[发明专利]用于物体的精确测量的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于物体的精确测量的方法和设备。

在测量操作中，用于若干不同测量方法的已知组合臂的使用是公 知的。典型的测量是通过接触测量探头或者通过机械连接的测量探头 而进行的。其它测量方法是通过使用不同类型的激光传感器而进行的。 在两种情况下都必须使臂在不同的测量点之间移动，以记录所需的数 据。对于诸如激光读取器的能够移动的其它类型的装备来说，情况也 是如此。

本发明的一个目的是，在包括组合臂的手动操作的便携式测量装 备的帮助下，实现一种用于测量的方法和设备，不必对于每个测量点 都移动组合臂。

上面描述的本发明的目的是通过一种方法实现的，在所述方法中， 在组合臂上配置摄像机，所述组合臂带有测量过程中不能移动的支架， 以取得待测量的物体的二维图像，其中基于摄像机取得的二维图像并 且基于组合臂进行的位移而进行测量。

根据本发明，实现用于测量的设备的目的是通过设备配置实现的， 所述设备配置包括摄像机，所述摄像机配置在具有测量过程中不能移 动的支架的组合臂上，从而它能够取得待测量的物体的二维图像，并 且这些图像和组合臂进行的位移被用作测量物体的基础。

现在将通过一对非限制性的实施例的形式并且借助于附图更加具 体地描述本发明，其中图1显示了包括组合臂的传统测量设备，所述 组合臂具有配置在其自由端的测量探头，图2显示了根据本发明的测 量设备，其具有布置在组合臂的端部的摄像机。

图1中显示了一种已经类型的测量设备，其包括组合臂1，其中在 其自由端配置有测量探头2。为了对未在图中示出的物体进行测量，根 据物体的范围和形状，测量探头2与待测量的物体在多个点上进行接 触。为了使得测量探头能够与这些点接触，必须移动组合臂，并且也 必然使得测量探头2的可枢转附件3枢转。这样做不但消耗时间，而 且测量探头2的枢转运动还引起了测量误差。

根据本发明，现在提出一种便携式设备配置作为替代，如图2中 所示，没有用于接触测量的测量探头，其在组合臂1的自由端5包括 摄像机4，以通过摄像机4取得待测量的物体的二维图像，并且其中测 量是基于二维图像并且基于移动摄像机4时组合臂1记录的位移而进 行的。借助于组合臂1，摄像机4能够相对于待测量的物体移动至所需 的位置，同时结合在组合臂中的传感器不但能够记录角度的变化还能 够记录臂的关节6的枢转运动。

为了获得正确的测量值，还需要在待测量的物体上或在待测量的 物体处配置参考刻度，或者还需要摄像机4包括测量距离的装置，例 如激光测量装置，以给出从摄像机到物体的精确距离。在后一种情况 下，能够基于摄像机的镜头参数的知识来计算待测量的物体的尺寸。 因为组合臂的臂和关节6的尺寸和角度是已知的，所以借助于关节中 的传感器总是可以计算摄像机4的连接点的精确位移，并且通过这种 方式，借助于组合臂和摄像机，通过如何相对于组合臂和摄像机来取 得图像的知识，可以以非常高的精度计算出正在测量的物体的尺寸。

通过使用摄像机4替代接触测量探头，实现了几个优点并且开启 了几种可能性。

因此，例如，用摄像机取得的几幅图像能够放在一起以形成复合 图像，从而能够取得比能够用摄像机以单幅图像覆盖的物体大的物体， 以形成测量完整物体的基础。

通过对于从不同的视角取得的一个部分上的图像使用摄影测量 术，也能够以同样的方式产生三维图像。

还可以让摄像机具有完整照明(integral illumination)，以获得更 高质量的图像，从而便利测量点的记录。

根据本发明的手动操作的便携式测量装备能够很容易地在必须进 行测量的不同位置之间进行运送，并且，由于在测量过程中臂1的支 架7保持静止，所以可以仅仅借助于与臂和摄像机4形成一体的装置 来测量物体的尺寸。并不一定要进行外部校准以获得可重现的且精确 的测量结果。

根据本发明的方法特别适合于二维物体的测量，例如打孔的薄片 金属物品。

本方法也非常适合于孔的测量。