Drehbewegung befestigte Linearführung (L) und einen auf der Linearführung (L) beweglichen Meßsensor (S), wobei der Meßsensor (S) im Schritt 1.1. entlang der Linearführung (L) in Richtung auf den Körper (K) verfahren wird, bis an einer ersten Position eine Abschattung des Meßstrahles erfolgt. Anhand der Geometriedaten des Meßsystems an der ersten Position wird im Schritt 1.2. eine erste Gerade (G1) ermittelt, das Meßsystem wird im Schritt 1.3. dann um einen vorgebbaren Winkel verdreht und der Meßsensor wird erneut zur Kontur verfahren, bis an einer zweiten Position (P2) wieder eine Abschaltung erfolgt. Anhand der Geometriedaten des Meßsystems an der zweiten Position (P1) wird im Schritt 1.4. eine zweite Gerade ermittelt, wobei im Schritt 1.5. der Schnittpunkt (P1) der ersten mit der zweiten Geraden (G2) berechnet wird. Die Schritte 1.3. bis 1.5. werden wiederholt, wobei jeweils der Schnittpunkt (P1) der ...The invention relates to a method for the contactless measurement of a polygonal body by means of an optical measuring system. In order, for example, to continuously monitor their cross-sectional dimensions during the production of endless profiles in order to counteract deviations in good time, it is proposed as a simple and economical method to be implemented that an optical measuring system is provided to measure the cross-section of the polygonal body body to be measured (K) is rotatable. The method comprises a linear guide (L) fixed tangentially to the rotary movement and a measuring sensor (S) movable on the linear guide (L), with the measuring sensor (S) in step 1.1. is moved along the linear guide (L) in the direction of the body (K) until the measuring beam is shaded at a first position. Based on the geometry data of the measuring system at the first position, step 1.2. a first straight line (G1) is determined, the measuring system is in step 1.3. then rotated by a predeterminable angle and the measuring sensor is moved to the contour again until a switch-off takes place again at a second position (P2). On the basis of the geometry data of the measuring system at the second position (P1) in step 1.4. a second straight line is determined, in step 1.5. the intersection (P1) of the first with the second straight line (G2) is calculated. Steps 1.3. until 1.5. are repeated, with the intersection (P1) of the ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Vermessen von Eckpunkten eines vieleckigen Körpers mittels eines opti schen Meßsystems.The invention relates to a method and an apparatus for Measuring corner points of a polygonal body using an opti measuring system.

Bei den verschiedenen Produktionsprozessen wird von der Materialprüfung am Ende des Produktionsprozesses zu einer Online-Überwachung überge gangen. Beispielsweise wäre es wünschenswert noch während der Produk tion von Endlosprofilen deren Querschnittsabmessungen laufend zu über wachen, um Abweichungen rechtzeitig entgegen wirken zu können.In the various production processes, material testing transferred to online monitoring at the end of the production process went. For example, it would be desirable during the product tion of continuous profiles with their cross-sectional dimensions continuously watch to counteract deviations in good time.

Aus DE 32 19 389 A1 ist ein Verfahren zur Querschnittsbestimmung durch Abschattung eines parallelverschobenen Meßlichtstrahls aus verschiedenen Drehrichtungen bekannt.DE 32 19 389 A1 describes a method for determining the cross section Shadowing a parallel shifted measuring light beam from different Known directions of rotation.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und ökonomisch zu realisieren des Verfahren zum berührungslosen Vermessen eines vieleckigen Körpers sowie eine entsprechende Vorrichtung hierfür zu schaffen.The object of the invention is to realize a simple and economical of the method for the contactless measurement of a polygonal body and to create a corresponding device for this.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Vorrichtung mit den in den Ansprüchen 1 bzw. 6 angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved by a method and by a device the features specified in claims 1 and 6 solved.

Dabei geht es um ein Verfahren zum Vermessen des Querschnitts eines vieleckigen Körpers mit einem optischen Meßsystem aus einem Meßsensor und einer gegenüberliegenden Lichtquelle, das um den zu vermessenden Körper drehbar und tangential zur Drehrichtung in einer Linearführung ver fahrbar ist. Das Verfahren besteht aus folgenden Schritten: 1.1. Das Meßsy stem wird entlang der Linearführung in Richtung auf den Körper verfahren, bis an einer ersten Position eine Abschattung des Meßstrahles erfolgt. 1.2. Anhand der Geometriedaten des Meßsystems an der ersten Position wird eine erste Gerade ermittelt. 1.3. Das Meßsystem wird um einen vorgebbaren Winkel verdreht und erneut zur Kontur verfahren, bis an einer zweiten Posi tion wieder eine Abschattung erfolgt. 1.4. Anhand der Geometriedaten des Meßsystems an der zweiten Position wird eine zweite Gerade ermittelt. 1.5. Der Schnittpunkt der ersten mit der zweiten Geraden wird berechnet, wobei die Schritte 1.3. bis 1.5. werden wiederholt, wobei jeweils der Schnittpunkt der neu ermittelten Geraden mit den vorhergehenden bestimmt wird. Wenn der zuletzt berechnete Schnittpunkt vom vorhergehenden abweicht, wird der vorhergehende Schnittpunkt als Eckpunkt gewertet und die zuletzt be stimmte Gerade wird zur ersten einer neuen Meßsequenz.It is a method for measuring the cross section of a polygonal body with an optical measuring system from a measuring sensor and an opposite light source, which is rotatable about the body to be measured and tangential to the direction of rotation in a linear guide ver. The procedure consists of the following steps: 1.1. The measuring system is moved along the linear guide in the direction of the body until the measuring beam is shaded at a first position. 1.2. A first straight line is determined on the basis of the geometry data of the measuring system at the first position. 1.3. The measuring system is rotated by a predefinable angle and moved to the contour again until shading occurs again at a second position. 1.4. A second straight line is determined on the basis of the geometry data of the measuring system at the second position. 1.5. The intersection of the first and the second straight line is calculated, with steps 1.3 . until 1.5. are repeated, the intersection of the newly determined straight line with the previous one being determined in each case. If the last calculated intersection differs from the previous one, the previous intersection is evaluated as the corner point and the last straight line becomes the first of a new measurement sequence.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich nung beschrieben.An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing described.

Dabei zeigen die Fig. 1 bis 4 die Vermessung des Querschnittes eines Körpers.Here, Figs. 1 to 4 show the measurement of the cross section of a body.

Fig. 1 zeigt ein Meßsystem M, das um einen Körper K drehbar und verfahr bar angeordnet ist. Der Körper K muß sich jedoch nicht zwingend im Mittel punkt des Meßsystems M befinden. Das Meßsystem M ist auf einer tangen tial an einer kreisförmigen Vorrichtung V befestigten Linearführung L ver schiebbar angeordnet. Die Verschiebung einer als Meßsensor dienenden Kamera S, hier eine CCD-Kamera, erfolgt über nicht dargestellte Schrittmo toren, die von der Steuervorrichtung C angesteuert werden. Fig. 1 shows a measuring system M, which is arranged rotatable about a body K and movable bar. The body K does not necessarily have to be in the center of the measuring system M. The measuring system M is arranged on a tangential tial on a circular device V linear guide L slidably. The displacement of a camera S serving as a measuring sensor, here a CCD camera, takes place via step motors, not shown, which are controlled by the control device C.

Der Kamera S gegenüber befindet sich eine Lichtquelle Q. Diese wird auf einer zweiten Linearführungsachse L, die parallel zur ersten Linearfüh rungsachse angeordnet ist, synchron zur Kamera S gesteuert.A light source Q is located opposite the camera S. This is turned on a second linear guide axis L, which is parallel to the first linear guide is arranged in sync with the camera S controlled.

Zur Vermessung der Eckpunkte des Körpers K wird die Kamera S und die Lichtquelle Q von rechts an die Kontur gefahren. Die Kamera S verfügt über eine Vielzahl von in einer Zeile angeordneten optischen Sensoren. Wenn ein ausgewählter Sensor bzw. Bildpunkt der Kamera S, vorzugsweise der in der Mitte befindliche, durch den Körper K abgeschattet wird, wird die Positi on der Kamera S registriert und daraus eine Gerade G1 bestimmt. Danach wird die gesamte Meßeinrichtung - wie in Fig. 2. dargestellt - um einen vor gegebenen Winkel verdreht und die Kamera wieder bis zur Abschattung des ausgewählten Sensors bzw. Bildpunktes an die Kontur gefahren. Diese neue Position wird ebenfalls registriert und daraus eine Gerade G2 bestimmt. So dann wird der Schnittpunkt P1 der Geraden G1 mit der Geraden G2 berech net. Dieser Schnittpunkt P1 stellt den ersten Eckpunkt des Querschnitts des Körpers K dar.To measure the corner points of the body K, the camera S and the light source Q are moved from the right to the contour. The camera S has a large number of optical sensors arranged in a row. If a selected sensor or pixel of the camera S, preferably the one in the middle, is shadowed by the body K, the position of the camera S is registered and a straight line G1 is determined from it. Then the entire measuring device — as shown in FIG. 2 — is rotated by a given angle and the camera is moved to the contour again until the selected sensor or pixel is shaded. This new position is also registered and a straight line G2 is determined from it. Then the intersection P1 of the straight line G1 with the straight line G2 is calculated. This intersection P1 represents the first corner point of the cross section of the body K.

Im nächsten, in Fig. 3. dargestellten Schritt wird das Meßsystem wieder um einen vorgegebenen Winkel weitergedreht und das Verfahren wiederholt sich von neuem. Allerdings tritt nun der Fall auf, daß der Schnittpunkt P2 der zweiten Geraden G2 mit der dritten Geraden G3 nicht mehr mit dem vorher gehenden Schnittpunkt P1 übereinstimmt. In diesem Fall wird der vorherge hende Schnittpunkt P1 als erster Eckpunkt festgelegt und in der Steuerung gespeichert. Der Schnittpunkt P2 bleibt unberücksichtigt. Die Abweichung der Schnittpunkte ist für die Steuerung das Signal, mit einer neuen Meßse quenz zur Bestimmung eines weiteren Eckpunktes zu beginnen. Die dritte Gerade G3 wird damit zur ersten Geraden G1 - der neuen Meßsequenz. Im nächsten Schritt wird das Meßsystem M weitergedreht und eine vierte Gera de G4 - siehe Fig. 4 - bestimmt und sodann der Schnittpunkt P3 der dritten Gerade G3 mit der vierten Geraden G4 berechnet. Dieser Schnittpunkt stellt den zweiten Eckpunkt des Querschnitts des Körpers K dar. In the next step, shown in FIG. 3, the measuring system is rotated again by a predetermined angle and the process is repeated again. However, the case now arises that the intersection P2 of the second straight line G2 with the third straight line G3 no longer coincides with the previous intersection P1. In this case, the previous intersection P1 is set as the first corner point and stored in the controller. The intersection P2 is disregarded. The deviation of the intersection points is the signal for the control to begin with a new measuring sequence to determine a further corner point. The third straight line G3 thus becomes the first straight line G1 - the new measuring sequence. In the next step, the measuring system M is rotated further and a fourth line G4 - see FIG. 4 - is determined and then the intersection P3 of the third line G3 with the fourth line G4 is calculated. This intersection represents the second corner point of the cross section of the body K.

Die Anzahl der Messungen und Berechnungen hängt von den vorgegebenen Winkelschritten ab, um die das Meßsystem sukzessive verdreht wird. Für ei ne erste Vermessung eines Profils werden die Winkelschritte sehr klein ge halten. Danach kann sich das System bei gleichbleibenden Profil selbst op timieren und gezielt die vorher vermessenen Ecken anfahren.The number of measurements and calculations depends on the given Angular steps by which the measuring system is successively rotated. For egg ne first measurement of a profile, the angular steps are very small hold. Then the system can operate itself with the same profile timed and approach the previously measured corners.

Wenn der Körper K bedingt durch sein Herstellungsverfahren in Z-Richtung bewegt wird, wie dies beispielsweise bei extrudierten Profilen der Fall ist, dann kann auch das Meßsystem in Z-Richtung verfahrbar ausgebildet wer den und bei der Messung so mitbewegt werden, daß sich keine Relativ bewegung zum Körper einstellt. Damit kann die Vermessung eines be stimmten Querschnitts während der Herstellung des Profils erfolgen.If the body K is due to its manufacturing process in the Z direction is moved, as is the case for example with extruded profiles, then the measuring system can also be designed to be movable in the Z direction the and during the measurement so that no relative stops movement to the body. So that the measurement of a be agreed cross-section during the production of the profile.

Claims

1. Method for measuring corner points of a polygonal body (K) with an optical measuring system (M) from a measuring sensor (S) and an opposing light source (Q) which is rotatable about the body to be measured (K) and tangential to the direction of rotation in one Linear guide (L) can be moved, in which measurements are carried out in measuring sequences, each measuring sequence comprising the steps:

- Determine shading lines Gi with i = 1, 2, 3, .. by moving the measuring system (M) along the linear guide (L) to the body (K) until shadowing occurs, with the measuring system (M) between the measurements is rotated through predeterminable angles that are kept small for a first measurement of the body (K),
- each calculating intersection points (P1, P2, P3, P4) between the straight lines Gi and Gi + 1 and,
- If the last calculated intersection point (P2) deviates from the previous one (P1), values of the previous intersection point as the corner point, termination of the current measuring sequence and use of the last determined straight line (G3) as the first straight line (G1 ') of a new measuring sequence.

2. The method according to claim 1, characterized, that the measuring sensor (S) is a camera.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the light source (Q) on a parallel to a first linear guide axis se arranged second linear guide axis synchronously to the camera (S) ge is controlled.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that the measuring system follows a longitudinal movement of the body (K).

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized, that when measuring a constant profile the given Angles should be chosen so that intersection points measured beforehand are targeted be approached.

6. Device for measuring corner points of a polygonal body (K) with

an optical measuring system consisting of a measuring sensor (S) and an opposing light source (Q) which can be rotated around the body (K) to be measured,
- a linear guide (L) in which the measuring system can be moved tangentially to the direction of rotation,
- Means to measure sequences
- Determine shading line Gi with i = 1, 2, 3, .. by moving the measuring system (M) along the linear guide (L) to the body (K) until shading occurs,
- Calculate intersections (P1, P2, P3, P4) between the lines Gi and Gi + 1 and
- If the last calculated intersection point (P2) deviates from the previous one (P1), specify the previous intersection point as the corner point, abort the current measuring sequence and set the last determined line (G3) as the first straight line (G1 ') of a new measuring sequence.

7. The device according to claim 6, characterized, that the measuring sensor (S) is a camera.

8. The device according to claim 6 or 7, characterized, that the device has means to parallel the light source (Q) a first linear guide axis arranged second linear guide to control the axis synchronously to the camera (S).

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized, that the measuring system has means for a longitudinal movement of the body (K) to follow.

10. The device according to one of claims 6 to 9, characterized, that the device has means that the same when measuring Preset angle can be selected so that targeted beforehand measured intersection points are approached.