DE2447789B2

DE2447789B2 -

Info

Publication number: DE2447789B2
Application number: DE2447789A
Authority: DE
Inventors: Paul L. Di Dix Hills Matteo; Joseph A. Fort Salonga Ross; Howard K. Greenlawn Stern
Original assignee: Dynell Electronics Corp
Current assignee: Dynell Electronics Corp
Priority date: 1973-11-02
Filing date: 1974-10-07
Publication date: 1979-10-25
Also published as: FR2250129A1; NL7414004A; DE2447789A1; GB1482706A; SE394322B; FR2250129B1; IT1023145B; CA1013989A; JPS5075433A; DK569874A; DE2447789C3; SE7413687L; NL180142C; ES430871A1; NL180142B; US3866052A; JPS5623088B2; BE821620A; CH588684A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der räumlichen Lage eines Oberflächenpunktes auf der Oberfläche eines Gegenstandes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruch: 2.

•o Bei einem bekannten derartigen Verfahren (US-PS 33 38 766) werden auf den Gegenstand gerade Linien projiziert und diese aus einer in bestimmtem Winkel zur Projektionsrichtung verlaufenden Richtung fotografiert, so daß auf der fotografischen Aufnahme dem Verlauf der Oberfläche des Gegenstandes entsprechende Konturlinien erhalten werden, die als Schablone für die Steuerung einer Werkzeugmaschine dienen können. Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, durch ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2 angegebenen Art numerische Daten über die räumliche Lage des Oberflächenpunktes bereitzustellen. Dadurch ist beispielsweise eine numerisch gesteuerte Bearbeitung eines Werkstückes zur Rekonstruktion des Gegenstandes ermöglicht

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 bzw. 2 gelöst

Durch das erste Signal wird ein den Oberflächenpunkt enthaltendes bestimmtes Segment der in ihrer Anordnung vorbestimmten Segmente des Projektionsfeldes festgelegt Da für alle Aufnahmen die Relativlage des Aufnahmeortes, des Projektionsortes und des Gegenstandes zueinander unverändert bleibt, können in Kenntnis des gegebenen Abstandes der Aufnahmeebe-

^⁵ ne von dem Knotenpunkt der Aufnahmelinse sowie der vom zweiten Signal erhaltenen Ortskoordinaten des Oberflächenpunktes in der Aufnahmeebene der Schnittpunkt der durch den Oberflächenpunkt in der Aufnahmeebene und den Knotenpunkt der Aufnahmelinse gehenden Blicklinie mit dem vom ersten Signal gelieferten Segment des Projektionsstrahles, und somit die Raumkoordinaten des Oberflächenpunktes auf der Oberfläche des Gegenstandes berechnet werden. Je feiner das Projektionsfeld in Segmente aufgeteilt ist,

desto genauer werden diese Raumkoordinaten bestimmt.

Durch die Erfindung ist somit die Ableitung der dreidimensionalen Koordinaten des Oberflächenpunktes unmittelbar durch von zweidimensionalen Aufzeichnungen erhaltenen Abtastsignalen erzielt.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand jeweils der Ansprüche 3 bis 5.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Gegenstand, dessen Oberflächenpunkte mit Hilfe eines Projektions- und Aufzeichnungsgerätes nach ihrer räumlichen Lage numerisch bestimmt werden sollen,

Fig.2 eine im Zusammenhang mit dem Projektor nach F i g. 1 verwendbare Maskenreihe,

F ig< 3 eine Folge fotografischer Aufnahmen unter Verwendung der Masken nach F i g. 2,

Fig.4 eine Ausführungsform einer Abtastvorrichtung zur Untersuchung der fotografischen Aufnahmen nach F i g. 3,

F i g. 5 eine einzelne Maske aus F i g. 2 im Schnitt vor der Oberfläche des Gegenstandes,
Fig.6 in einer bevorzugten Ausführungsform der

Erfindung durch die Abtastung der fotografischen Aufnahmen erzeugte Signale, und

F i g. 7 eine Einrichtung zur Erzeugung bestimmter Signale aus F i g. 6.

Gemäß F i g. 1 ist ein Gegenstand 10, dessen Oberfläche dreidimensional wiedergegeben werden soll, im Projektionsfeld eines Projektors 12 und außerdem im Blickfeld der Aufnahmelinse 14 eines fotografischen Aufnahmeapparates angeordnet. Der Gegenstand ist beispielsweise aut einem Sockel 16 abgestützt Projektor 12 und Aufnahmelinse 14 sind in ortsfester vorbestimmter Lage zu dem Sockel gehalten. Eine Filmbühne 18 hält einzelne Felder des fotografischen Aufzeichnungsmaterials 20 in der Fokussierebene der Aufnahmelinse 14. Der Filmbühne 18 zugeordnete Transportspulen 22 für da·; Aufzeichnungsmaterial nehmen die belichteten Bilder auf bzw. bringen noch nicht belichtete Einzelfelder in die Filmbühne 18.

Ein Maskenstreifen 24 ist im Projektionsfeld des Projektors 12 mit Hilfe von Maskentransportspulen 26 verschiebbar, um das Projektionsfeld des Projektors 12 in vorbestimmte Segmente zur selektiven Anstrahlung der Oberfläche des Gegenstandes in diesen Segmenten zu unterteilen, wie besonders F i g. 2 zeigt, in der ein für diesen Zweck geeigneter Maskenstreifen 24a dargestellt ist

Der Maskenstreifen 24a enthält eine Anzahl von Masken 28a—d mit für die Strahlung des Projektors durchlässigen Segmenten und kreuzweise schraffierten, nicht durchlässigen Segmenten. Die Masken sind vorzugsweise auf einem Filmstreifen 30 ausgebildet der für die Strahlung nur in den Bereichen durchlässig ist, in denen Masken 28a— d angeordnet sind. Der Transport des Maskenstreifens und damit der Maskenwechsel werden durch Perforierungen 32 erleichtert die mit komplementären Dornen auf den Spulen 26 in Eingriff stehen. Wenn angenommen wird, daß das mögliche Projektionsfeld, welches die gesamte Vorderseite des Gegenstandes überdeckt, aus aneinandergrenzenden oberen, mittleren und unteren Segmenten besteht wird *o durch die Maske 28a das wirksame Projektionsfeld auf das obere und mittlere Segment begrenzt. Die Maske 28i> begrenzt das wirksame Projektionsfeld auf das obere Segment. Die Maske 28c grenzt das wirksame Projektionsfeld auf die obere Hälfte sämtlicher Segmente. Die Maske 28c/ begrenz* das wirksame Projektionsfeld auf die unteren Hälften sämtlicher Segmente.

Zur Erläuterung wird die Erzeugung von Signalen betrachtet, die zur Definition der räumlichen Lage der Oberflächenpunkte PX und P2 auf der Vorderseite des Gegenstandes 10 gemäß F i g. 3 dienen, in der eine Folge entwickelter Einzelaufnahmen 34a—d des Filmes dargestellt ist, die mit Hilfe des in F i g. 2 besonders dargestellten Maskenstreifens 24a erhalten wurden. Der Maskenstreifen 24a wird hierbei schrittweise transportiert, so daß seine Masken einzeln und aufeinanderfolgend zur Wirkung kommen. Jede entwickelte Aufnahme des Filmes zeigt vorzugsweise ein Positiv der negativen Abbildung desjenigen Teils der Oberfläche des Gegen-Standes, der bei Belichtung des Bildes durch eine Maske 28a—t/hindurch angestrahlt wurde.

In der entwickelten Aufnahme 34a, hergestellt unter Verwendung der Maske 28a, haben die in dem oberen und mittleren Bildsegment liegenden Oberflächenpunkte Pi bzw. P2die Ortskoordinaten xi,y2 bzw. x2,y2 gegenüber dem Bildursprung O. Die einzeln aufgenommenen Bilder zeigen lediglich diese zweidimensionalen Ortskoordinaten. Da die relative Lage zwischen Gegenstand, Projektor, Aufnahmelinse und Filmbühne für alle Aufnahmen dieselbe ist, hat der Oberflächenpunkt PX (bzw. P2) in jedem entwickelten Einzelbild, das ihn enthält, die gleichen Ortskoordianten χ und y. Im Bild Mb ist derjenige Teil der Oberfläche des Gegenstandes abgebildet, der durch die Maske 2Hb definiert ist und der den Oberflächenpunkt P2, aber nicht den Oberflächenpunkt Pi enthält Das Bild 34c zeigt denjenigen Teil der Oberfläche, der durch die Maske 28c definiert ist und der den Oberflächenpunkt Pl, aber nicht den Oberflächenpunkt P2 enthält Das Bild 34d stellt die Oberflächenteile dar, die durch die Maske 28c/ hindurch angestrahlt wurden und in denen der Oberflächenpunkt P2, aber nicht der Oberflächenpunkt P1 liegt

Praktisch wird zunächst ein Projektionsfeld definiert das die beiden betrachteten Oberflächenpunkte enthält und von einem durch den Projektor Ϊ2 vorbestimmten Ort ausgeht Die Oberfläche des Gegenstandes innerhalb dieses bestimmten Projektionskides kann nach Wunsch bestrahlt oder nicht bestrahlt werden, je nach dem Ausmaß der wiederzugebenden Oberfläche. Ausgehend von dieser Definition des Projektionsieides wird die Oberfläche des Gegenstandes nacheinander in vorbestimmten Segmenten dieses Projektionsfeldes angestrahlt Mindestens eines dieser Segmente schließt einen der beiden interessierenden Oberflächenpunkte aus, während jeder Oberflächenpunkt in mindestens einem Segment enthalten ist Die Aufnahmen der bestrahlten Oberfläche werden in einer Folge entsprechend der Bestrahlungsfolge hergestellt

Danach werden die Aufnahmen der Folge zur Ermittlung bestimmter die interessierenden Oberflächenpunkte betreffender Informationen untersucht Dieser Verfahrensschritt wird vorzugsweise gleichzeitig bei sämtlichen Aufnahmen durch die Vorrichtung gemäß F i g. 4 ausgeführt

Gemäß F i g. 4 ist in einer Abtastvorrichtung 40 jede von einen Nadelstrahl liefernden Strahlungsquellen 36a—d fest ausgerichtet auf einen von Abtastfühiern 38a—d, so daß Abtastpaare entstehen. Die entwickelten fotografischen Aufnahmen 34a—d liegen gemeinsam zwischen den Strahlungsquellen 36a—d und den Abtastfühlern 38a—d, so daß sämtliche Abtastpaare gleichzeitig auf den Ursprung O oder einem anderen gemeinsamen Bezugspunkt der jeweiligen Aufnahme ausgerichtet sind. Nach dieser Ausrichtung werden die Aufnahmen festgelegt und die Abtastvorrichtung wird demgegenüber bewegt. Hierzu kann die Abtastvorrichtung eine x-Verschiebungszahnstange 42 und eine /-Verschiebungszahnstange 44 umfassen, jede mit einem motorgetriebenen Ritzel oder dergleichen, um die Ablusipaare gemeinsam auf einander entsprechende Punkte der Aufnahmen ausrichten zu können. Die Signale, welche für jeden Bildpunkt die x- und y-Ortskoordinaten angeben, können für jeden Bildpunkt, auf dem die Abtastpaare ausgerichtet sind, durch konventionelle, digital arbeitende und motorgetriebene Vorrichtungen erzeugt werden.

Die Signale für die x- und y-Ortskoordinaten geben die zweidimensionale Information an hinsichtlicn der Position eines Punktes, der in einer Aufnahme 34a-d betrachtet wird. Zur Ermittlung der räumlichen Lage des zugehörigen Oberflächenpunktes auf der Oberfläche des Gegenstandes ist eine weitere Information erforderlich, die aus der gegebenen Zuordnung zwischen dem Gegenstand, dem Projektor 12, der

Filmbuhne 20 und der Aufnahmelinse 14 gewonnen wird Da nämlich durch die x- und y-Ortskoordinaten des den Oberflächenpunkt abbildenden Bildpunktes auf der FilmbUhrte 20 und den Knotenpunkt der Aufnahmelinse 14 eine bestimmte Blicklinie definiert ist, kann z. B. durch Triangulation der Schnittpunkt dieser Blicklinie mit demjenigen Segment des Projektionsstrahles rechnerisch bestimmt werden, in welchem der Oberflächenpunkt liegt. Dieses den Oberflächenpunkt enthaltende Segment des Projektionsstrahles wird wie folgt bestimmt:

Wenn die Abtastpaare gemäß F' i g. 4 mit bestimmten x-y-Ortskoordinaten entsprechend denen des betreffenden Obc-rflächenpunktes PX fiuf die Aufnahmen ausgerichtet sind, erhalten nur die Fühler 38a und 38c einen ''Abtastimpuls, so daß lediglich diese Abtastfühler Ausgangssignale erzeugen, die eine vorgegebene Schwellenamplitude überschreiten. Schalter für zwei Schaltzustände sprechen auf die Fühlerausgangssignale bei Überschreitung der Schwellenamplitude an und erzeugen ein Signal EINS, beispielsweise von positiver Spannung. Wenn die Amplitude eines Fühlerausgangssignales kleiner ist als diese Schwdlenampütude. liefert die Schaltung ein Signal NULL. d.h. ein Signal von Massepotential oder negativer Spannung. Vor jeder Erregung der Strahlungsquellen 36a—d werden sämtliche dieser Schalter so zurückgestellt, daß sie NULL-Signale liefern.

Im Falle des Oberflächenpunktes PX wird, wenn die Ausgangssignale sämtlicher Schalter in digitaler Form serienweise gesammelt werden, bei Erregung der Strahlungsquellen 36a—d ein Signal geliefert, das die Erzeugung des digitalen Impulsmusters 1010 angibt, üieses Signal liefert somit eine selektive Anzeige der Ordnungszahl derjenigen Aufzeichnungen der Aufzeichnungsfolge, die den Oberflächenpunkt P\ enthalten. Entsprechend erhält man bei Ausrichtung der Abtastpaare auf die Koordinaten des Oberflächenpunktes P2 das resultierende digitale Impulsmuster 1101.

Im Falle der Auswahl der Oberflächenpunkte P 1 und Pl im Ausführungsbeispiel wird somit ein brauchbares zusammengesetztes Signal, d. h. ein Signal, das Positions- und andere Unterscheidungskoordinaten zwischen zwei Punkten liefert, die die Ermittlung ihrer räumlichen Lage erleichtern, bereits durch Verwendung lediglich der Masken 28a und 286, der Aufnahmen 34a und 346. der Strahlungsquellen 36a und 366. der Abtastfühler 38a und 386 und der zugehörigen Schaltungsmittel zur Erzeugung der Signale EINS oder NULL erhalten. Die digitalen Impuismuster 10 und 11. die durch diese MiUeI abgeleitet werden, zusammen mit der Anzeige von xi, yi bzw. x2, y2 liefern somit diskriminatorisch ein Basismaß zur räumlichen Lage der Punkte Pi und P2. Andererseits müssen zur Basisdiskrimination zwischen den Punkten Pi, P2 und Pi (F i g. 1 und 3) die Masken 28a, 286 und 28c, die Aufnahmen 34a, 346 und 34c; die Strahlungsquellen 36a, 366 und 36c und die Abtastfühler 38a, 386 und 38c verwendet werden. In einem weiteren Beispiel, z. B. für üie Punkte P3 und PA (F i g. 1 und 3) erkennt man, daß die Maskenanordnung 24a über die Positionskoordinatenunterscheidung hinaus keine Diskrimination liefert. Im Fall von />3 und />4 gilt somit das gleiche Impulsmuster 1001. In diesem Beispiel wird die Maske 28e aus der Maskenanordnung 246 nach Fig.2 zusätzlich zu der Maskenanordnung 24a verwendet.

Gemäß Fig.2 umfaßt die Maske 28e ein oberes undurchlässiges und daher kreuzweise schraffiertes Segment von der halben vertikalen Breite des benachbarten transparenten Segmentes. Aufeinanderfolgende Segmente der Maske sind von gleicher vertikaler Breite und jede zweite ist transparent, wobei das unterste undurchlässige Segment die gleiche Breite hat wie das oberste undurchlässige Segment. Diese so gestaltete Maske liefert gemäß Bild 34e in F i g. 3 eine unterschiedliche Permutation der fotografierten Oberflächenteile.

to Durch Verwendung der Maske 28e wird die Auflösung um den Faktor 2 verbessert. Im diskutierten Beispiel liefert die Verwendung dieser Maske und die Ergänzung der Vorrichtung nach F i g. 4 durch ein zusätzliches Abtastpaar zur Untersuchung des Bildes 34c des Filmes eine Diskrimination zwischen den Punkten P3 bzw. PA, die im Bild 34e vorhanden bzw. nicht vorhanden sind. Die für die Punkte P3 und P4 entsprechend erzeugten Impulsmuster lauten 10011 und 10010. Die Genauigkeit der Ermittlung der räumlichen Lage der Oberflächenpunkte erhöht sich offensichtlich proportional mit der Anzahl der Segmente, in die das betrachtete Projektionsfeld unterteilt wird. Zur leichteren Berechnung der räumlichen Lage der Oberflächenpunkte können die resultierenden digitalen Impulsmuster ohne weiteres in binär kodierte dezimale Impulsmuster umgewandelt werden.

Wenngleich sich die obige Erörterung auf die Durchführung der Diskrimination mehrerer Oberflächenpunkte bezieht, kann die Erzeugung eines zusam-

jn mengesetzten Informationssignales auch zur Definition der räumlichen Lage eines einzelnen Oberflächenpunktes verwendet werden, d. h. eines Signales, das .v und y und eine Kennung wie etwa 10101 (aus den Bildern 34a —34e^ oder irgendwelche mehr oder weniger ausgedehnte digitale Impulsmuster angibt, die bei der Berechnung der räumlichen Lage von Pi brauchbar sind.

F i g. 5 zeigt die Maske 28c im Schnitt und in der das Projektionsfeld bestimmenden Lage zu der Oberfläche des Gegenstandes. Der Raum zwischen benachbarten ausgezogenen Pfeilen und zwischen der Oberfläche und den durchlässigen Teilen der Maske ist das gewünschte Projektionsfeld der Maske 28c. Infolge verschiedener Faktoren, etwa der Lichtstreuung, ist das tatsächliche Projektionsfeld, das man durch Verwendung der Maske 28c erhält, etwas erweitert, wie die gestrichelten Teile angeben. In bestimmten Fällen, in denen die Objektoberflächendefinition besonders kritisch ist. kann dieses erweiterte Projektionsfeld zu unerwünschten Resultaten führen. Die Maske 28c. ergänzt die Maske 28d (Fig. 2). Ein Oberflächenpunkt am unteren Rand des obersten Projektionssegmentes der Maske 28c kann sich auch an dem oberen Rand des obersten durchlässigen Projektionssegmentes der Maske 2Sd abbilden. Zur Vermeidung einer solchen Verwechslung können die Masken 28c bis 28ein Verbindung mit einer weiteren Maske 28/ gemäß der Maskenanordnung 246 in Fig.2 verwendet werden. Man erkennt, daß diese Maske eine vollkommene Ergänzung zur Maske 28e darstellt, d. h. die undurchlässigen Maskensegmente der einen Maske decken sich mit den durchlässigen Segmenten der anderen Maske.

Nach der Herstellung der fotografischen Aufnahmen der Oberfläche des Gegenstandes nacheinander mit Hilfe der Masken 28c-/ dient die Vorrichtung nach F i g. 4 zur Untersuchung der Aufnahmen. Die Vorrichtung, die wie i ben angegeben, ausgerichtet ist, wird auf eine gegebene Stellung χ gebracht und dann an dieser

Stelle in y verschoben. Die Ausgangssignale der Abtastfühler 28a, 286,28cund 28c/sind in F i g. 6 mit den Bezugszahlen 46,48,50 bzw. 52 bezeichnet, wobei jedes Signal den Verlauf der Ausgangsamplitude des zugehörigen Abtastfühlers über der Zeit (oder der y-Verschiebung) angibt. Die Signale 46 und 48 zeigen eine Überlappung (OL) entsprechend der Geometrie der Lichtstreuung, wie in Fig.5 angedeutet. Die Signale enthalten außerdem einen dem Hintergrund zuzuschreibenden Gleichspannungspegel. Die Signale werden vorzugsweise gemäß F i g. 6 verarbeitet, etwa durch die Einrichtung nach F i g. 7.

Die Differenzschaltungen 54 und 56 nach Fig. 7 erhalten selektive Abtastfühler-Ausgangssignale für die Amplitudensubtraktion. Die Schaltung 54 bildet die Differenz der Signale 46 und 48 nach F i g. 6, die entsprechend auf den Eingangsleitungen 58 und 60 zugeführt und von den fotografischen Aufnahmen abgeleitet sind, die mit den Masken 28c und 2Sd gemacht wurden. Die Schaltung 56 bildet die Differenz der Signale 50 und 52 nach F i g. 6, die auf den Leitungen 62 und 64 zugeführt werden und die von Aufnahmen herrühren, die mit Hilfe der Masken 28e und 2Sf gemacht wurden. Die Ausgangssignale der Schaltungen 54 und 56 weisen keinen Gleichspannungspegel auf, gehen auf die Leitungen 66 und 68 und sind in F i g. 6 in den Kurven (a) und (b) sichtbar gemacht. Die Absolutgrößenschaltung 70 und 72 machen diese Signale unipolar. Die Ausgangssignale gemäß cund c/in F i g. 6 erscheinen auf den Leitungen 74 und 76. Diese Leitungen sind mit den Eingangsanschlüssen der Komparatorschaltung 78 verbunden, die auf der Leitung 80 eine Ausgangsanzeige liefert, wenn die Amplitude des Signales auf der Leitung 74 größer ist als diejenige auf der Leitung 76, und die eine Ausgangsanzeige auf der Leitung 82 liefert, wenn die Amplitude des Signales auf der Leitung 76 größer ist als auf der Leitung 74. Die Leitung 80 ist mit der Leitung 84 verbunden und liefert ein erstes Ausgangssignal der Einrichtung nach Fig. 7. Das Signal ist bei (e) in F i g. 6 angegeben und umfaßt eine Impulsfolge, deren Impulse abwechselnd die Ausmaße der Signale 76 und 48 angeben, die den Informationsinhalt entsprechend den durch Verwendung der Masken 28c und 2Sd gewünschten Projektionsfeldern besitzen. Wenn somit das Signal 46 auf seinen Inhalt ausschließlich während M bis i2 untersucht wird, kann eine die Oberfläche des Gegenstandes betreffende Information entsprechend dem obersten Projektionssegment abgeleitet werden, das durch die Maske 28c definiert ist Wenn dagegen das Signal während r 3 bis f 4 untersucht wird, kann eine die Oberfläche des Gegenstandes betreffende Information gemäß dem obersten Projektionssegment abgeleitet werden, das durch die Maske 28</ definiert ist Der Impulsabstand zwischen den Impulsen gibt ebenso alternativ den brauchbaren Informationsinhalt der Signale 50 und 52 an. Das Signal (e) liefert einen passenden Takt zur Untersuchung der Ausgangssignale der Abtastfühler.

Ein zweites mit dem Taktsignal (e) verwendbares so Ausgangssignal liefern die Vorzeichendetektoren 86 und 88, die UND-Gatter 90 und 92 und das ODER-Gatter 94 in F i g. 7. Das ODER-Gatter 94 liefert das zweite Ausgangssignal auf der Leitung 96, das in Fig.6 bei (Q dargestellt ist Während des Betriebes dieser Schaltung ist in dem oben zuerst genannten Schaltzustand, A h. wenn das Signal auf der Leitung 74 das auf der Leitung 74 das auf der Leitung 76 überschreitet, eine EINS vorhanden. Wenn in diesem Zustand das Signal auf der Leitung 58 positiver ist als das auf der Leitung 60, liefert der Vorzeichendetektor 86 eine EINS und das Gatter 90 wird aktiviert, so daß das Gatter 94 einen Ausgang EINS liefert. Gemäß dem Signal (f) herrscht dieser Zustand während des Zeitabschnittes ί 1 bis 12 vor. Bei 12 überschreitet das Signal auf der Leitung 76 das auf der Leitung 74, so daß auf der Leitung 82 eine EINS auftritt Da das Signal 62 nun positiver ist als das auf der Leitung 64, liefert gleichzeitig der Vorzeichendetektor 88 eine EINS und das Gatter 92 wird aktiviert. Das Gatter 94 setzt den Ausgang EINS bis zu dem Zeitpunkt /3 fort, zu dem weder das Gatter 90 noch 92 aktiviert ist.

Das Signal ^umfaßt eine Impulsfolge von der halben Frequenz des Signales (e). Jeder z. B. zwischen / 1 und /3 auftretende Impuls erstreckt sich soweit wie der Impuls bzw. der Impulsabstand der Signale 46 bzw. 50 reicht. Jeder Impulsabstand des Signales (Q, das von r3 bis 15 auftritt, erstreckt sich soweit wie der Impuls bzw. Impulsabstand der Signale 48 und 52 reicht. Die Signale (e) und (f) liefern somit zusammen eine schnelle Verarbeitung der Ausgangssignale der Abtastfühler, ohne daß diese mit einer Ursprungsmarkierung versehen werden müssen.

In der zuletzt besprochenen Ausführungsform wird das digitale Impulsmuster, welches diejenigen Aufzeichnungen definiert, welche einen interessierenden Oberflächenpunkt enthalten, durch vorherige Erzeugung der Signale 46 bis 52 und mindestens des Signales (e) erreicht. Die Signale 46 bis 52 geben jeweils die bestrahlten Oberflächenabschnitte des Gegenstandes gemäß den Aufzeichnungen an. Das Signal (g) gibt diejenigen Größen der Signale 46 bis 52 an, welche einen Informationsinhalt haben, der durch Bestrahlen durch eine ausschließliche (bestimmte) Maske abgeleitet ist Nur wenn ein Oberflächenpunkt in einem so definierten Größenbereich liegt, beispielsweise zwischen rl und ti im Signal 46, enthält das zuletzt erzeugte digitale Impulsmuster hierfür einen Impuls. Ei wird darauf hingewiesen, daß die erreichte Auflösung enger ist als die zeitliche Ausdehnung jeweils eines der Signale, welches von irgend einer der Masken erzeugt wird.

Bei der bisherigen Erläuterung des Verfahrens ist auf die Verwendung einer Strahlung einheitlicher Frequenz beidseitig nacheinander erfolgender Projektion durch Masken Bezug genommen, deren durchscheinenden und nicht durchscheinenden Segmente unterschiedlich angeordnet sind. Diese Masken werden nacheinander durch den Projektor transportiert, um die Oberfläche des Gegenstandes in erkennbarer Folge in mehreren vorbestimmten Segmenten anzustrahlen und entsprechend viele Einzelaufnahmen zu erhalten. Diese erkennbare Folge kann jedoch auch aus einer einzigen fotografischen Aufnahme erhalten werden, indem die Oberfläche des Gegenstandes in mehreren Segmenten gleichzeitig mit Strahlungen unterschiedlichen, entsprechend eindeutigen Frequenzinhalts oder anderen singulären Identifikationskennzeichen angestrahlt wird. Wenn beispielsweise die durchscheinenden und nicht durchscheinenden Segmente der Maske 28c nach F i g. 2 entsprechend durch strahlungsdurchlässige Filter ersetzt werden, beispielsweise durch unterschiedliche Farbfilter, führt die Projektion einer Strahlung üblicher Frequenzen auf die Maske zu einer Anstrahlung des Gegenstandes mit Strahlungen unterschiedlicher Frequenz m jedem der Projektionsfeldsegmente und in

jedem entsprechenden Oberflächensegment des Gegenstandes. Ein einziges Farbbild dieser Belichtung kann durch Abtastpaare mit entsprechend unterschiedlicher, auf der Frequenz basierender Empfindlichkeit zur Erzeugung der identischen Impulsmuster für die ausgewählten, oben diskutierten Oberflächenpunkte untersucht werden, insbesondere zur Angabe sowohl der Anzahl der Projektionsfeldsegmente im Bild als auch derjenigen Projektionsfeldsegmente in dem Bild, welche die Oberflächenpunkte enthalten.

Bei Verwendung mehrerer Masken, insbesondere in der zuerst diskutierten Ausführungsform, kommen für den Fachmann alternative Maskenanordnungen in

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Betracht. Beispielsweise kann man mehrere Masken relativ zueinander um relativ kleine Schritte bewegen, wobei die Masken durchlässige, kettenförmig kodierte Bereiche enthalten. Die Masken 28c bis 28/"in Fig.2 können durch die Maske 28c ersetzt werden, die schrittweise vertikal bewegt wird und dadurch auch die Masken 28e bis 28/" definiert. Die Projektor-Maskenkombination kann man auch durch Projektionskathodenstrahlröhren erreichen, die auf geeignete Weise so erregt werden, daß sie das wirksame Projektionsfeld definieren. Ebenso können die durchlässigen Maskensegmente auch anders denn als Ebenen gestaltet sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bestimmen der räumlichen Lage eines Oberflächenpunktes auf der Oberfläche eines Gegenstandes, bei welchem der Gegenstand innerhalb eines bestimmten Projektionsfeldes, das von einem in seiner Lage zu dem Gegenstand vorbestimmten Ort ausgeht, angestrahlt und wenigstens eine fotografische Aufnahme von dem angestrahlten Teil des Gegenstandes hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand von dem vorgegebenen Ort aus nacheinander in mehreren vorbestimmten Segmenten angestrahlt wird, so daß auf den fotografischen Aufnahmen entsprechende vorbestimmte Bildsegmente erhalten werden, die zur Erzeugung eines die Lage des Oberflächenpunktes zu dem vorbestimmten Ort darstellenden ersten Signals, welches die Anzahl der Aufnahmen wie auch die Ordnungszahl der den Oberflächeopunkt enthaltenden Aufnahmen angibt, und zur Erzeugung eines zweiten Signals abgetastet werden, welches die Ortskoordinaten (x, }) des Oberflächenpunktes (P) in den Aufnahmen angibt

2. Verfahren zum Bestimmen der räumlichen Lage eines Oberflächenpunktes auf der Oberfläche eines Gegenstandes, bei welchem der Gegenstand innerhalb eines bestimmten Projektionsfeldes, das von einem in seiner Lage zu dem Gegenstand vorbestimmten Ort ausgeht, angestrahlt und eine fotografische Aufnahme von dem angestrahlten Teil des Gegenstandes hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand von dem vorgegebenen Ort aus in mehreren vorbestimmten Segmenten mit unterschiedlicher Strahlangsc·' aracteristik angestrahlt wird, so daß auf der fotografischen Aufnahme entsprechend unterschiedliche Bildsegmente erhalten werden, die zur Erzeugung eines die Lage des Oberflächenpunktes zu dem vorbestimmten Ort darstellenden ersten Signals, welches die Anzahl der Bildsegmente und die Ordnungszahl des den Oberflächenpunkt enthaltenden Bildsegmentes angibt, und unter Erzeugung eines zweiten Signals, abgetastet werden, welches die Ortskoordinate (x,y) des Oberflächenpunktes (P)m der Aufnahme angibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen bzw. die Aufnahme entlang einer bestimmten Linie ^y-Koordinate) kontinuierlich fortschreitend abgetastet wird und daß in der Zeitdauer des während dieser Abtastung erhaltenen ersten Signals jeweils einer bestimmten Aufnahme bzw. einem Segment zugeordnete Zeitintervalle definiert sind, wobei das erste Signal eine erste Spannungsamplitude in denjenigen Zeitintervallen, in denen der Oberflächenpunkt abgetastet wird, und eine andere zweite Spannungsamplitude in den restlichen Zeitintervallen erzeugt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand durch aufeinanderfolgend in das Projektionsfeld eingebrachte Masken hindurch angestrahlt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal abgeleitet wird von ersten Teilsignalen, von denen jedes einem bestrahlten Bildsegment zugeordnet ist, und einem für jedes dieser ersten Teilsignale erzeugten zweiten Teilsignal, welches die Größe desjenigen ersten Teilsignals angibt, welches von der Bestrahlung durch eine bestimmte Maske abgeleitet ist.