(57)【要約】  本発明は、物体位置決めユニット１と、物体感知ユニット２と、評価ユニット３とを備える３Ｄ物体感知システムに関する。物体位置決めユニットは、回転可能なプラットフォーム１１と、プラットフォーム位置感知ユニット１２とを有する。物体感知ユニット２は、３Ｄカメラ感知システムと、画像カメラ感知システムと、赤外感知システムと、レーザー三角測量感知システムと、パターン光投影感知システムと、デフレクトメトリ感知システムとからなるグループからの個々の感知システム２１のうちの少なくとも２つを有する。少なくとも２つの個々の感知システムの各々によって、３Ｄ物体４の物体点の物体データがキャプチャされ得、前記物体データが評価ユニットに転送され得るような形で与えられ得、物体データが物体点の座標データを含んでいる。評価ユニット３は、少なくとも２つの個々の感知システム２１の各々のための個々の評価モジュール３１と、全体的評価モジュール３２と、生成モジュール３３とを有する。各個々の評価モジュール３１によって、物体データの感知品質の評価が実行され、評価に基づいて、物体データが使用可能又は使用不可能として事前分類される。全体的評価モジュール３２によって、異なる個々の感知システムからの使用可能な物体データの品質値が比較され、ランク付け分類が実行される。生成モジュール３３は、プラットフォーム位置データを使用して個々の感知システム２１の物体データからの座標データを一様空間座標系と関連付け、１次物体データに基づいて一様空間座標系中に３Ｄ物体４のデジタル基本画像を生成し、座標データに基づいて２次物体データを追加することによって３Ｄ物体４のデジタル基本画像を３Ｄ物体のデジタル画像に拡大し、デジタル画像が出力され得るような形でデジタル画像を与えるように設計される。
2021519442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体測位ユニット（１）と、物体感知ユニット（２）と、評価ユニット（３）とを備える３Ｄ物体感知システムであって、
前記物体測位ユニットが、プラットフォーム（１１）と、プラットフォーム位置感知ユニット（１２）とを有し、前記プラットフォーム（１１）が、その上に３Ｄ物体（４）を配置するように設計され、前記プラットフォーム（１１）が前記配置された３Ｄ物体（４）の垂直軸の周りを回転可能であり、前記プラットフォーム感知ユニット（１２）が、プラットフォーム位置データを検出し、前記データを前記評価ユニット（３）に送信可能な様態で与えるように設計され、
前記物体感知ユニット（２）が、
３Ｄカメラ感知システムと、
画像カメラ感知システムと、
赤外感知システムと、
レーザー三角測量感知システムと、
パターン光投影感知システムと、
デフレクトメトリ感知システムと
からなるグループからの個々の感知システム（２１）のうちの少なくとも２つを備え、
各個々の感知システム（２１）が感知エリア（２２）を有し、前記感知エリア（２２）が前記３Ｄ物体（４）の少なくとも断面を包含し、
測位ユニット（２３）が、前記個々の感知システムの互いとの位置関係と、前記物体測位ユニットとの位置関係とを規定し、
前記少なくとも２つの個々の感知システムの各々によって、前記３Ｄ物体（４）の物体点の物体データが感知され、前記評価ユニットに送信可能な様態で提供され得、前記物体データが前記物体点の座標データを含んでおり、
前記評価ユニット（３）が、前記少なくとも２つの個々の感知システム（２１）の各々のための個々の評価モジュール（３１）と、全体的評価モジュール（３２）と、生成モジュール（３３）とを備え、
各個々の評価モジュール（３１）によって、前記物体データの感知品質の評価が実行され得、前記感知品質の調整可能な品質値が達成されるときは、前記評価に基づいて、使用可能な物体データとしての事前分類が実行され得、前記品質値が前記調整可能な品質値を下回るときは、使用不可能な物体データとしての事前分類が実行され得、使用可能な物体データが前記全体的評価モジュール（３２）に送信可能な様態で与えられ得、
前記使用可能な物体データが、前記物体点についての前記座標データを使用して前記全体的評価モジュール（３２）によって互いに割り当てられ得、個々の感知システム（２１）の前記使用可能な物体データの前記品質値とさらなる個々の感知システム（２１）の前記使用可能な物体データの前記品質値との比較が実行され得、前記個々の感知システム（２１）の前記使用可能な物体データのランク付け分類が、前記品質値に応じて１次物体データとして及び２次物体データとして実行され得、
前記生成モジュール（３３）が、前記１次物体データに基づいて、前記プラットフォーム位置データを含む前記個々の感知システム（２１）の前記物体データからの前記座標データを一様空間座標系に割り当て、前記３Ｄ物体（４）のデジタル画像を形成する前記座標データに基づいて前記２次物体データを追加することによって前記３Ｄ物体（４）のデジタル基本画像を補足し、前記デジタル画像を出力されることが可能な様態で与えるように設計された、３Ｄ物体感知システム。
【請求項２】
前記３Ｄ物体感知システムがハウジング（５）を備え、前記物体測位ユニット（１）が前記ハウジング（５）内に位置する
ことを特徴とする、請求項１に記載の３Ｄ物体感知システム。
【請求項３】
前記３Ｄ物体感知システムは、さらに、前記３Ｄ物体の内部空間の物体データが、床下スキャナによって感知され、前記デジタル画像を生成するときに含まれるために前記評価ユニットにとって利用可能にされ得るような、床下スキャナを採用する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の３Ｄ物体感知システム。
【請求項４】
前記３Ｄ物体感知システムは、さらに、前記３Ｄ物体の内部空間の物体データが、内部機器スキャナによって感知され、前記デジタル画像を生成するときに含まれるために前記評価ユニットにとって利用可能にされ得るような、内部機器スキャナを採用する
ことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の３Ｄ物体感知システム。
【請求項５】
前記３Ｄ物体感知システムが比較モジュール（３４）を採用し、前記比較モジュール（３４）が、規範デジタル画像に関するデータをもつデータベースを備え、前記比較モジュール（３４）が、前記デジタル画像と前記規範画像との間の比較を実行し、デジタル差分画像を生成するように設計された
ことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の３Ｄ物体感知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出されるべき３Ｄ物体のデジタル画像を与えるための３Ｄ物体感知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
空間物体を特にそれらの外形寸法によってどのように感知するかは、先端技術から基本的に知られている。
【０００３】
先端技術によれば、これは、感知点の正確さが高いという利点を有する、触覚方法によって行われ得る。しかしながら、感知点の数が多いと、極めて長い時間を消費する必要があることは不利である。さらに、生成された点群は、通常、キャプチャされるべき空間物体の現実的なデジタル画像を生成するためには十分でない。
【０００４】
その上、非触覚的な形で測光方法又は音響方法によって空間物体をどのように感知するかは、先端技術から基本的に知られている。欠点として、そのような方法の有用性は、キャプチャされるべき空間物体の表面品質にかなり依存し、特に不均一な表面の場合、失敗することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明のタスクは、できる限り少ない人件費での、３Ｄ物体の複雑な感知のための、障害に鈍感で操作が容易なソリューションを提示することである。
【０００６】
タスクは請求項１に記載の特徴によって解決される。好ましいさらなる発展形態が従属クレームから得られる。
【０００７】
本発明によれば、３Ｄ物体感知システムは、基本構成要素として、物体測位ユニットと、物体感知ユニットと、評価ユニットとを備える。
【０００８】
物体測位ユニットは、プラットフォームと、プラットフォーム位置検出ユニットとを備える。
【０００９】
プラットフォームのサイズ及び負荷容量は、以下で３Ｄ物体と呼ぶ空間物体がそれの上に配置され得るようなものである。プラットフォームは、回転するように設計される。プラットフォームの回転軸は、プラットフォームが本質的に水平であり、配置された３Ｄ物体が固定することなしにとどまることができるように、プラットフォームの垂直軸に対応する。したがって、プラットフォームは、好ましくは回転テーブルの設計に対応する。したがって、プラットフォームの垂直軸は、同時に、配置された３Ｄ物体の垂直軸に対応する。
【００１０】
３Ｄ物体自体は本発明のデバイスの一部ではない。本出願の目的のために、３Ｄ物体はすべての空間的物理的物体であると理解される。これらは、たとえば、文書化目的及び検証目的のために感知されるべき、製造からの既知の規範公称条件をもつ部品であり得る。さらに、これらは、デジタル的にキャプチャされるべき、未知の性質の物体でもあり得る。特に、これらは、可能性のある損傷を決定するために、又は予備部品識別の目的でそれらを認識するために感知されるべき構成要素でもあり得る。車両も本出願の意味では３Ｄ物体であると理解される。
【００１１】
プラットフォーム感知ユニットは、それがプラットフォーム位置データを感知するために使用され得るようなものである。プラットフォーム位置データは、回転プラットフォームの角度位置、したがって間接的に、配置された３Ｄ物体の角度位置を記述する。プラットフォームが感知プロセス中に回転させられる場合、異なる角度位置において異なる空間座標を有する、３Ｄ物体の物体点が、互いに割り当てられ得る。プラットフォーム位置データは、送信可能な様態で評価ユニットに与えられる。プラットフォーム位置データを送信するために、物体測位ユニットと評価ユニットとがデータリンクされる。
【００１２】
物体感知ユニットは個々の感知システムを備える。本発明によれば、物体感知ユニットは、
３−Ｄカメラ感知システムと、
画像カメラ感知システムと、
赤外感知システムと、
レーザー三角測量（triangulation）感知システムと、
パターン投影感知システムと、
デフレクトメトリ（deflectometry）感知システムと
からなるグループからの個々の感知システムのうちの少なくとも２つを備える。
【００１３】
すべての個々の感知システムは３Ｄ物体の物体点の空間座標データを与える。物体感知ユニットのすべての個々の感知システムの空間座標データは同一の空間座標系に関係する。この目的で、個々の感知システムは同じ空間座標系について較正される。以下では、これを一様空間座標系とも呼ぶ。
【００１４】
物体感知ユニットは、好ましくは記載された個々の感知システムのうちの３つ以上、好ましくは個々の感知システムのうちの少なくとも３つ、特に好ましくは個々の感知システムのうちの４つ以上を有する。
【００１５】
特にＴＯＦシステム（飛行時間）の形態の深度カメラ・システム、及びステレオ・カメラ・システムが、特に３Ｄカメラ感知システムとして使用される。３Ｄカメラ感知システムの助けを借りて、物体点の空間座標が物体データとしてキャプチャされ得る。
【００１６】
画像カメラ感知システムは、物体点の明るさ値及びカラー値が物体データとして検出され得るような、上記のすべてのカラー・カメラ・システムである。このようにして、特に３Ｄ物体の外観が検出され得る。
【００１７】
赤外感知システムは、サーモグラフィに基づいており、物体点によって放出された赤外放射を物体データとして受信する赤外線カメラを採用する。赤外感知システムは、受動的、すなわち赤外放射への３Ｄ物体の事前暴露なし、又は能動的、すなわち赤外放射への３Ｄ物体の事前暴露ありであり得る。赤外感知システムによって、たとえば損傷又は修理、特にそのような領域の上塗りの結果として、３Ｄ物体の表面の下の材料偏差が検出され得る。
【００１８】
レーザー三角測量感知システムは、３Ｄ物体表面上にレーザー・ドットを投影し、レーザー・ドットの光学検出のためのレーザー源から離間したカメラを有し、レーザー・ドットの角度は三角法的に評価され、したがってレーザー・ドットに対応する物体点の距離が決定され得る。したがって、３Ｄカメラ感知システムに対する補完物として、３Ｄ物体の物体点の空間座標が物体データとして感知され得る。
【００１９】
パターン投影とも呼ばれるパターン光投影感知システムは、３Ｄ物体表面上に光パターンを投影する。ストリップ光投影（strip light projection）は重要な例である。しかし、たとえば、ドット・パターンも可能である。ストリップ光投影感知システムは物体表面上に光ストリップを投影する。レーザー源から離間したカメラが、投影された光ストリップをキャプチャする。角度及び三角法評価の助けを借りて、光ストリップの点の空間座標データが決定される。レーザー三角測量と同様に、３Ｄ物体の物体点の空間座標は、３Ｄカメラ感知システムに対する補完物としての物体データとして検出され得る。
【００２０】
デフレクトメトリ感知システムを使用して、物体表面の形状を決定するために知られているパターンの反射が評価される。デフレクトメトリ感知システムは反射面に好適である。デフレクトメトリ感知システムのおかげで、３Ｄ物体のあり得る高光沢表面の、又は研磨された表面部分の物体点の空間座標データが、物体データとして検出され得る。
【００２１】
個々の感知システムの各々は感知エリアを有する。感知エリアは３Ｄ物体の少なくとも断面を包含する。個々の感知システムの感知エリアは重複し、共通の感知エリアを形成する。プラットフォームは、配置された３Ｄ物体が少なくとも部分的に共通の感知エリア内にあるように配置される。
【００２２】
物体測位ユニットによって、３Ｄ物体は回転させられる。感知プロセスは、プラットフォーム、したがって３Ｄ物体が様々な異なる角度位置において感知されるように、連続的に実行される。
【００２３】
物体感知ユニットはまた、測位ユニットを有する。測位ユニットは、異なる個々の感知システム間の、並びに個々の感知システムと物体測位ユニットとの間の固定の位置関係を確立する。測位ユニットは、好ましくはラック又はフレームである。測位ユニットはまた、ハウジングとして形成され得る。
【００２４】
さらに、同じ一様空間座標系への個々の感知システムの較正を可能にするために、共通の感知エリア中にマーキングが配置される。好ましくは、マーキングはハウジングの内側に配置される。
【００２５】
物体感知ユニットはさらに、少なくとも２つの個々の感知システムの各々によって、３Ｄ物体の物体点の物体データが検出され、評価ユニットに送信可能な様態で与えられ得ることを特徴とする。物体データは、部分的にさらに、物体点の座標データを含んでいる。個々の感知システムに応じて、座標データは、空間座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）として又は２次元座標データ（ｘ，ｙ）として利用可能であり得る。
【００２６】
評価ユニットは、個々の評価モジュールと、全体的評価モジュールと、生成モジュールとを備える。
【００２７】
評価ユニットは、物体感知ユニットからの物体データと、物体測位ユニットからのプラットフォーム位置データとを受信する。
【００２８】
評価ユニットは、各個々の感知システムのための個々の評価モジュールを有する。それぞれの個々の評価モジュールは物体データの検出品質の評価を実行する。評価モジュールは、定義された感知角における定義された座標点に存在する物体データの評価を実行する。座標点は個々の感知システムの座標データによって定義され、感知角はプラットフォーム位置データによって定義される。評価に基づいて、これらの物体データの事前分類が調整可能な品質値の助けを借りて実行される。物体データが調整可能な品質値を達成する場合、それらは使用可能な物体データとして事前分類される。物体データが調整可能な品質値を下回る場合、それらは使用不可能な物体データとして事前分類される。調整可能な品質値は、たとえば、隣接する物体点からの許容偏差（permissible deviation）によって定義され得る。
【００２９】
この特定の物体点に関するこの感知プロセスからの物体データは、すべての感知角とすべての次元の両方に関するこの物体点についてのすべての感知プロセスからの全体的評価中に含められる。次元は、常に、物体データの種類、及びこのようにして取得される情報の種類であると考えられる。
【００３０】
個々の評価モジュールによる評価は、したがって、各物体点について、及び、この物体点について実行される各個々の感知プロセスのために実行される。
【００３１】
個々の評価モジュールは、後続の中間ストレージをもつ同じユニットによる異なる個々の感知システムの物体データの順次処理も個々の感知システムごとの個々の評価モジュールであると考えられるような、機能カテゴリーであると考えられる。異なる個々の感知システムの感知プロセス、及び個々の評価モジュールによる物体データの後続の評価も、固有の形態に応じて、並行して実行され得る。
【００３２】
個々の評価モジュールは、使用可能な物体データを送信可能な様態で全体的評価モジュールに配信する。
【００３３】
全体的評価モジュールによって、個々の評価モジュールからの、したがって個々の感知システムからの使用可能な物体データは、物体点の座標データに基づいて互いに割り当てられる。
【００３４】
全体的評価モジュールは、個々の感知システムの使用可能な物体データの品質値が、別の個々の感知システムの使用可能な物体データの品質値と比較され得るように設計される。これに基づいて、１次物体データとして及び２次物体データとしての、個々の感知システムの使用可能な物体データの、物体点に関係するランク付け分類が、品質値に応じて実現可能である。最も高い品質値をもつ特定の物体点についての物体データは１次物体データとして分類される。最も低い品質値をもつこの特定の物体点についての物体データは２次物体データとして分類される。物体点は、異なる個々の感知システムからのいくつかの２次物体データを有し得るが、物体点についての１次物体データは１回限り存在し得る。１次物体データ及び２次物体データは、送信可能な様態で生成モジュールにとって利用可能にされる。
【００３５】
ランク付け分類は、したがって、品質値に基づく物体データの品質の評価に基づく。品質の評価は、絶対的であるか、又は物体データの記録されたデータ品質に対して相対的であり得る。離散アルゴリズムの他に、品質評価における「ｎ対ｎ」関係を含むアルゴリズムも使用され得る。したがって、各々が同じ物体点に関する、いくつかの感知角からの物体データと、いくつかの異なる個々の感知システムからの物体データとを使用することによって、個々の感知プロセスからの物体データの品質が低くても、物体データの得られた品質を高めることが可能である。
【００３６】
好ましい変形態によれば、各々が物体データを与える、少なくとも３つの個々の感知システムが利用可能である場合、全体的評価モジュールは、特定の物体点について検出された少なくとも３つの個々の感知システムからの物体データが比較され、さらなる少なくとも２つの個々の感知システムの物体データからの第１の個々の感知システムの物体データの偏差の調整可能な度合いに関して、第１の個々の感知システムの物体データが廃棄され、もはや送信可能な様態で生成モジュールにとって利用可能にされないような形で、妥当性（plausibility）検査を実行することができる。
【００３７】
生成モジュールは、プラットフォーム位置データを考慮に入れて、個々の感知システムの物体データからの座標データを一様空間座標系に割り当てるように設計される。プラットフォームの角度位置が異なると、３Ｄ物体の同一の物体点の物体データの座標データが異なる。とはいえ、評価ユニットはプラットフォーム座標データをさらに知っているので、同一の物体点に関するすべての物体データの明確な割当てがこの物体点に対して実行され得る。１次物体データに基づいて、３Ｄ物体の基本デジタル画像が最初に一様空間座標系中に生成される。１次物体データは、したがって主要な機能を有する。
【００３８】
このようにして生成された基本デジタル画像は、最初は単に、座標データに、及び１次物体データの一部であるさらなるデータに基づく。
【００３９】
３Ｄ物体の基本デジタル画像は、次に、３Ｄ物体のデジタル画像を形成するために、座標データの助けを借りて２次物体データを追加することによって、生成モジュールによって補足される。デジタル画像は、いつでも出力できる状態で与えられる。
【００４０】
特別な利点として、３Ｄ物体感知システムは、いくつかの個々の感知システムに基づいて３Ｄ物体の一様なデジタル画像の生成を可能にする。
【００４１】
したがって、異なる個々の感知システムからの物体データが同一の物体点のために利用可能であり、これはマルチレイヤ情報とも呼ばれる。
【００４２】
一方、個々の感知システムは互いを有利にサポートすることができる。これは、特に、たとえば、つや消しのプラスチック表面など、３Ｄ物体の不明瞭な部分については、３Ｄカメラ感知システムからの物体データを使用することによって、及び、たとえば、ガラス表面など、３Ｄ物体の反射部分については、デフレクトメトリ検出システムからの物体データを使用することによって、空間座標データを決定する場合にそうであり得る。別の利点は、３Ｄ物体感知システムが、異なる個々の検出感知システムからの物体データの品質、したがって適合性を自動的に決定し、物体データを使用すると、デジタル画像の品質が高くなることである。
【００４３】
さらに、個々の感知システムの物体データは、たとえば、個々の赤外システムからの物体データを用いて個々の画像カメラ感知システムからの物体データを補足することによって、互いに累積的な割当てにあり得、したがってオーバーコート又は上塗りによって被覆された隠された構造的不均質性が可視化され得る。たとえば、物体点が表面コーティングされた又は上塗りされた表現として示され得、同じ物体点における表面コーティングの下の面が同時にビューアにあらわにされ得る。
【００４４】
さらなる利点として、デジタル画像は、異なるビュー及び異なるパースペクティブで、たとえば３６０°ビューとして、３Ｄ物体を表示することを可能にする。また、可動部分を有する３Ｄ物体、たとえば閉じられた容器又は開いた容器のような容器が、これらの可動部分の異なる配置においてキャプチャされることが可能である。
【００４５】
特に有利なことは、結果が、特に以下の２つの重要な適用例について、十分なデータベースを有する３Ｄ物体のデジタル画像であることである。
【００４６】
第１に、デジタル画像は、たとえばＣＡＤモデルによって、規範仕様からの規格化された公称条件をもつ３Ｄ物体の偏差を記録するために好適であり、これから、摩耗部品の必要な交換、又は欠陥のある製造からの構成要素の必要な排除など、必要な手段を自動的に導出し、それによりあらゆることがデジタル形式で行われ得る。
【００４７】
第２に、デジタル画像をさらに処理すると、自動的に３Ｄ物体を評価することができる。そのような評価は、たとえば、遠距離に位置する中古品についての、たとえば遠隔購入決定を可能にするための商業的評価でもあり得、利害関係者によるそれの直接的検査はさもなければ不釣り合いな努力を伴う。
【００４８】
３Ｄ物体のキャプチャされた状態の、改ざんを防ぐ、信頼性の高い文書化は、特に有利である。
【００４９】
別の利点は３Ｄ物体感知システムのモジュール方式（modularity）である。要件に応じて、すなわち品質仕様又は特殊な検出対象に応じて、３Ｄ物体システムは上述のグループからの異なる個々の感知ユニットを装備され得る。
【００５０】
全体として、３Ｄ物体感知システムは、特に、この場合個々の感知システムと呼ばれるすべてのセンサーが、同一の座標系に対して較正されることに基づく。センサーの個数及びタイプは、システム原理のおかげで可変であり、限定されない。データ検出はプラットフォーム上の３Ｄ物体の回転運動により異なる角度位置から実行されるので、センサーは物体データを数回検出する。さらに、検出は異なる個々の感知システムにより数回実行される。１つ又は複数のさらなる感知プロセスからのさらなる不確かなステートメントを追加することによって感知プロセスからの不確かなステートメントさえも使用され得るので、検出された物体データから得られる品質は高くなる。
【００５１】
言い換えれば、３Ｄ物体の同じポイントは、１つの次元で、しかしいくつかの次元でも数回感知される。この意味では、次元は、幾何学的特性、又は、たとえば、視覚的に知覚不能な損傷の有無など、３Ｄ物体の特性に起因する種類の情報であると理解される。
【００５２】
すべての物体データ、すなわちあらゆる情報は、物体点を形成するために要約され、（空間座標データｘ、ｙ、ｚ、並びに特性に関する保存されるデータとしての）１次物体データが形成される。同じ物体点に関係する１次物体データ及び２次物体データはいくつかのレイヤとして表され、これがマルチレイヤ情報とも呼ばれ得る所以である。各レイヤは異なるタイプの情報を含んでいる。情報の各タイプは次元とも呼ばれ得、これが多次元感知、多次元情報及び／又は多次元表現とも呼ばれる所以である。多次元性のおかげで、ビューア、３Ｄ物体の純空間的な表現によるよりも多くの情報を受信する。
【００５３】
３Ｄ物体の感知プロセスの結果は、いくつかのタイプの情報をもつデジタル画像が、感知された３Ｄ物体のデジタル・ツインを表すように設計されるように、デジタル画像として与えられる。
【００５４】
デジタル・ツインとしてのデジタル画像のおかげで、感知された３Ｄ物体をバーチャル・リアリティ・フォーマットで、すなわちバーチャル・リアリティで見ることが可能である。
【００５５】
これは人間−機械間通信のレベルに関係する。
【００５６】
デジタル・ツインとしてのデジタル画像のおかげで、たとえば、摩耗部品をさらに使用可能であるとして評価するために、又はそれを交換のために分類するために、自動的にこの画像中に統合された情報をさらに処理することも可能である。別の例は、たとえば、正しい予備部品が選択されるように、検出された構成要素の識別情報を物体認識アルゴリズムによって認識することである。
【００５７】
これは機械−機械間通信のレベルに関係する。
【００５８】
有利なさらなる発展形態によれば、３Ｄ物体感知システムはハウジングを有し、物体測位ユニットはハウジング内に位置する。ハウジングは、定義された光条件又は赤外放射条件が感知プロセスのために達成され得、光又は熱源からの干渉が特に遮蔽されるという利点をもたらす。これは、キャプチャされた物体データの正確さを高めるために有利である。同時に、環境、特に人員が個々の感知システムの光、熱又はレーザー源から保護される。好ましくは、ハウジングは、物体感知ユニットの測位ユニットの全部又は一部を同時に形成し、個々の感知システムの位置関係を規定することができる。好ましくは、物体感知ユニットもハウジング内に位置する。
【００５９】
別の有利なさらなる発展形態では、３Ｄ物体感知システムは、さらに、床下スキャナを採用し、床下スキャナは、物体の底面の物体データを検出し、それらを評価ユニットに送信するように設計され、評価ユニットは、デジタル画像を生成するための物体データを含む。
【００６０】
これは、個々の感知システムは、それらの感知エリアがプラットフォーム上で回転する３Ｄ物体の上部、前面、後面及び両側面を容易に検出することができるように構成されるが、３Ｄ物体の底面は限られた程度までしか検出され得ないことに基づく。
【００６１】
床下スキャナは、有利には、物体の底面の状態を感知することもできる。これは、特に、機能構成要素が底面に設置される場合に有利である。
【００６２】
別のさらなる発展形態によれば、３Ｄ物体感知システムは、さらに内部機器スキャナを採用する。３Ｄ物体の内部空間の物体データは、内部機器スキャナによって検出され、デジタル画像を生成するときに含まれるために評価ユニットにとって利用可能にされる。これは、特に、たとえば、処理空間が、保護用エンクロージャによって囲まれた内部空間を形成する処理機械の場合がそうであるように、内部空間の周りにハウジングを有する３Ｄ物体に関連があり得る。内部機器スキャナは、３Ｄカメラ感知システム、画像カメラ感知システム、又は赤外感知システムなど、物体感知ユニットの個々の感知システムについて説明したように、各感知プロセスに従って機能することが可能である。内部機器スキャナは、特に、いくつかの部品を伴い、これらの感知方法のうちのいくつかを同時に適用することができる。物体データが内部機器スキャナによって検出された物体点は、評価ユニットによって一様空間座標系に統合される。
【００６３】
別のさらなる発展形態によれば、３Ｄ物体感知システムは比較モジュールを採用する。比較モジュールは、規範デジタル画像に関するデータを含むデータベースを装備される。データベースは内部データベース又は外部データベースであり得る。外部データベースは、追加の利点として集中データ保守を可能にする。規範デジタル画像は、好ましくは、ＣＡＤモデルとして利用可能であり、公称条件、たとえば、製造中の工作物、又はそれの状態を検査するためにキャプチャされる摩耗部品を規定する。
【００６４】
比較モジュールは、デジタル画像と規範画像との間の比較を実行し、デジタル差分画像を生成するように設計される。デジタル差分画像は、記録された３Ｄ物体の状態が規範条件からどの程度異なるかを記述する。デジタル差分画像は、したがって、特に可能性のある製造欠陥、摩耗又は損傷を示す。したがって、損傷レポートが、たとえば、エラー又は損傷報告として出力され得る。このステータス情報は、交換又は修理などの必要な手段に関するステートメント、又は３Ｄ物体の商品価値に関するステートメントのための基礎にもなり得る。
【００６５】
以下に基づいて、設計例として本発明について詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】概略表現での上面図である。
【図２】修理計算モジュール及び価値査定モジュールをもつブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
図１は、本発明による３Ｄ物体感知システムの第１の設計例を示す。
【００６８】
物体測位ユニット１は、３Ｄ物体４が配置され得る回転可能なプラットフォーム１１を有する。設計例では、３Ｄ物体は機械アセンブリである。プラットフォーム１１の回転機能は矢印によって示されている。プラットフォーム１１の回転位置、したがって角度位置は、プラットフォーム位置感知ユニット１２によって検出され、評価ユニット３に送信される。
【００６９】
設計例では、物体感知ユニット２は、各々が感知エリア２２をもつ、３つの個々の感知システム２１を有する。感知エリア２２は、プラットフォーム１１上に位置する３Ｄ物体４が包含されるように配向させられる。設計例は、感知エリア２２が重複することを示す。個々の感知システム２１は、ラックとして設計された測位ユニット２３上に堅く取り付けられる。堅く取り付けることにより、較正の後に、３Ｄ物体の物体点上の個々の感知システムによって検出されたすべての物体データが一様空間座標系に確実に割り当てられ得る。設計例における単一の感知システム２１は、３Ｄカメラ感知ユニット、画像カメラ感知ユニット及び赤外感知ユニットである。
【００７０】
図１に示された設計例と比較して変更された、特に有利な設計例では、物体感知ユニットは、５つの個々の感知ユニット、すなわち、３Ｄカメラ感知ユニットと、画像カメラ感知ユニットと、赤外感知ユニットと、デフレクトメトリ感知ユニットと、パターン光投影感知ユニットとを有する。
【００７１】
図１に示された設計例では、車両測位ユニット１と物体感知ユニット２の両方がハウジング５内に位置する。これは、閉じられ得る開口部（図１に示されていない）を有し、それを通して、３Ｄ物体４はプラットフォーム１１上で内部に移動され得、感知の後に再び取り除かれ得る。設計例では、物体検出ユニット２はまた、物体データの精度を高めるために、規定された光度と規定された色温度とで３Ｄ物体４を照明するための手段を有する。照明するための手段は図１に示されていない。
【００７２】
さらに、図１による設計例は評価ユニット３を有する。設計例では、評価ユニット３はコンピュータ・システムである。
【００７３】
評価ユニット３の３つの個々の評価モジュール３１の各々は、データ・ラインを介して、３つの個々の感知システム２１のそれぞれ割り当てられた個々の感知システム２１から物体データを受信する。単一の感知システム２１から評価ユニット３への、及びプラットフォーム位置感知ユニット１２から評価ユニット３へのすべてのデータ・ラインは、参照符号なしで示されている。個々の評価モジュール２１は物体データの品質の評価を実行する。検出品質の品質値は、この目的でプリセットされる。物体データが設定された品質値に達するか又はそれを超える場合、物体データは、使用可能な物体データとして事前分類され、全体的評価モジュール３２に転送される。物体データが設定された品質値を達成しない場合、物体データは、使用不可能な物体データとして事前分類され、転送されない。これにより、後に形成されるデジタル画像も高い信頼度を有するように、十分に信頼できる物体データのみが確実にそのデジタル画像中に含まれる。
【００７４】
全体的評価モジュール３２において、使用可能な物体データは、物体点の座標データに基づいて互いに割り当てられる。この割当ては、評価ユニット３が、測位ユニット２３による個々の感知システム２１の規定された位置と、プラットフォーム位置感知ユニット１２、したがって配置された３Ｄ物体４の助けを借りて知られるプラットフォーム１１の角度位置とによって、すべての個々の感知システム２１を一様空間座標系に割り当てることができることに基づく。割当てが成功した後、全体的評価モジュール３２は、個々の検出システム２１の各々の使用可能な物体データの品質値を他の個々の検出システム２１のそれらと比較する。比較結果において、比較された使用可能な物体データは、それらのランクに従って分類される。最も高い品質値をもつ物体データは最も高いランク付けを受ける。最も高いランク付けをもつ物体データは１次物体データとして分類される。最も低いランク付けをもつ物体データは２次物体データとして分類される。
【００７５】
１次物体データ及び２次物体データは生成モジュール３３に転送される。生成モジュールは、プラットフォーム位置データを考慮に入れて、個々の検出システム２１の物体データからの座標データを一様空間座標系に割り当てる。１次物体データに基づいて、３Ｄ物体４の基本デジタル画像が最初に一様空間座標系中に生成される。３Ｄ物体４の基本デジタル画像は、次に、３Ｄ物体４のデジタル画像を形成するために、座標データの助けを借りて２次物体データを追加することによって補足される。このデジタル画像は、いつでも出力できる状態で与えられる。設計例では、デジタル画像はファイルとして転送される。
【００７６】
図２は、ブロック図として表された別の設計例を示す。
【００７７】
感知ユニット２１と、個々の評価モジュール３１と、全体的評価モジュール３２と、生成モジュール３３とについて、図１による設計例に関する説明が相応して当てはまる。
【００７８】
図２に示された設計例では、デジタル画像は、それが生成モジュール３３によって生成された後、比較モジュール３４に転送される。比較モジュール３４は、規範デジタル画像に関するデータをもつデータベースとしてデータベース３４１を含んでおり、それにより、機械アセンブリ中に存在する、キャプチャされた３Ｄ物体４の規範画像も含まれる。比較モジュール３４は、デジタル画像に基づいて、検出された３Ｄ物体４のタイプ、すなわち機械アセンブリのタイプを認識し、生成モジュール３３によって送信された、検出された３Ｄ物体４のデジタル画像と、データベース３４１から取得された、対応するタイプの規範画像との間の比較を実行し、それによりデジタル差分画像を生成する。デジタル差分画像は、特に損傷が識別され得るように、最初に製造された機械アセンブリからの検出された機械アセンブリ４の偏差に関する情報を含んでいる。
【符号の説明】
【００７９】
１  物体測位ユニット
１１  プラットフォーム
１２  プラットフォーム位置感知ユニット
２  物体感知ユニット
２１  個々の感知システム
２２  感知エリア
２３  測位ユニット
３  評価ユニット
３１  個々の評価モジュール
３２  全体的評価モジュール
３３  生成モジュール
３４  比較モジュール
３４１  比較モジュールのデータベース
４  ３−Ｄ物体
５  ハウジング
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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