DE3016361A1

DE3016361A1 - Verfahren und einrichtung zur elektro-optischen bestimmung der abmessungen, lage oder haltung eines objekts

Info

Publication number: DE3016361A1
Application number: DE19803016361
Authority: DE
Inventors: Omer L. Hageniers; Bernard Hockley; Nick Liptay-Wagner; W.J. Windsor Ontario Pastorius; Timothy R. Pryor
Original assignee: Diffracto Ltd Canada
Current assignee: Sensor Adaptive Machines Inc
Priority date: 1979-04-30
Filing date: 1980-04-28
Publication date: 1981-04-02
Also published as: US5880459A; US5786602A; US5883390A; US5866916A; US5773840A; GB2051514B; US5510625A; US5811827A; JPS61240104A; US5670787A; US5767525A; US6127689A; US5981965A; GB2051514A; US5866915A; US5684292A; US5677541A; US5877491A; DE3016361C2; US5811825A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem

6000 Frankfurt / Main ' Staufenstraße

tain.: DIFFRACTO LTD.,

2275 Kew Drive, Windsor Ontario, N8T 3B7 / Canada

Bezeichnung: Verfahren und Einrichtung zur elektro-optischen Bestimmung der Abmessungen, Lage oder Haltung eines Objekts.

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Abmessungen, Lage und Ausdehnung einer Objektoberfläche unter Projektion einer Lichtzone auf das Objekt sowie ein Apparat zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren und einen Apparat zum Steuern von Industrierobotern oder anderen Handhabungsgeräten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßgenauigkeit derartiger Verfahren und Apparate wesentlich zu steigern bzw. die Führungsgenauigkeit von Industrierobotern oder anderen Handhabungsgeräten zu erhöhen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 43, 44 und 46.

Besondere Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben auf der optischen Triangulation beruhende Koordinatenmeßmaschinen, die in der Lage sind, komplexe Oberflächen wie die Oberflächen von Zahnrädern und Turbinenschaufeln akkurat zu messen.

Die Erfindung offenbart auch Mittel zum genauen Abfühlen der Ausdehnung und Lage eines Objektes in zwei Ebenen in seiner xy-Stellung bis zu fünf Achsen ebenso wie die Messung von
veränderlichen Winkeln und Größen an dem Objekt.

Es gibt viele Triangulationsfühler in der Technik, aber keiner ist bekannt, der das erreicht, was mit der Erfindung erreichbar ist, nämlich eine Genauigkeit von.o,oo25 oder sogar
o,oo125 mm an komplexen Oberflächen in einer Weise, die eine Analyse der Oberflächengestalt mit hoher Geschwindigkeit

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gestattet.

Um an Oberflächen stark unterschiedlicher Gestalt wahrheitsgetreu genau zu sein, muß der Fühler in der Lage sein, mit haushohen (beispielsweise 1o ) Änderungen in der von dem Teil oder Objekt zurückgeworfenen Lichtintensität fertig zu werden, ohne einen scheinbaren Wechsel in der Dimension zu liefern. Darüber hinaus muß der Fühler eine versatzfreie Digital-Ablesung der Teileabmessungen mit hoher Bildauflösung gewährleisten. Diese und andere Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung zahlreicher in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

Fig. 1; in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines Apparats zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2s in einem Blockschaltbild die Grundelemente

eines Systems zum Bewegen des Drehtisches in Fig. 1,

Fig. 3: in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform zur Durchführung der Erfindung,

Fig.3A u. 3B: den Aufbau von gedruckten elektronischen

Schaltungen zur Verwendung in dem Blockschaltbild nach Fig. 3,

Fig. 4: das Spannungs/Zeit-Diagramm eines von dem

Diodenfeld der Fig. 3 erzeugten Video-Ausgangssignals,

Fig.5 u. 6: Spannungs/Zeit-Diagramme einer Abtastung

eines Diodenfeldes zur Veranschaulichung einer Technik zum Auffinden des optischen Zentrums

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-kleines Lichtflecks, der auf das Diodenfeld

fällt,

Fig. 7: in schematischer Darstellung eine weitere Aus-

führungsform der Erfindung mit besonderer Eignung zum Messen des Teilkreisauslaufs von Zahnräder,

Fig. 8: in schematischer Darstellung einen Teil der Ausführungsform nach Fig. 7,

Fig. 9: in einem Diagramm die von der Ausführungsform nach Fig. 7 je Zahn erzeugten Daten,

Fig. 1o: in schematischer Darstellung einen Teil einer weiteren Ausführungsfbrm der Erfindung zum Messen der Zahnradevolvente oder des Schraubenwinkels,

Fig. 11: in schematischer Darstellung einen Teil einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zum Messen der Dicke von kleinen flachen Pumpenschaufeln,

Fig. 12: das Blockschaltbild eines elektronischen Systems zur Durchführung der Messung bei dem Ausführungbeispiel nach Fig. 11,

Fig. 13: die graphische Darstellung eines mit der Erfindung in Einklang stehenden Systems, wobei eine Linienabbildung als Gegensatz zu einer Fleckabbildung auf das zu prüfende Objekt projiziert wird.

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Fig» 14s in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung einer Diodenkamera mit 2-Achsenmatrix,

Fig» 15s in schematischer Darstellung noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung zum Messen von Abweichung und Teilung,

Fig» 16s in schematischer Darstellung noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit der Fähigkeit einer 5-Achsenmessung und

Fig. 17 u. 18s Blockschaltbilder elektronischer Systeme zur besonderen Verwendung beim erfindungsgemäßen Abfühlen beweglicher Teile.

Fig. 1 zeigt einen Apparat zur Konturbestimmung von dreidimensionalen Objekten (beispielsweise Turbinenschaufeln und Zahnrädern). Dieses System kann auf zweierlei verschiedene Weise betrieben werden. Bei der einen Betriebsweise wird die theoretische Teileform (Form des Gegenstandes) in einem Computer gespeichert, der den Fühler unter seiner Kontrolle durch die theoretische Form des Teils oder Gegenstandes führt, und ein jedes Signal vom Fühler zeigt eine Abweichung des Teils von der nominellen Größe an. Eine zweite Betriebsweise dient zum Abtasten der Teileoberflächen zum Digitisieren der Oberflächengestalt. Bei dieser zweiten Betriebsweise wird der Sensor selbst als die Nullstelle suchende Einrichtung verwendet, und jegliche Bewegung des Fühlers, die erforderlich ist, um das System zu nullen, wird von dem Computer als Teileform aufgezeichnet.

Ein primärer Vorteil dieser Art von System besteht darin, daß es berührungsfrei ist. Das optische Meßmittel erlaubt die Messung von Teilen, die entweder gegenüber einer Berührung

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durch mechanische Sonden zu weich oder zu spröde oder zerbrechlich sind. Darüber hinaus kann das gesamte Systöüiu obgleich der Fühler selbst einen kleinen Meßbereich in der 'Größenordnung von einigen Zehnteln eines Zentimeters haben kann, einen Meßbereichsumfang in der Größenordnung von 15-25 cm infolge der Fähigkeit von Hochauflösungs-Präzisionstischen, die Fühler über große Flächenbereiche zu bewegen. Auch gibt es keine Berührungsspitzen, die sich abnutzen oder in Löchern verfangen könnten, und das System kann auch das Vorhandensein von Löchern überprüfen. Auf diese Weise ist ein sehr genauer Stellungsfühler geschaffen, der das zu messende Teil nicht berührt, und es ist ferner ein sehr genauer Bezugsrahmen gegeben, der in der Lage ist, ein Meßvolumen von vielen Kubikdezimetern zu umspannen.

Das System besteht aus drei Grundteilen, nämlich dem Meßgerät oder Fühler, dem beweglichen Tischsystem und dem Steuercomputer.

Das Meßgerät 8 besteht aus einer beleuchtenden Lichtquelle 1, in diesem Fall einem Laser, dessen Ausgangsleistung von einer Pockel-Zelle 2 gesteuert wird. Die Lichtenergie wird nach dem Passieren der Pockel-Zelle auf einen Fleck 2A an der Oberfläche des zu messenden Gegenstandes 4 über eine Fokusierlinse 3 fokusiert. Das von dem Objekt 4 zurückgestreute Licht wird von einer Abbildelinse 5 unter einem Winkel V^ gesammelt und nach Reflexion an einem Spiegel 6 auf einem linearen Photodiodenfeld 7 abgebildet. Die Funktion des Spiegels 6 besteht in der Verminderung der Gesamtabmessungen. Das lineare Photodiodenfeld 7 wird dann dazu verwendet, die Lage des abgebildeten Flecks zu bestimmen. Für eine optimale Genauigkeit sollte der Winkel )f in der Größenordnung zwischen 3o°und 5o° liegen. Gegenwärtige System arbeiten mit einem Winkel von 45°.

Das optische System wird derart ausgerichtet, daß der abgebildete Lichtfleck im Zentrum des linearen Diodenfeldes liegt, wenn die Objektoberfläche ihre normale Lage hat. Wenn das

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Objekt 4 entweder zur Meßeinrichtung 8 hin oder von dieser wegbewegt wird, bewegt sich der abgebildete Lichtfleck über das Photodiodenfeld 7. Die Bewegung des Objekts und der auf dem linearen Photodiodenfeld 7 abgebildete Lichtfleck werden durch ähnliche Dreiecke zueinander in Beziehung gesetzt, die über die Abbildelinse 5 zentriert sind. Diese Technik wird als optische Triangulation bezeichnet.

Es ist bisweilen in Abhängigkeit von der Gestalt des Objektes erwünscht, ein zweites Lichtaufnahmesystem auf der entgegengesetzten Seite des Beleuchtungsflecks zu haben. Dieses zweite System würde dann aus einer zusätzlichen Abbildelinse 12, einem zusätzlichen Spiegel 13 und einem zusätzlichen Diodenfeld 14 bestehen.

Es ist wichtig hervorzuheben, daß es für höchste Genauigkeit erwünscht ist, den Laser- oder Lichtfleck auf der Objektoberfläche sehr klein zu halten. Ein Fleck in der Größenordnung von 5/1oo - 13/1oo eines Millimeters ist ganz allgemein anzustreben.

Dies ist aus zwei Gründen erwünscht. Zum einen resultieren jegliche Variationen im Flächenabbildungsvermögen über den Lichtfleck in Zentrierbestimmungsfehlern am Diodenfeld. Es 1st beobachtet worden, daß die Kleinhaltung des Flecks diese Art Fehler drastisch herabsetzt. Zum zweiten ist, da der Fleck auf der Objektoberfläche durch die Linse auf dem Feld vergrößert wird, ein kleiner Fleck auf der Oberfläche notwendig, um ein vernünftig kleinen Fleck auf dem Feld zu erreichen. Der kleine Fleck gestattet auch das genaue Messen von engen Krümmungen.

Im Fall, daß ein Laser als Beleuchtungsquelle verwendet wird, besteht natürlich das Problem der Sprenkelung in der resultierenden Abbildung aufgrund der Kohärenz des beleuchtenden Lichts,

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Die Mittel zur Vermeidung dieses Problems sind zum ersten die Verwendung einer Abbildelinse mit möglichst großem Durchmesser und zum zweiten die Verwendung eines möglichst breiten Photodiodenfeldes. Diese breite Feld wird dazu neigen, in Querrichtung die Sprenkelung im Laserfleck zu vergleichmäßigen. Zur Illustration sei angeführt, daß die Systemgenauigkeit merklich verbessert wurde, als bei einer Vergrößerung von 3:1 ein 4,3 mm großes Diodenfeld anstelle der vorher benutzten, nur o,25 mm großen Ausführung verwendet wurde.

Es ist sehr wichtig, bei der Auslegung den Betrag an Licht zu berücksichtigen, der von der Objektoberflache reflektiert wird. Unter normalen vorkommenden Umständen kann eine Objektoberfläche von düster bis zu sehr hell und von sehr rauh bis zu sehr glatt variieren. Diese Variationen modifizieren die · Lichtmenge, die von der Oberfläche des Objekts reflektiert, wird, und deshalb das resultierende Licht an dem Photodiodenfeld. Da ein bestimmter Minimalbetrag an Licht notwendig ist, um den Lichtfleck abzutasten, und da die Anwesenheit von zu viel Licht Unsicherheiten in der Lokalisierung des Fleckmittelpunkts mit sich bringt, ist es notwendig, die auf das Feld auftreffende Lichtmenge oder entsprechend die Integrationszeit, des Feldes zu steuern, um eine größere Lichtsammeizeit zu ermöglichen. Aus diesem Grund wird ein Mikrocomputer 19 verwendet, der sowohl die Spannung an der Pockel-Zelle, die demgemäß die auf die Objektoberfläche auftreffende Lichtmenge regelt, als auch die Operationsgeschwindigkeit oder Integrationszeit des linearen Photodiodenfeldes zu steuern. Unter normalen Betriebsbedinungen ist es erwünscht, das Photodiodenfeld mit einer möglichst hohen Geschwindigkeit laufen zu lassen, um die Betriebsgeschwindigkeit zu maximieren. Diese Betriebsweise besteht demzufolge darin, die auf der Oberfläche ankommende Energie durch Prüfen des Feldes zu variieren und in einer Rückkopplungsschleife die Photodiodenfeldgeschwindigkeit zu steuern. Wenn ein derartiger Punkt erreicht ist, an welchem

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die Pockel-Zelle gestattet, daß die maximale Lichtmenge vom Laser durch sie hindurchtritt, dann ist es notwendig, die Betriebsgeschwindigkeit des Photodiodenfeldes zu verlangsamen, um mit Oberflächen zu arbeiten, die auch dunkler sind, anstelle möglicherweise nur die Laserleistung zu steuern. In diesem Fall wird die Gesamtgeschwindigkeit der Messung vermindert, es ist jedoch dennoch möglich, Messungen von dunklen Oberflächen auszuführen. Mit Hilfe dieser Technik ist es möglich, mit Oberflächen zu arbeiten, deren Reflexionsvermögen inner-

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halb von fünf Größenordnungen (1o ) schwankt.

Ein anderer wesentlicher Gesichtspunkt in der Auslegung der Meßeinrichtung ist die in dem System verwendete Vergrößerung. Es ist erwünscht, eine optische Vergrößerung zwischen dem Dreifachen und dem Fünfachen zu haben, um den größten Vorteil der Fleckbewegung im Verhältnis zur Größe des Diodenfeldes auszunützen. Zusätzlich ist es möglich, das Photodiodenfeld im Winkel zur Richtung des normalen Lichteinfalls zu kippen. Dies dient zweierlei Funktionen. Es hilft bei der Aufrechterhaltung des Focus des Systems über einen aroßen Bewegungsbereich und resultiert außerdem zusätzlich in einer höheren wirksamen Vergrößerung.

Das System mit dem beweglichen Tisch gestattet dem Meßkopf, einen wirksam größeren Bereich zu haben. Wenn beispielsweise die x-y-Tische 9 je einen Bewegungsbereich von 15o mm und ein Auflösungsvermögen von o,oo13 mm aufweisen, was in Verbindung mit dem Auflösungsvermögen der Meßeinrichtung extrem hoch ist, dann hat man ein sehr großes Meßvolumen mit hoher Genauigkeit. Ebenso ist es für den z-Achsen-Tisch 11 möglich, eine Bewegung von 3oo - 35o mm auszuführen. Dies in Verbindung mit der Möglichkeit, den Gegenstand um volle 36o° zu drehen, erlaubt einem, die volle Kontur eines Teils durch Bewegung der x-, der y-, der z- oder der optischen Achse abzutasten.

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ORiGiNAL INSPECTED

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Der Steuercomputer ermöglicht es, daß die in seinem Gedächtnis für einen Gegenstand gespeicherten Konstruktionsdaten in Bewegungen der Meßeinrichtung über das Tischsystem umgewandelt werden. Die Grundelemente des Systems sind in Fig. 2 dargestellt, worin der Steuercomputer 15, die Eingangsklemme 16, die zur Eingabe von Kommandos ebenso wie von zusätzlichen Daten in den Computer verwendet wird, der x-y-Zeichner 17, der zum Aufzeichnen der Konturen oder Abweichungen von der gewünschten Kontur dient, der 4-Achsen-Tischsteuerer 18, der die Kommandos von dem Steuercomputer empfängt und dadurch den Meßkopf in die verschiedenen Stellungen im Raum bewegt, und der Meßsteuer-Mikrocomputer 19 aufgezeichnet sind, der die Abtastgeschwindigkeitsgeber 23, 24 für die Diodenfelder 2o, 21 ebenso wie den Spannungsgeber für die Lichtsteuerung der Pockel-Zelle 22 steuert. Der Mikrocomputer 19 erhält außerdem Informationen von dem Photodiodenfeld bzw. den Photodiodenfeldern 2o und 21, die es dem Mikrocomputer ermöglichen, die Felderintegrationszeit zu ändern.

Umgekehrt lassen sich auch auf Polarkoordinaten beruhende Systeme verwenden, wenn die Meßeinrichtung in r und 0 und möglicherweise ebenso φ bewegt wird. Polarkoordinatenanordnungen sind vorteilhaft, wenn die Konturen von konkaven Flächen beispielsweise gewünscht werden. Solch ein System ist auch von Interesse, wenn sich schnell ändernde Krümmungen erfaßt werden sollen. Ein anderer Vorteil eines polaren Systems liegt darin, daß die Winkelabtastung (Q oder Φ ) mechanisch sehr schnell und weich durchgeführt werden kann, wie dies von einer hochgradigen Lagermotor- und Wellenencoder-Kombination möglich ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Ficr. 3 gezeigt. Das elektro-optische System innerhalb der optischen Kopfes besteht aus einem polarisierten Laser 33, einer

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Pockel-Zelle 32, einem Analysator 34, einer Strahlfokusierlinse 31, die zum messenden Gegenstand 25, Abbildelinsen 26, 35, zwei jeweils linearen Photodiodenfelder 29, 38 und je einer Steuerkarte 3o bzw. 39 für jedes Diodenfeld. Ferner gehören gedruckte Schaltungen PC 78o7 und PC 78o8 dazu, wie sie in den Figuren 3A (1 + 2) und 3B (1 +2) in ihrem inneren Aufbau dargestellt sind.

Das von dem Diodenfeld erzeugte Signal wird zwischen Taktimpulsen zwecks Erzeugung von Video-Rechteckwellen-Ausgangssignalen ähnlich Fig. 4 geprüft und festgehalten. Die Feldsteuerkarten arbeiten mit äußeren Takt- und Startsignalen, die von der Lichtniveau-Kompensationskarte PC 78o8 - Teil 4o in Fig. 3 - zugeführt werden. Die Video-Signale werden programmierten (Tiefpaß-)Filtern 41 zugeführt, und die vier Video-Filterausgangssignale pro Seite werden dem entsprechenden Fehlniveau-Fleckzentrumsfinder 42 zugeführt, wo eines der Signale ausgewählt wird. Das Video-Signal wird dann hinsichtlich seines Niveaus geprüft, und die resultierenden Zählimpulsfolgen werden gezählt und zur visuellen Anzeige abgebildet und ferner zur Analog/Digital- und Datenverteilungskarte PC 78o7 - Teil 4 3 in Fig. 3 - weitergeleitet, wo sie in binärer Form gezählt werden. Die resultierende Binärzahl wird dann dem Mikrocomputer 44 zugeleitet, wo diese Daten maßstäblich abgegriffen und idealisiert werden.

Im Betrief signalisiert der äußere Steuercomputer dem inneren Mikrocomputer, eine Ablesuna zu beginnen. Der Mikrocomputer seinerseits signalisiert das Pockel-Zellensteuergerät 45,eine Lichtleistungsablesung durchzuführen. Bei der Vervollständigung dieser Maßnahme wird die Pockel-Zelle von dem Steuergerät auf ein bestimmtes Beleuchtungsniveau eingestellt, und nach dieser Operation erhält der Lichtniveau-Kompensationskreis das Signal, eine Folge von Diodenfelderabtastungen zu beginnen.

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Sobald die linken und wahlweise rechten Kanalablesungen Vorliegen, werden die Daten zu dem Mikrocomputer zur Bearbeitung geleitet, wonach die Daten auch dem Computerbus aufgegeben werden.

Die linearen Diodenfelder werden so eingestellt, daß sie mit äußerer Taktgabe arbeiten, und eine jede Abtastung wird von einem äußeren Startkommando eingeleitet. Die Abbildung des auf dem Diodenfeld von der Linse 26 gebildeten Laserflecks erzeugt einen Spannungsimpuls an dem Video-Ausgang des Diodenfeldes, der eine Angabe liefert, wo sich der Felck auf dem Feld befindet. Die Gestalt dieses Video-Impulses folgt der Gausz¹sehen Verteilungskurve des Lasers, deren Größe von der Intensität des reflektierten Lichtes und der Zeitverzögerung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen abhängt, wodurch eine Anpassung der Änderungen in der Intensität des beleuchtenden Lichtstrahls erfolgt, und es ist ein zweites System vorhanden, das auf der Erzeugung zunehmender Zeitverzögerungen zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen beruht.

Wenn eine neue Ablesung von dem Computer 44 oder einer äußeren Steuereinrichtung ausgelöst wird, wird die primäre Lichtniveau-Kompensation aktiviert. Das Pockel-Zellensteuergerät nimmt eine Spannungsmessung des Video-Impulses durch eine Scheitelwert-Haltekreis vor und reduziert oder vergößert aufgrund dieser Messung die Intensität des beleuchteten Strahls. Die Pockel-Zellen-Spannung und somit die abgestahlte Lichtmenge werden für die Dauer der auftretenden Dimensionsmessung konstant gehalten.

Die Dimensionsmessung wird von dem Mikrocomputer 44 eingeleitet, nachdem die Pockel-Zelle 32 auf ein neues Intensitätsniveau verstellt worden ist. Die linearen Diodenfelder, 29, 38 werden bei einer konstanten Taktrate betrieben, wie sie von der

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Lichtniveau-Kompensationskarte 4o abgegeben wird. Dieselbe Karte (PC 78o8) erzeugt auch die Feldstartimpulse.

Die Amplitude des von den Photodiodenfeldern 29, 38 erzeugten Signals ist proportional der Lichtintegrationszeit für ein gegebenes optisches Leistungsniveau. Die Lichtintegrationszeit ist die Zeit, die zwischen den Anfängen zweier aufeinanderfolgender Abtastungen verstreicht. Auf diese Weise gestattet das überwachen der Integrationszeit die Steuerung der Diodenfeld-Ausgangsspannung, während die Taktrate konstant gehalten werden kann. Die konstante Taktrate gestattet die Verwendung von Video-Filtern 41 mit konstanter Bandbreite, da der Frequenzgehalt der Video-Signale von Abtastung zu Abtastung ungeändert bleibt. Diese Filter sind erforderlich, um das Problem der vierfachen Auslösung von hohen Frequenzen in den Video-Signalen aufgrund des Sprenkeleffektes zu beseitigen.

Das bei dieser Messung verwendete System erzeugt Startimpulse für die Diodenfelder in einer geometrischen Folge von T = t, T = 2t, T = 4t, T = 8t usw., worin T die Einheitsintegrationszeit ist. Somit ändert sich die Video-Ausgangsspannung in der Größe 1, 2, 4, 8 usw. mit zunehmender Integrationszeit bei jeder nachfolgenden Abtastung. Jede Integrationszeitperiode besteht aus zwei Teilen, nämlich einer Warteperiode und einer Abtastperiode. In dieser Ausbildung entspricht t der Abtastperiode des Feldes. Somit ist bei T = t die Warteperiode gleich null, während bei T = 4t, T = 8t usw. die Warteperiode größer als die Abtastperiode ist.

Die oben erwähnte Binärfolge wird in der Schaltung PC 78o8 durch eine Binärzählerkette erzeugt, die von den Elementen D6, D5, D4, D11 und D1o gebildet ist. Die Sequenzzahl wird von einem Zähler D9 erzeugt und von einem Multiplexer D12 ausgewählt. Am Ende einer jeden Diodenfeldabtastung rückt der

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Zähler D9 um eine Stufe weiter, und es wird von dem Multiplexer D12 eine längere Integrationszeit ausgewählt. Wenn die Wartezeit vorüber ist, wird ein Startimpuls erzeugt, der eine Diodenfeldabtastung auslöst. Die Folge wird beendet, wenn entweder beide Video-Signale ein festes Schwellenniveau erreichen, oder von einem Komparator 15 ein Abtastzylklus-Beendigungssignal erzeugt wird, welches die Binärsequenzen auf eine von einem Einstellknopf voreingestellte Anzahl begrenzt.

Das bei dieser Ausgestaltung verwendete optische Triangulationsverfahren leitet die Abmessungsinformation über das zu messende Teil durch Errechnen der Stellung des Zentrums der auf die Diodenfelder auftreffenden Lichtflecken ab. Statt ein komplexes Rechenverfahren zu durchlaufen, ist hier eine einfache Zähltechnik entworfen worden, um das optische Zentrum oder den Flächenschwerpunkt des Lichtflecks, wie in Fig. 5 gezeigt, zu finden.

Jedes Diodenfeldelement wird in der Zone A als "2" gezählt, und, wenn das Videosignal über die Schwelle in Zone B hinausgeht, wird jedes Element als "1" gezählt. Wenn das Videosignal unter den Schwellenwert am Ende von B fällt, wird die gesamte Zählung am Ende der Diodenfeldabtastung abgestoppt. Der Zähler enthält deshalb die Stellungsinformation. Die Zählung an dieser Stelle beträgt das zweifache der Anzahl der Feldelemente zwischen dem Startpunkt und der Mittellinie des Flecks, die Genauigkeit dieser Zahl ist jedoch unter Berücksichtigung, daß der Schwellenwert zweimal durchlaufen wird, zwei Mal so hoch, wenn A + B/2 errechnet wurde. Unter weiterer Einbeziehung dieses Argumentes kann eine Vielzahl von Schwellenwerten verwendet werden, um die Stellungsauflösung in größerem Ausmaß zu verbessern. Ein System mit zwei Schwellenwerten ist in Fig. 6 dargestellt.

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Der 4-Niveau-Fleckmittelpunktfinder PC 78o7 ist auf vier Schwellenniveaus ausgedehnt worden. Es handelt sich demnach theoretisch um eine Genauigkeitsverbesserung um das Vierfache.

Wie Fig. 3A zeigt, wird die Videofilterauswahl durch Analogschalter A1, A2 und einem Decoder A3 geschaffen. Das Ausgangssignal eines Pufferverstärkers A4 wird den invertierten Eingängen von Niveau-Detektoren A7, A8, A9, A1o zugeführt. Ein Pufferverstärker in A6 sorgt für feste Schwellenwerte für die obigen Niveaudetektoren, und die Schwellenniveaus werden von einer Widerstandskette R3-R11 erzeugt und von einem Potentiometer R12 justiert. Kantengetriggerte Flip-Flops D4, D5, D6 und D11 tasten die vorauseilende Kante des Videoimpulses an ihren Stift 11-Eingängen ab, und die nacheilende Kante an ihren Stift 3-Eingängen. Die Ausgangssignale des Flip-Flops werden von einem Datenselektor D2 aufeinanderfolgend abgefragt, der von einem Zähler D1 ausgewählt wird. Das Takteingangssignal zu dem Zähler D1 ist um das achtfache größer als die Taktrate des Diodenfeldes. Das Ausgangssignal vom Zähler D1 ist eine Zählimpulsfolge, welche die Lageinformation der optischen Mittellinie des Laserflecks enthält.

Um ein Zittern in den Ablesungen zu vermeiden, muß das Videosignalniveau den Schwellenwert an A11 erreichen, um die Daten gültig zu machen. Wenn dieser Schwellenwert während einer Abtastung nicht erreicht wird, wird eine neue Abtastung von der integrierten Schaltung PC 78o8 nach einer integrierenden Zeit ausgelöst, die zweimal so groß wie die vorhergehende ist

In Fällen, in denen eine höhere Betriebsgeschwindigkeit notwendig ist, ist es möglich, das Videosignal unter Verwendung einer Verzögerungsleitunngstechnik gemäß nachfolgender Beschreibung zu verarbeiten. Das während einer gegebenen Abtastung erzeugte Videosignal wird derart verarbeitet, daß es eine Durchschnitts- (oder Scheitel-)Leistungsablesung der

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Intensität des Lichtflecks liefert, wobei während dieser selben Zeitperiode das Signal durch eine Verzögerungsleitung hindurchgegeben wird. Die Durchschnitts- (oder Scheitel-)Leistungsablesung wird dann dazu verwendet, die verwendeten Schwellenniveaus einzustellen, um die Lage der Fleckenzentren gemäß obiger Beschreibung zu erhalten.

Ein Beispiel für die Anpassung der optischen Meßtechnik an ein spezifisches Problem ist die Messung des Teilkreisauslaufs eines Zahnrades 46 gemäß Fig. 7. Zwei optische Trianguliersysteme und deren elektronische Komponenten werden dazu verwendet, die Messung auszuführen, die eine zur Bildung einer Bezugsstellungs- und Triggereinheit, die als ·Referenzfühler 47 bzeichnet wird, und die andere zur Durchführung der Messung auf das Kommando des Referenzfühlers, und diese andere Einheit wird als Meßfühler 48 bezeichnet.

Beide Einheiten sind dieselben und bestehen aus Laser-Lichtquellen 49, 44 und je einer Pockel-Zelle 5o, 55 zum Steuern der Lichtausgangsintensität. Der Lichtausgang wird auf einen Fleck kleinen Durchmessers mittels je einer Fokusierlinse 51, 56 fokusiert, und eine Abbildung dieses Lichtflecks auf dem Objekt wird durch je eine Abbildelinse 52, 47 fokusiert, um eine abgebildeten Fleck auf dem linearen Phötodiodenfeld 53 bzw. 58 zu schaffen. Das lineare Photodiodenfeld wird dazu verwendet, die Lage des abgebildeten Lichtflecks zu messen, die dann auf die Stellung der Oberfläche des Zahnrades im Verhältnis zur Meßeinheit bezogen wird.

Der Bezugsfühier 47 und der Meßfühler 48 werden radial gegen das Zentrum des Zahnrads angestellt (Fig. 8). Die optischen Systeme werden zueinander ausgerichtet, so daß der Meßbereich der Fühler auf den Teilkreisradius des Zahnrades zentriert ist. Für ein Zahnrad mit einer geraden Zähnezahl liegen die Fühler diametral einander gegenüber, und für eine ungerade

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Zähnezahl ist der zweite Fühler um einen Umfangswinkel vom halben Zahnabstand gegenüber der diametralen Lage versetzt.

Bei der Drehung des Zahnrades 46 um seine Achse mißt der Referenzfühler die radiale Stellung der Zahnoberfläche in Bezug auf den Teilkreisradius. Wenn die geforderte Oberfläche des Zahns auf dem Teilkreisradius liegt, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist, löst der Referenzfühler 47 den Meßfühler 48 aus, so daß dieser eine Messung der radialen Lage der Oberfläche des Zahns gegenüber dem Referenzfühler 4 7 vornimmt. Bei einem einwandfreien Zahnrad wird diese Oberfläche auch auf dem Teilkreisradius liegen. Wenn jedoch ein gewisser Teilkreisauslauf (Teilkreisverschiebung) auf dem Zahnrad vorliegt, was von einem Versatz des geometrischen Zentrums der Zähne von der Drehachse des Zahnrades herrührt, wird die Lage der gemessenen Oberfläche sich vom Teilkreisradius in zylklischer Weise gemäß der Darstellung in Fig. 9 entfernen. Die Größe der radialen Verlagerung der Oberfläche der Zähne beim Drehen des Zahnrades um eine volle Drehung ist gleich dem zweifachen der Verlagerung des Teilkreiszentrums in Bezug auf die Drehachse des Zahnrads,

Zusätzliche Parameter des Zahnrads können von manchen Modifikationen dieses Konzeptes abgeleitet werden. Der individuelle Abstand von Zahn zu Zahn kann durch Beobachten benachbarter Zähne mit Zeitfühlern, wie in Fig. 8, gemessen werden. Das Evolventenprofil der Zähne kann durch Hinzufügung eines Winkelencoders mit hohem Auflösevermögen gemessen werden, der an dem Zahnrad-Drehmechanismus angeordnet ist und die Möglichkeit schafft, daß der Meßkopf in radialer Richtung verfährt. Diese Abänderungen würden das gesamte System in ein solches mit einer aweidimensionalen Meßeinrichtung umwandeln, die in Polarkoordinaten arbeitet. Die Bewegung des Meßfühlers in Richtung parallel zur Achse des Zahnrades 46 würde ein Messen der

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dreidimensionalen Form der Zähne ermöglichen, um eine Information über den Schraubenwinkel des Zahnrads und die ßteigungsabweichung zu liefern.

Die Zahnradevolvente oder der Steigungswinkel können auch mit hoher Geschwindigkeit durch eine weitere Modifikation der optischen Trangulationstechnik gemäß der Darstellung in Fig. 1o gemessen werden. In diesem Fall wird ein Feld von Punktmessungen gleichzeitig an der Zahnradevolventen- oder Steigungswinkelform durch eine Gruppe von optischen Triangulationsfühlern durchgeführt, anstelle das Zahnrad oder die Triangulationsfühler so zu bewegen, daß sie die erforderliche Anzahl von Messungen erzeugen. Jeder individuelle Fühler besteht aus einer Lichtquelle 63, einer Fokusierlinse 64, einer Abbildelinse 65 und einem linearen Photodiodenfelddetektor 66. Um eine hohe Meßgeschwindigkeit zu erzielen, würden dann die Lichtquellen gleichzeitig gepulst, um die Bewegung der Komponente in der richtigen Stellung "feszufrieren". In diesem Fall würden die Lichtquellen gepulste Halbleiter-Laser oder ähnliche Einrichtungen sein. Die Information von den linearen Photodiodenfeldern wird durch die Elektronik des Systems abgelesen und zu einem Mikroprozessor für die Errechnung der endgültigen Form weitergeleitet.

Diese Technik ist auch auf das schnelle Messen verschiedener Punkte und Parameter unter Verwendung der optischen Triangulation auf andere Komponenten wie vollständige Zahnräder, Turbinenschaufeln und andere mechanische Systeme anwendbar.

In Fig. 11 ist ein anderes Beipspiel für die Verwendung der optischen Triangulation auf ein besonderes Meßproblem, und zwar ein System zum Messen der Dicke einer kleinen flachen Pumpenschaufel 67, die in großen Stückzahlen vorkommt. Diese Technik verwendet zwei optische Triangulationsfühler, die in einer differenziellen Weise zur Begegnung gegenüber den Fehlern in

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der Stellung der Komponente (des Gegenstandes) arbeiten, wenn diese eine Bahn durch die Meßzone hinabgleitet.

Die beiden Triangulationssensoren 68, 69 sind identisch und bestehen aus je einer Laserlichtquelle 7o, 74, deren Ausgang auf einen Fleck kleinen Durchmessers auf der Oberfläche der Komponente durch je eine Fokusierungslinse 71, 75 fokusiert wird. Eine Abbildung dieses Lichtflecks wird zu einem linearen Photodiodenfeld 72 bzw. 76 durch eine Abbildelinse 73, 78 übertragen. Das lineare Photodiodenfeld dient zum Messen der geometrischen Lage des abgebildeten Flecks, die bezogen ist auf die Stellung der Oberfläche der Komponente in Bezug auf den Triangulationsfühler.

Die beiden Fühler befinden sich jeweils auf entgegengesetzten Seiten der dicken Region der zu messenden Komponente 67. Die Komponente 67 wird längs einer mechanischen Bahn durch die Meßzone zwischen zwei Triangulationsfühlern transportiert. Das Vorhandensein der Komponente in der Meßzone wird von den Fühlern wahrgenommen, und bei der Bewegung der Komponente durch die Zone werden eine Anzahl Messungen der Dicke vorgenommen. Die Dicke wird durch Messen der Lage der beiden Oberflächen mit Bezug auf ihre entsprechenden Fühler und Abziehen dieser Werte zur Bildung der Dicke ermittelt.

Die elektronische Technik zur Ausführung der Messungsfunktion ist in Gestalt eines Blockdiagramms in Fig. 12 gezeigt. Das Video-Ausgangssignal des linearen Photodiodenfeldes für eine jeden der zwei Fühlereinheiten wird in gleicher Weise verarbeitet. Das elektronische System besteht aus der Steuerelektronik für die Diodenfelder 78, 79, einem Signal-Kondltioniersystem 8o, einer Mikrocomputer-Schnittstelle 81 und einem Mikrocomputer oder Mikroprozessor 82. Die Lichtintensität des Lasers 7o und die Abtastgeschwindigkeit des linearen Photodiodenfeldes 72 werden derart eingestellt, daß ein Ansprechen auf die Annäherungssattigung des linearen Photodiodenfeldes dergestalt erfolgt, daß sauber definierte

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- .27 slides abgebildeten Flecks an dem Videosignal erzeugt werden. Die Lage der Kanten der Abbildung und die Lage des gesamten Bildes wird in der Signalkonditioniereinheit 80 durch eine Schwellenwerttechnik gemessen, wie sie in dem Abschnitt des elektrooptischen Systems für die optische Triangulation beschrieben ist. Die Lage der Abbildungen an den zwei linearen Photodiodenfeldern wird von der Signalkonditionierelektronxk 80 auf dem Mikroprozessor 82 über die Mikroprozessorschnittstelle 81 übertragen. Innerhalb des Mikroprozessors wird diese Information in Dickenmessungen überführt. Eine Anzahl von Dickenmessungen der Komponente wird gespeichert und in folgender Weise analysiert. Der am häufigsten für das Teil auftretende Dickenwert wird beobachtet. Die Meßwerte innerhalb eines gegebenen Bandes dieses Wertes werden gemittelt, um die endgültige Messung zu schaffen. Die Information außerhalb dieses Bandes wird zurückgewiesen. Diese Verarbeitungstechnik wird dazu benutzt, einen zeitlichen Mittelwert zu schaffen und die Auswirkungen von zufällig auftretenden Oberflächenbearbeitungs- und RauhigkeitsSchwankungen auszugleichen.

Neben der veränderlichen Integrationszeit-Annäherung, die dazu verwendet wird, den Betrieb bei den obigen Ausführungsbeipielen unter weit schwankendem Lichtniveau zu erzielen, ist es auch möglich, die Taktrate der Abtastung zu variieren. Dies erfolgt durch Beschleunigen der Abtastrate auf eine höhere Geschwindigkeit, wenn übermäßig viel Licht vorhanden ist, und verzögern, wenn weniger Licht von der Oberfläche in dem optischen System reflektiert wird. Dieses System mit veränderlicher Taktrate ist effektiv, führt aber unglücklicherweise zu einem Ausgangssignal der Messung mit variierender Frequenz, was es schwierig macht, Videofilter zu verwenden, was zur Unterdrückung der Auswirkungen von Sprenkelungen und anderen Oberflächenstörungen nützlich wäre.

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Ein Vorteil der veränderlichen Taktrate besteht jedoch darin, daß die Taktrate innerhalb einer einzelnen Abtastung geändert werden kann. Dies kann Verwendung finden, wenn mehr als eine Abbildung beispielsweise auf der Oberfläche vorhanden ist wie im Fall der Projektion von zwei Zonen auf dem Teil.

Es kann auch von Vorteil sein, wenn es erwünscht ist, gerade die Leistung abzugleichen, die von selbst individuellen Abschnitten eines jeden Flecks zurückkommt.

Auch von Interesse ist die Verwendung der Verzögerungsleitungen entweder analog oder digital am Ausgang der Diodenfelder, um die vorausgegangene Diodenfeldaufzeichnung zu speichern und so von dem gespeicherten Wert zu bestimmen, welche Empfindlichkeitsauswahl in Einheiten der Integrationszeit oder Taktrate für die nächste Abtastung zur Verfügung stehen soll.

Es sollte auch beachtet werden, daß es möglich ist, zweiachsige anstelle einachsiger Photodiodenfelder bei der Erfindung zu verwenden. Beispielsweise gestattet die Verwendung eines Photodiodenfeldes quadratischer Matrix den Fleckenzentren, daß sie auch dann aufgezeichnet werden, wenn sie sich in einer anderen Ebene wegbewegen, und es ermöglicht die Errechnung ihrer wahren Fleckenschwerpunkte in zwei Ebenen.

Ein zweiachsiges Feld ist auch von Wert, wenn mehr als ein Fleck in einer Achse projiziert wird, wie dies weiter unten im Zusammenhang mit dem Abfühlen der Lage diskutiert wird.

Es können auch kreisförmige Diodenfelder verwendet werden. Von besonderem Wert würde ein radiales Diodenfeld sein, bei dem alle Linie vom Zentrum ausgehen. Ein derartiges Feld ist gegenwärtig jedoch nicht verfügbar, es ist jedoch zu erwarten, daß es in Zukunft vorhanden sein wird, und die Verwendung eines

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derartigen Feldes gestattet die Benutzung der Polarkoordinaten symmetrie.

Andere Bereiche

Bis hierher sind die Projektion einer fleckenartigen Zone auf ein Teil (z.B. 2A in Fig. 1) und die entsprechende Ablesung, wo sich der Fleck befindet, erörtert worden. In Fig. 13 jedoch ist eine Projektion einer Linie auf ein Teil gezeigt, das von zwei Lichtniveaus umgeben wird. Im wesentlichen ist die Zone entweder geformt wie zwei Punkte mit einer dunklen Zone dazwischen oder vier Punkte mit zwei Linien dazwischen, fast nach Art eines Fadenkreuzes. Die in einer Art ähnlich Fig. 1 verwendete Diodeneinheit kann das Zentrum der dunklen Zone zwischen den beiden hellen Zonen finden, und vom metrologischen Gesichtpunkt her ist dies vielleicht eine bessere Art der Messung als das Messen des Schwerpunktes eines einzigen Flecks.

Die Frage natürlich ist, wie die scharf definierte Linie auf der Oberfläche geschaffen werden kann? Ein Weg besteht darin, einfach eine Linie oder ein Fadenkreuzhaar auf dem Teil abzubilden, das solange verfügbar ist, wie die Abstandsänderung von dem Fokuspunkt nicht zu groß ist. Natürlich würde, wenn man von dem Fokuspunkt des Projektionssystems weiter wegkommt, die projizierte Gitterlinie auslaufen oder ausfransen und entsprechend schwerer genau zu definieren sein. Die Linie sollte sehr fein (dünn) sein, um die minimal mögliche Analogdefinition zu schaffen, die zu ihrer Lokalisierung erforderlich ist, und dies verlangt einen engen Fokus.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, eine TEM_q1- (E ..-) Welle des Lasers zu projizieren, die in der Tat aus gerade einem solchen Paar von beabstandeten Flecken besteht. In diesem

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Fall würde das Projektionssystem sehr ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten sein. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die TEM .,-Welle in ihrer Gesamtheit breiter ist, jedoch die Linie dazwischen ist kleiner als der entsprechende TEM -Fleck. Es sei bemerkt, daß, wenn ein zweiachsiges Gitter erzeugt wird, daß oben erläuterte Matrix-Diodenfeld dazu benutzt wird, dessen Stellung in zwei Achsen abzutasten. Dies kann auch eine Information über die Lage der Objektoberfläche liefern (siehe Fig. 14).

Entsprechend können mehr Zahlen von Linien wie 2,3,4 usw. benutzt werden. Wenn dies bis ins Extreme ausgeführt wird, verliert man die Fähigkeit, den Absolutwert, wo sich das Zentrum befindet, mitzuteilen. Aus diesem Grund ist es in Betracht gezogen, daß in dem hier beschriebenen System ein oder zwei Linien am nützlichsten sind. Wenn mehr Linien benutzt werden, könnten sie vielleicht von verschiedener Dicke usw. sein, so daß man weiß, welche Linie welche ist.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 14 gezeigt. In diesem Fall ist eine zweiachsige Matrix-Diodenfeldkamera 2oo zu der Meßeinrichtung 2o1 nach Fig. 1 hinzugefügt, um unmittelbar den Bereich um den Meßpunkt 2o2A unter Verwendung eines Strahlaufteilers 2o3 zu erblicken. In diesem Fall werden verschiedene Vorteile erhalten:

Erstens kann eine Videoanzeige 2o4 vorgesehen werden, die dem Bedienungsmann gestattet, die Zone zu sehen, in welcher die Messung erfolgt.

Zweitens können die unmittelbaren Umgebungen des Teils in der x-y-Eb,ene einfach von der Abbildung des Matrix-Diodenfeldes gemessen werden, und als solches muß es nicht notwendig sein, zu allen jenen Punkten in elektromechanischer Aufeinanderfolge zu gehen, um eine Messung von beispielsweise einem

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Innendurchmesser auszuführen. Dies ist in dem Beispiel dargestellt, worin ein Armaturenbrett 2o5 eines Kraftfahrzeugs gemessen wird, das von hinten beleuchtet wird, um Löcher wie das Loch 2o6 zu erhellen. Die Konturen rund um das Loch und die Form des Teils werden gemessen wie im Fall der Fig. 1, wo die gesamte Messung von dem Matrix-Diodenfeld durchgeführt

wird, die an einen Computer angeschlossen ist, um den Durchmesser und die Unrundheit des Lochs zu bestimmen.

Ein dritter Vorteil bei der Verwendung dieser zur Bohrung verlagerten Kamera besteht darin, daß man in der Lage ist, vor dem Meßpunkt zu messen und der Einheit grundsätzlich zu sagen, welchen Weg sie zu nehmen hat. Mit anderen Worten, wenn durch das Metrixfeld gesehen wird, daß man sich einer Kante des Teils wie der Kante 22o nähert, kann diese Kantenlage in dem Programm erkannt werden und es kann der Meßeinheit gesagt werden, sich zu einer anderen Stelle zu bewegen. Mit anderen Worten, es resultieren daraus beträchtliche Zeiteinsparungen.

Eine letzte Ausführung der Erfindung beschreibt das Messen von Stellungen unter Verwendung der Erfindung und deren weitere Einbeziehung in Steuersysteme für Industrieroboter und andere Automatisierungsgeräte.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 oben ist eine Leistungsfähigkeit im dreiachsigen System vorgesehen mit einer Achse (Z), die den triangulierten Meßpunkt aufweist,und zwei Achsen, die mit einem Matrix-Diodenfeld versehen sind, das entweder in Übertragung oder Reflexion von dem Teileobjekt arbeitet. Es ist nun erwünscht, weitere zwei Abtastachsen hinzuzufügen, um eine fünfachsige Meßeinheit zu schaffen. Die beiden infrage stehenden Achsen sind die Kursabweichung und die Teilung oder die Winkel Q und φ , wie von der Meßeinheit gesehen. S liegt in der x-y-Ebene, φ in der y-z-Ebene.

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Es bestehen zwei Möglichkeiten der Hinzufügung dieser Abtastung. Die erste, wie sie beispielsweise in Fig. 15 gezeigt ist, besteht einfach darin, zwei Strahlen anstelle eines Strahls zu projizieren und die Abbildung beider Flecken an dem linearen Photodiodenfeld bzw. den Photodiodenfeldern, falls zwei auf jeder Seite wie in Fig. 1 verwendet werden, zu erfassen. In diesem Fall ist der Abstand der Flecken proportional der Winkelneigung der Oberfläche, während die Lage des Zentrums der beiden Flecken auf dem Feld proportional dem Abstand der Oberflächen von dem Meßkopf ist. Das Messen der beiden Fleckabstände liefert den Winkel der Oberfläche in der Ebene der Messung.

Wenn zwei Meßfühler, je einer auf jeder Seite in derselben Ebene wie in Fig. 1 verwendet werden, führt ein interessierendes Merkmal dazu, daß, wenn das Teil vollständig normal zum Meßkopf steht, beide Einheiten, eine jede auf jeder Seite, in gleichen Winkeln vom zentralen Strahl angeordnet sind und identisch abgelesen werden. Dies kann die von der Winkelmessung erzielbare Genauigkeit beträchtlich steigern und liefert auch eine sehr klare Definition der Normalität unabhängig von anderen Merkmalen.

Natürlich ist, wenn die Lagenmessung in zwei Ebenen ö und Φ auszuführen ist, eine Messung in zwei Achsen χ und y zum ersten erforderlich. Diese Situation ist in ^ρϊσ. 16 qezeiat, die eine 5-Achsen-Meßkopfausführung 3oo gemäß der Er^in^ung zeigt, die auf einem Roboterarm 3o1 montiert ist und in Q,P, x,y und ζ mißt. Dieser Meßfühler ist völlia imstande, die gesamte Laae eines Teils 3o3 nahe einem Roboter zum Zwecke entweder der Inspektion des Teils oder der Durchführung einer automatischen Manipulation daran zu charakterisieren. Die Meßkopfachsen werden alle zu dem Steuercomputer des Roboters zurückgespeist, der dann das beste Vorgehen errechnet und diese Rechnung fortgesetzt mit laufenden Meßdaten aufzeichnet,

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bis das Schlußteil des Roboters ("Hand") das Teil ergriffen hat oder ausgeführt hat, welche Tätigkeit auch imitier gefordert wird.

Es ist klar, daß durch Kombination der Meßfühler der Figuren 14 und 15 solch eine fünfachsige Fähigkeit vorgesehen werden kann. Jedoch ist eine besonders kompakte und einfache Einheit in Fig. 16 gezeigt, in welcher eine Matrix-Feldkamera 3o4 das Teil in χ und y unter Verwendung von beispielsweise einer geblitzten Xenon-Ringlichtquelle 3o6 erblickt. Ein Vier-Fleck-Projektor 3o9 (siehe auch Fig. 13) mit einem Satz von vier Dioden-Lasern 31o bildet auf dem Teil über eine Linse 312 ab. Der Mikrocomputer 315 wird verwendet, um die Daten von dem Feld 3o5 zu interpretieren. Zunächst wird die Xenon-Lampe geblitzt und die x- und y-Lage eines Teilmerkmals 32o von Interesse bestimmt. Dann werden die Laser-Dioden geblitzt und die Stellung der Vier-Fleck-Abbildungen aus dem Ausgangssignal des Matrix-Feldes bestimmt. Eine Analyse der Lage der Zentren der Fleckgruppe liefert den Umfang, während die individuellen Fleckabstände S₁ und S₂ Θ₍Φ geben.

Nun werden besondere Schaltungsausführungen beschrieben, wie sie in erster Linie nützlich für das Messen beweglicher Teile wie beispielsweise rotierender Zähne von Zahnrädern und dergl. sind. Änderungen im Reflexionsvermögen des zu messenden Teils können Fehler im Auffinden der Lage des Flächenschwerpunktes aufgrund einer fehlerhaften Niveauabtastung verursachen. Die früher beschriebene Methode, die auf der äußeren Steuerung der Lichtintegrationszeit in Verbindung mit einer Pockel-Zelle basiert, und deren Steuergerät ist nur zum Messen quasi stationärer Objeke geeignet. Lediglich das Verfahren kann bei optischen Triangulationssystemen eingesetzt werden, wenn entweder, das Objekt in Bewegung gemessen wird oder die Lichtquelle pulsierender Art ist oder eine Kombination aus beiden vorhanden ist. Das Problem bei der Messung eines Teils in

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Bewegung besteht darin, daß das örtliche Reflexionsvermögen des Teils sich konstant ändert, wenn sich die Oberfläche bewegt. Variationen können durch Winkeländerungen verursacht werden oder einfach in den örtlichen Variationen in der Farbe und dem Reflektiervermögen besteht. Das gleiche geschieht, wenn die verwendete Lichtquelle pulsierender Art ist (wie gepulste Laser, Bj.itzröhren usw.), in Verbindung mit dem Problem, daß die optische Leistung des zurückgesandten Strahls nur dann bekannt wird, nachdem ein Impuls aufgetreten ist.

Um die vorstehend aufgezeigten Probleme zu überwinden, läßt sich ein'separates Detektorsystem verwenden, um auf den reflektierten Impuls zu schauen und die Lichtquelle auszuschalten, wenn ein gegebenes angesammeltes Energieniveau erreicht ist. Dies wird gewöhnlich getan bei Tyristor-Blitzkanonen, wie sie beispielsweise in der Photographie verwendet werden. Eine attraktive Lösung ist in Fig. 17 gezeigt. Das von der Diodenfeld-Kamera 5oo kommende Signal wird von einem Videofilter 5o1 gefiltert und einer Video-Verzögerungsleitung zugeführt, die in der Lage ist, eine komplette Videoabtastung zu speichern. Das in die Video-Verzögerungsleitung gelangende Signal wird von einem Scheitelhalter 5o2 bezüglich seiner Scheitelhöhe abgetastet, und die abgetastete Spannung wird einem Prüf- und Haltekreis 5o3 am Ende der Abtastung zugeführt. Sobald die vollständige Video-Abtastung gespeichert ist, stellt der Prüf- und Halteverstärker den Niveaudetektor-Schwellenwert ein, und das gespeicherte Videosignal wird aus der Verzögerungsleitung aufgetaktet und zu einem Vergleicher 5o4 geleitet, der mit einer Vielzahl von Schwellenwerten arbeiten kann. Das im Schwellenwert abgetastete Videosignal in Verbindung mit dem Schwerpunktfindekreis (wie er nirgendwo in dieser Veröffentlichung beschrieben ist), erzeugt eine Serie von Zählimpulsen, die in einem Zähler zu zählen sind. Ein Vorteil des obigen Systems besteht darin, daß der Schwellenwert für den Vergleicher nach dem Ablesen des Diodenfeldes eingestellt werden kann, weshalb

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die Kompensation von stark variierenden Videosignalen automatisch vorgenommen werden kann.

Eine andere Version ist in Fig. 18 gezeigt. Der hervorstechenden Unterschied besteht darin, daß diese Version einen Verstärker mit veränderlicher Leistung 5oo hat, dessen Verstärkungsfaktor in umgekehrten Verhältnis mit der Fläche unter der Kurve gesteuert wird, die von einem Schnellintegrator 551 bestimmt wird, welcher die optische Energie.in dem abgetasteten Laserfleck wiedergibt.

Der Betriebsablauf dieser Version ist derselbe wie nach Fig. 17, nämlich das gefilterte Videosignal wird in einem Video-Verzögerungssystem für die Dauer einer Abtastperiode gespeichert, an deren Ende der Inhalt des Sehne11integrators überführt und dann in dem Prüf- und Haltekreis 552 für die Dauer der nächsten Abtastung gehalten wird. Ein konstantes Niveau der Ausgangsspannung wird durch Einstellen der Leistung des in seiner Leistung veränderlichen Verstärkers in umgekehrten Verhältnis zu den abgetasteten Videoniveaus eingestellt. Das Ausgangssignal des Verstärkers mit der veränderlichen Leistung wird mit einer festen Spannung oder einer Vielzahl von Spannungen durch eine Anzahl von Vergleichern verglichen, um Signale für den Schwerpunktbestimmungskreis 553 zu erzeugen, der seinerseits die Lage des Fleckenschwerpunktes findet.

Es ist von Interesse, diese Anmeldung mit einer weiteren Diskussion einer 5-Achsen-Roboterführung (beispielsweise Fig. 16) zuzüglich einem Code-System für die einfache Orientierung von Teilen zu beschließen. Es handelt sich dabei um eine Kombination von zwei verschiedenen Meßfühlertechnologien, nämlich der Triangulation zur Bestimmung von Ausdehnung und Lage in zwei Ebenen (Teilung und Kursabweichung) und einer zweiachsigen Bildabtastung zur Ermittlung verschiedener Merk-

ORIGiNAL INSPECTED - . ■

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- ββ- -

- Jamale in den xy-Ebenen. Die Erfindung schafft hier eine Kombination von diesen beiden Technologien von besonderer 'Eignung für die Führung von Industrierobotern. Wenn beispielweise die Plazierung eines solchen 5-Achsen-Meßfühlers (χγζ0φ) an oder nahe dem Endteil (Hand) nach dem letzten Gelenk eines Roboterarms oder anderen Manipulationsabschnittes in Betracht gezogen wird, ist dieser Fühler dann vollständig in der Lage, mindest innerhalb seines Gesichtsfeldes genau zu sagen, welches die Situation im Verhältnis zu der Fühlerhand ist. Dies ist dann vollständig wie beim Menschen insoweit, daß der Meßfühler die generellen Charakteristika sagen kann, die zur Orientierung der Hand gegenüber dem Teil erforderlich sind.

Die einfachste Version besteht darin, daß der z-Achsen-Bereich durch Triangulation erhalten wird und Doppelbereichs-Differentialbereichsmessungen in jeder Achse die Lage liefern. Die x- und y-Sichtung wird durch herkömmliche Abbildersysteme geschaffen, in diesem Fall ein Matrix-Photodiodenfeld. In der besonderen Version wird der xy-Teil unter Verwendung einer Linse zusammen mit dem Rechteckmatrix-Diodenfeldsystem geschaffen. Licht wird durch eine Ring-Blitzlichtquelle rundum die Peripherie der Kameralinse erzeugt. Andere Lichtquellen können verwendet werden, jedoch ist dies die passendste, da sie geblitzt wird, was die Kamera vom Beschlagen freihält, und außerdem kompakt ist und eine relativ schattenfreie Beleuchtung liefert. Tatsächliche Schatten können bei einigen Anwendungsfällen erwünscht sein, um einen Kontrast zu liefern, jedoch für die generalisierte Bewegung des Arms ist in Betracht gezogen, daß Schatten in Wirklichkeit einen Nachteil darstellen, da man den Angriffswinkel in jeder Stellung auf den besonderen Abschnitt des fraglichen Teils nicht kennt. Um diesen zentralen Abschnitt verteilt sind vier CW- oder, wie vorzuziehen ist, gepulste und mit ihren Achsen ausgerichtete Lichtquellen, die grundsätzlich mit Licht aussendenden Dioden oder Diodenlasern versehen sind, jedoch in der Lage sind,

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ORiGiNAL INSPECTED

einen einfachen Strahl zu erzeugen, der in Flecken durch Rasterung zergliedert wird. Diese projizieren Lichtflecken auf dem Teil in einem gegebenen Abstand und können aufeinanderfolgend gepulst werden. Dies ist wichtig, weil der Betrieb des Systems darin besteht, dies gerade in Kräuselform zu tun dergestalt, daß zu jeder beliebigen Zeit nur die Abbildung des besonderen infrage stehenden Teils existiert. Dieser Weg vermag einem zu sagen, welche Abbildung sich auf dem Diodenfeld befindet. Dies ist nicht in allen Fällen erforderlich, aber es ist von beträchtlichem Nutzen.

Eine zusätzliche oder alternative Anwendung einer Roboterführung besteht in der Codierung der Teile, die durch Roboter herzustellen sind. Normalerweise werden solche Codes dazu verwendet, die Teile zur Identifikation in Bezug auf Postenzahl usw. ebenso wie als Serie zu serialisieren. Dies kann hier natürlich ebenso mit einer autmatischen Barcode-Ablesung usw. erfolgen (die Matrix oder die linearen Felder wie sie hier offenbart sind, eignen sich ausgezeichnet hierzu).

Jedoch besteht einer der stärker interessierenden Aspekte darin, daß ein solcher Code auch ein Orientierungscode sein kann, der zum Zwecke der Schaffung einer leichten Referenz für das Zweiachsen-Matrixdiodenfeld des Roboterarms angelegt wird, um die Lage des Teils demgegenüber zu bestimmen. Natürlich ist dies von besonderem Interesse für jene Teile, die komplexe Merkmale haben, was es schwierig machen mag, auf anderen Wegen zu orientieren.

Die Verwendung eines Orientierungscodes löst deshalb, falls möglich, wesentlich zwei der Seherfordernisse des Roboters in einem weit mehr trivialen Ausmaß, als dies auf andere Weise der Fall sein würde. Mit solchen Codes hat das Computerprogramm in dem Roboter nicht länger zu identifizieren, welches Teil welches ist noch die mögliche komplexe Orientierung

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zu bestimmen, die erforderlich ist, um das Teil aufzunehmen oder auf einer Maschine abzusetzen.

Zum Beispiel sei erneut Fig. 16 betrachtet, in welchem Fall ein Orientierungscodesticker 7oo an dem Teil zusammen mit einer getrennten Barcode-Teiletyp-Widergabe 71o vorgesehen ist. Während diese beiden Codes miteinander kombiniert werden können, ist hier daran gedacht, daß es zumindest aufs erste besser wäre, diese auszuscheiden und zu trennen.

Der Orientierungscode enthält einen Satz von einander schneidenden Axiallinien, die zur Bestimmung der xy-Orientierung dienen. Auch auf diesem Code ist ein Subcode vorhanden, der die Orientierung in der dritten Dimension beispielsweise in Winkelgraden der Neigung wiedergibt.

Ein anderer Weg zur Lieferung einer Information über die dritte Achse ist ein Blick in den Computer, der den Teiletypen-Barcode verwendet, welcher die Orientierung des Teils darstellt, wenn es auf dem Förderband liegt. Eine Kombinationslösung unter Verwendung des Apparats nach Fig. 14 besteht darin, den Roboterarm niederkommen zu lassen, bis der Fühler um einen festen Abstand von dem Teil entfernt ist (was mit einem einfachen Triangulationsfühler an dem Arm bewerkstelligt werden kann). Die Einheit wird dann derart programmiert, daß der Code, wenn im richtigen Winkel betrachtet, die Codebase gegenüber den bekannten Abständen mißt, die beim Betrachten unter normalem Auftreffen existieren.

In diesem Fall können der Teilkreis und der Kursabweichefühler hier nicht notwendig erforderlich sein.

Es sei bemerkt, daß das Wort Roboter auch durch den Begriff "Universalhandhabungsgerät" charakterisiert werden kann. Jedoch haben die hier offenbarten Konzepte beiläufig die Auf-

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- HO'

gäbe, alle Arten von Materialbehandlungsautomation zu steuern und notwendig nicht nur jene von einer universellen Natur»

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

ο) Verfahren zum Bestimmen der Abmessung, Lage oder Haltung einer Objektoberfläche unter Projektion einer Lichtzone auf das Objekt, gekennzeichnet durch

- Schaffung einer Abbildung dieser auf der Objektoberfläche gelegenen Zone auf einem Photodiodenfeld mit einem System, dessen Achse zur Achse der Lichtprojektion einen Abstand aufweist,

- Bestimmung der Lage der von dieser Zone erhellten Fläche aus der Stelle der Abbildung auf dem Diodenfeld und

- Bestimmung der Abmessungen, Lage oder Haltung der Objektoberfläche aus der Stelle der Abbildung auf dem Diodenfeld.

ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine von einem Servomotor getriebene mechanische Positioniervorrichtung dazu verwendet wird, die Abbildung auf dem Diodenfeld einzustellen und daß der von der mechanischen Positioniervorrichtung belegte Abstand eine weitere Information wie über die Abmessung der Objektoberfläche liefert.

ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Projektion des Lichts unter Verwendung eines Lasers erfolgt und der Strahl von dem Laser fokusiert wird, um eine kleine Marke auf der Objektoberfläche zu erzeugen.

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4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone aus mindestens zwei hellen Abschnitten mit mindestens einem dunklen Bereich dazwischen besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Linse eine vergrößerte Abbildung der Zone auf dem Diodenfeld hervorruft dergestalt, daß Änderungen in der Form der Oberfläche in Einheiten von Stellenänderungen der Abbildung auf dem Diodenfeld verstärkt werden..

6. Verfahren nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangsleistung des Lasers so gesteuert wird, daß eine verhältnismäßig konstante .Bildintensität aufrecht erhalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet , daß der Laser ein Gaslaser ist und die Leistungssteuerung durch einen Pockel-Zellenmodulator bewirkt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet , daß der Laser ein CW- (continuous wave-) Diodenlaser ist und die Leistungssteuerung durch Veränderung der an den Laser angelegten Spannung erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet , daß die Vergrößerung der Linse in der Größenordnung zwischen 2:1 und 5:1 liegt.

Io» Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der fokusierten Marke an der Oberfläche auf weniger als o,25 mm in der Weite gehalten wird.

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11. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß das Diodenfeld im Winkel zur Achse
der Linse gelegen ist.

12. Verfahrennach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die effektive Breite des Diodenfeldes größer als o,o5 mm beträgt.

13. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß die mechanischen Bewegungsmittel in einem kartesischen Koordinatensystem arbeiten.

14» Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß die mechanischen Bewegungsmittel in einem polaren Koordinatensystem arbeiten.

15. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet

durch den weiteren Verfahrensschritt der Berechnung des von der Objektoberfläche umschlossenen oder verdrängten Volumens aus einem Satz derartiger Abmessungen.

16o Verfahrennach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Objekt ein Zahnrad ist und daß
die Abmessungen von einer Stellung an der nominellen
Teilkreislinie des Zahnrads abgenommen werden, wenn das
Zahnrad um seine Achse rotiert, so daß eine Bestimmung der Zahnradgeometrie erhalten wird.

17= Verfahren nach Anspruch 16., dadurch gekennzeichnet , daß die Bestimmung der Zahnradaeometrie eine Information hinsichtlich des Auslaufs der Teilkreisllnie, des Abstandes von Zahn zu.Zahn oder der Steigung
liefert.

18. Verfahren nach Anspruch 16,dadurch gekennzeichnet , daß die Lichtprojektion derartig

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_ 4 - ^j

gepulst wird, daß die Zähne im Raum stillzustehen scheinen, wobei diese Lichtimpulse von einem ZahnstellungsfÜhläf initiiert werden.

19. Verfahren nach Anspruch 16,dadurch gekennzeichnet , daß das Zahnrad ein Ritzel ist.

20. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß das Objekt ein Zahnrad ist und daß mindestens ein Zahn des Zahnrads hinsichtlich seiner Kontur abgetastet wird, um die Evolventen Form oder Steigung festzustellen.

21. Verfahren nach Anspruch 2o,d a d u r c h gekennzeichnet , daß eine Annäherung dieser Kontur durch Verwendung einer Vielzahl diskreter Fühlzonen geschaffen wird, die längs der Zahnform im Abstand zueinander angeordnet sind.

22. Verfahren nach Anspruch 21, d.a durch gekennzeichnet , daß die Projektion dieser Lichtzonen auf die Zahnfläche durch einen gleichzeitigen Impuls erfolgt/ um die Zahnform auch bei drehendem Zahnrad wirksam optisch festzuhalten.

23. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichne .t , daß das Objekt in Bewemina ist und die Abtastung des Diodenfeldes schnell genurr erfolgt, um die Abmessung wirksam optisch feststehen zu lassen.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtastung auf das Kommando eines Teilestellungsfühlers erfolgt.

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25«, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Objekt sich in Bewegung befindet und die Projektion der Lichtzone innerhalb eines kurzen ZeitIntervalls erfolgt, welches ausreicht, um zu einem bestimmten getrennten Wert der Abmessung zu gelangen.

26. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Zylinder-Linse vor dem Diodenfeld zur Vergrößerung von dessen effektiver Breite.

ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ablesung des Diodenfeldes als eine Funktion des Lichtniveaus dergestalt gesteuert wird, daß eine ausreichende gleichförmige Abtastempfindlichkeit aufrecht erhalten wird.

ο Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerung innerhalb einer gegebenen Abtastung erfolgt.

ο Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtaststeuerung des Diodenfeldes durch einen Mikrocomputer erfolgt.

3o. Verfahren nach Anspruch 29,dadurch gekennzeichnet , daß der Mikrocomputer auch die Lichtprojektionsleistung steuert.

ο Verfahren nach Anspruch 3o, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleistung derart gesteuert wird, daß das Abtastausmaß auf seinen Höchstwert gebracht

32. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von Abbildungsform- und

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-abfühlsystemen bei verschiedenen Winkeln verwendet Werden.

33. Verfahren nach Anspruch "!,dadurch gekennzeichnet , daß die Projektionszone eine markenartiger Fleck ist.

34. Verfahren nach Anspruch 33,da durch gekennzeichnet, daß die Lage der Abbildung dieses, Flecks unter Verwendung einer Mittelpunkt-Auffindesehaltung bestimmt wird.

35. Verfahren nach Anspruch 27,dadurch gekennzeichnet , daß die Taktrate einer jeden Abtastung des Photodiodenfeldes gesteuert wird.

36. Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch die Verwendung von Videofiltern mit konstanter Bandbreite zur Steigerung der erhaltenen Signale.

37. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß das Ausgangssignal des Diodenfeldes in einer Video-Verzögerungsleitung gespeichert wird.

38. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennz.eichnet , daß eine Vielzahl von Zonen projiziert wird und die Trennung der Abbildungen dieser Zonen dazu verwendet wird, die Winkelorientierung der Objektoberfläche zu bestimmen.

39. Verfahren nach Anspruch 38,dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelorientierung normal zu der Projektion bestimmt wird, wenn die bei zwei Systemen unter Winkeln gemessenen Abstände gleich sind.

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4o. Verfahren nach Anspruch 38,dadurch gekennzeichnet , daß eine TV-(Fernseh-)Kamera oder ein TV-Matrixfeld zur Betrachtung des Objektes beigestellt wird.

ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Haltung der Objektoberfläche aus der Bildtrennung an dem Diodenfeld an einer benachbarten Zone dieser Oberfläche bestimmt wird.

42. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß die Haltung in zwei Ebenen unter Verwendung vier solcher Flecke und eines zweiachsigen Diodenfeldes bestimmt wird.

43. Apparat zur Bestimmung der Abmessungen einer Objektoberfläche, mit Mitteln zum Projizieren einer Lichtzone auf die Objektoberfläche, gekennzeichnet durch

- Mittel zur Schaffung einer Abbildung der Lichtzone an der Objektoberfläche auf einem Photodiodenfeld mit einem System, dessen Achse im Abstand von der Achse der Lichtprojektion angeordnet ist,

- Mittel zum Bestimmen der Lage der von der Lichtzone beleuchteten Oberfläche aus der Stellung der Abbildung auf dem Diodenfeld und

- Mittel zum Bestimmen der Abmessungen des Objekts aus der Lage der beleuchteten Oberfläche.

44. Apparat zum selbsttätigen Führen von Industrierobotern

und anderen Handhabungsgeräten, gekennze lehnet durch

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- eine Kameraeinrichtung zur Schaffung von x, y-Daten,

- Mittel zum Projizieren von Licht zwecks Schaffung einer Triangulations-Bezugszone auf dem zu handhabenden Objekt,

- eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung der x- und y-Merkmale dieses Teils und der Lage der Zone auf dem Teil im Verhältnis zur Kameraachse aus dem Kamera-Ausgangssignal zur Schaffung eines z-Achsenabstandes und

- eine Recheneinrichtung zum Analysieren der so erhaltenen x-, y- und z-Daten und zum damit übereinstimmenden Steuern der Roboterbewegungen.

45. Apparat nach Anspruch 44,dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Zonen projiziert werden und daß deren relativer Abstand zur Schaffung der Winkelorientierung des Teils im Verhältnis zu dem Roboter analysiert wird.

46. Verfahren zum Führen und Leiten von Industrierobotern oder anderen Handhabungsvorrichtungen, gekennzeichnet durch die Schaffung eines Orientierungscodes auf einem Teil, wobei der Code Daten zur Ortsbestimmung (Orientierung) von Merkmalen des Teils im Verhältnis zu dem Code enthält und eine optische Abtastung des Codes erfolgt, um die räumliche Lage der Teilemerkmale zu bestimmen und Signale für das Handhabungsgerät zur Handhabung des Teiles zu schaffen.

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