DE102017104766B4 - Method and device for measuring the thickness of a transparent body - Google Patents
Method and device for measuring the thickness of a transparent body Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017104766B4 DE102017104766B4 DE102017104766.2A DE102017104766A DE102017104766B4 DE 102017104766 B4 DE102017104766 B4 DE 102017104766B4 DE 102017104766 A DE102017104766 A DE 102017104766A DE 102017104766 B4 DE102017104766 B4 DE 102017104766B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transparent body
- camera
- pattern
- measurement
- measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0691—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of objects while moving
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Verfahren zum Messen der Dicke eines transparenten Körpers (4), umfassend die Schritte
- Anordnen des zu messenden transparenten Körpers (4) auf einem Messmuster,
- optisches Abtasten des Messmusters mit einer Kamera (5) unter einem vorbestimmten Beobachtungswinkel (γ),
- Bestimmen eines Versatzes (V) des Messmusters gegenüber einer realen oder fiktiven Referenzabtastung ohne transparentem Körper unter dem gleichen vorbestimmten Beobachtungswinkel (γ), und
- Berechnen der Dicke (d) des transparenten Körpers (4) anhand des bestimmten Versatzes (V) und des Beobachtungswinkels (γ).
Method for measuring the thickness of a transparent body (4), comprising the steps
- arranging the transparent body (4) to be measured on a measuring pattern,
- optically scanning the measurement pattern with a camera (5) at a predetermined observation angle (γ),
- determining an offset (V) of the measurement pattern compared to a real or fictitious reference scan without a transparent body under the same predetermined observation angle (γ), and
- Calculating the thickness (d) of the transparent body (4) based on the determined offset (V) and the observation angle (γ).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Dicke eines transparenten Körpers.The present invention relates to a method and a device for measuring the thickness of a transparent body.
Die
Die Trennlinie zwischen den beiden farbigen Feldern wird genutzt, um die virtuelle Änderung der Position dieser Trennlinie, hervorgerufen durch den Parallelversatz des Lichtes durch das Material im Vergleich zur wahren Position der Trennlinie ohne Material, zu messen. Dieser Versatz ist Maß für die Dicke des transparenten Materials.The dividing line between the two colored fields is used to measure the virtual change in the position of this dividing line caused by the parallel offset of the light through the material compared to the true position of the dividing line without material. This offset is a measure of the thickness of the transparent material.
Die
Die
Zur Messung einer Dicke eines Körpers gibt es berührende und berührungslose Messverfahren. Hierbei können die Dickenmessungen einseitig gegenüber einer Referenz oder doppelseitig mittels zweier Sensoren durchgeführt werden. Bei einer berührenden Dickenmessung wird ein Sensor in Kontakt mit dem zu messenden Körper gehalten.There are contact and non-contact measuring methods for measuring the thickness of a body. Thickness measurements can be carried out on one side against a reference or on both sides using two sensors. In a contact thickness measurement, a sensor is held in contact with the body to be measured.
Eine berührungslose Dickenmessung kann mittels eines Lasers oder einer Ultraschallquelle ausgeführt werden. Die Vorteile einer berührungslosen Messung liegen darin, dass kein Materialkontakt besteht, die Messung in der Regel unabhängig von der Farbe des Materials ist, die Messung unabhängig von der Zusammensetzung des Materials ist, eine hohe Ortsauflösung durch einen kleinen Messpunkt erzielt wird, der Körper mit einer hohen Messfrequenz abgetastet werden kann, ein großer Abstand zum Körper möglich ist und die Messung von heißen Oberflächen möglich ist.A non-contact thickness measurement can be carried out using a laser or an ultrasound source. The advantages of a non-contact measurement are that there is no material contact, the measurement is generally independent of the color of the material, the measurement is independent of the composition of the material, a high spatial resolution is achieved by a small measuring point, the body can be scanned with a high measuring frequency, a large distance from the body is possible and the measurement of hot surfaces is possible.
Optische Messverfahren zum Messen der Dicke eines Körpers beruhen auf der Triangulation. Bei transparenten Körpern ist eine besondere Messvorrichtung notwendig, welche eine Direktreflexion erlaubt, d.h., dass die Lichtquelle und die Kamera bezüglich des abzutastenden Körpers im Glanzwinkel angeordnet sind.Optical measuring methods for measuring the thickness of a body are based on triangulation. For transparent bodies, a special measuring device is necessary that allows direct reflection, i.e. the light source and the camera are arranged at the glancing angle with respect to the body to be scanned.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Dicke eines transparenten Körpers zu schaffen, das einfach und kostengünstig ausführbar ist und dennoch präzise Messergebnisse liefert.The invention is based on the object of creating a method and a device for measuring the thickness of a transparent body, which can be carried out simply and inexpensively and yet provides precise measurement results.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Dicke eines transparenten Körpers zu schaffen, welche eine schnelle Abtastung einer Zeile und/oder einer Fläche des transparenten Körpers erlauben.Another object of the present invention is to provide a method and a device for measuring the thickness of a transparent body, which allow a rapid scanning of a line and/or an area of the transparent body.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Dicke eines transparenten Körpers zu schaffen, das zuverlässig in einer Produktionsumgebung, wie sie zum Beispiel beim Herstellen von Glasplatten vorliegt, ausführbar ist und über eine lange Zeitdauer zuverlässig ausgeführt werden kann.Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for measuring the thickness of a transparent body, which can be reliably carried out in a production environment such as that found in the manufacture of glass plates, and can be carried out reliably over a long period of time.
Eine oder mehrere der vorbezeichneten Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.One or more of the aforementioned objects are achieved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous embodiments are specified in the respective subclaims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen der Dicke eines transparenten Körpers umfasst die Schritte
- - Anordnen des zu messenden transparenten Körpers auf einem Messmuster,
- - optisches Abtasten des Messmusters mit einer Kamera unter einem vorbestimmten Beobachtungswinkel,
- - Bestimmen eines Versatzes des Messmusters gegenüber einer realen oder fiktiven Referenzabtastung ohne transparentem Körper unter dem gleichen vorbestimmten Beobachtungswinkel, und
- - Berechnen der Dicke des transparenten Körpers anhand des bestimmten Versatzes und des Beobachtungswinkels.
- - Arranging the transparent body to be measured on a measuring pattern,
- - optical scanning of the measurement pattern with a camera at a predetermined observation angle,
- - determining an offset of the measurement pattern compared to a real or fictitious reference scan without a transparent body under the same predetermined observation angle, and
- - Calculate the thickness of the transparent body based on the determined offset and observation angle.
Beim Übergang eines Lichtstrahls zwischen Medien mit unterschiedlichen optischen Brechzahlen wird der Lichtstrahl gebrochen, so dass er seine Ausbreitungsrichtung ändert. Dies führt dazu, dass ein Muster, das sich unterhalb eines transparenten Körpers befindet, durch die Brechung des Lichtes an den Grenzflächen zwischen dem transparenten Körper und der Umgebung (in der Regel: Luft) versetzt wird.When a light beam passes between media with different optical refractive indices, the light beam is refracted so that it changes its direction of propagation. This causes a pattern located underneath a transparent body to be displaced by the refraction of the light at the interfaces between the transparent body and the environment (usually air).
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dieser Versatz bestimmt und anhand dieses Versatzes und in Kenntnis des Beobachtungswinkels die Dicke des transparenten Körpers berechnet.With the method according to the invention, this offset is determined and the thickness of the transparent body is calculated based on this offset and knowledge of the observation angle.
Es kann eine Referenzmessung ohne transparentem Körper durchgeführt werden, wobei bei der Referenzmessung dasselbe Messmuster abgetastet wird und die Referenzmessung in Beziehung zur Messung mit dem transparenten Körper gesetzt wird. Die Referenzmessung kann mit der Messung mit dem transparenten Körper derart in Beziehung gesetzt werden, dass der Ort des Messmusters bezüglich der Kamera erfasst wird und die beiden Messungen bei jeweils übereinstimmendem Ort des Messmusters miteinander verglichen werden.A reference measurement can be carried out without a transparent body, whereby the same measurement pattern is scanned during the reference measurement and the reference measurement is related to the measurement with the transparent body. The reference measurement can be related to the measurement with the transparent body in such a way that the location of the measurement pattern is recorded with respect to the camera and the two measurements are compared with each other when the location of the measurement pattern matches.
Im Folgenden ist mit dem Ausdruck „Ort des Messmusters“ der Ort des Messmusters bzgl. der Kamera gemeint.In the following, the term “location of the measurement pattern” refers to the location of the measurement pattern with respect to the camera.
Beim optischen Abtasten wird vorzugsweise der Ort des Messmusters erfasst und anhand der im Muster enthaltenen Musterinformationen der Versatz bestimmt. Ist beim optischen Abtasten der Ort des Messmusters bekannt und sind die im Muster enthaltenen Musterinformationen bekannt, d.h., dass in einer Auswerteeinrichtung eine Beschreibung des Messmusters vorliegt, dann kann ohne eine Referenzmessung eine fiktive Abtastung ohne transparentem Körper erfolgen, welche mit einem beim optischen Abtasten des auf dem Messmuster befindlichen transparenten Körpers erhaltenen Messbildes zur Bestimmung des Versatzes verglichen werden kann. Die fiktive Abtastung bedeutet, dass in Kenntnis des Messmusters und des Ortes des Messmusters bzgl. der Kamera eindeutig bestimmt ist, wie die Kamera das Messmuster sieht, wenn sich zwischen der Kamera und dem Messmuster kein die Lichtstrahlen ablenkender bzw. brechender Körper befindet. Das Messmuster kann somit in ein Referenzbild transferiert werden, das mit einem Messbild, das mit der Kamera vom Messmuster erfasst wird, verglichen werden kann. Die Umsetzung des Messmusters in ein Referenzbild erfolgt mit den Abbildungseigenschaften eines Objektives der Kamera. Die Abbildungseigenschaften sind z. B. die Brennweite, die Blickrichtung, der Abstand zum Messmuster und gegebenenfalls die Verzeichnung des Objektives. Ein Messbild wird in der Regel mit einem auf dem Messmuster befindlichen transparenten Körper erzeugt. Zum Kalibrieren einer Vorrichtung zum Messen der Dicke eines transparenten Körpers kann es auch zweckmäßig sein, ein Messbild des Messmusters ohne transparenten Körper zu erzeugen und dieses mit dem Referenzbild gemäß einer fiktiven Abtastung zu vergleichen.During optical scanning, the location of the measurement pattern is preferably recorded and the offset is determined based on the pattern information contained in the pattern. If during optical scanning, the location of the measurement pattern is known and the pattern information contained in the pattern is known, i.e. if a description of the measurement pattern is available in an evaluation device, then a fictitious scan without a transparent body can be carried out without a reference measurement, which can be compared with a measurement image obtained during optical scanning of the transparent body on the measurement pattern to determine the offset. Fictitious scanning means that, knowing the measurement pattern and the location of the measurement pattern with respect to the camera, it is clearly determined how the camera sees the measurement pattern if there is no body between the camera and the measurement pattern that deflects or refracts the light rays. The measurement pattern can thus be transferred to a reference image that can be compared with a measurement image that is recorded from the measurement pattern with the camera. The measurement pattern is converted into a reference image using the imaging properties of a camera lens. The imaging properties are, for example, the focal length, the direction of view, the distance to the measurement pattern and, if applicable, the distortion of the lens. A measurement image is usually generated with a transparent body on the measurement pattern. To calibrate a device for measuring the thickness of a transparent body, it can also be useful to generate a measurement image of the measurement pattern without a transparent body and to compare this with the reference image according to a fictitious scan.
Der Ort des Messmusters kann mittels eines Ortsensors, wie zum Beispiel eines Inkrementalgebers, erfasst werden. Das Messmuster kann auch nur teilweise mit dem transparenten Körper abgedeckt sein. Anhand der Abtastung eines nicht mit dem transparenten Körper abgedeckten Bereiches des Messmusters kann der Ort des Messmusters bezüglich der Kamera bestimmt werden. Das Messmuster enthält dann in dem nicht abgedeckten Bereich ein für die jeweiligen Orte charakteristisches Muster, das mittels der Kamera erkannt wird.The location of the measurement pattern can be detected using a location sensor, such as an incremental encoder. The measurement pattern can also be only partially covered with the transparent body. By scanning an area of the measurement pattern that is not covered by the transparent body, the location of the measurement pattern can be determined with respect to the camera. The measurement pattern then contains a pattern in the uncovered area that is characteristic of the respective locations and is recognized by the camera.
Das Messmuster kann in einer vorbestimmten relativen Position zur Kamera angeordnet sein oder es kann mittels eines Ortsensors die relative Position des Messmusters zur Kamera detektiert werden, so dass anhand dieser relativen Position, die sich durch eine fiktive Abtastung ohne transparenten Körper ergebene Anordnung des abgetasteten Messmusters bestimmbar ist. Diese fiktive Abtastung entspricht einem Referenzbild, das mit dem Messbild zum Bestimmen des Versatzes verglichen werden kann.The measurement pattern can be arranged in a predetermined relative position to the camera or the relative position of the measurement pattern to the camera can be detected by means of a location sensor, so that the arrangement of the scanned measurement pattern resulting from a fictitious scan without a transparent body can be determined based on this relative position. This fictitious scan corresponds to a reference image that can be compared with the measurement image to determine the offset.
Bei der Abtastung des transparenten Körpers mit der Kamera wird ein Messbild erzeugt, das zum Bestimmen des Versatzes mit einem Referenzbild verglichen werden kann, wobei aus dem Messbild und dem Referenzbild übereinstimmende Merkmalspunkte extrahiert werden und deren Abstand als Versatz bestimmt wird.When the transparent body is scanned with the camera, a measurement image is generated which can be compared with a reference image to determine the offset, whereby matching feature points are extracted from the measurement image and the reference image and their distance is determined as the offset.
Der Abstand zwischen den übereinstimmenden Merkmalspunkten kann auch nur entlang einer bestimmten Vorzugsrichtung gemessen werden.The distance between the matching feature points can also be measured only along a certain preferred direction.
Diese Vorzugsrichtung kann einer Bewegungsrichtung entsprechen, mit welcher das Messbild durch relatives Bewegen des Messmusters und dem darauf angeordneten transparenten Körper bezüglich einer quer zur Bewegungsrichtung ausgerichteten Zeilenkamera erzeugt wird.This preferred direction can correspond to a direction of movement with which the measurement image is generated by relative movement of the measurement pattern and the transparent body arranged thereon with respect to a line scan camera aligned transversely to the direction of movement.
Die Merkmalspunkte können aus dem Messbild und dem Referenzbild mittels Kreuzkorrelation extrahiert werden. Grundsätzlich sind auch andere Verfahren zum Extrahieren von Merkmalspunkten geeignet. Diesbezüglich wird auf den Überblicksartikel "
-
.) Inhttp://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.471.1134&rep=rep1&type=pdf Kapitel 2 sind unterschiedliche Verfahren beschrieben, die zur automatischen Extraktion von Bildmerkmalen verwendet werden können. InKapitel 3 ist die Zuordnung von Merkmalen unterschiedlicher Bilder zueinander erläutert. Diese bekannten Verfahren können dazu verwendet werden, Merkmalspunkte des Messbildes und des Referenzbildes zu extrahieren und einander zuzuordnen.
-
.)http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.471.1134&rep=rep1&type=pdf Chapter 2 describes different methods that can be used to automatically extract image features.Chapter 3 explains how to assign features from different images to each other. These known methods can be used to extract feature points from the measurement image and the reference image and assign them to each other.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Kamera das Messmuster mit dem darauf befindlichen transparenten Körper unter zumindest zwei unterschiedlichen Beobachtungswinkeln abtastet. Aus der Position von zumindest zwei charakteristischen Punkten des Messmusters in dem so erhaltenen Messbild kann der Versatz zumindest eines dieser charakteristischen Punkte des Messmusters gegenüber einer fiktiven Abtastung ohne transparentem Körper unter den gleichen Beobachtungswinkeln bestimmt werden. Ist beispielsweise der Abstand dieser beiden charakteristischen Punkte im Messmuster bekannt, kann anhand des Abstandes der entsprechenden charakteristischen Punkte im Messbild die Dicke des transparenten Körpers bestimmt werden, sofern es sich bei dem transparenten Körper um eine planparallele Platte handelt. Bei diesem Verfahren muß als Musterinformation lediglich das Vorhandensein zweier charakteristischer Punkte und deren Abstand im Messmuster bekannt sein, welche eine Referenzinformation bilden. Mit dieser Referenzinformation kann die Dicke des transparenten Körpers aus dem Abstand dieser charakteristischen Punkte im Messbild bestimmt werden.In principle, it is also possible for the camera to scan the measurement pattern with the transparent body on it at at least two different observation angles. From the position of at least two characteristic points of the measurement pattern in the measurement image obtained in this way, the offset of at least one of these characteristic points of the measurement pattern can be determined compared to a fictitious scan without a transparent body at the same observation angles. If, for example, the distance between these two characteristic points in the measurement pattern is known, the thickness of the transparent body can be determined from the distance between the corresponding characteristic points in the measurement image, provided that the transparent body is a plane-parallel plate. With this method, only the presence of two characteristic points and their distance in the measurement pattern must be known as pattern information, which form reference information. With this reference information, the thickness of the transparent body can be determined from the distance between these characteristic points in the measurement image.
Die Anordnung, bestehend aus dem zu messenden transparenten Körper und dem Messmuster kann relativ zur Kamera in einer Bewegungsrichtung bewegt werden, wobei der vorbestimmte Beobachtungswinkel der Winkel sein kann, den die Blickrichtung der Kamera mit dem transparenten Körper entweder in Bewegungsrichtung oder quer zur Bewegungsrichtung einschließt. Bei Verwendung einer Zeilenkamera wird vorzugsweise der Winkel, den die Blickrichtung der Kamera mit dem transparenten Körper in Bewegungsrichtung einschließt, als vorbestimmter Beobachtungswinkel verwendet, da dieser Winkel für alle Punkte entlang einer abzutastenden Zeile gleich ist, wenn die Zeilenkamera quer zur Bewegungsrichtung angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich bei gleicher Dicke des transparenten Körpers derselbe Versatz entlang der abzutastenden Zeile.The arrangement, consisting of the transparent body to be measured and the measuring pattern, can be moved relative to the camera in a direction of movement, wherein the predetermined observation angle can be the angle that the viewing direction of the camera encloses with the transparent body either in the direction of movement or transversely to the direction of movement. When using a line camera, the angle that the viewing direction of the camera encloses with the transparent body in the direction of movement is preferably used as the predetermined observation angle, since this angle is the same for all points along a line to be scanned if the line camera is arranged transversely to the direction of movement. This results in the same offset along the line to be scanned if the thickness of the transparent body is the same.
Die oben erläuterten Verfahren werden vorzugsweise zum Messen von transparenten Körpern verwendet, welche etwa planparallele Platten sind, verwendet. Diese planparallelen Platten können in gewissem Maße unterschiedliche Dicken aufweisen.The methods explained above are preferably used for measuring transparent bodies, which are, for example, plane-parallel plates. These plane-parallel plates can have different thicknesses to a certain extent.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Messen der Dicke eines transparenten Körpers vorgesehen, umfassend
- - ein Messmuster, auf welchem ein zu messender transparenter Körper angeordnet werden kann,
- - eine Kamera zum Abtasten des sich auf dem Messmuster befindenden Körpers unter einem vorbestimmten Beobachtungswinkel,
- - eine Auswerteeinrichtung zum Bestimmen eines Versatzes des Messmusters gegenüber einer realen oder fiktiven Abtastung ohne transparentem Körper unter dem gleichen vorbestimmten Beobachtungswinkel, und zum Berechnen der Dicke des transparentem Körpers anhand des bestimmten Versatzes und dem Beobachtungswinkel.
- - a measuring pattern on which a transparent body to be measured can be arranged,
- - a camera for scanning the body located on the measuring pattern at a predetermined observation angle,
- - an evaluation device for determining an offset of the measurement pattern compared to a real or fictitious scan without a transparent body under the same predetermined observation angle, and for calculating the thickness of the transparent body based on the determined offset and the observation angle.
Die Kamera ist vorzugsweise eine Zeilenkamera.The camera is preferably a line scan camera.
Es kann eine Bewegungseinrichtung zum relativen Bewegen des Messmusters und des auf dem Messmuster angeordneten transparenten Körpers bezüglich der Kamera vorgesehen sein.A moving device may be provided for relatively moving the measuring pattern and the transparent body arranged on the measuring pattern with respect to the camera.
Vorzugsweise ist eine Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten des Messmusters bzw. des auf dem Messmuster befindlichen transparenten Körpers vorgesehen. Die Beleuchtungsvorrichtung weist vorzugsweise eine diffuse Lichtquelle auf.Preferably, an illumination device is provided for illuminating the measurement pattern or the transparent body located on the measurement pattern. The illumination device preferably has a diffuse light source.
Die Kamera kann mit einem objektseitigen, telezentrischen Objektiv ausgebildet sein. Bei Verwendung einer Zeilenkamera kann das objektseitige, telezentrische Objektiv zumindest entlang einer Abtastzeile telezentrisch ausgebildet sein. Bei Verwendung einer Flächenkamera ist das objektseitige, telezentrische Objektiv vorzugsweise über die gesamte Abtastfläche telezentrisch ausgebildet. Die Verwendung eines objektseitigen, telezentrischen Objektivs hat den Vorteil, dass ausschließlich parallele Lichtstrahlen vom Abtastbereich auf die Kamera abgebildet werden. Hierdurch liegt an allen Punkten des Abtastbereiches der gleiche vorbestimmte Beobachtungswinkel vor. Dies vereinfacht die Auswertung.The camera can be designed with an object-side, telecentric lens. When using a line camera, the object-side, telecentric lens can be designed to be telecentric at least along one scanning line. When using an area camera, the object-side, telecentric lens is preferably designed to be telecentric over the entire scanning area. The use of an object-side, telecentric lens has the advantage that only parallel light rays from the scanning area are projected onto the camera. This means that the same predetermined observation angle is present at all points in the scanning area. This simplifies the evaluation.
Bei Verwendung einer Zeilenkamera, welche quer zur Bewegungsrichtung einer relativen Bewegung zwischen der Zeilenkamera und dem abzutastenden, transparenten Körper ausgebildet ist, und bei Verwendung des von der Blickrichtung der Kamera und dem abzutastenden, transparenten Körper ausschließlich in Bewegungsrichtung eingeschlossenen Winkels als vorbestimmten Beobachtungswinkel ist dieser vorbestimmte Beobachtungswinkel auch über den gesamten Abtastbereich entlang einer vorbestimmten Abtastlinie konstant, ohne dass hierzu die Verwendung eines objektseitigen, telezentrischen Objektivs notwendig ist.When using a line camera which is designed transversely to the direction of movement of a relative movement between the line camera and the transparent body to be scanned, and When using the angle enclosed by the viewing direction of the camera and the transparent body to be scanned exclusively in the direction of movement as the predetermined observation angle, this predetermined observation angle is also constant over the entire scanning area along a predetermined scanning line without the need for the use of an object-side, telecentric lens.
Das Messmuster weist vorzugsweise Marker auf, anhand derer der Versatz detektierbar ist. Die Marker können an sich beliebige Punkte oder Markierungen im Messmuster sein, welche im erfassten Bild erkennbar und eindeutig zuordbar sind.The measurement pattern preferably has markers that can be used to detect the offset. The markers can be any points or markings in the measurement pattern that are recognizable and clearly identifiable in the captured image.
Das Messmuster ist vorzugsweise ein Zufallsmuster. Das Messmuster ist zweckmäßigerweise ein zweidimensionales Muster, wobei die einzelnen Punkte des Messmusters einer Zufallsverteilung entsprechen. Die Punkte des Messmusters können auch eine Folge maximaler Länge bzw. Maximalfolge (MLS: Maximum Length Sequence) entsprechen. Für eine eindeutige Zuordnung von Merkmalen des Musters ist es zweckmäßig, wenn Referenzausschnitte vorbestimmter Länge möglichst eindeutig sind, d.h., dass sie sich nicht oder nur sehr selten an einer anderen Stelle des Musters wiederholen. Die einzelnen Punkte des Messmusters bilden derartige Marker bzw. Merkmalspunkte.The measurement pattern is preferably a random pattern. The measurement pattern is expediently a two-dimensional pattern, with the individual points of the measurement pattern corresponding to a random distribution. The points of the measurement pattern can also correspond to a sequence of maximum length or maximum sequence (MLS: Maximum Length Sequence). For a clear assignment of features of the pattern, it is expedient if reference sections of predetermined length are as clear as possible, i.e. they are not repeated or only very rarely repeated at another point in the pattern. The individual points of the measurement pattern form such markers or feature points.
Die Vorrichtung zum Messen der Dicke eines transparenten Körpers weist vorzugsweise eine Steuereinrichtung auf, die zum Ausführen eines der oben erläuterten Verfahren ausgebildet ist.The device for measuring the thickness of a transparent body preferably has a control device which is designed to carry out one of the methods explained above.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
-
1eine Ablenkung eines Lichtstrahles in einem transparenten Medium, -
2 schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zum Messen der Dicke eines transparenten Körpers in einem Blockschaltbild, -
3zwei Diagramme, mit welchen der gemessene Versatz bei unterschiedlich dicken transparenten Körpern dargestellt ist, wobei am oberen Diagramm der Versatz in Transportrichtung und im unteren Diagramm der Versatz quer zur Transportrichtung gezeigt ist, -
4a und4b schematisch die Abtastung eines in etwa ebenflächigen transparenten Körpers mittels einer Zeilenkamera mit einer gegenüber dem transparenten Körper geneigten Blickrichtung, und -
5die Zuordnung von Merkmalspunkten eines Referenzbildes zu einem Messbild mittels eines Korrelationsverfahrens.
-
1a Deflection of a light beam in a transparent medium, -
2 schematically shows the structure of a device for measuring the thickness of a transparent body in a block diagram, -
3two Diagrams showing the measured displacement of transparent bodies of different thicknesses, with the upper diagram showing the displacement in the transport direction and the lower diagram showing the displacement transverse to the transport direction, -
4a and4b schematically the scanning of an approximately flat transparent body by means of a line camera with a viewing direction inclined relative to the transparent body, and -
5the Assignment of feature points of a reference image to a measurement image using a correlation method.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beruhen auf dem Snelliusschen Brechungsgesetz, das den Übergang von Lichtstrahlen von einem Medium mit einem ersten Brechungsindex n1 in ein anderes Medium mit einem zweiten Brechungsindex n2 beschreibt. Ein Lichtstrahl 1, der eine Grenzfläche 2 zwischen den beiden Medien mit den Brechungsindizes n1 und n2 quert, wird an der Grenzfläche 2 gemäß folgender Formel gebrochen (
Als Beobachtungswinkel γ ist der Winkel definiert, der vom einfallenden Lichtstrahl 1 und der Grenzfläche 2 begrenzt wird. Das Medium mit dem Brechungsindex n1 ist in der Regel Luft und das Medium mit dem Brechungsindex n2 ist ein transparenter Körper 4, dessen Dicke d zu messen ist.The observation angle γ is defined as the angle subtended by the
Die Dicke d ergibt sich aus folgender Formel:
Blickt man mit einer Kamera 5, die sich im Medium mit dem Brechungsindex n1 befindet, in Blickrichtung des Lichtstrahls 1 auf das Medium mit dem Brechungsindex n2, das der transparente Körper 4 ist, dann sieht die Kamera 5 an der Unterseite des transparenten Körpers einen Punkt P1. Da der Lichtstrahl, den die Kamera 5 erfasst, an der Grenzfläche zwischen dem transparenten Körper 4 und der Umgebung mit dem Brechungsindex n1, die in der Regel Luft ist, gebrochen wird, sieht die Kamera 5 den Punkt P1 um den Versatz V gegenüber einem Punkt P2 versetzt (
Ordnet man ein Muster an der Unterseite des transparenten Körpers 4 an, so kann man das Muster mit der Kamera 5 um die Strecke V versetzt gegenüber einem Zustand erfassen, bei dem der transparente Körper mit dem Brechungsindex n2 nicht vorhanden ist. Aus obiger Formel ergibt sich, dass die Dicke d des transparenten Körpers 4 proportional zu diesem Versatz V ist. Die Proportionalitätskonstante ist k. Sie ist für einen bestimmten Einfallswinkel α bzw. für einen bestimmten Beobachtungswinkel γ konstant.If a pattern is arranged on the underside of the
Dieser Beobachtungswinkel γ ist mit dem Einfallswinkel über folgende Formel verknüpft:
Somit lässt sich die Dicke des transparenten Körpers unmittelbar aus dem gemessenen Versatz V und bei Kenntnis des Beobachtungswinkels γ bzw. des Einfallswinkels α bestimmen.Thus, the thickness of the transparent body can be determined directly from the measured offset V and knowing the observation angle γ or the angle of incidence α.
Dies gilt für transparente Körper 4 in der Form von etwa planparallelen Platten. Glasplatten stellen derartige planparallele Platten dar, bei welchen die oben erläuterten Zusammenhänge zwischen der Dicke und dem Versatz zutreffen. Bei der Herstellung von Glasplatten gibt es einen erheblichen Bedarf, diese auf einfache Weise bzgl. ihrer Dicken zu überprüfen.This applies to
Eine Vorrichtung 6 zum Messen der Dicke eines transparenten Körpers 4 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist eine Bewegungs- bzw. Fördereinrichtung 7 zum Befördern eines zu messenden transparenten Körpers 4 in Bewegungsrichtung 8 auf (
Auf der Oberseite des Förderbandes 9 ist ein Messmuster 11 aufgedruckt. Das Messmuster ist ein zweidimensionales Schwarz/Weiß-Muster mit einer Vielzahl zufällig verteilter schwarzer Punkte auf weißem Hintergrund. Die Punkte können jedoch auch nach einer anderen Verteilung angeordnet sein, wobei Verteilungen bevorzugt sind, die möglichst viele und möglichst große eindeutige Punktabschnitte aufweisen. Eine solche Verteilung kann beispielsweise der Folge maximaler Länge bzw. Maximalfolge (MLS: Maximum Length Sequence) entsprechen.A measuring
An der Unterseite des Förderbandes 9 ist ein Ortssensor gekoppelt, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Inkrementalgeber 11 ist. Der Inkrementalgeber 11 ist mit einer Rolle an das Förderband 9 gekoppelt, so dass die Rolle bei einer Bewegung des Förderbandes 9 gedreht wird. Die Drehung der Rolle wird in elektrische Pulssignale umgesetzt, wobei bei einem bestimmten Drehwinkel der Rolle und damit einem bestimmten Weg des Förderbandes 9 jeweils ein elektrischer Puls ausgegeben wird.A position sensor is coupled to the underside of the
Der Inkrementalgeber 11 ist mit einer zentralen Steuereinrichtung 12 verbunden, welche die Pulse des Inkrementalgebers 11 empfängt. Die Pulse stellen somit ein Ortssignal für den Ort des Förderbandes 9 bzw. des darauf gedruckten Messmusters dar.The
Die zentrale Steuereinrichtung 12 ist mit einer Kamera 5 verbunden, welche unter einem vorbestimmten Beobachtungswinkel γ mit ihrer Blickrichtung auf das Förderband 9 bzw. das darauf gedruckte Messmuster gerichtet ist.The
Der Beobachtungswinkel γ ist ungleich 90°. Vorzugsweise ist der Beobachtungswinkel größer als 20°, insbesondere größer als 25° und vorzugsweise größer als 40°. Der Beobachtungswinkel kann kleiner als 70° und insbesondere kleiner als 65° und vorzugsweise kleiner als 60° sein.The observation angle γ is not equal to 90°. The observation angle is preferably greater than 20°, in particular greater than 25° and preferably greater than 40°. The observation angle can be less than 70° and in particular less than 65° and preferably less than 60°.
Die Kamera 5 ist eine Zeilenkamera, die mit ihrem zeilenförmigen Abtastbereich quer zur Bewegungsrichtung 8 angeordnet ist. Die Zeilenkamera 5 tastet somit das Förderband 9 bzw. das Messmuster mit einer quer zur Bewegungsrichtung 8 verlaufenden Abtastlinie 14 ab (
Es ist eine Beleuchtungsvorrichtung 13 vorgesehen, welche das Förderband 9 im Bereich der Abtastlinie ausleuchtet. Die Beleuchtungsvorrichtung weist vorzugsweise eine diffuse Lichtquelle auf.A
Die Kamera 5 ist mit der zentralen Steuereinrichtung 12 verbunden, wobei die zentrale Steuereinrichtung 12 jeweils das Erfassen eines eindimensionalen Bildes auslösen kann. Diese eindimensionalen Bilder können zu einem zweidimensionalen Messbild zusammengesetzt werden. Zur Unterscheidung werden im Folgenden die eindimensionalen Bilder als „Rahmen“ (Englisch: frames) und die hieraus erzeugten zweidimensionalen Bilder als Messbilder bezeichnet.The
Die Kamera 5 wird vorzugsweise derart angesteuert, dass die einzelnen Rahmen mehrere Linien des Förderbandes abtasten, die jeweils den gleichen Abstand zueinander aufweisen. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass das Förderband 9 mit konstanter Geschwindigkeit in Bewegungsrichtung 8 bewegt wird und die Rahmen mit konstanter Frequenz aufgenommen werden. Die Geschwindigkeit, mit der das Förderband 9 bewegt wird, kann mittels des Inkrementalgebers 11 von der zentralen Steuereinrichtung 12 überwacht werden.The
Andererseits ist es auch möglich, anhand der vom Inkrementalgeber 11 erzeugten Pulse die Kamera 5 derart anzusteuern, dass jeweils nach Zurücklegen eines vorbestimmten Weges des Förderbandes 9 ein Rahmen aufgenommen wird. So kann das Förderband 9 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt werden und es wird trotzdem ein Messbild aus mehreren einzelnen Rahmen erzeugt, in welchem die einzelnen Rahmen gleich voneinander beabstandet sind.On the other hand, it is also possible to control the
Da die Zeilenkamera 5 quer zur Bewegungsrichtung 8 ausgerichtet ist, blickt die Zeilenkamera 5 entlang der gesamten Abtastlinie mit dem gleichen Beobachtungswinkel γ in Bewegungsrichtung 8 auf das Förderband 9. Würde man einen anderen Beobachtungswinkel wählen, der nicht den Winkel zwischen den Lichtstrahlen 1 und dem Förderband 9 in Bewegungsrichtung 8 einschließen würde, sondern beispielsweise den Winkel quer zur Bewegungsrichtung 8, dann würden sich für die einzelnen Lichtstrahlen 1 entlang der Abtastlinie 14 unterschiedliche Winkel ergeben, wie man es anhand von
Die zentrale Steuereinrichtung ist mit einer Auswerteeinrichtung 15 verbunden, mit welcher die Dicke d eines transparenten Körpers anhand des mit der Kamera 5 erfassten Messbildes bestimmt wird.The central control device is connected to an
Nachfolgend wird das Messen der Dicke d eines transparenten Körpers 4 mit Hilfe der oben erläuterten Vorrichtung 6 näher erläutert.The measurement of the thickness d of a
Ein transparenter Körper 4 wird mit dem Förderband 9 in Bewegungsrichtung 8 befördert. Hierbei wird der transparente Körper 4 mittels der Kamera 5 abgetastet und ein Messbild erzeugt, wie es oben erläutert ist. Das Messbild enthält eine Abbildung des Messmusters, das sich auf dem Förderband 9 befindet, wobei das Messmuster um den Weg V aufgrund der Brechung des Lichtes durch den transparenten Körper 4 versetzt ist. Die Größe des Versatzes hängt von der Einstellung des Beobachtungswinkels γ ab. Der Winkel γ ist vorzugsweise kleiner als 85°, insbesondere kleiner als 80°. Der Winkel γ kann auch kleiner als 75° bzw. kleiner als 70° sein. Je kleiner der Beobachtungswinkel γ ist, desto größer ist der gemessene Versatz. Umso kleiner der Beobachtungswinkel ist, desto größer ist die Auflösung des Verfahrens. Jedoch nimmt die Helligkeit des Lichtes die kleiner werdenden Beobachtungswinkel γ ab. An der Grenzfläche zwischen einem optisch dichten und einem optisch dünnen Medium tritt ab einem bestimmten Grenzwinkel Totalreflektion auf. Der Beobachtungswinkel ist deshalb so groß, dass Licht detektiert werden kann, das nicht totalreflektiert wird. Der Grenzwinkel hängt vom Brechungsindex des zu untersuchenden Materials ab. Bei dem Brechungsindex des untersuchenden Materials von zwei (n1 = 2,0) und bei dem Brechungsindex der Umgebungsluft von 1 (n2 = 1,0) beträgt der Grenzwinkel etwa 30°. Der Beobachtungswinkel γ ist daher vorzugsweise größer als 60°, insbesondere größer als 65°, vorzugsweise größer als 70°.A
Das Messbild gibt somit eine Abbildung des Messmusters wieder, wobei das Messmuster im Messbild einerseits ein Stück in Bewegungsrichtung 8 durch das Vorhandensein des transparenten Körpers 4 versetzt ist und andererseits das Messbild vor allem am Randbereich etwas in Querrichtung gestaucht ist. Aufgrund der Neigung der Lichtstrahlen gegenüber dem Förderband 9 in Querrichtung, die am Randbereich stärker als im Zentrum ausgeprägt ist (
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird jedoch keine solche Entzerrung des Messbildes durchgeführt, da die Verzerrung bzw. Stauchung so gering sind, dass sie vernachlässigt werden können.In the present embodiment, however, no such rectification of the measurement image is carried out, since the distortion or compression is so small that it can be neglected.
Nachfolgend wird die Bestimmung eines Versatzes V für einen bestimmten Punkt F0(x, y) des transparenten Körpers 4 erläutert. Dieser Punkt F0(x, y) ist ein bestimmter Punkt des Messmusters, an dessen Ort die Dicke des transparenten Körpers 4 bestimmt werden soll. Das Messmuster liegt als Referenzbild vor. Dieses Referenzbild ist ein Abbild des Referenzbildes, das derart umgesetzt worden ist, dass es ein Abbild des Messmusters darstellt, als ob es mit der Kamera 5 ohne Vorhandensein eines transparenten Körpers 4 aufgenommen worden wäre. Die Umsetzung mittels einer „fiktiven Abtastung“ ist oben bereits erläutert. Das Referenzbild kann auch erzeugt werden, indem das Messmuster tatsächlich mit der Kamera 5 ohne das Vorhandensein eines transparenten Körpers 4 erfasst wird.The determination of an offset V for a specific point F 0 (x, y) of the
Das Messbild, das das Messmuster mit dem darauf befindlichen transparenten Körper 4 zeigt, wird mit dem Referenzbild verglichen. Hierzu wird ein Referenzausschnitt 16 im Referenzbild um den Bildpunkt F0(x, y) ausgewählt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Referenzausschnitt 16 quadratisch mit einer Seitenlänge von b. Dieser Referenzausschnitt 16 wird in einem Suchfenster 17 des Messbildes an mehreren Positionen derart überlagert, dass jeweils der zentrale Bildpunkt F0(x, y) des Referenzausschnitts 16 mit einem Bildpunkt F1(x, y) überlagert ist. Die Bildpunkte F1(x, y) des Messbildes werden so gewählt, dass sie ausgehend von einem Bildpunkt, der dem Bildpunkt F0(x, y) des Referenzbildes in Bewegungsrichtung 8 aufeinanderfolgend um jeweils einen Bildpunkt versetzt überlagert.The measurement image, which shows the measurement pattern with the
Im Messbild und im Referenzbild verläuft die X-Achse quer zur Bewegungsrichtung 8 bzw. parallel zur Abtastlinie 14 und die Y-Achse in Bewegungsrichtung 8 bzw. quer zur Abtastlinie 14. Der Referenzausschnitt 16 des Referenzbildes bzw. dessen zentraler Bildpunkt wird somit in Richtung der Y-Achse aufeinanderfolgend mit mehreren Punkten des Messbildes in Deckung gebracht.In the measurement image and the reference image, the X-axis runs transversely to the direction of
Da beim Erfassen des Messbildes die Position des Messmusters mittels des Ortssensors bzw. Inkrementalgebers 11 auch erfasst worden ist, ist die Position des Messmusters bezüglich der Kamera beim Erfassen der einzelnen Rahmen bekannt. Diese Positionsinformation wird zusammen mit dem Messbild abgespeichert. Beim Vergleichen des Messbildes mit dem Referenzbild werden diese Bilder anhand dieser Positionsinformation einander zugeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bedeutet dies konkret, dass der Punkt F0(x, y) des Referenzbildes dem Punkt F1(x, y) im Messbild entspricht, der in dem Moment aufgenommen worden ist, an dem sich der Punkt F0(x, y) des Messmusters im Blickfeld der Kamera 5 befunden hätte, wenn kein transparenter Körper 4 auf dem Messmuster angeordnet wäre. Mit anderen Worten heißt dies, dass der Punkt F0(x, y) des Messmusters sich an der Stelle P2 gemäß
Da der Punkt F0(x, y) aufgrund der Ablenkung des Lichtstrahls 1 bereits zu einem früheren Zeitpunkt aufgenommen worden ist, an dem sich das Messmuster mit seinem Punkt F0(x, y) am Punkt P1 befand, ist das Abbild dieses Punktes F0(x, y) des Messmusters im Messbild um den Versatz V in Y-Richtung (also bei F1(x, y + V)) versetzt.Since the point F 0 (x, y) was already recorded at an earlier point in time due to the deflection of the
Ausgehend vom Punkt F1(x, y) im Messbild wird somit innerhalb des Suchfensters 17 in Y-Richtung bzw. Bewegungsrichtung 8 die Anzahl w Bildpunkte des Messbildes mit dem zentralen Punkt des Referenzausschnittes 16 aufeinanderfolgend in Deckung gebracht. Die Länge des Suchfensters beträgt somit w + b - 1 und ist so gewählt, dass die maximal möglichen Dicken d des transparenten Körpers 4 zuverlässig erfasst werden können. Die Breite des Suchfensters 16 beträgt b.Starting from point F 1 (x, y) in the measurement image, the number w of image points of the measurement image are successively aligned with the central point of the
Für eine jede Position des Referenzausschnittes 16 im Suchfenster 17 wird ein Korrelationswert berechnet. Der Korrelationswert ist ein Maß, wie gut die Bildpunkte des Referenzausschnitts 16 des Referenzbildes mit den Bildpunkten des Messbildes, mit welchen sie überlagert sind, übereinstimmen. Als Korrelationswert kann beispielsweise die Summe der quadratischen Abstände (SSD: Sum of Squared Difference) verwendet werden. Je geringer dieser Wert ist, desto besser ist die Übereinstimmung. Als Korrelationswert ist auch jede andere Metrik geeignet, die den Unterschied zweier Vektoren beschreibt. Dies können beispielsweise der euklidische Abstand oder ein Korrelationswert sein. Weitere geeignete Metriken sind ZNCC (zero-mean-normalized-cross-correlation), adaptives Binärfenster (adaptative binary window), POC (Phase-Only-Correlation), Free-Moded Census, geführte Bildfilter (guided image filter) oder ein minimal spannender Baum (minimum spending tree) sein.A correlation value is calculated for each position of the
Die Position des Referenzausschnitts 16 im Suchfenster 17, die den besten Korrelationswert aufweist, wird zur Bestimmung des Versatzes V ausgewählt. Der Versatz V (x, y) des Referenzausschnitts 16 an dieser Position stellt den entsprechenden Versatzwert dar, der dem entsprechenden Bildpunkt F0(x, y) im Referenzbild zugeordnet wird.The position of the
Diese Bestimmung des Versatzes V wird für alle Bildpunkte des Referenzbildes innerhalb eines vorbestimmten, relevanten Bereichs wiederholt.This determination of the offset V is repeated for all pixels of the reference image within a predetermined, relevant range.
Das Suchfenster 17 kann am Rand durch weitere fiktive Bildpunkte, insbesondere schwarze Bildpunkte, ergänzt werden, so dass das Zentrum des Referenzausschnittes 16 mit einem jeden Bildpunkt des Suchfensters in Deckung gebracht werden kann.The
Anhand des Versatzes V und des Beobachtungswinkels γ kann somit die Dicke d an allen Punkten F0(x, y) berechnet werden. Da die Dicke bei konstantem Beobachtungswinkel γ proportional zur oben angegebenen Konstante k ist, kann die Dicke d in Echtzeit für alle Punkte des Messbereiches festgestellt werden.Based on the offset V and the observation angle γ, the thickness d can be calculated at all points F 0 (x, y). Since the thickness is proportional to the constant k given above at a constant observation angle γ, the thickness d can be determined in real time for all points in the measuring range.
Dieses Verfahren ist somit geeignet, bei einem transparenten Körper über die gesamte Fläche die Dicke in einem sehr engen Raster zu messen und so die Produktion derartiger transparenter Körper kontinuierlich in Echtzeit zu überwachen.This method is therefore suitable for measuring the thickness of a transparent body over the entire surface in a very narrow grid and thus for continuously monitoring the production of such transparent bodies in real time.
Mit diesem Verfahren kann beispielsweise festgestellt werden, an welchen Bereichen auf einem transparenten Körper eine transparente Beschichtung aufgebracht ist, wobei der Bereich, an dem sich die Beschichtung befindet, eine andere Dicke als der Bereich, an dem keine Beschichtung angeordnet ist, aufweist. Dieser Dickenunterschied kann für die einzelnen Punkte festgestellt werden, so dass mit dieser Dickenmessvorrichtung kontinuierlich und in Echtzeit überwacht werden kann, wo die Schicht aufgebracht bzw. nicht aufgebracht ist.This method can be used, for example, to determine the areas of a transparent body where a transparent coating has been applied, with the area where the coating is located having a different thickness than the area where no coating is located. This difference in thickness can be determined for the individual points, so that this thickness measuring device can be used to continuously monitor in real time where the layer is or is not applied.
Die Messvorrichtung ist sehr einfach ausgebildet. Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei welchem eine Zeilenkamera verwendet wird, deren Abtastlinie quer zur Bewegungsrichtung ausgerichtet ist, ist der Beobachtungswinkel entlang der gesamten Abtastlinie 14 konstant, so dass entlang der gesamten Abtastlinie bzw. entlang der gesamten Breite des Messbereiches die gleiche Berechnung ausgeführt werden kann, um die Dicken zu berechnen.The measuring device is very simply designed. In the preferred embodiment according to the present exemplary embodiment, in which a line camera is used whose scanning line is aligned transversely to the direction of movement, the observation angle is constant along the
In
Das untere Diagramm in
Oben wird eine Ausführungsform der Erfindung mit einer Zeilenkamera erläutert. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, eine Flächenkamera zu verwenden. Bei Verwendung einer Flächenkamera ist es zweckmäßig, ein objektseitig telezentrisches Objektiv vorzusehen, da hierdurch mit der Kamera nur zueinander parallele Lichtstrahlen erfasst werden. Hierdurch ist sichergestellt, dass über den gesamten Abtastbereich der gleiche Beobachtungswinkel vorliegt. Eine solche Vorrichtung zum Messen der Dicke eines transparenten Körpers ist vor allem dann zweckmäßig, wenn einzelne transparente Körper nicht entlang einer Förderstrecke bewegt werden, sondern aufeinanderfolgend im Messbereich positioniert werden.An embodiment of the invention with a line camera is explained above. Within the scope of the invention, it is also possible to use an area camera. When using an area camera, it is expedient to provide a telecentric lens on the object side, since this means that the camera only records light rays that are parallel to one another. This ensures that the same observation angle is present over the entire scanning area. Such a device for measuring the thickness of a transparent body is particularly useful when individual transparent bodies are not moved along a conveyor line, but are positioned one after the other in the measuring area.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, anstelle eines Referenzbildes lediglich bestimmte charakteristische Punkte im Messbild zu identifizieren. Anhand der jeweiligen Abstände zwischen diesen charakteristischen Punkten kann dann in Kenntnis des Abstandes der jeweiligen charakteristischen Punkte im Messmuster der Versatz ermittelt werden. Dies ist vor allem zum Messen von planparallelen Platten geeignet, die über den Messbereich hinweg eine konstante Dicke besitzen.Within the scope of the invention, it is also possible to identify only certain characteristic points in the measurement image instead of a reference image. Based on the respective distances between these characteristic points, the offset can then be determined knowing the distance of the respective characteristic points in the measurement pattern. This is particularly suitable for measuring plane-parallel plates that have a constant thickness across the measurement range.
Bezugszeichenlistelist of reference symbols
- 11
- Lichtstrahlbeam of light
- 22
- Grenzflächeinterface
- 33
- LotLot
- 44
- transparenter Körpertransparent body
- 55
- Kameracamera
- 66
- Vorrichtung zum Messen der Dickedevice for measuring thickness
- 77
- Fördereinrichtungconveyor system
- 88
- Bewegungsrichtungdirection of movement
- 99
- Förderbandconveyor belt
- 1010
- Rollerole
- 1111
- Inkrementalgeberincremental encoder
- 1212
- zentrale Steuereinrichtungcentral control device
- 1313
- Beleuchtungsvorrichtunglighting device
- 1414
- Abtastliniescan line
- 1515
- Auswerteeinrichtungevaluation device
- 1616
- Referenzausschnittreference section
- 1717
- Suchfenstersearch window
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017104766.2A DE102017104766B4 (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | Method and device for measuring the thickness of a transparent body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017104766.2A DE102017104766B4 (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | Method and device for measuring the thickness of a transparent body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102017104766A1 DE102017104766A1 (en) | 2018-09-13 |
| DE102017104766B4 true DE102017104766B4 (en) | 2025-01-30 |
Family
ID=63258491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102017104766.2A Active DE102017104766B4 (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | Method and device for measuring the thickness of a transparent body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102017104766B4 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4213601A1 (en) | 1992-04-24 | 1993-10-28 | Guenther Dausmann | Determining thickness of planar transparent body by triangulation - measuring offset of reflection point, fixed w.r.t beam source, due to refraction through body |
| JPH11257925A (en) | 1998-03-12 | 1999-09-24 | Omron Corp | Sensor device |
| DE19942244A1 (en) | 1999-03-02 | 2000-09-07 | Lasor Ag | Methods for determining thickness of transparent material using color video camera by determining change in position of separating line, caused by parallel offset of light by material |
-
2017
- 2017-03-07 DE DE102017104766.2A patent/DE102017104766B4/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4213601A1 (en) | 1992-04-24 | 1993-10-28 | Guenther Dausmann | Determining thickness of planar transparent body by triangulation - measuring offset of reflection point, fixed w.r.t beam source, due to refraction through body |
| JPH11257925A (en) | 1998-03-12 | 1999-09-24 | Omron Corp | Sensor device |
| DE19942244A1 (en) | 1999-03-02 | 2000-09-07 | Lasor Ag | Methods for determining thickness of transparent material using color video camera by determining change in position of separating line, caused by parallel offset of light by material |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| BARTOLI, Guido; Università degli Studi di Siena: Image registration techniques: a comprehensive survey. 06.2007. URL: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.471.1134&rep=rep1&type=pdf [abgerufen am 26.05.2017]. * |
| http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.471.1134&rep=rep1&type=pdf |
| Image Registration Techniques: A Comprehensive Survey; Guido Bartholi; Universitä degli Studi di Siena, Juni 2007 (herunterladbar am 14. Februar 2017 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102017104766A1 (en) | 2018-09-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE60125683T2 (en) | Arrangement and method for distance measurement | |
| DE68902329T2 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR MONITORING THE SURFACE PROFILE OF A WORKPIECE. | |
| DE3926349C2 (en) | ||
| DE3937559C2 (en) | ||
| DE102007063041A1 (en) | Laser light section arrangement for determining e.g. elevation profile of object, has image processing device for identifying and separating laser sectional lines from each other in recorded image, and assigning lines to respective lasers | |
| DE102017116758B4 (en) | Method and device for scanning surfaces with a stereo camera | |
| EP3581881A1 (en) | Surface measurement by means of excited fluorescence | |
| DE102014104338A1 (en) | Method and device for detecting surface deformations | |
| DE102018211913A1 (en) | Device and method for detecting an object surface using electromagnetic radiation | |
| DE102005060312A1 (en) | Scanning device for optical scanning of surfaces | |
| EP0708325A1 (en) | Method and device for the inspection of objects, especially bottles | |
| EP1211480A2 (en) | Electro-optical measuring device to determine the relative position of workpieces or their surfaces | |
| DE102016106994A1 (en) | Laser scanning device for optical quality assessment and measurement of objects in transverse transport | |
| WO2021204555A1 (en) | Optical measuring device and method for ascertaining the three-dimensional shape of an object | |
| EP3502614B1 (en) | Optical measuring device | |
| DE102017104766B4 (en) | Method and device for measuring the thickness of a transparent body | |
| DE102013103897A1 (en) | Camera module for line-wise scanning of object e.g. non-cuboid object, has line sensors that are arranged at different distances from lens so that image lines are imaged at different distances from lens on respective line sensors | |
| DE3232885A1 (en) | METHOD FOR AUTOMATICALLY INSPECTING SURFACES | |
| DE102015105128A1 (en) | Method and device for measuring the degree of gloss and / or the mattness of objects | |
| DE10063786A1 (en) | Device and method for measuring an object | |
| DE60110341T2 (en) | Arrangement and method for distance measurement | |
| EP1862309B1 (en) | Sensor device | |
| EP3575741A1 (en) | Method for contact-free measurement of a workpiece edge | |
| EP3462164A1 (en) | Assembly and method of inspecting moved plate-shaped objects | |
| DE102011100146A1 (en) | Imaging device for contactless three-dimensional measurement of geometric shape of e.g. flat glass, image sensor whose optical axis is inclined to direction of movement of moving object to form two-dimensional image of object |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: HGF EUROPE LLP, DE Representative=s name: HGF EUROPE LP, DE |
|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final | ||
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ALLIED VISION KONSTANZ GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CHROMASENS GMBH, 78467 KONSTANZ, DE |


