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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der zweidimensionalen Ortskoordinaten eines Zielobjektes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen der zweidimensionalen Ortskoordinaten eines Zielobjektes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
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Stand der Technik
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Aus
EP 0 481 278 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der zweidimensionalen Ortskoordinaten eines Zielobjektes bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Laserdistanzmesseinrichtung, eine Kameraeinrichtung, eine Referenzeinrichtung und eine Kontrolleinrichtung. Die Laserdistanzmesseinrichtung weist ein Sendeelement, das einen Laserstrahl aussendet, und ein Empfangselement, das einen am Zielobjekt zumindest teilweise reflektierten Laserstrahl als Empfangsstrahl empfängt, auf. Die Referenzeinrichtung weist eine erste und zweite Achse auf, die senkrecht zueinander angeordnet sind und ein internes Koordinatensystem aufspannen; eine dritte Achse des Koordinatensystems verläuft senkrecht zur ersten und zweiten Achse durch den Schnittpunkt der Achsen. Die Vorrichtung umfasst außerdem eine Winkelmesseinrichtung zum Bestimmen eines Azimutwinkels. Das Zielobjekt wird über die Kameraeinrichtung präzise anvisiert und dabei werden die Zielachse der Laserdistanzmesseinrichtung und die Visierachse der Kameraeinrichtung auf das Zielobjekt ausgerichtet. Die Laserdistanzmessung wird von der Laserdistanzmesseinrichtung ausgeführt und der Azimutwinkel wird von der Winkelmesseinrichtung bestimmt. Die zweidimensionalen Ortskoordinaten werden aus dem Distanzwert und dem Azimutwinkel berechnet.
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Die bekannte Vorrichtung zum Bestimmen der Ortskoordinaten eines Zielobjektes weist den Nachteil auf, dass mindestens eine Winkelmesseinrichtung erforderlich ist, die die Komplexität und Kosten der Vorrichtung zum Bestimmen der Ortskoordinaten erhöhen. Außerdem muss der Laserstrahl zur Laserdistanzmessung und zur Winkelmessung präzise auf das Zielobjekt ausgerichtet werden.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Entwicklung eines Verfahrens zum Bestimmen der zweidimensionalen Ortskoordinaten eines Zielobjektes, das für die Anwendung in Innenräumen geeignet ist und die Ortskoordinaten mit geringem Aufwand für den Bediener bestimmt. Außerdem soll eine für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Vorrichtung zum Bestimmen der zweidimensionalen Ortskoordinaten eines Zielobjektes entwickelt werden.
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Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren zum Bestimmen der zweidimensionalen Ortskoordinaten eines Zielobjektes erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 und bei der eingangs genannten Vorrichtung zum Bestimmen von zweidimensionalen Ortskoordinaten eines Zielobjektes durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß weist das Verfahren zum Bestimmen der Ortskoordinaten eines Zielobjektes in einer Messebene in zwei Dimensionen die Schritte auf:
- – eine Zieleinrichtung mit einem Reflektorelement wird am Zielobjekt positioniert,
- – ein Laserstrahl wird von einem Sendeelement einer Lasereinrichtung entlang einer Ausbreitungsrichtung im Wesentlichen parallel Messebene auf die Zieleinrichtung ausgesandt,
- – zumindest ein Teil des Laserstrahls wird am Reflektorelement teilweise reflektiert,
- – ein Bild der Zieleinrichtung mit dem zumindest teilweise reflektierten Laserstrahl als Lichtreflex wird von einer Kameraeinrichtung aufgenommen, wobei eine Blickrichtung der Kameraeinrichtung unter einem Elevationswinkel zur Messebene geneigt ist,
- – im Bild der Zieleinrichtung wird ein Schwerpunkt des Lichtreflexes bestimmt,
- – aus einer Brennweite der Kameraeinrichtung, dem Elevationswinkel und einer ersten und zweiten Bildkoordinate des Schwerpunktes des Lichtreflexes im Koordinatensystem der Kameraeinrichtung werden ein erster und zweiter Abstand berechnet, und
- – die Ortskoordinaten des Zielobjektes werden aus dem ersten und zweiten Abstand berechnet.
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Die Ortskoordinaten eines Zielobjektes mit Hilfe eines Lichtreflexes in einem Bild einer Kameraeinrichtung zu bestimmen, hat den Vorteil, dass neben der Kameraeinrichtung nur eine Lasereinrichtung erforderlich ist. Dadurch, dass keine Winkelmesseinrichtung erforderlich ist, kann eine kostengünstige Vorrichtung realisiert werden. Der Bediener kann die Ortskoordinaten des Zielobjektes mit geringem Aufwand bestimmen.
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Bevorzugt wird eine Folge von Bildern der Zieleinrichtung mit der Kameraeinrichtung aufgenommen. Der Laserstrahl, der auf die Zieleinrichtung gerichtet wird, kann als aufgeweiteter Laserstrahl mit einem Öffnungswinkel grösser als 80°, als bewegter Laserstrahl oder als bewegter Laserstrahl mit einem Öffnungswinkel kleiner als 10° ausgebildet sein. Bei einem aufgeweiteten, nicht-bewegten Laserstrahl wird der Laserstrahl am Reflektorelement der Zieleinrichtung zumindest teilweise reflektiert und erzeugt im Bild der Kameraeinrichtung einen Lichtreflex. Nimmt die Kameraeinrichtung eine Folge von Bildern der Zieleinrichtung auf, ist der Lichtreflex sichtbar, solange der Laserstrahl ausgesandt wird. Bei einem bewegten Laserstrahl nimmt die Kameraeinrichtung sowohl Bilder der Zieleinrichtung mit Lichtreflex als auch Bilder ohne Lichtreflex auf.
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In einer ersten Variante des Verfahrens wird als Bild der Zieleinrichtung mit dem Lichtreflex aus der Folge der mit der Kameraeinrichtung aufgenommenen Bilder das Bild mit dem stärksten Lichtreflex bestimmt. Die erste Variante eignet sich vor allem für bewegte Laserstrahlen, bei denen in der Folge der mit der Kameraeinrichtung aufgenommenen Bilder sowohl Bilder mit Lichtreflex als auch Bilder ohne Lichtreflex vorhanden sind. Das Bild mit dem stärksten Lichtreflex kann mit Hilfe bekannter Bildverarbeitungstechniken bestimmt werden.
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In einer zweiten Variante des Verfahrens wird das Bild der Zieleinrichtung mit dem Lichtreflex durch Mittelung über mehrere Bilder aus der Folge der mit der Kameraeinrichtung aufgenommenen Bilder bestimmt. Die zweite Variante eignet sich vor allem für nicht-bewegte Laserstrahlen, bei denen der Lichtreflex in den Bildern sichtbar ist, solange der Laserstrahl ausgesandt wird. Die Mittelung über mehrere Bilder mit einem Lichtreflex kann mit Hilfe bekannter Bildverarbeitungstechniken erfolgen.
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In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens werden die Aufnahme der Bilder der Zieleinrichtung mit der Kameraeinrichtung und das Aussenden des Laserstrahls von der Lasereinrichtung gleichzeitig von einer Kontrolleinrichtung gesteuert.
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Insbesondere zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen der zweidimensionalen Ortskoordinaten eines Zielobjektes in einer Messebene:
- – eine Zieleinrichtung mit einem Reflektorelement, das die Ortskoordinaten des Zielobjektes festlegt,
- – eine Lasereinrichtung mit einem Sendeelement, das einen sich entlang einer Ausbreitungsrichtung im Wesentlichen parallel zur Messebene ausbreitenden Laserstrahl aussendet, und einem Kontrollelement,
- – eine Kameraeinrichtung mit einer Empfangseinrichtung und einem Kontrollelement, wobei eine Blickrichtung der Kameraeinrichtung unter einem Elevationswinkel zur Messebene geneigt ist,
- – eine Referenzeinrichtung mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse, wobei die erste und zweite Achse senkrecht zueinander angeordnet sind und sich in einem Schnittpunkt schneiden, und
- – eine Kontrolleinrichtung mit einem Steuerelement zum Steuern der Lasereinrichtung und der Kameraeinrichtung sowie einem Auswerteelement zum Berechnen der Ortskoordinaten des Zielobjektes.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen der zweidimensionalen Ortskoordinaten eines Zielobjektes ermöglicht es, die Ortskoordinaten eines Zielobjektes ohne Winkelmesseinrichtung zu bestimmen. Dadurch, dass keine Winkelmesseinrichtung erforderlich ist, kann eine kostengünstige Vorrichtung realisiert werden. Der Bediener kann die Ortskoordinaten des Zielobjektes mit geringem Aufwand bestimmen.
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Das Reflektorelement ist in einer bevorzugten Ausführung als rotationssymmetrischer Körper oder als Abschnitt eines rotationssymmetrischen Körpers ausgebildet. Für zweidimensionale Messungen eignen sich Kreiszylinder oder Kreiszylinderabschnitte als Reflektorelement. Ein rotationssymmetrischer Körper hat den Vorteil, dass der Abstand von der Oberfläche zum Mittelpunkt aus allen Richtungen identisch ist. Die Ortskoordinaten des Zielobjektes liegen auf der Zylinderachse des Kreiszylinders. Der Radius des Kreiszylinders ist in der Kontrolleinrichtung gespeichert oder wird vom Bediener in die Kontrolleinrichtung eingegeben. Für die Berechnung der Ortskoordinaten wird der Radius der Zieleinrichtung bei der Berechnung berücksichtigt.
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In einer ersten Variante weist die Lasereinrichtung eine Strahlformungsoptik auf, die den Laserstrahl in einer Richtung parallel zur Messebene mit einem Öffnungswinkel grösser als 80° aufweitet. Dabei kollimiert oder fokussiert die Strahlformungsoptik den Laserstrahl besonders bevorzugt in einer zur Messebene senkrechten Richtung. Diese Strahlformungsoptik hat den Vorteil, dass die verfügbare Leistung des Laserstrahls optimal genutzt wird. Bei der Bestimmung von zweidimensionalen Ortskoordinaten in der Messebene ist in der zur Messebene senkrechten Richtung keine Aufweitung des Laserstrahls erforderlich. Die begrenzte Leistung des Laserstrahls wird durch die Strahlformungsoptik in der Messebene verteilt. Die Aufweitung des Laserstrahls durch eine Strahlformungsoptik bietet die Möglichkeit, eine ruhende Lasereinrichtung einzusetzen.
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Unter dem Begriff ”Strahlformungsoptik” werden sämtliche strahlformenden optischen Elemente, die einen Laserstrahl aufweiten, kollimieren oder fokussieren, zusammengefasst. Die Strahlformungsoptik kann aus einem optischen Element, in das eine oder mehrere optische Funktionen integriert sind, oder aus mehreren nacheinander angeordneten optischen Elementen bestehen. Als Strahlformungsoptiken zur Aufweitung eines Laserstrahls eignen sich Zylinderlinsen, Kegelspiegel und ähnliche optische Elemente.
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In einer zweiten Variante weist die Lasereinrichtung eine Motoreinheit auf, wobei die Motoreinheit den Laserstrahl um eine zur Messebene senkrechte Drehachse bewegt. Die Drehung des Laserstrahls bietet sich an, wenn die Leistungsdichte des Laserstrahls nach der Aufweitung zu gering ist, um für die Auswertung im Bild der Kameraeinrichtung einen sichtbaren Lichtreflex zu erhalten. Die Drehung des Laserstrahls um die zur Messebene senkrechte Drehachse kann als rotierende, scannende oder trackende Bewegung ausgeführt werden. Dabei wird der Laserstrahl bei der rotierenden Bewegung kontinuierlich um die Drehachse gedreht, bei der scannenden Bewegung um die Drehachse periodisch hin und her bewegt und bei der trackenden Bewegung folgt der Laserstrahl der Zieleinrichtung. Die Motoreinheit der zweiten Variante kann mit einer Strahlformungsoptik, die den Laserstrahl kollimiert oder fokussiert, kombiniert werden.
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In einer dritten Variante weist die Lasereinrichtung eine Strahlformungsoptik und eine Motoreinheit aufweist, wobei die Strahlformungsoptik den Laserstrahl in einer Richtung parallel zur Messebene mit einem Öffnungswinkel bis 10° aufweitet und die Motoreinheit den Laserstrahl um eine zur Messebene senkrechte Drehachse bewegt. Die Aufweitung des Laserstrahls und die Drehung um eine Drehachse lassen sich kombinieren. Der Laserstrahl wird von einer Strahlformungsoptik bis zu 10° aufgeweitet und der aufgeweitete Laserstrahl wird von einer Motoreinheit um eine Drehachse bewegt. Die Kombination von Strahlaufweitung und Drehung ermöglicht die Detektion eines Empfangsstrahls mit einer ausreichend starken Leistungsdichte für die Auswertung des Lichtreflexes. Die Drehung des Laserstrahls kann als rotierende, scannende oder trackende Bewegung ausgeführt werden.
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In einer ersten bevorzugten Ausführung ist die Zieleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem handgeführten Werkzeuggerät angebracht. Während der Bearbeitung mit dem handgeführten Werkzeuggerät können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die aktuellen Ortskoordinaten des Werkzeuggerätes ermittelt werden.
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Ausführungsbeispiele
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematischer und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, der Zeichnung sowie den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln für sich als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei gegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen der zweidimensionalen Ortskoordinaten eines Zielobjektes in einer Messebene mit einer Zieleinrichtung, einer Lasereinrichtung, einer Kameraeinrichtung, einer Referenzeinrichtung und einer Kontrolleinrichtung;
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2 die Vorrichtung der 1 mit der Lasereinrichtung, der Kameraeinrichtung und der Kontrolleinrichtung in Form eines Blockdiagramms; und
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3 ein mit der Kameraeinrichtung aufgenommenes Bild der Zieleinrichtung mit einem reflektierten Laserstrahl als Lichtreflex, der zur Bestimmung der Ortskoordinaten des Zielobjektes ausgewertet wird.
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1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Bestimmen der Ortskoordinaten XM, YM eines Zielobjektes 11 in einem Messgebiet 12. Das Messgebiet 12 ist als Messebene ausgebildet und die Ortskoordinaten XM, YM des Zielobjektes 11 sind zweidimensional.
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Die Vorrichtung 10 umfasst eine Zieleinrichtung 13, eine Lasereinrichtung 14, eine Kameraeinrichtung 15, eine Referenzeinrichtung 16, eine Kontrolleinrichtung 17 und ein Handteil 18. Die Lasereinrichtung 14, die Kameraeinrichtung 15, die Referenzeinrichtung 16 und die Kontrolleinrichtung 17 sind in ein Messgerät 19 integriert, das in der in 1 dargestellten Ausführung auf einem Geräteständer 20 angebracht ist. Das Handteil 18 weist ein Kontrollelement 21, eine Anzeigeeinrichtung 22 mit einem Display 23 sowie eine Bedienungseinrichtung 24 auf. Alternativ zur Anordnung im Messgerät 19 kann die Kontrolleinrichtung 17 im Handteil 18 angeordnet sein. Das Messgerät 19 und das Handteil 18 sind über eine kabellose Kommunikationsverbindung 25 miteinander verbunden. Alternativ zur in 1 gezeigten Trennung von Zieleinrichtung 13 und Handteil 16 kann die Zieleinrichtung in das Handteil integriert sein.
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Die Referenzeinrichtung 16 umfasst eine erste und zweite Achse 26, 27, die senkrecht zueinander angeordnet sind und sich in einem Schnittpunkt 28 schneiden. Die erste und zweite Achse 26, 27 spannen ein internes Koordinatensystem des Messgerätes 19 auf. Ein dritte Achse 29 verläuft senkrecht zur ersten und zweiten Achse 26, 27 durch den Schnittpunkt 28 der beiden Achsen 26, 27. Eine von der ersten Achse 26 und der zweiten Achse 27 aufgespannte Ebene verläuft parallel zur Messebene 12 und die Ausbreitungsrichtung der Lasereinrichtung 14 verläuft parallel zur zweiten Achse 27. Wenn die Ortskoordinaten des Zielobjektes 11 in einem externen Koordinatensystem bestimmt werden sollen, das vom internen Koordinatensystem 26, 27 des Messgerätes 19 abweicht, werden die Koordinatensysteme übereinander gelegt oder die Verschiebung und/oder Verdrehung zwischen dem externen Koordinatensystem und dem internen Koordinatensystem des Messgerätes 19 wird bestimmt und am Messgerät 19 manuell eingegeben oder automatisch an die Kontrolleinrichtung 17 übermittelt.
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Die Position des Zielobjektes 11 in der Messebene 12 wird mit Hilfe der Zieleinrichtung 13 markiert. Die Zieleinrichtung 13 weist ein Reflektorelement 31 zum Reflektieren eines Laserstrahls der Lasereinrichtung 14 auf. Das Reflektorelement 31 ist in der in 1 gezeigten Ausführung als Kreiszylinder ausgebildet und die Ortskoordinaten des Zielobjektes 11 liegen auf der Zylinderachse 32 des Reflektorelementes 31. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ist wichtig, dass die Ortskoordinaten des Zielobjektes 11, die im Mittelpunkt angeordnet sind, zu jedem Punkt auf der Oberfläche den gleichen Abstand aufweisen. Der Radius R des Kreiszylinders 31 ist in der Kontrolleinrichtung 17 gespeichert oder wird vom Bediener in die Kontrolleinrichtung 17 eingegeben. Das Reflektorelement 31 kann an einer Messlatte 33 befestigt sein und wird vom Bediener am Zielobjekt 11 positioniert. Um die Zylinderachse 32 des Reflektorelementes 31 senkrecht zur Messebene 12 auszurichten, kann eine Nivelliereinrichtung, beispielsweise in Form einer Libelle oder eines anderen Neigungssensors, in die Messlatte 33 integriert sein. Alternativ zur Messlatte 33 kann die Zieleinrichtung 13 an einer Wand oder einer Decke befestigt sein, auf einen Boden gestellt werden oder beispielsweise an einem Fahrzeug oder einem Werkzeuggerät befestigt sein.
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Die Lasereinrichtung 14 sendet einen Laserstrahl aus, der auf die Zieleinrichtung 13 gerichtet ist. Die Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls der Lasereinrichtung 14 verläuft parallel zur zweiten Achse 27 und parallel zur Messebene 12. Um die Ortskoordinaten XM, YM des Zielobjektes 11 über einen an der Zieleinrichtung 13 reflektierten Laserstrahl bestimmen zu können, muss eine Blickrichtung 34 der Kameraeinrichtung 15 unter einem Elevationswinkel φ zur Messebene 12 geneigt sein. Das Koordinatensystem der Kameraeinrichtung 15 ist um den Elevationswinkel φ gegenüber dem internen Koordinatensystem 26, 27 des Messgerätes 19 verdreht und um einen Abstand verschoben. Die Kameraeinrichtung 15 kann um eine Drehachse oder um einen Drehpunkt drehbar ausgebildet sein. Durch die Drehbarkeit der Kameraeinrichtung 15 kann die Blickrichtung 34 der Kameraeinrichtung 15 auf die Mitte des Messbereichs ausgerichtet werden.
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Der Koordinatenursprung des Koordinatensystems der Kameraeinrichtung 15 kann zusätzlich gegenüber dem Koordinatenursprung des internen Koordinatensystems 26, 27 des Messgerätes 19 verschoben sein. Die Verdrehung des Koordinatensystems der Kameraeinrichtung 15 bezüglich des Elevationswinkels gegenüber dem internen Koordinatensystem ist notwendig für die Bestimmung der Ortskoordinaten, die Verschiebung und eine Verdrehung bezüglich eines Azimutwinkels hingegen nicht. Wenn eine Verschiebung und eine Verdrehung bezüglich des Azimutwinkels vorliegen, müssen diese Größen bekannt sein und zusätzlich zur Bestimmung der Ortskoordinaten im internen Koordinatensystem des Messgerätes 19 berücksichtigt werden.
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Neben der Bestimmung von Ortskoordinaten eines vorhandenen Zielobjektes kann die Vorrichtung 10 auch zum Auffinden von Ortskoordinaten verwendet werden. Dazu führt der Benutzer ein mit einer Messspitze oder ähnlichem ausgestattetes Reflektorelement, das auch im Handteil integriert sein kann, über eine Messfläche und sucht vorgegebene Ortskoordinaten. Die Ortskoordinaten können im Handteil manuell eingegeben werden oder sie werden über eine Kommunikationsverbindung von einem anderen Gerät an die Vorrichtung übermittelt.
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2 zeigt die wesentlichen Komponenten des Messgerätes 19 und ihr Zusammenspiel bei der Bestimmung der Ortskoordinaten des Zielobjektes 11 in Form eines Blockdiagramms. Im Messgerät 19 befinden sich die Lasereinrichtung 14, die Kameraeinrichtung 15 und die Kontrolleinrichtung 17.
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Die Lasereinrichtung 14 umfasst ein als Laserdiode ausgebildetes Sendeelement 41, eine Strahlformungsoptik 42 und ein Kontrollelement 43. Die Laserdiode 41 sendet einen Laserstrahl 44 aus, der auf die Zieleinrichtung 13 gerichtet ist. Die Strahlformungsoptik 42 kann als einzelnes optisches Element oder als System aus mehreren optischen Elementen ausgebildet sein. Um die Ortskoordinaten von sich bewegenden Zielobjekten bestimmen zu können, ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 erforderlich, dass der Laserstrahl 44 einen größeren Winkelbereich erfasst. Dies kann durch eine Aufweitung des Laserstrahls 44 in der Messebene 12 oder durch eine Drehung des Laserstrahls 44 um eine Drehachse senkrecht zur Messebene 12 erzielt werden. 2 zeigt eine Laserdistanzmesseinrichtung 14, bei der der Laserstrahl 44 mittels einer geeigneten Strahlformungsoptik 42 aufgeweitet wird. Als Strahlformungsoptiken 42 zur Aufweitung eignen sich unter anderem Zylinderlinsen und Kegeloptiken.
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Die Kameraeinrichtung 15 ist beispielsweise als CCD-Kamera ausgebildet und umfasst eine Empfangseinrichtung 45 und ein Kontrollelement 46 zur Steuerung der Kameraeinrichtung 15 und zur Auswertung der aufgenommenen Bilder. Die Kontrolleinrichtung 17 steuert das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen der Ortskoordinaten des Zielobjektes 11 mittels der Lasereinrichtung 14 und der Kameraeinrichtung 15. Die Kontrolleinrichtung 17 umfasst ein Steuerelement 47 zum Steuern der Lasereinrichtung 14 und der Kameraeinrichtung 15 sowie ein Auswerteelement 48 zum Berechnen der Ortskoordinaten XM, YM des Zielobjektes 11.
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Der Bediener startet die Bestimmung der Ortskoordinaten über einen Startbefehl am Handteil 18. Der Startbefehl wird vom Steuerelement 48 der Kontrolleinrichtung 17 in einen ersten Steuerbefehl an die Lasereinrichtung 14 und einen zweiten Steuerbefehl an die Kameraeinrichtung 15 umgesetzt. Aufgrund des ersten Steuerbefehls sendet das Sendeelement 41 der Lasereinrichtung 14 den Laserstrahl 44 aus, der auf das Reflektorelement 31 trifft und am Reflektorelement 31 teilweise reflektiert wird. Aufgrund des zweiten Steuerbefehls nimmt die Kameraeinrichtung 15 eine Folge von Bildern der Zieleinrichtung 13 auf. Der am Reflektorelement 31 teilweise reflektierte Laserstrahl 46 ist in mindestens einem Bild der Zieleinrichtung 13 als Lichtreflex sichtbar. Das Kontrollelement 46 der Kameraeinrichtung 15 bestimmt mit Hilfe bekannter Bildverarbeitungstechniken beispielsweise das Bild der Zieleinrichtung 13, das den stärksten Lichtreflex aufweist. Alternativ zum Bild mit dem stärksten Lichtreflex können mehrere Bilder, in denen ein Lichtreflex sichtbar ist, gemittelt werden.
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3 zeigt ein Bild 61 der Zieleinrichtung 13 mit einem Lichtreflex 62, das für die Bestimmung der Ortskoordinaten XM, YM des Zielobjektes 11 ausgewertet wird. Das Bild 61 besteht aus einem Array von Pixeln, die in Reihen und Spalten angeordnet sind, wobei die Anzahl der Pixel durch die Auflösung der Kameraeinrichtung 15 festgelegt ist.
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Im Bild 61 der Zieleinrichtung 13 wird mit Hilfe bekannter Bildverarbeitungstechniken vom Kontrollelement 46 der Kameraeinrichtung 15 ein Schwerpunkt 63 des Lichtreflexes 62 bestimmt. Der Schwerpunkt 63 des Lichtreflexes 62 weist im Koordinatensystem der Kameraeinrichtung 15 eine erste Bildkoordinate XS und eine zweite Bildkoordinate YS auf. Aus den Bildkoordinaten XS, YS des Schwerpunktes 63 des Lichtreflexes 62 im Koordinatensystem der Kameraeinrichtung 15 wird mit einer Brennweite f der Kameraeinrichtung 15 sowie der Verdrehung und einer möglichen Verschiebung des Koordinatensystem der Kameraeinrichtung 15 zum internen Koordinatensystem 26, 27 des Messgerätes 19 ein erster Abstand d1 und ein zweiter Abstand d2 berechnet. Aus dem ersten und zweiten Abstand d1, d2 werden anschließend die Ortskoordinaten XM, YM des Zielobjektes 11 berechnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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