CS254910B1

CS254910B1 - Device for contactless measurement of body surface coordinates

Info

Publication number: CS254910B1
Application number: CS858167A
Authority: CS
Inventors: Branislav Hruz; Stefan Strba; Juraj Tekus; Julius Hvizdak; Josef Polacek
Original assignee: Branislav Hruz; Stefan Strba; Juraj Tekus; Julius Hvizdak; Josef Polacek
Priority date: 1985-11-13
Filing date: 1985-11-13
Publication date: 1988-02-15
Also published as: CS816785A1

Abstract

Zariadenie podlá návrhu umožňuje uierať priestorové súradnice povrchových bodov daných telies. Z týchto súradníc sa získavajú rožne informácie o tvare, připadne polohe telies. Priestorové súradnice sa zfskavajú vhodným usporiadaním světelného zdroja, lineárnej polovodičové]' kamery a meraného telesa, ktoré sú spojené s riadiacim zariadením a snímačom otočenia. Ak je nutné merať súradnice po celom povrchu telesa, meraným telesom je potřebné otáčať alebo posúvať, za súčasného snímania kamerou.The device according to the design allows to determine the spatial coordinates of the surface points of the given bodies. From these coordinates various information about the shape, or position of the bodies is obtained. The spatial coordinates are obtained by a suitable arrangement of the light source, the linear semiconductor camera and the measured body, which are connected to the control device and the rotation sensor. If it is necessary to measure the coordinates over the entire surface of the body, the measured body must be rotated or moved, while simultaneously being scanned by the camera.

Description

Vynález sa týká zariadenia na bezdotykové meranie súradníc povrchových bodov, te₄lies.The invention relates to a device for non-contact measurement of coordinates of surface points of this ₄ lies.

Doposial známy stav techniky zahřňa .používáme optických zariadení, ktorými sa režnými sposobmi meria priemer, popřípadě tvar telesa. Je známa tieňová metóda, kde sa kamerou snímá a vyhodnocuje tieň spósobený telesom alebo sa snímá teleso oproti kontrastnému pozadiu. V NSR a Rakúsku je známy systém s použitím pohybli vého mechanizmu, kde sa na jednom suporte pohybujú fotosnímače a na druhom světelné zdroje. Pri pohybe je optická vazba medzi zdrojom světla a fotónkou po dobu snímania přerušená, čo je následné vyhodnocované. Vo Finsku a NSR sa používá merací systém pracujúci na principe tieňovej metódy, avšak využívajúci parabolický reflektor. V Rakúsku a Finsku sú známe zariadenia využívajúce rozmietanie laserového lúča a jeho následovně snímanie. Na snímanie tvaru telies sa využívajú televízne kamery, ktoré pod určitým uhlom snímajú meraný objekt, ktorý je osvětlovaný různými typmi zdroja světla alebo sa touto kamerou snímajú iba obrysy telesa. Všetky tieto vizuálně systémy majú nevýhody v tom, že zisťujú len obrysy telies, priemer, připadne členitost, napr. AO ČSSR č. 206 634. Zapojenie na automatické snímanie tvaru nepravidelných obrazcov, avšak nie sú nimi merané súradnice povrchových bodov týchto telies, čo je v niektorých prípadoch doležité.The prior art includes optical devices by which the diameter or shape of the body is measured in a conventional manner. A shadow method is known in which a shadow caused by a body is scanned and evaluated by a camera, or a body is scanned against a contrasting background. In the Federal Republic of Germany and Austria, a system using a motion mechanism is known, where photosensors move on one slide and light sources on the other. When moving, the optical link between the light source and the photocell is interrupted for the duration of the scan, which is then evaluated. In Finland and Germany, a shadow-based measurement system using a parabolic reflector is used. In Austria and Finland, devices employing laser beam sweeping and subsequent scanning are known. To detect the shape of the bodies, television cameras are used which capture a measured object at a certain angle, which is illuminated by different types of light source, or only the body contours are captured by this camera. All of these visual systems have the disadvantages that they only detect the contours of the bodies, the diameter, or the segmentation, e.g. AO ČSSR no. 206 634. Connections for automatically sensing the shape of irregular patterns, but do not measure the coordinates of the surface points of these bodies, which is important in some cases.

Nevýhody súčasného stavu odstraňuje zariadenie na bezdotykové meranie súradníc povrchových telies, ktorého podstatou je to, že v zornom poli polovodičovej lineárnej kamery je umiestnené otáčajúce sa merané teleso, nad ktorým je umiestnený zdroj světla tak, že světelné stopy zo zdroja světla ležiace na povrchu meraného telesa sú přetínané vytvořenou osou otáčania meraného telesa a optickou osou kamery, ktorej výstup je zapojený na vstup riadiaceho zariadenia, na ktoré je připojený výstup snímača otočenia meraného telesa.Disadvantages of the present state are eliminated by the device for contactless measurement of the coordinates of the surface bodies, which is based on the fact that in the field of view of the semiconductor linear camera there is a rotating measured body over which the light source is located. are intersected by the formed axis of rotation of the measured body and the optical axis of the camera, the output of which is connected to the input of the control device, to which the output of the sensor of rotation of the measured body is connected.

Vyšší účinok vynálezu spočívá v tom, že informácia o geometrickom tvare, připadne aj o polohe spracovaných telies a kvalitatívnych vlastnostiach umožňuje meraným telesám, ako predmetom výrobného spracovania, potřebné manipulovanie, obrábanie ako aj ich triedenie. Určenie tvaru a poznanie geometrických rozmerov telesa pri obrábaní nepravidelných telies umožňuje optimalizovat výrobný proces, maximalizovat' výťaž materiálu, napr. pri výrobě dýh lupáním. Celý technologický proces može byt použitím rneráóieno zariadenia podlá vynálezu automatizovaný, připadne robotizovaný. 9 ·< ·A higher effect of the invention is that the information on the geometric shape, possibly also on the position of the processed bodies and the qualitative properties, enables the measured bodies, as the object of manufacturing processing, the necessary manipulation, machining as well as their sorting. Determining the shape and knowing the geometric dimensions of the body when machining irregular bodies makes it possible to optimize the production process, maximize material yield, e.g. in the manufacture of veneers by chipping. The entire technological process can be automated or possibly robotized by using a device according to the invention. 9 · <·

Ná priloženom výkrese je znázorněný prí klad vyhotovenia zariadenia na bezdotykové meranie súradníc povrchových bodov telies.The accompanying drawing shows an exemplary embodiment of a device for contactless measurement of the coordinates of surface points of bodies.

Meracie zariadenie podlá vynálezu pozostáva z troch základných častí. Je to zdroj světla 1, ktorý pomocou optiky vytvára množinu rovnoběžných světelných lúčov 2 upravených tak, že na povrchu meraného teiesa 3 sa vytvoria krátké světelné stopy 4, ktoré sa móžu reprezentovat úsečkami. Počet světelných stop 4 je volený podlá členitosti povrchu meraného telesa 3, připadne iného kritéria. Ďalšou základnou častou zariadenia je polovodičová lineárna kamera 5. Kamera 5 je umiestnená tak, že pod vhodným uhlom snímá povrch meraného te lesa 3 v mieste světelných stop 4. Optická os a směr snímania kamery 5, t. j. rovina snímania, sa nachádzajú v rovině kolmej na rovinu, v ktorej ležia úsečky reprezentujúce světelné stopy 4. Je výhodné použit lineárnu kameru 5 vzhladom na jednoduchost ďalšieho spracovania signálu, ale tiež preto, že zo snímanej scény je vybratý len jeden riadok. V tomto případe riadok, t. j. čiara přetíná všetky světelné stopy 4. Pre výpočet súradníc povrchových bodov 9 je potřebné poznať základnú súradnicovú sústavu, tzn. súradnice osi 8 otočenia, v ktorej sa natáča merané teleso 3 a geometrické usporiadanie kamery 5 a zdroja světla 1. Na odmeriavanie polohy, v ktorej sa merané teleso 3 nachádza slúži snímač 7 otočenia. Informácia o natočení telesa 3 je privádzaná spolu s informáciou z polovodíčovej lineárnej kamery 5 do vyhodnocovacieho riadiaceho zariadenia 6, ktorým móže byť jednoduchý počítač, ktorým na základe vzájomného geometrického usporiadania kamery 5, meraného telesa 3 a světelného zdroja 1 sú vypočítané súradnice povrchových bodov 9 meraného telesa 3.The measuring device according to the invention consists of three basic parts. It is a light source 1 which, by means of optics, creates a plurality of parallel light rays 2 arranged so that short light trails 4 are formed on the surface of the measured body 3, which can be represented by lines. The number of light trails 4 is selected according to the surface area of the measured body 3 or another criterion. Another basic part of the device is a semiconductor linear camera 5. The camera 5 is positioned so that it senses at a suitable angle the surface of the measured body 3 at the point of light tracks 4. The optical axis and the direction of the camera 5, i. j. The scanning plane is located in a plane perpendicular to the plane in which the lines representing the light trails 4 lie. It is advantageous to use a linear camera 5 because of the ease of further signal processing, but also because only one line is selected from the scanned scene. In this case, the line, i.e. j. The line crosses all the light trails 4. To calculate the coordinates of the surface points 9, it is necessary to know the basic coordinate system, ie. coordinates of the axis of rotation 8 in which the measured body 3 and the geometrical arrangement of the camera 5 and the light source 1 are rotated. The rotation sensor 7 is used to measure the position in which the measured body 3 is located. The rotation information of the body 3 is fed together with the information from the semiconductor linear camera 5 to the evaluation control device 6, which may be a simple computer by which the coordinates of the surface points 9 of the measured body 3 and the light source 1 are calculated. solids 3.

Zariadenie na bezdotykové meranie súradníc povrchových bodov telies sa móže využiť v drevárskom priemysle, napr, pri výrobě dýh, v strojárskom priemysle pri obrábaní zložitých priestorových telies alebo na zvýšenie výťaže a minimalizáciu strát. Vynález možno dalej využiť pri zavádzaní nových spósobov automatizácie a robotizácie v drevospracujúcom, strojárskom i v iných odvetviach.Equipment for contactless measurement of surface point coordinates of bodies can be used in the wood industry, eg in the manufacture of veneers, in the machine industry for machining complex spatial bodies, or to increase the yield and minimize losses. The invention can further be used in introducing new methods of automation and robotization in the woodworking, mechanical engineering and other industries.

Claims

SUBJECT

Device for contactless measurement of coordinates of surface points of bodies, characterized in that in the field of view of the semiconductor linear camera f 5) there is a place for rotating with measured body (3), above which is located light source (1), light trails (4) lying on the measured surface

OF THE INVENTION the bodies (3) are intersected by a plane formed by the axis of rotation (8) of the measured body (3) and the optical axis of the camera (5) whose output is connected to the input of the control device (6) to which the output of the sensor (7j) (3).