NO830530L - Fremgangsmaate og anordning for kalibrering av en maaleanordning beregnet for maaling av dimensjonen hos et legeme - Google Patents

Description

I

Fremgangsmåte og anordning for kalibrering av en måleanordning beregnet for måling av dimensjonen hos et legeme.

Djsn foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte05eh anordning for kalibrering av en optisk måleanordning I bjeregnet for måling av dimensjonene hos et legeme. Det er I i heir tale om en anordning med hvilken man måler kun en stør-ireise, eksempelvis lengden av et legeme med et system som i I beistår åv en måleskala, en lyskilde, et speil og et kamera.

i !

;Innenfor området kjenner man et stort antall ulike slags !måleanordninger, hvilke fungerer ifølge et på lys basert prinsipp. Ulike anordninger er beheftet med ulike slag av i ulemper, av hvilke man som de vanligste må nevne; en stotr :mengde muligheter til målefeil, vanskelighet eller total I m- ajngel av kalibrering eller en spesiell natur for det an-i vendte lyset, eksempelvis laserlys, hvilket gjør systemet \ dyrt.

11

t!Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å unngå ulempe-ne ved den kjente teknikk og tilveiebringe en fremgangsmåte

> og en anordning med hvilke målingen av en størrelse, ekséimp-I elvis lengde, kan utføres på en pålitelig og reproduserbar 'måte med anvendelse av en anordning ifølge oppfinnelsen, hvilken i sitt prinsipp er enkel, benytter vanlig lys og er billig.

Ved måling av lengden av et bestemt objekt kan måleresul-!tåtet inneholde forskjellige slags feil, av hvilke de vik-tigste stammer fra kameraets tekniske egenskaper, kamerabts op1 tikk, kvaliteten på det ved avbildningen anvendte speil!, feilaktig plassering av kameraet, maleretningens avvikelse fira speil-kamera, kombinasjonens hovedakse eller eksempel-:vis strølys. Dertil kan det i avbildningsresultatet oppstå fe[ il på grunn av vibrasjon, varmeutvidelse eller tilsvareinde<,>forandringer. Vanligvis forårsaker feilen bildeulinearietetj,!hvilken i førstnevnte feilgruppes tilfelle er bestående pg [ I ved den sistnevnte gruppens tilfelle normalt er av tilfeldig

natur.

i

i

i

V!ed foreliggende oppfinnelse har man oppnådd å unngå mulig-hetene av at feilen som av feilkildene forårsakes i bildst

i

vil utgjøre summen av samtlige av kildenes forårsakede fsil. Hovedfunksjonene hos den fortrinnsvis automatisk fungerebde anordning ifølge oppfinnelsen kan oppdeles i tre deler, ved hjelp av hvilke man på best mulig måte kan sikre måleresul-tatet. For det første utfører anordningen den egentlige målingen, for det andre utfører anordningen kalibreringen og fer det tredje i tillegg de som resultat av kalibreringen nøjdver-dige innstillinger. Ved å utføre samtlige av nevnte funkisjor-er automatisk og tilstrekkelig ofte, kan man garantere en

miest mulig pålitelig og feilfri måling.

Oppfinnelsen skal her belyses ved detaljert å beskrive denne ved hjelp av vedlagte hovedfigur 1, hvilken viser en for ut-førelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendte jan-ordning som anses spesielt fordelaktig, og fig. 2, hvilkjen viser en alternativ utførelsesform for en bakgrunnsplate.

Hovedkomponenten i anordningen ifølge fig. 1 og fig. la utgjøres av følgende deler; et paraboloid eller sirkulært speil 1, et vektorkamera 2, en belysningsanordning, med hvilken man belyser enten objektet som skal måles eller Jal-ternativt bakgrunnen (belysningsanordningen er ikke vistj)

og en bakgrunn mot hvilken målingen skjer. Til kameraet er i sin tur tilkoblet en for behandling og omforming av dejts data beregnet anordning, eksempelvis en mikro datamaskinj. Hensikten med kameraet og speilkombinasjonen er å eliminere paraksialfeilen slik at kameraets stråler i iaktagelses-j retningen gjøres parallelle. I det bildet som på basis ajv målingen oppnås i kameraet, finnes intet perspektiv, idet objektets avstand fra kameraet ikke påvirker billedformen,1.

I denne forbindelse skal det minnes om at et vektorkamera gir et endimensjonalt båndartet bilde av objektet. jMålet med oppfinnelsen er således en automatisk kalibrering jav målesystemet ved utnyttelse av mønsteret på bakgrunnsplat-jen 3. Mønsteret utgjøres av et dobbeltrutemønster 4, 5,

iihrviitielkr eot g ogppjveninsoemr skavinvelkigse lenrdue temrø. rMkøe nosg truenge jenenr ombeskliinggleingede:.

jto rader, i hvilke i den ene på et vist sted finnes et lgjennomskinlig mønster når den andre er ugjennomskinlig. Bak i

rutemønstrene 4, 5 befinner det seg lyskilder 6, 7, hvilke jfordelaktig utgjøres av vanlige utladningslamper, hvilke kan^slukkes respektive tennes via strømbrytere 10. Bakgrunnen<:>plasseres vinkelrett mot kameraets hovedakse 9 og i retn:.ngen ,med målearealet. Begge rutemønstre sees samtidig innenfor .kameraets måleområde. Strømbryterne 10 fungerer i praksis automatisk ifølge programmet for mirkodatamaskinen. Mellom lampene 6, 7 finnes en skjerm 8 slik at lampens skinn ikke skal belyse det andre rutemønsteret.

I

i

Kalibreringen skjer hovedsakelig på følgende måte: Man tenner det ene bakgrunnslys 6 idet det andre 7 holdes slukket, hvorji<->ved det belyste rutemønsteret 5 synes innenfor kameraets må Hie-iområde, hvoretter den tente lyskilden slukkes og den andre;7:tennes, hvorved det belyste, til sin kontrast motsatte rutemønsteret 4 synes i kameraet. Den tredje fasen innebærer .tenning av begge lys, hvorved rutemønsteret forsvinner fra kamerabildet. Kalibreringen skjer på basis av de to første bildene. En til kameraet 2 koblet mikrodatamaskin behandler! og sammenligner kalibreringsresultatene og utfører de nødvenj-dige innstillinger.

Dersom man anvender en i fig. 2 og fig. 2a vist bakgrunns- i! plate, skjer belysningen fra siden. Bakgrunnsplaten er blitt; d~ annet ved bøyning av en hensiktsmessig bred metallplatejj ellejr lignende, slik at den oppnår formen av en firkantbølge, ldeti innerflåtene, eksempelvis 8 hos fordypningene som synes ira j hver side fordelaktig er speilartet. Fordypningene synes I så-! ledes lyse på den siden fra hvilken platen belyses og forI<->dypningene på den andre siden er mørke. Lyskilden er dekket imed en ugjennomskinlig plate 3, slik at ikke lyset fra d^nne I skal treffe kameraet via andre deler enn fra selve måle-I skalaen.

i Som fordeler hos kalibreringen ifølge oppfinnelsen sammen-ilignet med kjente systemer kan man anse følgende:

[Kalibreringen forstyrrer ikke målingen slik tilfellet er der-jspm kalibreringsskalaen er gjort fiksert på en flate for lys-;et som er beregnet for belysning av objektet, smuss og andre ;hindere'som forårsaker avskjermning kan utskilles således, at de synes i alle tre kalibreringsbilder, kalibreringen kan utføres kontinuerlig slik, at hvert bilde sikres til sin uklanderlighet ved avbildning av samme objekt i ulike belys*-ningsforhold etter hverandre. Ettersom kantene hos rute-mønsteret som synes i kalibreringsbildet til sin stilling er kjent, kan feilen som forårsakes av kameraets optikk <j>g av speilet reduseres. Det endelige kalibreringsresultate t. utp gjøres av en bitvis kontinuerlig lineær måleskala, ved h<y>is anvendelse via billedinformasjonen på en enkel måte oppnås ! I den absolutte måleverdien. Videre kan det konstateres, at i man ifølge oppfinnelsen oppnår en lett styring av innstil-Ilingene, slik som allerede nevnt, retningsfeilen kan like- j:ledes enkelt kompenseres, strølys påvirker ikke målingenj ettersom målingene utføres såvel mot lys som mot den mørke<:>i bakgrunnen. Til slutt skal det fastslås at feil som forårsakr es av vibrasjon er små, vibrasjoner som er kortere enn av- !

i i bildningsperioden integreres, vibrasjoner med samme periode forårsaker unøyaktighet i bildet og vibrasjoner med lengre periode kan lett elimineres ved kontinuerlig kalibrering!j

i

Claims (1)

1. i ; I 1d!n. ordning Fbreemrgegannget småfotr e mfoår likng alaiv brderimineng sajv oneen n hoopts isek t <m> le <å> g <le> em <-> e,

   idet måleanordningen består av et vektorkamera (2) og et.

   i sirkulært eller paraboloid speil (1), ved hjelp av hvilket

   ! lysstrålene reflekteres til kameraet, samt en til kameraet tilkoblet anordning, eksempelvis en mikrodatamaskin, for behandling av kameraets billedmateriale, karakteri

   sert ved at kalibreringen utføres ved avbildning med

   ; kameraet (2) av minst en belyst måleskala (4) , hvilken så vel

   med hensyn til sitt mønster som til sine grensepunkter eir kjent, og ved å sammenligne det oppnådde bildet med et kjent, I samt ved å utføre de nødvendige innstillinger på basis s.v siammenligningen.

   l 2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakteir-

   , i s e r t ved at kalibreringen utføres ved avbildnir.g av to parallelle måleskalaer, hvilke begge samtidig synes i kameraets måleområde.

   3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at avbildningen av de to måleskalaerie |4, 5) utføres turvis ved vekselvis å belyse måleskalaerie vI ed hjelp av bakenfor disse plasserte lyskilder (6, 7). !

   4. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at kalibreringen utføres i ved dessuten å avbilde de to belyste skalaene (4, 5) samtidig

   5. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående|! krav1, karakterisert ved at kalibreringen utføres automatisk ifølge programmet for en mikrodatamaskin. ,

   ! i i 6. Anordning for kalibrering av en optisk måleanordning beregnet for måling av dimensjonen hos et legeme, i idet

   ! måleanordningen utgjøres av et vektorkamera (2) og et sirku-1 lært eller paraboloid speil (1), med hvilket lyskildene|ref -

   I jlékteres til kameraet, samt en til kameraet tilkoplet anord-jning, eksempelvis en mikrodatamaskin, med hvis hjelp kamir-jaets billedmateriale behandles, karakterisert |v!e d at den omfatter minst én med hensyn til sitt mønster i iog • til sine grensepunkter kjent måleskala (4) og en lyskilde (7) for å belyse skalaen (4) mot en kalibreringsbakgrunn.

   lIij7. s Anordning som angitt i krav 6, karakteri -ji's e r t ved at det foreligger to måleskalaer (4, 5) og at de er beliggende parallelt med hensyn til hverandre, ;samt at begge måleskalaer har en egen, fra kameraet sett bak disse beliggende belysningsanordning (6, 7), hvilke be-lysningsanordninger er adskilt fra hverandre ved hjelp av en skjerm (8).

   , I 8 i Anordning som angitt i krav 6 eller 7, k a r a k-t|erisert vedat måleskalaens mønster utgjøres av gjennomskinlige og ugjennomskinlige partier, hvilke befinner seg således i de parallelle måleskalaer (4, 5) at det gjennomskinlige partiet hos en skala tilsvarer det ugjennomskinlige hos den andre.

   : i 9 i Anordning som angitt i ett av de foregående krav 6-8, karakterisert ved at belysningsanofd-:ningen (6, 7) utgjøres av utladningslamper, hvilke strekker :ség vesentlig langs hele måleskalaens (4, 5) lengde. j

   : 1 i I 10. Anordning som angitt i et av de foregående krav j 6-9, karakterisert ved at måleskalaene (4,5)!

   j er beliggende vinkelrett mot kameraets (2) hovedakse (9)[ idet måleskalaens lengderetning sammenfaller med kameraets måle-areal.

   i