Die Erfindung betrifft allgemein einen Beitrag zur Optimierung von Produktionsverfahren. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Multikamerasystem für die industrielle Bildverarbeitung mit wenigstens einem balkenförmigen Trägerprofil und einer Mehrzahl daran montierter Kameramodule mit Bildsensor und Objektiv sowie ein Verfahren zur Positionierung der Module.

Das Optimieren von industriellen Produktionsverfahren ist eine konkrete Herausforderung aus der Menge aller Applikationen der industriellen Fertigungsmesstechnik und bietet als Ergebnis die Reduktion von Ausschuss bzw. der primär eingesetzten Rohstoffe sowie der sekundären Faktoren, wie Energieeinsatz und Umweltbelastung. Mit dem Einsatz von leistungsfähigen Messmethoden wird eine Steigerung von Qualität und Produktivität der Produktionsanlagen angestrebt, was sich in einer Steigerung der Wirtschaftlichkeit, der internationalen Wettbewerbsfähigkeit und Sicherung von Arbeitsplätzen widerspiegelt.

Bei der Steuerung oder Qualitätskontrolle industrieller Anlagen besteht eine elementare Aufgabe häufig darin, die Oberfläche von einem Objekt zu inspizieren oder eine dimensionale Größe wie bzw. eine Objektabmessung oder eine relative Lage des Objekts bezogen auf einen Referenzpunkt zu ermitteln und mit einer Referenzgröße zu vergleichen, beispielsweis um die Einhaltung von Toleranzen zu überprüfen oder fehlerhafte Objekte zu erkennen. Primäre dimensionale Messgrößen wie die Lage, Länge, Breite oder Höhe des Objekts dienen somit dazu, sekundäre Größen wie Fläche, Volumen, Maßhaltigkeit, Vollständigkeit oder Ähnliches zu ermitteln. Diese messtechnischen Aufgaben schnell und berührungslos, und damit verschleißfrei, zu lösen, gehört zu den Leistungsmerkmalen einer speziellen Technologie, die mit Hilfe von Kameras Bilder von einem Messobjekt in einer Szene aufzeichnet und diese mit Methoden und Algorithmen der digitalen Bilddatenverarbeitung auswertet. Technologien dieser Art werden unter dem Titel industrielle Bilddatenverarbeitung (IBV) zusammengefasst und besitzen ein breites Spektrum technischer Anwendungen.

Ein einfaches Kamerasystem 1 der IBV zur Vermessung und Kontrolle eines Messobjekts 2a ist in Figur 1 dargestellt. Das Objekt 2a wird von einer Kamera 3 erfasst, deren Bilddaten über eine Datenleitung 4 zu einem Auswerterechner 5 übertragen werden. Zur Nutzung, insbesondere Auswertung der Bilddaten läuft auf dem Auswerterechner 5 eine entsprechende Software. Die Kamera 3 ist eine Digitalkamera und bildet die Kombination von einem Bildsensor mit einem optischen Abbildungssystem (Objektiv) sowie einer digitalen Auswerte- und Übertragungselektronik, die in einem Kameragehäuse eine subfunktionale Einheit ergeben. Als Bildsensoren 6a, 6b kommen vorwiegend CCD- oder CMOS- Bildsensoren zur Anwendung. Die Bilddaten der Kamera 3 werden über Standardschnittstellen wie z.B. GigE, USB, CoaX, IEEE1384, usw., über genormte Protokolle (z.B. GeniCam, usw.) übertragen. Für die digitale Bilddatenauswertung sind eine Vielzahl von Softwarepaketen, sogenannte IBV-Bibliotheken, mit entsprechenden Algorithmen am Markt verfügbar, wie z.B. die von dem Unternehmen MVTec Software GmbH entwickelte, proprietäre Programmbibliothek HALCON.

Die Bildsensoren der Kamera 3 zeichnen das von der Oberfläche des Messobjekts 2a (Prüfling) reflektierte Licht auf und werten es aus. Als Lichtquellen können sowohl LEDs als auch Laser dienen, die entweder als Spot, Punkt oder Linie angeordnet sind. In gleicherweise werden Strahler im nahen Infrarot-Spektrum (NIR) verwendet.

Bei der Technologie der Kamera 3 wird prinzipiell zwischen zwei Varianten unterschieden, die die Anordnung der lichtempfindlichen Bildpunkte (Pixel) der Bildsensoren 6a, 6b, betrifft. Diese Anordnung kann in einer Reihe oder einer Matrix sein, wie Figuren 2 und 3 veranschaulichen.

Liegen die Pixel in einer einzigen Reihe, spricht man von einem Zeilen-Bildsensor 6a oder kurz Zeilensensor 6a. Der Zeilen-Bildsensor 6a bildet zusammen mit dem Abbildungssystem (Objektiv) und einer Analog/Digitalelektronik, verbaut in einem Gehäuse, eine Zeilenkamera 3a. Dies ist in Figur 2 veranschaulicht. Zeilenkameras 3a zeichnen sich durch eine hohe Zeilenwiederholrate aus und werden vorwiegend für Messaufgaben an bewegten Objekten 2a verwendet, wo durch die Bewegung des Messobjektes 2 und kontinuierlich aufgezeichnete Bildzeilen eine Auswertung von 2D-Bildern möglich ist.

Sind die Pixel dagegen matrixförmig angeordnet, spricht man von einem Matrix- Bildsensor 6b oder kurz Matrixsensor 6b oder einer Matrixkamera 3b. Dies ist in Figur 3 veranschaulicht. Matrixkameras 3b unterscheiden sich in ihrer Bauweise gegenüber Zeilenkameras 3a also lediglich darin, dass der Bildsensor ein Matrix- Bildsensor 6b ist, der als primärer Bildaufnehmer fungiert. Matrixkameras 6b sind die in der IBV vorwiegend verbauten Komponenten. Die matrixförmig angeordneten Bildpunkte (Pixel) der Matrix-Bildsensoren 6b liefern ein zweidimensionales Bild, das auch bei unbewegten Messobjekten 2a aufgezeichnet und ausgewertet werden kann.

In vielen technischen Anwendungen genügt es nicht, mit nur einer Kamera 3 eine Szene zu betrachten. Mit mehreren auf eine Szene gerichteten Kameras 3, die gemeinsam ein Multikamerasystem 30 bilden, kann zum Beispiel eine höhere Auflösung der Bildszene bzw. des Messbereiches erreicht werden. Dabei wird die Gesamtszene in Teilszenen unterteilt, die jeweils einer der Kameras 3 zugeordnet ist und von dieser erfasst wird. Speziell zur Inspektion von band- bzw. bahnförmigem Material 2b, werden Kameras 3 nebeneinander quer zur Bandlaufrichtung (cross direction, CD) angeordnet. Figur 4 veranschaulicht dies am Beispiel einer Bandanlage. Dabei wird ein Bandmaterial 2a, welches hier das Messobjekt 2b bildet, mittels eines über dem Bandmaterial 2b quer zur Bandlaufrichtung (CD) installierten Kamerabalkens 12 überwacht. Eine von der Anmelderin entwickelte Technologie basiert darauf, dass der Kamerabalken 12 ein rohrförmiges Gehäuse für eine große Anzahl Bildsensoren mit jeweils einem eigenen Objektiv ist, die nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind. Per Definition handelt es sich bei dem Kamerabalken 12 um eine einzelne Kamera mit einer Vielzahl von Objektiven (englisch: Multi Lens Kamera). Ein solcher Kamerabalken 12 kann z.B. 80 integrierte Bildsensoren und eine einzige Datenschnittstelle 15 zu einer SPS (Speicher-programmierbaren Steuerung) besitzen. Bekannt sind Kamerabalken mit bis zu 176 Matrixbildsensoren und eine gleiche Anzahl von Objektiven und Bildprozessoren mit einer Gesamtlänge von über 4400 mm, bei denen es sich bis dato wohl um die größten Kameras der Welt handelt.

Unterhalb des Bandes 2a ist ein zum Kamerabalken 12 korrespondierender Lichtbalken 13 mit Lichtquellen in einem Gehäuse, das ebenfalls als Hohlprofil ausgeführt und parallel zum Kamerabalken 12 angeordnet ist. Hiermit lassen sich Geometriekenndaten des Bandmaterials 2a, wie z.B. die Bandbreite, Lage, z.B. Bandmittenlage oder Merkmale wie Fehlstellen 14 oder Bandkantenrisse am laufenden Band 2a erkennen. Das in Figur 4 gezeigte Messsystem 30 besitzt wesentliche Vorteile gegenüber anderen bekannten Kamerasystemen, wie insbesondere

- einen geringen Abstand zwischen Kamerabalken 12 und Band 2b

- eine hohe Geometrieauflösung quer zur Bandlaufrichtung (CD)

- eine einfache mechanische Installation

- eine Datenauswertung innerhalb des Kamerabalkens 12, wobei eine Schnittstelle 15 einen Anschluss an eine SPS ermöglicht, und

- eine Minimierung von Kalibieraufgaben.

Durch die Verknüpfung der Kameradaten mit der aktuellen Bandgeschwindigkeit lassen sich zudem Bandmerkmale und ihre Geometrie einem geometrischen Ort in Bandlaufrichtung (Machine Direction, MD, x Koordinate) und quer zur Bandlaufrichtung (Cross Direction, CD, y Koordinate) zuordnen. Diese Methode entspricht einer 2D-Messwertaufnahme, wobei anhand derxy-Koordinaten anschließend online (in Echtzeit) oder offline (im Anschluss an eine Aufnahmesequenz) die Beurteilung der Produktqualität einem Abschnitt des Bandes 2a zugeordnet werden kann. Durch eine geeignete Anordnung der Kameras 3 einschließlich einer geeigneten Beleuchtung lassen sich zudem Geometriedaten des Objekts 2 im dreidimensionalen Raum (3D-Scan) ermitteln. Hierzu kann z.B. die sogenannte Lasertriangulation verwendet werden, deren Grundprinzip in Figur 5 veranschaulicht ist. Dabei wird eine vertikale Änderung zwischen der Messanordnung bzw. der Kamera 3 und der Bezugsebene 10, und somit eine Höhenänderung Dz, in eine Änderung Dg auf der Abbildungsebene 11 des Bildsensors bzw. der Kamera 3 transformiert. Als Lichtquelle dient hier ein Laser 8, dessen Lichtstrahl 9 senkrecht auf die Bezugsebene 10 fällt. Im Winkel a zum Lichtstrahl 9 liegt die optische Achse 7 der Kamera 3, zu welcher die Abbildungsebene 11 orthogonal ist. Die Höhenänderung Dz entspricht dem Abstand zwischen der Bezugsebene 10 und dem Schnittpunkt von Lichtstrahl 9 und optischer Achse 7, wobei Dz ungefähr gleich Ay/sin(a) ist.

Wird quer zur Bandlaufrichtung MD eine Laserlinie 16 auf das Band 2b gerichtet, kann mit Hilfe des in Figur 4 veranschaulichten Triangulationsverfahren für ein Bandmerkmal auch eine Höheninformation (z-Richtung) ermittelt werden und somit jedem Merkmal des Bandes 2b eine xyz-Position (3D-Messwertaufnahme) zugeordnet werden. Ein von der Anmelderin entwickeltes, dieses Prinzip verwendendes Multikamerasystem 30 ist in Figur 6 dargestellt. Es ermittelt mit Hilfe der Lasertriangulation aus einer Szene umfangreiche 3D-Geometriedaten. Auch hier sind viele Bildsensoren zu einem Kamerabalken 12 in einem rohrförmigen Gehäuse 32 zusammengefasst. Ferner befindet sich in einem weiteren Balken 13 eine Reihe von Linienlasern, der im Gegensatz zur Figur 4 oberhalb des Bandes 2b liegt. Diese Anordnung aus einem Kamerabalken 12 und einem Laserbalken 13 gemäß Figur 6 über einem Band 2a kann selbst bei hohen Bandgeschwindigkeiten lückenlos die Geometrie des Bandes 2a in xyz-Koordinaten und damit zum Beispiel die Planheit des Bandes 2a ermitteln und aufzeichnen. In gleicherweise kann beispielsweise ein Stückgut 2a wie in Figur 1 auf einem ebenen Transportband in seinen drei Dimensionen geometrisch erfasst und überprüft werden.

Den genannten Messverfahren ist gemein, dass ihre Messwertunsicherheit von der präzisen und bekannten Lage der Kameras und der Beleuchtungskomponenten absolut zueinander und relativ im 3D-Beobachtungs- bzw. Koordinatensystem bekannt ist.

Heutige Multikamerasysteme lassen sich nur eingeschränkt präzise skalieren, reproduzieren, montieren und kalibrieren. Eine Skalierung erfolgt durch Erhöhung oder Reduzierung der Kameraanzahl des Systems. Dabei ist eine Erhöhung der Messwertauflösung mit einer Erhöhung der Anzahl von Kameras in dem System möglich. Die Erweiterung eines Systems von beispielsweise drei auf vier Kameras erfordert allerdings eine Neupositionierung und folgemäßig die Neukalibrierung aller Kameras. Oftmals scheitert dies zudem daran, dass die Kameras nicht beliebig dicht aneinander angeordnet werden können, weil ihre baulichen Abmessungen oder Halterungen an Montageflanschen dies nicht zulassen. Eine beliebige Skalierung ist somit nicht möglich. Bei der Reproduzierbarkeit eines Kamerasystems geht es vor allem um die exakte Wiedereinahme der ursprünglichen Kameraposition nach einem Reparatur- bzw. Servicefall. Fällt in einem Multikamerasystem eine Kamera aus, muss sie exakt an derselben Stelle durch eine neue Kamera ersetzt werden können, was bei heutigen Kamerasystemen nur schwer möglich ist, so dass eine aufwändige Neukalibrierung aller Kameras erforderlich ist. Dies ist mit einem entsprechenden zeitlichen Aufwand verbunden.

In den zuvor skizzieren IBV-Messsystemen zur Bandinspektion ist es von großer Bedeutung, dass die genaue Position aller Kameras und aller Laser bzw.

Lichtquellen im Anlagenkoordinatensystem genau bekannt ist. In konventionellen Systemen sind die Installation und die Justage der Komponenten vor Ort mit großem Aufwand verbunden. Dieser Aufwand ist bei den Mess- bzw. Kamerabalken 12 gemäß Figuren 4 und 6 zwar deutlich reduziert, weil alle Bildsensoren bereits ab Werk hochgenau in einer gemeinsamen Baugruppe bzw. auf einer Leiterkarte montiert und in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut sind. Die Architektur dieses Kamerabalkens hat jedoch stets eine feste Anzahl von Kameras pro Längeneinheit, die nachträglich nicht geändert werden kann. Einzelne Kameras sind im Reparaturfall vor Ort nicht einzeln auswechselbar, sondern können lediglich im Werk repariert werden. Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Multikamera-Messsystem für die industrielle Bildverarbeitung bereitzustellen, das die vorgenannten Nachteile überwindet, insbesondere in hohem Maß skalierbar ist, eine exakte Positionierung der Kameras des Systems ermöglicht und einen minimalen Aufwand bei der mechanischen Justage und softwaretechnischen Kalibrierung erfordert. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur exakten Positionierung der Kameras bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch das Multikamerasystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach Anspruch 16 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben und werden nachfolgend angesprochen.

Erfindungsgemäß wird ein modulares Multikamerasystem für die industrielle Bildverarbeitung mit wenigstens einem balkenförmigen Trägerprofil und einer Mehrzahl daran befestigter Bestückungsmodule vorgeschlagen, von denen wenigstens ein Teil Kameramodule mit jeweils einem Bildsensor und einem Objektiv sind, wobei die Bestückungsmodule einzeln außen am Trägerprofil an diskreten Modulpositionen abnehmbar angeordnet und bündig aneinanderreihbar sind und eine Breite in Richtung der Längsachse des Trägerprofils aufweisen, die dem Einfachen oder einem Vielfachen einer Basiseinheit entspricht.

Ein Kerngedanke der Erfindung ist es somit, definierte Modulpositionen entlang der Längserstreckung des Trägerprofils zu verwenden, an die die Bestückungsmodule bestimmungsgemäß zu montieren sind, um eine bestimmte und damit bekannte Position relativ zum Trägerprofil und seiner Umgebung einzunehmen. Dies wird durch eine einheitliche Form und Breite der Bestückungsmodule erreicht, die ein Ein oder Vielfaches der definierten Basiseinheit ist. Beispielsweise beträgt die Basiseinheit 1cm. Eine exakte Positionierung jedes einzelnen Bestückungsmoduls, auch von denjenigen, die einen größeren Abstand zu den Längsenden des Trägermoduls haben, kann dann dadurch erreicht werden, dass die Bestückungsmodule bündig aneinandergereiht werden. So kann ein erstes Bestückungsmodul der verkantungsfreien Ausrichtung eines zweiten Bestückungsmoduls dienen, das an dem ersten Bestückungsmodul zur Anlage kommt. Das erste Bestückungsmodule bildet somit eine Referenz. Das zweite Bestückungsmodul erhält dann automatisch ebenfalls die notwendige exakte Position bezogen auf die Längserstreckung des Trägerprofils, jedenfalls sofern das erste Bestückungsmodul exakt positioniert ist, da die Breite der Bestückungsmodule dem Einfachen oder einem Vielfachen der Basiseinheit entspricht. Wird ein drittes Bestückungsmodul bündig an das zweite Bestückungsmodul angesetzt, bildet das zweite Bestückungsmodul die Referenz. Dieses Bestückungsverfahren kann ohne Aufwand und Schwierigkeiten ausgeführt werden. Positioniergenauigkeiten von weniger als 1mm, insbesondere von wenigen zehntel Millimetern, sind hiermit erreichbar.

Dabei müssen allerdings nicht zwingend alle Bestückungsmodule nach dieser Aneinanderreihung auf dem Trägerprofil verbleiben. Vielmehr kann eine bündige Aneinanderreihung auch nur zum Zwecke der exakten Positionierung längs der Längserstreckung erfolgen.

Beispielsweise kann ein Bestückungsmodul eine Distanzplatte sein, an der ein anderes Bestückungsmodul bündig angelegt wird. Das andere Bestückungsmodul kann ebenfalls eine Distanzplatte oder eine funktionsreicheres Bestückungsmodul wie ein Kameramodul oder ein Beleuchtungsmodul sein, welches dann dessen gewünschte Modulposition exakt einnimmt. Die Distanzplatte oder -platten können auf dem Trägerprofil verbleiben oder abgenommen werden.

Zusätzlich zu dem bündigen Anlegen eines zweiten Bestückungsmoduls an ein erstes Bestückungsmodul, wodurch die Position des zweiten Bestückungsmoduls längs der Längsachse des Trägerprofils festgelegt ist, kann das zweite Bestückungsmodul dank der identischen Länge der Bestückungsmodul auch quer zur Längsachse des Trägerprofils exakt ausgerichtet werden.

Die Bestückungsmodule können grundsätzlich beliebig entlang der Längserstreckung des Trägerprofils angeordnet werden, d.h. mechanisch ist die Positionierbarkeit der Bestückungsmodule nicht unbedingt auf die definierten Modulpositionen beschränkt. Gleichwohl ist es von Vorteil, wenn an jeder Modulposition eine Einrastmöglichkeit besteht. So können das Trägerprofil und die Bestückungsmodule derart ausgebildet sein, dass ein Bestückungsmodul an jeder Modulposition eine Rastverbindung mit dem Trägerprofil eingehen kann, um die Modulposition einzunehmen. Das Lösen einer solchen Rastverbindung durch Längsverschiebung des Bestückungsmoduls relativ zum Trägerprofil ist dann nur unter Überwindung einer bestimmten Kraft möglich.

Die Rastverbindung kann mechanisch erfolgen. So kann seitens des Trägerprofils an jeder Modulposition wenigstens eine Kavität in Form einer Vertiefung oder einem Loch vorgesehen sein, in welches ein federnd gelagertes Rastmittel wie z.B. eine Kugel oder ein Stift seitens des Bestückungsmoduls eingreifen kann. Alternativ kann die Kavität seitens des Bestückungsmoduls vorliegen und das federnd gelagerte Rastmittel seitens des Trägerprofils vorliegen, jedoch ist diese Variante im Hinblick auf eine mögliche Teilbestückung des Trägerprofils wirtschaftlich nicht sinnvoll.

Zusätzlich oder alternativ kann das Trägerprofil die diskreten Modulpositionen durch vorgebende Markierungen in regelmäßigen Abständen aufweisen, wobei der Abstand zwischen zwei Markierungen der Basiseinheit entspricht. Ein Bestückungsmodul kann dann an einer Markierung oder zwei benachbarten Markierungen ausgerichtet werden. Die Markierungen gewährleisten somit ebenfalls, alternativ oder zusätzlich, eine exakte Positionierung der Bestückungsmodule an den Modulpositionen und zwar sowohl, wenn sie beabstandet zueinander angeordnet sind, als auch wenn sie bündig aneinander liegen.

In einer Ausführungsvariante können auch die Bestückungsmodule eine Markierung aufweisen, vorzugsweise randseitig insbesondere in der Mitte ihrer Breite, so dass diese Markierung fluchtend mit einer Markierung auf dem Trägerprofil ausgerichtet werden kann.

Bei den Markierungen kann es sich beispielsweise um Striche handeln, die in regelmäßigen Abständen auf das Trägerprofil auf- oder eingebracht sind, z.B. in Form von Kerben. Zusätzlich oder alternativ können Positionsnummern oder Symbole als Markierungen den Modulpositionen zugeordnet auf das Trägerprofil aufgebracht sein, wobei eine Positionsnummer eindeutig eine bestimmte Modulposition definiert. Die Positionsnummern ermöglichen in Ermangelung einer weiteren Markierung eine grobe Positionierung eines Bestückungsmoduls, wobei die Feinpositionierung über eine oder mehrere aneinander gereihte Distanzplatten und/ oder über die Rastverbindung möglich ist.

Die Modularität des erfindungsgemäßen Multikamerasystems wird dadurch erreicht, dass an jeder der Modulpositionen ein beliebiges Bestückungsmodul angeordnet werden kann, wobei jede Modulposition auch frei von einem Bestückungsmodul bleiben kann. Somit ist das erfindungsgemäße Multikamerasystem nicht nur skalierbar, sondern kann an jede Anwendung bedarfsweise und vor Ort angepasst werden.

Bei einem Bestückungsmodul kann es sich um ein Kameramodul, ein Beleuchtungsmodul oder eine Distanzplatte handeln. Es ist ferner auch möglich, dass ein Bestückungsmodul eine Kombination aus einem Kamera- und einem Beleuchtungsmodul ist. Ferner kann ein Bestückungsmodul zwei oder mehr Bildsensoren oder Beleuchtungseinheiten umfassen. Hieraus ergeben sich unterschiedliche Bestückungsvarianten für das Trägerprofil.

Das Trägerprofil kann innerhalb eines Abschnitts vollbestückt sein, d.h. an jeder definierten Modulposition dieses Abschnitts ein Bestückungsmodul aufweisen. Gemäß einer anderen Ausführungsvariante kann das Trägerprofil nur teilweise bestückt sein, d.h., dass nur ein Teil der Modulpositionen mit Bestückungsmodulen belegt ist, wohingegen die übrigen Modulpositionen des Abschnitts frei sind. Als Abschnitt ist dabei ein zusammenhängender Bereich zwischen den axialen Enden des Trägerprofils zu betrachten.

Erfindungsgemäß sind zumindest ein Teil der Bestückungsmodule Kameramodule. Vorzugsweise können jedoch alle vorhandenen Bestückungsmodule Kameramodule sein. Sind in der vollbestückten Variante des Trägerprofils alle Bestückungsmodule Kameramodule, wird eine maximale Auflösung der beobachteten Szene erreicht. Es liegt somit kein Mischverbau mit Beleuchtungsmodulen vor. Das Trägerprofil mit seinen Kameramodulen bildet dann funktional einen Kamerabalken, wie er in Bezug zum Stand der Technik zuvor erwähnt wurde. In einer Ausführungsvarianten kann ein Teil der Bestückungsmodule durch Kameramodule und ein anderer Teil durch Distanzplatten gebildet sein. Dies gilt sowohl für die vollbestückte als auch für die teilbestückte Variante. Dabei dient eine Distanzplatte einerseits dazu, eine definierte Anlage für ein anderes Bestückungsmodul bereitzustellen, um dieses genau zu positionieren, und Abstände zwischen Bestückungsmodulen, die nicht unmittelbar benachbart sind, oder zwischen einem Bestückungsmodul und dem Rand des Trägerprofils zu überbücken. Andererseits dient eine Distanzplatte dazu, das Trägerprofil abschnittsweise abzudecken, um die Seite und Rückseite eines Kameramoduls oder Beleuchtungsmoduls vor Fremdkörpern zu schützen.

Gemäß einer Ausführungsvariante kann ein Teil der Bestückungsmodule Kameramodule und ein anderer Teil Beleuchtungsmodule sein. Somit sind Kameramodule und Beleuchtungsmodule gemeinem in einem einzigen Trägerprofil angeordnet. Es wird also kein zusätzlicher Lichtbalken benötigt, was den Montageaufwand des Kamerasystems vereinfacht. Auch in dieser Ausführungsvariante kann das Trägerprofil teilbestückt oder vollbestückt sein. Ein Beleuchtungsmodul dient dazu, die von einem Kameramodul erfasste Szene zu beleuchten. Hierzu kann ein Beleuchtungsmodul eine Lichtquelle in Form einer Leuchtdiode (LED) oder eines Lasers, vorzugsweise eines Linienlasers aufweisen.

Gemäß einer Ausführungsvariante kann ein Teil der Bestückungsmodule Kameramodule, ein anderer Teil Beleuchtungsmodule und ein weiterer Teil Distanzplatten sein. Die Distanzplatten können zwischen Kameramodulen, zwischen einem Kameramodul und einem Beleuchtungsmodul, zwischen zwei Beleuchtungsmodulen oder zwischen dem Rand des Trägerprofils und einem Kamera- oder Beleuchtungsmodul angeordnet sein.

Gemäß einer anderen Ausführungsvariante kann ein zum ersten Trägerprofil identisches zweites Trägerprofil vorgesehen sein, bei dem alle Bestückungsmodule Beleuchtungsmodule sind. Auch dies gilt sowohl für eine vollbestückte als auch für eine teilbestückte Variante des zweiten Trägerprofils, wobei eine Vollbestückung eines Abschnitts des zweiten Trägerprofils mit Beleuchtungsmodulen in der Praxis nicht erforderlich sein wird. Dieses zweite Trägerprofil ist dann zwar zusätzlich zum ersten Trägerprofil zu montieren. Es hat jedoch den Vorteil, dass die Ausrichtung der Lichtemissionsrichtung der Lichtquelle unabhängig vom ersten Trägerprofil und gleichzeitig für alle Beleuchtungsmodule erfolgen kann.

Schließlich kann in einer Ausführungsvariante ein Teil der Bestückungsmodule durch Beleuchtungsmodule und ein anderer Teil durch Distanzplatten gebildet sein. Die Distanzplatten können zwischen zwei Beleuchtungsmodulen oder zwischen dem Rand des Trägerprofils und einem Beleuchtungsmodul angeordnet sein.

Ein Kameramodul stellt eine Digitalkamera mit einem Bildsensor, einem Objektiv, einem Prozessor und einer Datenschnittstelle dar, um die Bilddaten an eine externe Auswerteeinheit zu übertragen. Der Bildsensor kann ein Zeilenbildsensor oder ein Matrixbildsensor sein, beispielsweise eine CCD- oder CMOS-Bildsensor. In einer Ausführungsvariante können alle Kameramodule Zeilen-Bildsensoren oder Matrix- Bildsensoren haben. In einer anderen Ausführungsvariante kann ein Teil der Kameramodule Zeilen-Bildsensoren und ein anderer Teil der Kameramodule Matrix- Bildsensoren haben. Somit kann das Multikamerasystem optimal bedarfsweise an die entsprechende Anwendung angepasst werden.

Es ist des Weiteren möglich, dass eines der Kameramodule eine Wärmebildkamera ist. So können Wärmequellen detektiert oder bei Objekten, die eine bestimmte Temperatur haben müssen, deren Temperatur geprüft und überwacht werden.

Das Trägerprofil kann vorzugsweise eine Längsnut aufweisen, in der die Bestückungsmodule zumindest teilweise einliegen und in Richtung der Längsachse des Trägerprofils verschieblich sind. Die Längsnut dient somit als Aufnahme für die Bestückungsmodule nach dem Prinzip einer Nut-Feder Verbindung, so dass sie nur in die Richtung längs der Trägerprofilachse beweglich sind. Alternativ kann die Längsnut zumindest an einer Längsseite einen hinterschneidenden Formschluss bilden. Dies hat den Vorteil, dass eine Befestigung nur auf der gegenüberliegenden Längsseite erforderlich ist. Durch Verwendung eines hinterschneidenden Formschlusses auf beiden Längsseiten z.B. in der Form eines Schwalbenschwanzprofils kann eine Befestigung ganz entfallen, da eine Halterung über den Formschluss erfolgt. Jedoch sind die Bestückungsmodule dann von einem Längsende einzusetzen und an die entsprechende Position zu schieben und können somit nicht mehr einzeln demontiert werden. Um diesen Nachteil zu überwinden, kann der Formschluss an wenigstens einer Längsseite durch einen zurückziehbaren Vorsprung gebildet sein. Um den Formschluss zu lösen und das einzelne Modul zu entnehmen ist dann lediglich der Vorsprung zurückzuziehen.

Ist ein Bestückungsmodul auf das Trägerprofil gesetzt, bildet das Trägerprofil ein Gehäuse in Form einer rückseitigen Abdeckung für das Bestückungsmodul.

Die Befestigung der Bestückungsmodule am Trägerprofil kann auf beliebige Art erfolgen, die eine lösbare Verbindung bewirkt, beispielsweise mittels Schrauben, einem lösbaren Formschluss wie einer lösbaren Rastverbindung, oder mittels einer Klemmverbindung mit Exzenter.

Von Vorteil ist es, wenn das Trägerprofil ein Hohlprofil ist. So kann das Hohlprofil dazu verwendet werden, einzelne Leitungen zu den Bestückungsmodulen in einem Hohlraum im Inneren des Trägerprofils zu führen und damit geschützt unterzubringen. Bei den Leitungen kann es sich um Datenleitungen zu den Kameramodulen, Steuerleitungen zu den Beleuchtungseinheiten, Versorgungsleitungen oder Kombinationen der genannten Leitungen handeln. Gegebenenfalls können weitere elektronische Komponenten für die digitale Bilddatenverarbeitung z.B. für eine Vorverarbeitung der Bilddaten ebenfalls in dem Hohlprofil untergebracht werden. Um die Leitungen zu den einzelnen Modulpositionen aus dem Hohlraum herauszuführen, können an den Modulpositionen Öffnungen in das Trägerprofil eingebracht sein.

Ideal ist es, wenn das Trägerprofil ein sogenanntes Konstruktionsprofil ist. Konstruktionsprofile besitzen viele Kammern im inneren und Nuten am Außenumfang, die sich über die gesamte axiale Länge erstrecken und für unterschiedliche Zwecke, z.B. zur Befestigung von Komponenten an dem Trägerprofil, zur Befestigung des Trägerprofils selbst oder zur Durchströmung mit einem Kühlmittel zwecks Kühlung des Trägerprofils. Geeigneterweise besteht das Trägerprofil aus einem Metall, vorzugsweise Aluminium.

Die Bestückungsmodule weisen vorzugsweise eine rechteckige, insbesondere langgestreckte Grundform mit ebenen parallelen Längsseiten auf. Dies ermöglicht, dass sie bündig aneinandergereiht werden können.

In einer Ausführungsvariante kann ein Bestückungsmodul eine Trägerplatte aufweisen, mit welcher es an dem Trägerprofil befestigt ist, wobei eine Leiterplatte an der dem Trägerprofil zugewandten Rückseite der Trägerplatte gehalten ist, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung. Vorzugsweise bildet die Trägerplatte das einzige mechanische Bauteil des Bestückungsmoduls, das insoweit einen sehr einfachen konstruktiven Aufbau besitzt. Die Trägerplatte deckt zudem eine Elektronik der Kameramodule oder Beleuchtungsmodule auf der Leiterplatte schützend ab.

Gemäß einer Weiterbildung kann die Trägerplatte Teil eines Gehäusekörpers sein, innerhalb dem eine Elektronik der Kameramodule oder Beleuchtungsmodule angeordnet ist. Beispielsweise kann ein Rahmen an der zum Trägerprofil gerichteten Unterseite von der Trägerplatte vorstehen und die Elektronik seitlich einfassen, wobei der Gehäusekörper aus der Trägerplatte und dem Rahmen gebildet ist, insbesondere besteht. So kann der Gehäuseköper auf seiner zum Trägerprofil gerichteten Rückseite offen sein und die Leiterplatte den Gehäusekörper verschließen. Somit bildet die Leiterplatte ein Teil des Gehäuses. Dies ist möglich, weil auch das Trägerprofil als ein Gehäuse für die Bestückungsmodule fungiert und wiederum die Leiterplatte schützt. Auf ein vollständig geschlossenes Gehäuse für ein Kamera- oder Beleuchtungsmodul kann somit verzichtet werden. Dies hat den Vorteil, dass Gewicht und Materialkosten bei jedem Bestückungsmodul eingespart werden können.

Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn das Trägerprofil als Kühlkörper für die Bestückungsmodule verwendet wird. Obgleich ein Kameramodul oder ein Beleuchtungsmodul selbst vergleichsweise geringe Verlustwärme erzeugt und damit in der Praxis nicht gekühlt werden muss, kann eine Zwangskühlung in bestimmten Anwendungen des erfindungsgemäßen Multikamerasystems notwendig oder vorteilhaft sein, um die Lebensdauer der Kameramodule und/ oder Beleuchtungsmodule zu erhöhen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Multikamerasystem bei hohen Umgebungstemperaturen betrieben wird oder zur Überwachung oder Vermessung heißer Objekte. Zur Kühlung kann ein Bestückungsmodul über eine Wärmebrücke mit dem Trägerprofil in wärmeleitender Verbindung stehen. Als Wärmebrücke kann z.B. eine Wärmeleitpaste verwendet werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann eine Dichtung zwischen zwei benachbarten Bestückungsmodulen angeordnet sein und dichtend an diesen anliegen. Somit kann verhindert werden, dass Staub oder andere Schmutzpartikel an die Elektronik gelangen.

Vorzugsweise weist die Leiterplatte bei einem Kameramodul an ihrer dem Trägerprofil zugewandten Seite eine Datenschnittstelle auf, um Bilddaten zu übertragen. Vorzugsweise erfolgt über die Datenschnittstelle gleichzeitig eine Bestromung des Kameramoduls. Die Schnittstelle kann eine GigE (Gigabit-Ethernet), eine USB, CoaX oder IEEE1384 Schnittstelle sein.

Erfindungsgemäß wird des Weiteren ein Verfahren zum Positionieren von Bestückungsmodulen auf einem balkenförmigen Trägerprofil zur Herstellung eines modularen Multikamerasystems für die industrielle Bildverarbeitung vorgeschlagen, bei dem die Bestückungsmodule einzeln außen am Trägerprofil an diskreten Modulpositionen abnehmbar angeordnet werden, in dem sie bündig aneinander angelegt, oder an Markierungen am Trägerprofil längs seiner Längsachse ausgerichtet oder in eine Rastverbindung an der Modulposition gebracht werden.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Figuren näher erläutert. Bei den Figuren behalten identische oder funktionsgleiche Elemente von Figur zu Figur dasselbe Bezugszeichen.

Es sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die Begriffe „aufweisen“, „umfassen“ oder „beinhalten“ keinesfalls das Vorhandensein weiterer Merkmale ausschließen. Ferner schließt die Verwendung des unbestimmten Artikels bei einem Gegenstand nicht dessen Plural aus.

Es zeigen:

Figur 1 : eine IBV-Messanordnung zur Vollständigkeitskontrolle an einem Objekt Figur 2: einen Zeilen-Bildsensor (links) und Zeilenkamera (rechts)

Figur 3: einen Matrix-Bildsensor (links) und Matrixkamera (rechts)

Figur 4: einen Kamerabalken und gegenüberliegenden Lichtbalken in einem Bandinspektionssystem

Figur 5: das Funktionsprinzip einer Lasertriangulation

Figur 6: eine Messbalkenanordnung zur lückenlosen 3D-Messung quer zum Band Figur 7: ein erfindungsgemäßes Kameramodul in Seitenansicht Figur 8: das erfindungsgemäße Kameramodul in perspektivischer Ansicht von unten

Figur 9: das erfindungsgemäße Kameramodul montiert auf einem Trägerprofil in Seitenansicht

Figur 10: ein erfindungsgemäßes Multikamerasystem mit einer Vielzahl an Kameramodulen auf dem Trägerprofil (Vollbestückung)

Figur 11: ein erfindungsgemäßes Multikamerasystem mit einzelnen

Kameramodulen auf dem Trägerprofil alle drei Modulpositionen (Teilbestückung)

Figur 12: Sechs Kameramodule an den Längsenden des Trägerprofils als Kamerabalken

Figur 13: Mischbestückung des Trägerprofils mit unterschiedlichen Kameramodulen Figur 14: Kameramodule auf dem Trägerprofil mit zwischenliegenden Distanzplatten

Figur 15: Distanzplatten unterschiedlicher Breite als Abstandhalter Figur 16: ein vollbestücktes Trägerprofil mit abwechselnder Folge von drei Kameramodulen und einem Beleuchtungsmodul Figur 17: ein vollbestücktes Trägerprofil mit Kamera- und Beleuchtungsmodulen und Distanzplatten

Figur 18: teilbestücktes Trägerprofil mit Markierungen und Kavitäten für eine Rastverbindung Figur 19: Draufsicht auf den Anfangsabschnitt eines teilbestückten Trägerprofils mit Markierungen und Kavitäten für eine Rastverbindung Figur 20: Querschnitt entlang Schnittlinie B-B in Figur 19

Figur 21 : perspektivische Ansicht des Anfangsabschnitts eines Trägerprofils gemäß Figur 19

Figur 22: teilbestücktes Trägerprofil mit Markierungen und Distanzplatten Figur 23: perspektivische Ansicht des Anfangsabschnitts des Trägerprofils gemäß Figur 22

Figur 24: perspektivische Ansicht der Distanzplatte gemäß Figur 22 Figur 25: Seitenansicht einer Distanzplatte mit Exzenterbefestigung Die Erfindung beschreibt eine Anordnung bzw. ein Anordnungsverfahren, in der bzw. bei dem Kameramodule 20, die jeweils einen Bildsensor ein Objektiv 21 und eine Datenschnittstelle 26 aufweisen, nicht innerhalb eines Hohlprofils wie im Stand der Technik, sondern einzeln außen auf ein Trägerprofil 31 an diskreten Modulpositionen präzise montiert sind bzw. montiert werden, einzeln wieder demontiert werden können, beispielsweise zu Reparaturzwecken, und anschließend wieder exakt auf dem Trägerprofil replatziert werden können. Alternativ zu den Kameramodulen 20 können Beleuchtungsmodule und Distanzplatten identisch montiert werden. Die Kameramodule 20, Beleuchtungsmodule 41 und Distanzplatten 40 bilden Bestückungsmodule für das Trägerprofil 31.

Figuren 7 und 8 zeigen ein erfindungsgemäßes Kameramodul 20 in Seitenansicht. Das Kameramodul 20 weist einen Gehäusekörper 22, 23, ein Objektiv 21 , eine Elektronik auf einer Leiterplatte 25 und eine Datenschnittstelle 28 auf. Der Gehäusekörper 22, 23 besteht aus einer Trägerplatte 22, von deren Unterseite ein Rahmen 23 vorsteht, der einen Innenraum des Gehäusekörpers 22, 23 umschließt. Der Gehäusekörper 22, 23 ist somit zur Unterseite offen. Die Leiterplatte 25 verschließt den Innenraum, so dass die Elektronik geschützt im Innenraum einliegt.

Trägerplatte 22 und Rahmen 23 sind einstückig. Der Gehäusekörper 22, 23 besteht aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium. Er kann jedoch auch in Kunststoff ausgeführt und im Spritzgussverfahren hergestellt sein. Der Innenraum kann dadurch Fräsen erzeugt worden sein. Auch eine additive Herstellung (3D-Druck) des Gehäusekörpers 22, 23 möglich, z.B. durch selektives Lasersintern (SLS). Die Elektronik umfasst zumindest einen Bildsensor und einen Prozessor, wobei sie weitere Komponenten aufweisen kann. Die Leiterplatte 25 ist mittels Schrauben 26 an der Trägerplatte 22 gehalten. Allerdings kann die Befestigung auch anders ausgestaltet sein, beispielsweise mittels einer Klemm- oder Rastverbindung. Ferner weist die Leiterplatte 25 an ihrer Rückseite die Datenschnittstelle 28 in Gestalt einer Steckverbindung auf, über die das Kameramodul 20 mit einer Datenleitung 29 steckverbunden werden kann. Die Datenleitung 29 versorgt das Kameramodul 20 auch mit Strom. Sie ist eine Koaxialleitung, kann jedoch auch anders ausgeführt sein. Die Datenübertragung erfolgt in serieller Form.

Der Gehäusekörper 22, 23, genauer gesagt dessen Trägerplatte 22 besitzt eine langgestreckte rechteckige Grundform konstanter Höhe und mit einer Breite, die dem Zweifachen der Basiseinheit B entspricht. Die Längsenden der Trägerplatte 22 sind oberseitig gefast. Der Rahmen 23 ist von den Längsenden zurückgesetzt, so dass die Trägerplatte 22 den Rahmen 23 unter Bildung von Montageflügeln 24 überragt. Die Unterseite der Montageflügel 24 bildet eine Montagefläche, die zur Anlage auf dem Trägerprofil 31 gelangt. In den Montageflügeln 24 sind Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben oder Stiften 27 vorgesehen, um das Kameramodul 20 auf dem Trägerprofil 31 zu befestigen.

Infolge der Rechteckform liegen die Längsseiten der Trägerplatte 22 parallel. Sie sind außerdem eben und liegen senkrecht zur Montagefläche, so dass mehrere Kameramodule 20 bündig aneinandergereiht werden können.

Erfindungsgemäß besitzen alle Bestückungsmodule eine identische Grundform, so dass sie prinzipiell gegeneinander austauschbar sind, wobei allerdings die Breite variieren kann. Im Falle der Distanzplatten kann die Breite sogar gleich oder größer ihrer Länge sein, siehe Figur 14. Die Bestückungsmodule besitzen somit eine Bauform, die ihre symbiotische Montage auf dem Trägerprofil ermöglicht.

Auf der der Leiterplatte 25 gegenüberliegenden Vorderseite der Trägerplatte 22 ist ein Objektiv 21 angeordnet, das von dieser Vorderseite vorsteht. Das Objektiv 21 ist mit einem Gewinde in eine Gewindebohrung der Trägerplatte 22 eingeschraubt. Die Gewindebohrung liegt über dem Bildsensor, so dass das Objektiv mit dem Bildsensor fluchtet. Bezogen auf die Längserstreckung und die Breite ist das Objektiv 21 mittig auf der Trägerplatte 22 angeordnet. Allerdings sind beliebige außermittige Anordnungen möglich. Ferner kann die Trägerplatte in einer Ausführungsvariante eine zu einem Längsende ansteigende Höhe aufweisen, so dass das Objektiv 21 gegenüber der Montagefläche gekippt angeordnet ist. In einer gemeinsamen Anordnung mit einem Beleuchtungsmodul 41 kann auf diese Weise ein Winkel zwischen der optischen Achse des Kameramoduls 20 und der Lichtemissionsrichtung des Beleuchtungsmoduls 40 realisiert werden, um eine Lasertriangulation durchzuführen.

Figur 9 zeigt ein erfindungsgemäßes Trägerprofil 31 im Querschnitt bzw. in unabgedeckter Seitenansicht mit einem auf dem Trägerprofil 31 montierten Kameramodul 20 gemäß der Figuren 7 und 8. Der Querschnitt ist hier beispielhaft quadratisch, er kann jedoch auch rechteckig oder beliebig anders sein. Das Trägerprofil 31 ist ein modifiziertes Hohlprofil oder Konstruktionsprofil aus Metall, insbesondere Aluminium, wie es üblicherweise im industriellen Anlagen- und Sondermaschinenbau eingesetzt wird. Es besteht aus einer Stützstruktur 32 mit zahlreichen Kammern 33 und einem zentralen Hohlraum 34, die sich entlang der Längsachse 39 über die gesamte axiale Länge des Profils 31 erstrecken. Der zentrale Hohlraum 34 wird als Kabelkanal für die Datenleitungen 29 zu den Kameramodulen 20 und gegebenenfalls weiteren elektrischen Leitungen zu anderen Bestückungsmodulen verwendet, die somit geschützt in dem Trägerprofil 31 einliegen. Bezogen auf eine Mittelebene, die sich auch durch das Kameramodul 20 erstreckt, ist das Trägerprofil spiegelsymmetrisch.

Das Trägerprofil 31 besitzt an drei seiner Seiten jeweils zwei parallele Längsnuten 35 zur Aufnahme von Nutensteinen bzw. zur Befestigung weiterer Komponenten an dem Trägerprofil 31 oder zur Befestigung des Trägerprofils 31 selbst. Eine der Seiten des Trägerprofils 31 weist eine Längsnut 36 zur Aufnahme der Bestückungsmodule 20, 40, bzw. der Kamera- oder Beleuchtungsmodule auf. Der Gehäusekörper 22, 23 eines Kameramoduls erstreckt sich teilweise in diese Längsnut 36 in der Art einer Nut-Feder Verbindung hinein. Somit kann jedes Bestückungsmodul 20, 41 auf das Trägerprofil 31 verkantungsfrei aufgesetzt werden und ist nur in eine Richtung längs der Hohlprofilachse 39 beweglich. Genauer gesagt, liegt der Rahmen 23 des Gehäusekörpers 22, 23 in der Längsnut 36 ein, wobei die Montageflächen der Montageflügel 24 außen auf dem Trägerprofil 31 aufliegen.

Der Nutboden 38 erhebt sich in einem mittleren Bereich zum Kameramodul 20, so dass er jenseits dieser Erhebung tiefer ist, um ausreichend Platz für die Halteschrauben 26 der Leiterplatte 25 zu gewährleisten. Über eine Wärmebücke 37 besteht eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem Kameramodul 20 und dem Trägerprofil 31, insbesondere zwischen der Leiterplatte 25 und dem erhabenen Nutboden 38.

Figur 10 zeigt ein erfindungsgemäßes Multikamerasystem 30 mit einem Trägerprofil 31 gemäß Figur 9, das in einem Abschnitt A vollbestückt ist mit zwölf baulich identischen Kameramodulen 20 gemäß Figuren 7 und 8. Die Kameramodulen 20 liegen bündig aneinander an und bilden somit eine lückenlose Reihe. Das Entfernen eines Kameramoduls 20 im Reparaturfall ist jederzeit möglich ohne die Anordnung zueinander zu verändern. Die Kameramodule 20 können auch bezüglich ihrer Bildsensoren identisch sein. Alternativ kann ein Teil der Kameramodule 20 einen Zeilen-Bildsensor und der übrige Teil einen Matrix-Bildsensor enthalten. In einer anderen Ausführungsvariante ist es möglich, dass sich die Bildsensoren hinsichtlich der Pixelauflösung unterscheiden.

Figuren 11, 12 und 13 zeigen alternative Bestückungsvarianten, bei denen Kameramodule 20, 20a, 20b auf dem Trägerprofil (31)angeordnet sind. Das Trägerprofil 31 selbst kann eine beliebige Länge aufweisen, insbesondere einen Kamerabalken bilden, wie er im einleitenden Teil bezüglich des Standes der Technik genannt wurde. Figuren 11 und 12 zeigen teilbestückte, Figuren 13 und 14 vollbestückte Trägerprofile 31. In Figur 11 sind mehrere Kameramodule 20 äquidistant zueinander angeordnet. In Figur 12 liegen jeweils nur drei Kameramodule 20 an den Längsenden bündig nebeneinander. Weitere Kameramodule 20 sind nicht vorhanden. Figur 13 zeigt ein vollbestücktes Trägerprofil 31 , auf dem abwechselnd ein Kameramodul 20 mit geringerer und ein Kameramodul 20a mit höherer Auflösung angeordnet sind. Das Kameramodul 20a mit höherer Auflösung ist beispielsweise eine 5x5 (25)-Megapixel-Lichtbildkamera. Es hat eine Breite, die dem Vierfachen der Basiseinheit B und somit der doppelten Breite des Kameramoduls 20 mit geringerer Auflösung entspricht.

Ähnlich zu Figur 12 sind in Figur 14 nur Kameramodule 20 an den Längsenden bündig nebeneinander angeordnet, und zwar jeweils vier Kameramodule 20, 20b. Ferner unterscheiden sich diese Kameramodule 20, 20b derart, dass eine Wärmebildkamera 20b neben einer Lichtbildkamera 20 angeordnet ist. Zwischen den Vierer-Anordnungen an den Längsenden liegen zwei Distanzplatten 40d. Die Breite der Distanzplatten 40d entspricht hier dem Zehnfachen der Basiseinheit B, was der fünffachen Breite eines Kameramoduls 20, 20b entspricht. Die Distanzplatten 40d dienen einerseits dem Verschließen der Längsnut 36, so dass keine Fremdkörper seitlich an oder hinter die Kameramodule 20 gelangen können. Andererseits dienen die Distanzplatten 40 auch hier der genauen Positionierung der Kameramodule 20, 20b längs der und quer zur Trägerprofilachse 39.

Obgleich Figuren 11, 12 und 14 jeweils ein Multikamerasystem 30 mit einer zur Trägerprofilmitte symmetrischen Bestückung des Trägerprofils 31 zeigen, kann in anderen Ausführungsvarianten auch eine unsymmetrische Bestückung möglich und gewünscht sein.

Vor allem bei großen Abständen zwischen Bestückungsmodulen bzw. zwischen einem Bestückungsmodul 20, 41 und einem Längsende des Trägerprofils 31 sind die Distanzplatten 40 hilfreich, damit ein Bestückungsmodul nicht versehentlich an eine falsche Position gesetzt wird. Die Distanzplatten 40 sind ebenso wie die anderen Module 20, 41 auf dem Trägerprofil 31 frei verschiebbar. Durch eine oder mehrere Distanzplatten 40 zwischen den Kamera- oder Beleuchtungsmodulen 20, 41 kann jedes dieser Module 20, 41 exakt auf einer der Modulpositionen auf dem Trägerprofil 31 angeordnet werden.

Die Distanzplatten 40 können unterschiedliche Breiten haben. Rein beispielhaft sind in Figur 15 vier Distanzplatten 40 unterschiedlicher Breite abgebildet, die ein Einfaches oder ganzzahliges Vielfaches der Basiseinheit B ist. Bezogen auf ein Kameramodul 20, welches links neben den Distanzplatten 40 dargestellt ist und hier die doppelte Breite der Basiseinheit B besitzt, entspricht die Distanzplattenbereite einem Einfachen, ganzzahligen oder halbzahligen Vielfachen der Kameramodulbreite. So hat eine erste Distanzplatte 40a die halbe Breite B des Kameramoduls 20. Eine zweite Distanzplatte 40b hat die Breite 2B des Kameramoduls 20. Eine dritte Distanzplatte 40c hat die 2,5-fache und eine vierte Distanzplatte hat die 5-fache Breite des Kameramoduls 20. Beispielsweise beträgt die Kameramodulbreite 2cm, so dass die Breite der Kameramodule 1, 2, 5 und 10cm beträgt. In Figur 14 sind zwei 10cm Distanzplatten 40d verbaut.

Figuren 16 und 17 zeigen weitere Bestückungsvarianten erfindungsgemäßer Multikamerasysteme 30. Diese unterscheiden sich von den vorherigen darin, dass zusätzlich zu den Kameramodulen 20, Beleuchtungsmodule 41 auf dem Trägerprofil 31 angeordnet sind. Ein Beleuchtungsmodul 41 besitzt eine Lichtquelle in Form einer Leuchtdiode (LED) oder eines Lasers, vorzugsweise eines Punkt- oder Linienlasers. Die Lichtquelle ist hier bezogen auf die Längserstreckung der Trägerplatte mittig angeordnet.

In beiden Varianten ist das Trägerprofil 31 vollbestückt, d. h. an jeder Modulposition befindet sich ein Bestückungsmodul 20, 4041, wobei in der Variante 16 zusätzlich Distanzplatten 40 verbaut sind. In der Variante gemäß Figur 15 folgt auf je drei Kameramodule 20 je ein Beleuchtungsmodul 41 , so dass jedes Beleuchtungsmodul 41 zu beiden Seiten je ein benachbartes Kameramodul 20 hat.

In der Variante gemäß Figur 16 sind an den Längsenden ganz außen je ein Kameramodul 20 und daneben benachbart je ein Beleuchtungsmodul 41 angeordnet. Zwischen den Längsenden sind jeweils Gruppen aus drei Bestückungsmodulen beabstandet zueinander angeordnet, wobei jede Gruppe aus zwei Kameramodulen 20 und einem zwischen diesen liegenden Beleuchtungsmodul 41 besteht. Die Distanzplatten 40 überbrücken die Abstände zwischen den Gruppen sowie zwischen einer Gruppe und dem am Längsende angeordneten Beleuchtungsmodul.

In den beiden Varianten gemäß den Figuren 16 und 17 sind den einzelnen Modulpositionen Positionsnummern 18 von 1 bis 23 zugeordnet. Diese sind hier beispielhaft derart angeordnet, beispielsweise aufgedruckt oder eingraviert, dass sie bei montiertem Bestückungsmodul 20, 40, 41 sichtbar bleiben, so dass man sich der Position des entsprechenden Bestückungsmoduls jederzeit vergewissern kann. Die Positionsnummern 18 können einerseits bei der zielpositionsgerichteten Bestückung des Trägerprofils 31 nach Anweisung dienen, indem die Zielposition eines Bestückungsmoduls 20, 40, 41 durch die entsprechende Positionsnummer 18 angesprochen wird (z.B. Kameramodul mit Matrixsensor auf Position 18). Des Weiteren kann die Angabe der Positionsnummer 18 bei der softwareseitigen Einrichtung des Multikamerasystems 30 zweckdienlich sein, da die Software durch die Angabe der Positionsnummer 18 für ein Bestückungsmodul 20, 40, 41 dessen Position bezogen auf die Längserstreckung 39 des Trägerprofils 31 kennt.

In der Ausführungsvariante nach Figur 18 kann ein Bestückungsmodul 20, 40, 41 an jeder Modulposition eine Rastverbindung mit dem Trägerprofil 31 eingehen, um an der definierten Modulposition einzurasten. Aus dieser Position kann das Modul 20,

40, 41 dann nur durch Überwindung einer entsprechenden Kraft längs zum Trägerprofil 31 verschoben werden. Eine solche Rastverbindung ist hier gebildet durch eine Kavität 19 im Nutboden 38, an jeder Modulposition des Trägerprofils 31 in Form einer Vertiefung oder Sackbohrung und einem federnd gelagerten Rastmittel, z.B. einer Kugel, auf der Seite des jeweiligen Bestückungsmoduls 20, 40, 41. Die Kavitäten 19 sind äquidistant beabstandet und bilden gemeinsam eine Reihe. Wird das Bestückungsmodul 20, 40, 41 in der Längsnut 36 längsverschoben, rastet das Rastmittel automatisch an jeder Modulposition in der entsprechenden Kavität 19 ein. Die Kavitäten 19 sorgen somit für die diskrete Modulposition eines Kameramoduls 20 oder Beleuchtungsmoduls 41 auf dem Trägerprofil 31 als Montageort sicherzustellen.

Wie Figur 18 ferner zeigt, sind im Nutboden 38 Öffnungen 42 in Form von Langlöchern äquidistant beabstandet zueinander eingebracht, welche eine Verbindung zum Hohlraum 34 bereitstellen und als Kabeldurchführung 42 für die jeweilige Daten- bzw. Koaxialleitung 29 dienen. Wie zudem Figur 20 erkennen lässt, besitzt das Trägerprofil 31 eine weitere, innere Kabeldurchführung 42a, die mit der äußeren Kabeldurchführung 42 fluchtet.

Die Modulpositionen für die Bestückungsmodule 20, 40, 41 werden in der Ausführungsvariante nach Figur 18 zusätzlich optisch durch Markierungen 17 auf dem Trägerprofil 31 gekennzeichnet, die in regelmäßigen Abständen vorhanden sind, wobei der Abstand zwischen zwei Markierungen 17 die Basiseinheit B definiert. Die Breite B der hier verwendeten Bestückungsmodule 20 entspricht der doppelten Basiseinheit. Die Markierungen 17 haben die Form von Strichen und sind durch Schlitze oder Kerben im Trägerprofil 31 gebildet. Ihr Abstand beträgt hier beispielhaft 1cm.

Zusätzlich trägt jedes Kameramodul 20 eine Markierung 43 in Form eines Schlitzes oder Kerbe mittig seiner gefasten Stirnseite 46. Eine genaue Positionierung ist dadurch möglich, dass ein Kameramodul 20 mittig zwischen zwei Markierungen des Trägerprofils 31 angeordnet und an diesen ausgerichtet wird oder dass die Markierung 43 des Kameramodul 20 in einer Flucht mit einer Markierung 17 des Trägerprofils 31 ausgerichtet wird.

Schließlich trägt das Trägerprofil 31 Positionsnummern 18, die jeweils einer Modulposition zugeordnet sind und aufgedruckt oder eingraviert sein können.

Figuren 19 bis 21 zeigen das Trägerprofil 31 gemäß Figur 18 in der Bestückungsvariante gemäß Figur 11, wobei in Figur 19 nur der Anfangsabschnitt des Trägerprofils 31 , in Figur 20 der Querschnitt mittig der ersten diskreten Modulposition 01 entlang der Schnittlinie B-B in Figur 19 und in Figur 21 eine Vergrößerung des an dieser ersten Modulposition 01 montierten Kameramoduls 20 dargestellt ist. Wie Figur 20 zeigt, ist die Kavität 19 eine Vertiefung im Nutboden 38. Zudem ist in dieser Figur 20 die äußere Kabeldurchführung 42 und die hierzu fluchtende innere Kabeldurchführung 42a zum inneren Flohlraum 34 erkennbar.

In Figur 19 ist ersichtlich, dass die Markierungen 17 an beiden äußeren Längsseiten des Trägerprofils 31 an bzw. eingebracht sind. Ferner weist auch das Kameramodul 20 an beiden Stirnseiten 46 eine mittige Markierung 43 auf. Der Abstand zweier benachbarter Markierungen 17 entspricht der Basiseinheit B. Und jede Markierung 17 kennzeichnet eine diskrete Modulposition.

Figur 20 veranschaulicht eine Befestigungsvariante des Kameramoduls 20 durch Verklemmung mittels Exzentern 44, 45. So weist das Kameramodul 20 einen Exzenterstift 45 und eine Exzenterscheibe 44 auf. Der Exzenterstift 45 hat auf der dem Trägerprofil 31 abgewandten Seite der Trägerplatte 22 einen zugänglichen Kopf. Die Exzenterscheibe 44 ist fest mit dem dem Kopf gegenüberliegenden Ende des Exzenterstifts 45 verbunden und exzentrisch zur Achse des Exzenterstifts 45 angeordnet. Eine Drehung des Exzenterstifts 45 hat dadurch eine Verschwenkung der Exzenterscheibe 45 derart zur Folge, dass die Exzenterscheibe 44 mit fortschreitender Drehung des Exzenterstifts 45 zunehmend vom Gehäusekörper 22, 23 absteht und diesen dadurch an der Innenseite der Längsnut 36 verklemmt. Zur Verbesserung der Klemmwirkung hat die Längsinnenseite der Längsnut 36 einen Rücksprung 47, wobei der Übergang von der Längsinnenseite der Längsnut 36 zu diesem Rücksprung eine Fase bildet. An dieser Fase liegen die beiden Exzenterscheibe 44 im herausgeschwenkten Zustand klemmend an.

Die Exzenterscheiben 44 und Exzenterstifte 45 erfüllen des Weiteren die Aufgabe der Halteschrauben 26 in Figur 9 und halten die Leiterplatte 25 am Gehäusekörper 22, 23.

Figur 20 veranschaulicht außerdem, dass sich das Objektiv 21 durch die Trägerplatte 22 hindurch erstreckt und bis an den Bildsensor 6b ragt. Hierzu besitzt das Objektiv 21 ein Außengewinde und ist in die Trägerplatte 22 eingeschraubt.

Wie anhand von Figur 21 ersichtlich ist, befindet sich das in Figur 20 geschnittene Kameramodul 20 an der Modulposition mit der Nummer 01. Diese Positionsnummer 18 ist an einer Längsseite des Trägerprofils 31 unterhalb der Modulposition, insbesondere unterhalb der dieser Modulposition zugeordnete Markierung angeordnet. Außerdem zeigt Figur 21 in vergrößerter Darstellung die exakte Positionierung des Kameramoduls 20 durch fluchtende Ausrichtung der Markierung 43 am Kameramodul 20 mit der korrespondierenden Markierung 17 am Trägerprofil 31.

In den Figuren 22 und 23 ist eine Ausführungsvariante eines vollbestückten Trägerprofils 31 dargestellt, bei dem auf jeder 1+n-12-ten Modulposition (n = 0, 1, 2, ...) ein Kameramodul 20 angeordnet ist, wobei zwischen zwei benachbarten Kameramodulen 20 eine Distanzplatte 40d liegt. Somit ist das Trägerprofil 31 abwechselnd mit einem Kameramodul 20 und einer Distanzplatte 40d bestückt. Das Kameramodul liegt an der ersten, der 13-ten, 25-ten usw. Modulposition. Analog zu Figur 21 zeigt Figur 23 eine vergrößerte Ansicht des Kameramoduls 20 an der Modulposition 01. Der Unterschied zu Figur 21 besteht lediglich darin, dass eine Distanzplatte 40d bündig an diesem Kameramodul 20 anliegt. Außerdem ist die Distanzplatte 40d quer zur Längsachse 39 des Trägerprofils 31 versatzfrei an dem ersten Kameramodul 20 ausgerichtet, so dass die Stirnseite 46 der Distanzplatte 40d und die Stirnseite 46 des Kameramoduls miteinander fluchten.

Figur 24 zeigt eine perspektivische Ansicht einer einzelnen Distanzplatte 40d, wie sie in Figuren 22 und 23 auf dem Trägerprofil 31 angeordnet ist. Figur 25 zeigt deren Seitenansicht. Figur 24 verdeutlicht, dass auch die Distanzplatte 40d an ihrer Stirnseite 46 eine Markierung 43 hat, die für eine exakte Positionierung längs der Profilachse 39 mit einer entsprechenden Markierung 17 am Trägerprofil 31 in fluchtende Übereinstimmung zu bringen ist. Allerdings besitzt die Distanzplatte 40d in Figuren 22 und 23 bereits aufgrund der bündigen Anlage an dem ersten Kameramodul 20 seine exakte Positionierung, so dass die Markierungen 43, 17 automatisch fluchten.

Anhand von Figur 25 wird deutlich, dass auch die Distanzplatten 40 in identischer Weise zum Kameramodul 20 in Figur 20 mit Hilfe von Exzentern 44, 45 klemmend befestigt werden können. Es wird deshalb auf die Erläuterungen zu Figur 20 verwiesen. Auch die Beleuchtungsmodule 41 können diese Befestigungsart aufweisen.

Zusammengefasst stellt sich Erfindung somit darin dar, dass durch die besondere Bauform der Kameramodule 20 Bildsensoren 6a, 6b und Beleuchtungsmodule 41 in definiertem Abstand zueinander auf einem Trägerprofil 31 montiert und wieder demontiert werden können. Ein so bestücktes Trägerprofil 31 bildet damit einen Kamerabalken. Eine zu den Kameramodulen 20 vergleichbare Bauform wird für die Beleuchtungsmodule 41 verwendet, so dass Kameramodule 20 und Beleuchtungsmodule 41 in definierten Abständen auf demselben Trägerprofil 31 angeordnet werden können. Ferner können auf einem zweiten Trägerprofil 31 ausschließlich Beleuchtungsmodule 41 angeordnet sein, um auf diese Weise einen reinen Licht- bzw. Laserbalken zu bilden, der gemeinsam mit dem Kamerabalken in dem Multikamerasystem 30 verwendet wird. Auch ist ein Mischbetrieb von unterschiedlichen Bildsensorprinzipien bei den Kameramodulen 20, also Zeilen- und Matrixsensoren möglich.

Die genaue Positionierung der Kamera- und Beleuchtungsmodule 20, 41 auf dem Trägerprofil 31 wird neben ihrer Bauform durch grafische Markierungen 17 wie Striche, Kerben, Maßangaben oder Positionsnummern 18 entlang des Trägerprofils 31 , durch eine Einrastmöglichkeit an jeder Modulposition z. B. in Gestalt von Kavitäten 19 entlang des Trägerprofils 31, in welche die Module 20, 41 an den Modulpositionen einrasten können, und/ oder durch die Verwendung von Distanzplatten 40 definierter Breite (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100 [cm]) unterstützt.

Die Erfindung soll einen Anwender in die Lage versetzen, eine große Anzahl von Bildsensoren oder Lichtquellen (inkl. Laser) präzise und reproduzierbar zueinander anzuordnen bzw. aneinanderzufügen, um damit Messaufgaben der industriellen Bildverarbeitung, insbesondere bei der Qualitätskontrolle bandförmiger Materialien oder transportierter Stückgüter, zu lösen.

Die definierte und vorwiegend äquidistante Aneinanderreihung der bildgebenden Sensoren ist in der Messtechnik von außerordentlicher Bedeutung, weil nur hierdurch mathematische Algorithmen zur Auswertung der Bilddaten angewendet werden können, die eine Position oder geometrische Maßerfassung von Objekten im 2D- oder 3D-Raum ermöglichen (z. B. Bandoberflächeninspektion, Lasertriangulation, Triangulation, stereoskopisches Messen, 3D-Messtechnik usw.). Aber auch in der Fertigung, Montage und Inbetriebnahme von Multikamerasystemen entstehen durch die baukastenartige Architektur der Komponenten des erfindungsgemäßen Multikamerasystems technische und wirtschaftliche Vorteile, da durch das Verfahren nahezu beliebig viele Bildsensoren gegebenenfalls sogar mit unterschiedlichen Wirkprinzipien schnell zu einem System zusammengebaut werden können. Durch diese neuartige Anordnung von Kameramodulen und gegebenenfalls Beleuchtungsmodulen wird ein Messsystem geschaffen, das modular skalierbar ist und schnell kalibriert werden kann. Ferner können die Zeit zur Inbetriebnahme oder von Serviceeinsätzen verkürzt werden sowie Stillstandzeiten von Produktionsanlagen verringert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die vorstehende Beschreibung lediglich beispielhaft zum Zwecke der Veranschaulichung gegeben ist und den Schutzbereich der Erfindung keineswegs einschränkt. Merkmale der Erfindung, die als „kann“, „beispielhaft“, „bevorzugt“, „optional“, „ideal“, „vorteilhaft“, „gegebenenfalls“ oder „geeignet“ angegeben sind, sind als rein fakultativ zu betrachten und schränken ebenfalls den Schutzbereich nicht ein, welcher ausschließlich durch die Ansprüche festgelegt ist. Soweit in der vorstehenden Beschreibung Elemente, Komponenten, Verfahrensschritte, Werte oder Informationen genannt sind, die bekannte, naheliegende oder vorhersehbare Äquivalente besitzen, werden diese Äquivalente von der Erfindung mit umfasst. Ebenso schließt die Erfindung jegliche Änderungen, Abwandlungen oder Modifikationen von Ausführungsbeispielen ein, die den Austausch, die Hinzunahme, die Änderung oder das Weglassen von Elementen, Komponenten, Verfahrensschritte, Werten oder Informationen zum Gegenstand haben, solange der erfindungsgemäße Grundgedanke erhalten bleibt, ungeachtet dessen, ob die Änderung, Abwandlung oder Modifikationen zu einer Verbesserung oder Verschlechterung einer Ausführungsform führt.

Obgleich die vorstehende Erfindungsbeschreibung eine Vielzahl körperlicher, unkörperlicher oder verfahrensgegenständlicher Merkmale in Bezug zu einem oder mehreren konkreten Ausführungsbeispiel(en) nennt, so können diese Merkmale auch isoliert von dem konkreten Ausführungsbeispiel verwendet werden, jedenfalls soweit sie nicht das zwingende Vorhandensein weiterer Merkmale erfordern. Umgekehrt können diese in Bezug zu einem oder mehreren konkreten Ausführungsbeispiel(en) genannten Merkmale beliebig miteinander sowie mit weiteren offenbarten oder nicht offenbarten Merkmalen von gezeigten oder nicht gezeigten Ausführungsbeispielen kombiniert werden, jedenfalls soweit sich die Merkmale nicht gegenseitig ausschließen oder zu technischen Unvereinbarkeiten führen. Bezugszeichenliste

I Kamerasystem der industriellen Bildverarbeitung (IBV) 2a Objekt, Zahnrad

2b Objekt, Band

3 Kamera

3a Zeilenkamera 3b Matrixkamera

4 Datenleitung

5 Auswerterechner 6a Zeilen-Bildsensor 6b Matrix-Bildsensor

7 Optische Achse der Kamera

8 Lichtquelle, Laser

9 Lichtstrahl

10 Bezugsebene

I I Bildebene

12 Kamerabalken

13 Lichtbalken, Laserbalken

14 Fehlstellen, Defekt

15 Serielle Schnittstelle

16 Laserlinie

17 Strichmarkierung

18 Positionsnummer

19 Kavität einer Rastverbindung

20 Kameramodul

20a Lichtbildkameramodul 20b Wärmebildkameramodul

21 Objektiv

22 Trägerplatte

23 Rahmen

24 Montageflügel

25 Leiterplatte

26 Halteschraube für Leiterplatte Befestigungsschraube für Kameramodul Datenschnittstelle Datenleitung, Koaxialleitung Multikamerasystem Trägerprofil Stützstruktur Kammern Zentraler Hohlraum Längsnut für Nutensteine Längsnut für Bestückungsmodule Wärmebrücke Nutboden Längsachse Blindplatte a Blindplatte erster Breite b Blindplatte zweiter Breite c Blindplatte dritter Breite d Blindplatte vierter Breite Beleuchtungsmodul äußere Kabeldurchführung a innere Kabeldurchführung Markierung, Kerbe am Bestückungsmodul Exzenterscheibe Exzenterstift Gefaste Stirnseite eines Bestückungsmoduls Rücksprung