DE102009034629A1 - Method for projecting e.g. reference lines on inner surface of car, involves searing and finding three specific points on free-forming surface in recoded images, and projecting optical information on free-forming surface by projector - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Projektionsverfahren zum Projizieren von optischen Informationen auf eine dreidimensionale Freiformfläche (2), deren Form bekannt ist. Um das Sichtbarmachen von optischen Informationen auf einer dreidimensionalen Freiformfläche, insbesondere einer Innenfläche oder Außenfläche eines Kraftfahrzeugs, zu vereinfachen und/oder zu verbessern, zeichnet sich das Projektionsverfahren durch folgende Verfahrensschritte aus: a) mit einer Kamera (11) werden aus verschiedenen Richtungen Bilder von der Freiformfläche (2) aufgenommen; b) in den aufgenommenen Bildern werden mindestens drei bestimmte Punkte der Freiformfläche (2) gesucht und gefunden; c) die Koordinaten der in den aufgenommenen Bildern gefundenen Punkte werden berechnet; d) mit Hilfe eines Projektors (12), der in einer definierten Lage und in einem definierten Abstand zu der Kamera (11) angeordnet ist und sich mit Hilfe der mindestens drei Passpunkte orientiert, werden die optischen Informationen auf die Freiformfläche (2) projiziert.The invention relates to a projection method for projecting optical information onto a three-dimensional free-form surface (2) whose shape is known. In order to simplify and / or improve the visualization of optical information on a three-dimensional free-form surface, in particular an inner surface or outer surface of a motor vehicle, the projection method is characterized by the following method steps: a) a camera (11) takes images from different directions the freeform surface (2) added; b) at least three specific points of the free-form surface (2) are searched for and found in the recorded images; c) the coordinates of the points found in the recorded images are calculated; d) with the aid of a projector (12) which is arranged in a defined position and at a defined distance from the camera (11) and which is oriented using the at least three control points, the optical information is projected onto the free-form surface (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Projektionsverfahren zum Projizieren von optischen Informationen auf eine dreidimensionale Freiformfläche, deren Form bekannt ist.The The invention relates to a projection method for projecting optical information on a three-dimensional freeform surface, whose shape is known.
Bei
der Freiformfläche handelt es sich vorzugsweise um eine
Innenfläche oder eine Außenfläche eines
Kraftfahrzeugs. Aus dem
Aufgabe der Erfindung ist es, das Sichtbarmachen von optischen Informationen auf einer dreidimensionalen Freiformfläche, insbesondere einer Innenfläche oder Außenfläche eines Kraftfahrzeugs, zu vereinfachen und/oder zu verbessern.task The invention is the visualization of optical information on a three-dimensional freeform surface, in particular an inner surface or outer surface of a Motor vehicle, to simplify and / or to improve.
Die Aufgabe ist bei einem Projektionsverfahren zum Projizieren von optischen Informationen auf eine dreidimensionale Freiformfläche, deren Form bekannt ist, durch folgende Verfahrensschritte gelöst. Zur Lagemessung der Punkte werden zunächst mit einer Kamera aus verschiedenen Richtungen Bilder von der Freiformfläche aufgenommen. Zum Aufnehmen der Bilder wird vorzugsweise eine digitale Kamera verwendet. In den aufgenommenen Bildern werden mindestens drei bestimmte Punkte der Freiformfläche gesucht und gefunden. Die drei bestimmten Punkte werden auch als Passpunkte bezeichnet. Die Koordinaten der in den aufgenommenen Bildern gefundenen Punkte werden mit einem Rechenalgorithmus berechnet. Die Form oder Gestalt der dreidimensionalen Freiformfläche kann zum Beispiel als CAD-Datensatz vorliegen oder aus einer Flächenformmessung gewonnen werden. Die Lage der Freifläche ist vorzugsweise ebenfalls bekannt. Mit Hilfe eines vorzugsweise digitalen Projektors, der in einer definierten Lage und in einem definierten Abstand zu der Kamera angeordnet ist und sich mit Hilfe der mindestens drei Passpunkte orientiert, werden die optischen Informationen auf die Freiformfläche projiziert. Bei dem erfindungsgemäßen Projektionsverfahren wird das Grundprinzip der Photogrammetrie umgekehrt.The Task is in a projection method for projecting optical Information on a three-dimensional freeform surface, whose shape is known, solved by the following steps. to Position measurement of the points are first with a camera from different directions pictures of the freeform surface added. To capture the images is preferably a digital Camera used. In the taken pictures at least searched and found three specific points of the free-form surface. The three specific points are also called control points. The Coordinates of the points found in the recorded images calculated with a calculation algorithm. The shape or shape of the For example, a three-dimensional freeform surface can be used as a CAD dataset be present or obtained from a surface shape measurement. The location of the open space is preferably also known. With the help of a preferably digital projector, in a defined Location and at a defined distance to the camera is arranged and be oriented with the help of at least three control points the optical information is projected onto the freeform surface. at the projection method according to the invention is the basic principle of photogrammetry reversed.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Projektionsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die drei bestimmten Punkte der Freiformfläche markiert und/oder mit einem Namen oder Code versehen werden. Das Markieren kann zum Beispiel durch Aufkleben von Markierungen erfolgen. Die Namen oder Codes werden vorzugsweise jeweils um die Zentren der bestimmten Punkte herum angeordnet. Dadurch kann die Zuordnung der Punkte in den aufgenommenen Bildern vereinfacht werden.One preferred embodiment of the projection method is characterized in that the three specific points of Free form surface marked and / or with a name or code be provided. The marking can, for example, by sticking made of markings. The names or codes are preferred each arranged around the centers of the specific points around. Thereby The assignment of the points in the recorded images can be simplified become.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Projektionsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass aus den berechneten Koordinaten der in den aufgenommenen Bildern gefundenen Punkte die äußere Orientierung der Kamera und/oder des Projektors bestimmt werden/wird. Die äußere Orientierung bezeichnet den Standort im Raum sowie die zugehörige Blickrichtung, in Bezug auf das Koordinatensystem der Freiformfläche.One Another preferred embodiment of the projection method is characterized in that from the calculated coordinates the points found in the recorded images are the outer ones Orientation of the camera and / or the projector is / will be determined. The outer orientation denotes the location in space as well as the associated line of sight, in relation to the coordinate system of the freeform surface.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Projektionsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera und/oder der Projektor kalibriert werden/wird, um innere Parameter zu erhalten. Die inneren Parameter betreffen die innere Orientierung der Kamera beziehungsweise des Projektors. Beispiele für innere Parameter sind abbildungsrelevante Parameter, wie die Brennweite des Kameraobjektivs beziehungsweise des Projektionsobjektivs.One Another preferred embodiment of the projection method is characterized in that the camera and / or the projector to be calibrated to obtain internal parameters. The inner ones Parameters relate to the inner orientation of the camera or of the projector. Examples of internal parameters are picture-relevant Parameters, such as the focal length of the camera lens or of the projection lens.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Projektionsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera und der Projektor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden. Dadurch kann auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass sich die Lage und der Abstand des Projektors relativ zu der Kamera nicht verändern.One Another preferred embodiment of the projection method is characterized in that the camera and the projector in a common housing can be arranged. This can be easily ensured that the Location and the distance of the projector relative to the camera is not change.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Projektionsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Informationen in Form von Lichtpunkten auf die Freiformfläche projiziert werden. Werden mehrere Lichtpunkte in einer entsprechend hohen Frequenz projiziert, dann erscheinen einem Beobachter, dessen Auge aufgrund seiner Trägheit die einzelnen Punkte nicht mehr unterscheiden kann, flächenhafte Zeichnungen und Musterdarstellungen.One Another preferred embodiment of the projection method is characterized in that the optical information in Shape of light points are projected onto the freeform surface. Will multiple points of light in a correspondingly high frequency projected, then appear to an observer whose eye is due his indolence no longer distinguish the individual points can, areal drawings and pattern representations.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Projektionsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Informationen alphanumerische Zeichen, Linien, graphische Muster und/oder Strukturen umfassen. Mit der erfindungsgemäßen Umkehrung beziehungsweise Weiterentwicklung der Photogrammetrie können in der Automobilentwicklung vielseitig Informationen auf ein Kraftfahrzeug projiziert werden. Bei den optischen Informationen kann es sich um Bezugs- und/oder Referenzlinien, um Zielpunkte von Aufschlagversuchen bei Fußgängerschutzversuchen sowie bei Innenraumkopfaufschlägen handeln. Das Aufschlaggebiet kann auf einfache Art und Weise in allen Variationen projektiv dargestellt werden.One Another preferred embodiment of the projection method is characterized in that the optical information is alphanumeric Include signs, lines, graphic patterns and / or structures. With the reversal according to the invention or Further development of photogrammetry can be used in automotive development versatile information is projected onto a motor vehicle. The optical information may be reference and / or Reference lines to destinations of impact tests in pedestrian protection experiments as well as for interior head impacts. The service area can be projected in a simple way in all variations become.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description, with reference to the drawing various embodiments described in detail are. Show it:
Bei Fahrzeugversuchen in der Automobilindustrie ist es oft von Vorteil, wenn Informationen auf dem Fahrzeug sichtbar gemacht werden können, und zwar koordinatengetreu an einer geometrisch exakt vorgegebenen Stelle. Dies können abgeleitete Größen und Daten aus einem Gesetzestext, oder Informationen über einen augenblicklichen Zustand des Fahrzeugs, zum Beispiel bei einer Messkampagne sein. Es kann sich um alphanumerische Zeichen oder um Strukturen handeln, welche einen bestimmten Zustand des Fahrzeugs darstellen. Es kann sich aber auch um Abweichungen zwischen zwei Fahrzeugen beziehungsweise zwischen einem Fahrzeug und einem Planungsstand handeln.at Vehicle testing in the automotive industry is often an advantage if information can be visualized on the vehicle, and Although true to coordinate at a geometrically exactly predetermined location. These can be derived quantities and data from a legal text, or information about a current one Condition of the vehicle, for example during a measuring campaign. They can be alphanumeric characters or structures which represent a particular state of the vehicle. It can but also about deviations between two vehicles respectively act between a vehicle and a planning stand.
Mit dem erfindungsgemäßen Projektionsverfahren können auf beliebige Werkstücke beziehungsweise Objekte, insbesondere auf Innenflächen oder Außenflächen eines Kraftfahrzeugs, Zahlenwerte, Referenz- und Hilfslinien, graphische Muster, die einen Zustand oder einen Zahlenwert graphisch darstellen, projiziert werden. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung können diese Daten oder optischen Informationen koordinatengerecht aufprojiziert werden. Der große Vorteil ist, dass die Projektionsfläche nicht wie üblicher Weise eben, sondern in ihrer Form vollkommen frei sein kann. Das erfindungsgemäße Projektionsverfahren kann auf alle Arten von Freiformflächen angewendet werden, sofern sie frei zugänglich und nicht verdeckt sind. Die Form oder Gestalt der Freiformfläche und vorzugsweise deren Lage im Raum muss bekannt sein.With the projection method according to the invention can on any workpieces or objects, in particular on inner surfaces or outer surfaces of a Motor vehicle, numerical values, reference and auxiliary lines, graphic Patterns that graphically represent a state or numerical value, be projected. According to one essential aspect The invention may provide this data or optical information be projected in a coordinated manner. the big advantage is that the projection surface is not as usual Way, but in its form can be completely free. The Projection method according to the invention can all types of freeform surfaces are applied, provided they are freely accessible and not covered. The form or Shape of the freeform surface and preferably its location in the room must be known.
In
Ein Projektor Zp ist in einem definierten Abstand und in einer definierten Lage der Kamera Zk angeordnet. Mit Hilfe des Projektors Zp wird eine optische Information in Form eines weiteren Punktes P4 mit den Koordinaten X4, Y4, Z4 auf die Freiformfläche projiziert.One Projector Zp is at a defined distance and in a defined Location of the camera Zk arranged. With the help of the projector Zp will an optical information in the form of another point P4 with the coordinates X4, Y4, Z4 projected onto the freeform surface.
Von der Kamera Zk und dem Projektor Zp müssen verschiedene Parameter bekannt sein, die man mit Hilfe einer Gerätekalibrierung erhält. Dabei handelt es sich um so genannte innere Parameter von optischen Einrichtungen.From the camera Zk and the projector Zp have different Parameters to be known, which one with the help of a device calibration receives. These are so-called inner parameters of optical devices.
Die Freiformfläche, auf welche die optischen Informationen projiziert werden, muss in ihrer Form oder Gestalt bekannt sein. Die Form kann entweder als CAD-Datensatz vorliegen oder durch eine Flächenformmessung gewonnen werden.The Free-form surface on which the optical information must be projected in shape or shape. The form can either be present as a CAD data set or by a Surface shape measurement can be obtained.
Die Punkte P1 bis P3 werden auch als Passpunkte bezeichnet und zum Beispiel durch aufgeklebte, sichtbare Marken signalisiert. Die Marken können mit einem Code um das Zentrum herum versehen sein, so dass der Code oder Name der Marke lesbar wird. Dadurch kann die Zuordnung der bestimmten Punkte in den aufgenommenen Bildern vereinfacht werden.The Points P1 to P3 are also referred to as control points and, for example signaled by glued, visible marks. The brands can be provided with a code around the center, so the code or brand name becomes readable. This allows the assignment of certain points in the recorded images are simplified.
Gemäß einem
wesentlichen Aspekt der Erfindung wird kein Koordinatenwert auf
der Freiformfläche gemessen, sondern in umgekehrter Richtung, ein
Lichtpunkt, wie er in
In
Mit
den inneren Orientierungswerten, die aus einer Kalibrierung der
Projektionseinrichtung
In
Ebenso kann ein unter einer Motorhaube befindliches Höhenmodell des Motorraums auf die Fahrzeugoberfläche als Höhenlinienmodell projiziert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Projektionsverfahren lassen sich darüber hinaus Abweichungen von einer Sollform relativ zu einer Istform vergleichen und die relevanten Stellen koordinatengerecht visuell per Projektion darstellen.As well may be a height model located under a hood of the engine compartment on the vehicle surface as contour line model be projected. With the projection method according to the invention In addition, deviations from a target form can be achieved compare relative to an actual form and the relevant points Coordinate-appropriate visually represent by projection.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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