DE2447789C3 - - Google Patents
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- DE2447789C3 DE2447789C3 DE2447789A DE2447789A DE2447789C3 DE 2447789 C3 DE2447789 C3 DE 2447789C3 DE 2447789 A DE2447789 A DE 2447789A DE 2447789 A DE2447789 A DE 2447789A DE 2447789 C3 DE2447789 C3 DE 2447789C3
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03B35/00—Stereoscopic photography
- G03B35/18—Stereoscopic photography by simultaneous viewing
- G03B35/24—Stereoscopic photography by simultaneous viewing using apertured or refractive resolving means on screens or between screen and eye
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B27/46—Systems using spatial filters
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03B35/00—Stereoscopic photography
- G03B35/18—Stereoscopic photography by simultaneous viewing
- G03B35/20—Stereoscopic photography by simultaneous viewing using two or more projectors
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. Anspruchs 2.
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 \ erlauf 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 Projeklionsfcldes
festgelegt. Da für alle Aufnahmen die Relativlage des Aufnahmeortes, des Projektionsones und des
Gegenstandes zueinander unverändert bleibt, können in
Kenntnis des gegebenen Abstandes der Aufnahmeebenc von dem Knotenpunkt der Aufnahmelinsc sowie der
vom zweiten Signal erhaltenen Ortskoordinaten des Oberflächcnpunktes in der Aufiiahmecbcne der Schnittpunkt
der durch den Oberf!äehcnpunki in der Aufnahmeebenc und den Kno-;enpurw. der Aufnahmelinse
gehenden Blicklinie mit dem vom ersten Signal gelieferten Segment des Projektionsstrahl, und somit
die Raumkoordinaten des Oberflächenpunktes auf der Oberfläche des Gegenstandes berechnet werden. Jc
feiner das Projektionsfcld in Segmente aufgeteilt ist. desto genauer werden diese Raumkoordinaten bestimmt.
Durch die Erfindung ist somit die Ableitung der dreidimensionalen Koordinaten des Obcrflächcnpunk-(cs
unmittelbar durch von zwcidimcnsionulcn Aufzeichnungen
erhaltenen Abtasisignalen 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. I einen Gegenstand, dessen Obcrflächcnpunktc mit Hilfe eines Projektions- und Aufzeichnungsgerätes
nach ihrer räumlichen Lage numerisch bestimmt werden sollen,
F i g. 2 eine im Zusammenhang mit dem Projektor nach Fig. I verwendbare Maskenreihe,
Fig.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
Fig.7 eine Einrichtung zur Erzeugung bestimmter
Signale aus F i g. 6.
Gemäß Fig. 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
Aufnahmeapparaies angeordnet Der Gegenstand ist
beispielsweise auf 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 das 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
>o verschiebbar, um das Projektionsfeid des Projektors H
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 2Sa—d mit für die Strahlung des Projektors
durchlässigen Segmenten und kreuzweise schraffierten, nicht durchlässigen Segmenten. Die Masken sind Jo
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 ir->
komplementären Dornen auf den Spulen 26 in Eingriff stehen. Wenn angenommen wird, daß das mögliche
Projeklionsfcld, welches die gesamte Vorderseite des
Gegenstandes überdeckt, aus aneinandergrcnzcnden oberen, mittleren und unteren Segmenten besteht, wird w
durch die Maske 28a das wirksame Projektionsfeld auf das obere und mittlere Segment begrenzt. Die Maske
286 begrenzt das wirksame Projeklionsfeld auf das obere Segment. Die Maske 28c grenzt das wirksame
Projektionsfeld auf die obere Hälfte sämtlicher Segmente. Die Maske 28c/ begrenzt das wirksame
Projektionsfcld auf die unteren Hälften sämtlicher Segmente.
Zur Erläuterung wird die Erzeugung von Signalen bctrachtel, 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 Fig. 2 besonders
dargestellten Muskenstreifens 24a erhalten wurden. Der Maskenstreifen 24a wird hierbei schrittweise transportiert,
so daß seine Masken einzeln und aufeinanderfolgend zur Wirkung kommen. |edc entwickelte Aufnahme
des Filmes zeigt vorzugsweise ein Positiv der negativen Abbildung desjenigen TqHs der Oberfläche des Gegen- &o
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
uiid mittleren Bildsegment liegenden Oberflächenpunkte
PX bzw. />2die Ortskoordinaten * X,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 346 ist derjenige Teil der Oberfläche des Gegenstandes abgebildet, der durch die Maske 28b
definiert ist und der den Oberflächenpunkt P2, aber nicht den Oberflächenpunkt PX enthält. Das Bild 34c
zeigt denjenigen Teil der Oberfläche, der durch die Maske 28c definiert ist und der den Oberflächenpunkt
PX, aber nicht den Oberflächenpunkt P2 enthält. Das Bild 34ci stellt die Oberflächenteile dar, die durch die
Maske 28d hindurch angestrahlt wurden und in denen der Oberflächenpunkt P2, aber nicht der Oberflächenpunkt
PX liegt.
Praktisch wird zunächst ein Projektionsfeld definiert,
das die beiden betrachteten Oberflächenpunkte enthält und von ein?m durch den Projektor 12 vorbestimmten
Ort ausgeht. Die Oberfläche des Gegenstandes innerhalb dieses bestimmten Projektionsfeldcs kann nach
Wunsch bestrahlt oder nicht bestrahlt werden, je nach dem Ausmaß der wiederzugebenden Oberfläche.
Ausgehend von dieser Definition des Projektionsfeldes 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 Oberflächenpunkl 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 Abtastfühleni
3ßa—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 y-Verschiebungszahnstange 44 umfassen, jede mit
einem ,notorgetriebenen Ritzel oder dergleichen, um
die Abtastpaare gemeinsam auf einander entsprechende Punkte der Aufna'nnen 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 crz.eu.gt werden=
Die Signale für die x- und /-Ortskoordinaten geben
die zweidimensionale Information an hinsichtlich 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
Filmbühne 20 und der Aufnahmelinse 14 gewonnen wird
Da nämlich durch die x- und ^-Ortskoordinaten des den
Oberflächenpunkt abbildenden Bildpunktes auf der Filmbühne 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 [·" i g. 4 mit bestimmten
.v-j'-Ortskoordinaten entsprechend denen des betreffenden
Oberflächenpunktes Pl auf die Aufnahmen ausgerichtet sind, erhalten nur die Fühler 38;/ und 38c·
einen Ablaslinipuls, so daß lediglich diese Abtastfilter
Ausgangssignalc erzeugen, die eine vorgegebene
Schwcllcnampliüidc überschreiten. Schaller für zwei
.Schallzustände sprechen auf die Fühlerausgangssignale
bei Überschreitung der Schwcllcnamplitudc an und erzeugen ein Signal EINS, beispielsweise von positiver
Spannung. Wenn die Amplitude eines Fühlcrausgangssignalcs kleiner ist als diese Schwcllcnamplitudc. liefen
die Schaltung ein Signal NULL, d.h. ein Signal von Massepotential oder negativer Spannung. Vor jeder
Erregung der Strahlungsquelle!! 36a —c/werden sämtliche
dieser Schalter so zurückgestellt, daß sie NUI.I.-Signale
liefern.
Im Falle des Obcrflächenpunkics Pl wird, wenn die
Ausgangssignale sämtlicher Schalter in digitaler Form serienweise gesammelt werden, bei Erregung der
Slrahlungsquellcn 36;? —(/ ein Signal geliefert, das die
Erzeugung des digitalen Impulsmusters 1010 angibt. Dieses Signal liefert somit eine selektive Anzeige der
Ordnungszahl derjenigen Aufzeichnungen der Aufzeichnungsfolge, die den Oberflächenpunkt Pl enthalten.
Entsprechend erhall man bei Ausrichtung der Ahnistpaare auf die Koordinaten des Oberflächenpunktes
Pl das resultierende digitale Impulsmiister 1101.
Im Falle der Auswahl der Oberflächenpunkte P 1 und P2 im Ausführungsbeispiel wird somit ein brauchbares
/.IJSiIIIiIMCiIgChCiZIeN Signal, ei- ΐι. cm Sigiuii. ü«>
"iimtions- und andere Untcrschcidungskoordinatcn zwischen
zwei Punkten liefert, die die Ermittlung ihrer räumlichen Lage erleichtern, bereits durch Verwendung
lediglich der Masken 28.7 und 286. der Aufnahmen 34,7 und 346, der Strahlungsquellen 36.·; und 36b. der
Abtastfühler 38a und 386 und der zugehörigen .Schaltungsmittel zur Erzeugung der Signale EINS oder
NULL erhalten. Die digitalen Impulsmuster 10 und 11.
die durch diese Mittel abgeleitet werden, zusammen mit der Anzeige von ν Ι. ν 1 bzw. ν 2. } 2 liefern somit
diskriminatorisch ein Basismaß zur räumlichen Lage der Punkte Pi und P2. Andererseits müssen zur Basisdiskrimination
zwischen den Punkten Pl. P2 und P3 (Fig. 1 und 3) die Masken 28a. 286 und 28c. die
Aufnahmen 34a, 34b und 34c, die Strahlungsquellen 36a.
366 und 36c und die Abtastfühler 38a. 386 und 38c verwendet werden. In einem weiteren Beispiel, z. B. für
die Punkte P3 und P4 (F i g. 1 und 3) erkennt man. daß die Maskenanordnung 24a über die Positionskoordinatenunterscheidung
hinaus keine Diskrimination liefert. Im Fall von P3 und P4 gilt somit das gleiche
Impulsmuster 1001. In diesem Beispiel wird die Maske 28e aus der Maskenanordnung 24i>
nach F i g. 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 34c in Fig.3 eine
unterschiedliche Permutation der fotografierten Oberflächenteile.
ίο Durch Verwendung der Maske 28e wird die
Auflösung um den ι aktor 2 verbessert. Im diskutierten Heispiel liefen die Verwendung dieser Maske und die
Ergänzung der Vorrichtung nach F i g. 4 durch ein zusätzliches Abtaslpaar zur Untersuchung des Hildes
\s 34c des Filmes eine Diskrimination zwischen den
Punkten P3 bzw. /'4, die im DiId 34c· vorhanden bzw nicht vorhanden sind. Die für die Punkte P 3 und /'4
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 leichte rcn Berechnung der räumlichen Lage der Oberflächen·
punkte können die resultierenden digitalen Impulsmu-
r> slcr ohne weiteres in binär kodierte dezimale Impulsmiister
umgewandelt werden.
Wenngleich sich die obige Erörterung auf die Durchführung der Diskriminalion mehrerer Oberflächenpunkte
bezieht, kann die Erzeugung eines zusam-
Ki niengcselztcn Informationssignales auch zur Definition
der räumlichen Lage eines einzelnen Oberflächenpunk tes verwendet werden, d. h. eines Signales, das \ und ι
und eine Kennung wie etwa 10101 (aus den Bildern 34;/ —34c·/1 oder irgendwelche mehr oder weniger
r. ausgedehnte digitale Impulsmiister angibt, die bei der
Berechnung der räumlichen Lage von /M brauchbar sind.
F i g. 5 zeigt die Maske 28c' im Schnitt und in der das
Projektionsfeld bestimmenden Lage zu der Oberfläche
an des Gegenstandes. Der Raum zwischen benachbarten
ausgezogenen Pfeilen und zwischen der Oberfläche und
Projektionsfcld der Maske 28c. Infolge verschiedener
Faktoren, etwa der Lichtstreuung, ist das tatsächliche
4) Projektionsfeld, das man durch Verwendung der Maske
28c erhall, etwas erweitert, w ie 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 28i/ (Fig. 2). Ein Obcrflächcnpunkt am unteren Rand des
obersten Projektionssegmentes der Maske 28c kann sich auch an dem oberen Rand des obersten
durchlässigen Projektionssegmentes der Maske 28tY abbilden. Zur Vermeidung einer solchen Verwechslung
können die Masken 28c bis 28ein Verbindung mit einer
weiteren Maske 28/"gemäß der Maskenanordnung 246
in F i g. 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
j··; Hilfe der Masken 2Sc-f dient die Vorrichtung nach
F i g. 4 zur Untersuchung der Aufnahmen. Die Vorrichtung, die wie oben angegeben, ausgerichtet ist. wird auf
eine gegebene Stellung * gebracht und dann an dieser
Stelle in y verschoben. Die Ausgangssignale der Abtastfühler 28a, 286. 28rund 28</sind in F i g. 6 mit den
Bezugszahlen 36,48, 50 bzw. 52 bezeichnet, wobei jedes
Signal den Verlauf der Ausgangsamplitude des zugehörigen Abtastfühlers über der Zeit (oder der y-Verschie-
bung) angibt. Die Signale 46 und 48 zeigen eine Üb. lappung (OL) entsprechend der Geometrie der
Lichtstreuung, wie in F i g. 5 angedeutet. Die Signale enthalten außerdem einen dem Hintergrund zuzuschrei
benden Gleichspannungspegel. Die Signale werden in vorzugsweise gemäß I i g. b verarbeitet, etwa durch die
l.innchtiing nach I ι g. 7.
Die Differenzschaltungen 54 und 56 nach ΙΊ g. 7
erhallen selektive Ablastfühlr -Ausgangssignale fiir die
Ainplitudensubiraktion. Die Schaltung 54 bildet die r>
Differenz tier Signale 46 und 48 nach I i g. 6. die
einsprechend auf ilen Lmgangsleitungen 58 und 60
/lun'führt iitiil inn diMi folinfruft^fbiMi Λ iifnuhmiMi
c- - - <r - ■
abgeleitet sind, die mit den Masken 28c' und 28</
gemacht wurden. Die Schaltung 56 bildet die Differenz .>o
der Signale 50 und 52 nach I ι g. b. die auf den I .eitungen
62 und 64 zugeführt werden und die von Aufnahmen herrühren, die mit Hilfe der Masken 28c· und 28/
gemacht wurden. Die Ausgangssignale der Schaltungen 54 und 56 weisen keinen Gleiehspannungspegel auf. 2>
gehen auf die Leitungen 66 und 68 und sind in F i g. 6 in den Kurven (n) und (b) sichtbar gemacht. Die
Absolutgrößenschaltung 70 und 72 machen diese Signale unit olar. Die Ausgangssignale gemäß cund c/in
F i. b erscheinen auf den Leitungen 74 und 76. Diese jn
Leitungen sind mit den Fingangsanschlüsscn 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 Ji
der Leitung 82 liefert, wenn die Amplitude des Signalcs 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 (c) 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 28c/ gewünschten Projektionsfeldern
besitzen. Wenn somit das Signal 46 auf seinen Inhalt ausschließlich während M bis /2
untersucht wird, kann eine die Oberfläche des Gegenstandes betreffende Information entsprechend
dem obersten Projektionssegment abgeleitet werden, das durch die Maske 28cdefiniert ist. Wenn dagegen das
Signal während 13 bis ί 4 untersucht wird, kann eine die
Oberfläche des Gegenstandes betreffende Information gemäß dem obersten Projektionssegment abgeleitet
werden, das durch die Maske 28c/ 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 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 (f) dargestellt ist. Während des Betriebes
dieser Schaltung ist in dem oben zuerst genannten Schaltzustand, d. 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 Ii bis 12 vor. Bei ί 2 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 LINS und
das (latter 92 wird aktiviert. Das Ciatier 94 selzl den
Ausgang IMNS bis zu dem Zeitpunkt / 3 fort, zu dem
weder das Gatter 90 noch 92 aktiviert ist.
Das Signal f//"umfaßt ei.ic Impulsfolge von der halben
Frequenz des Signales (c). Jeder z. Ii. zwischen 1 I und
1 3 auftretende Impuls erstreckt sieh soweit wie der
jmmik b/"-. der !!!!"'.!isi'.bsUüv.! der Si^n?.!1-1 4^ b/vv 50
reicht. |ede:· Impulsabstand des Signales ({). das von 1 3
bis t 5 auftritt, erstreckt sich soweit, wie der Impuls bzw.
Impulsabstand der Signale 48 und 52 reicht. Die Signale (c) und (!) 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 (c) erreicht. Die Signale 46 bis 52 febcn jeweils die
bestrahlten Oberflächenabschnitte des Gegenstandes gemäß den Aufzeichnungen an. Das Signal (gj 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
M und l2 im Signal 46. enthält das zuletzt
erzeugte digitale Impulsmuster hierfür einen Impuls. Es 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 in jedem der Projektionsfeldsegmente und in
jedem entsprechenden Oberfliichensegment des Gegenstandes.
Ein einziges Farbbild dieser Belichtung kann durch Abtastpaare mit entsprechend unterschiedlicher,
auf der Frequenz basierender Empfindlichkeit zur Erzeugung der identischen Impulsmusier für die
ausgewählten, oben uiskutierten Oberfliichcnpunkle untersucht weiden, insbesondere zur Angabe sowohl
der Anzahl der Pro^ektionsfeldsegmente im Bild als
auch derjenigen Projektionsfeldsegmente in dem Bild, welche die Oberflächenpunkte enthalten.
Bei Verwendung mehrerer Masken, insbesondere in
der /iicisi diskutierten Ausfuhriingslurm, kummen im
ili Ii I achmai π alternative Maskcnanordnuiigcn im
10
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 28AiIi F i g. 2
können durch die Maske 28c1 ersetzt werden, die schrittweise vertikal bewegt wird und dadurch auch die
Masken 28c· bis 2Sf definiert. Die Projektor-Maskenkombination kann man auch durch Projektionskathodenstrahlröhren
erreichen, die auf geeignete Weise so erregt werden, daß sie das wirksame Projektionsfeld
definieren. F-'benso können die dsirchlii'sipen Mrsken
sci-MiiLMiic auch anders denn ,ils Inenen ·.. · ■ s t ii I (t.· ι sein.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
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
Oberflächenpunkt enthaltenden Aufnahmen angibt, und zur Erzeugung eines zweiten Signals abgetastet
werden, welches die Ortskoordinaten (x, y) 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
Aufnahmt von dem angestrahlten Teil des
Gegenstandes hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gegenstand von dem vorgegebenen Ort aus in mehreren vorbestimmten Segmenten
mit unterschiedlicher Strahlungscuaracteristik 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, unj unter Erzeugung eines zweiten Signals
abgetastet werden, welches die Ortskoordinate (x, y) des Oberflächenpunktes (P)\n der Aufnahme angibt.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen bzw. die
Aufnahme entlang einer bestimmten Linie (y-Koordinate)
kontinuierlich fortschreitend abgctasiet 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 Zeitintcrvallen, in denen der Oberflächenpunkt abgetastet wird, und eine andere zweite
Spannungsamplitude in den restlichen Zeitintervallen erzeugt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche I 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.
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