[发明专利]用于测量表面的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于识别和测量受测物的平坦、弯曲或弧形表面中的局部形状偏差的方法，其中利用分析设备来分析所述表面的三维测量数据。另外，本发明涉及一种用于识别和测量受测物的平坦、弯曲或弧形表面中的局部形状偏差的装置，该装置具有用于分析三维测量数据的分析设备。

背景技术

从现有技术中公知有用于识别和测量设计和/或功能表面中的局部形状偏差的各种装置和方法。一方面，存在人工的或接触式的方法，并且另一方面存在利用不同分析方法的光学测量方法。

关于人工方法，已知利用磨石或挠性垫来磨削表面。通过磨削，表面中的局部突起或凹陷（比如凹形区域）变为可见。人眼可以辨认这些区域。但是在此有问题的是，这样的方法仅适用于金属表面，并且在这种情况下，损伤了表面上的可能的防蚀层。另外，该方法需要经过训练的稽核员并且此外该方法是费时的。另外，已知用专用手套来人工地接触表面。稽核员在此情况下识别表面上的不平坦性。在此有问题的是，其是一种主观方法，其仅能由经过训练的稽核员来完成，并且此外是费时的。作为另外的方法已知有直尺法、即视觉测试原始表面或上漆表面，或者利用投影图案在表面上的相应反射的方法。在此，图案被反射，并且可以使表面的可能的不均匀性变为可见。该方法的问题是主观性以及相应高的时间成本。

借助于光学测量方法，可以三维测量表面以及接着识别并测量表面形状的局部偏差。例如，从现有技术中公知了CAD比较。在此，3D测量数据的受测点与CAD数据之间的差异被计算和分析。在此有问题的是，不仅显示局部偏差，还显示全局偏差，其中全局偏差常常超过并掩盖局部偏差。

另外，从EP0921374B1中公知有联合存储器的方法。在此，其是专用人工神经网络。在建立过程中，测量无差错的部分。利用这些测量数据来训练人工神经网络，并且在利用受测部分的测量数据调用该网络时，受测部分中出现的差错被平滑。在接着与原始数据相减时，所述差错被识别和测量。在此的缺点是，当没有无差错的部分或合适的部分可用时，不能应用该方法。

另外公知了多项式逼近的方法。在此，借助于多项式或类似方法来逼近测量数据，由此使数据平滑。然后，计算出经平滑的数据与原始数据之间的差，由此可以识别和测量差错位置。在此缺点是，尤其是在设计元素或物体边缘的区域中导致伪影，这是因为所述设计元素和物体边缘同样被平滑。这导致稽核员对测量结果的较差的解读。

此外，对已知差错位置的数学分析可以通过经由3D数据分析截面来进行。在此，差值指向交互式地插入到数据中的线。但是问题是，仅能分析已知差错位置。对数据的分析不能自动地进行，而是仅通过受训的职员来进行。对表面的总体分析是不可能的。

最后，从现有技术中公知了对弯曲的分析。在此，用磨石磨削表面可以通过从3D数据中一维计算曲率来逼近。但是该处理方式要求对差错伸展的精确知识。另外，该结果不对应于稽核员在利用磨石处理以后所获得的已知图像。

发明内容

因此，本发明所基于的任务是将开头提到类型的方法和装置扩展和改进为使得可以对受测物进行无损检测，该检测具有客观和易于解释的分析结果。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的方法来解决。关于根据本发明的装置，前述任务通过并列权利要求21的特征来解决。

在此，对于该方法特别重要的是，分析设备使用至少一个虚拟滤波元件作为凹滤波器以用于识别平坦或凸形表面中的凹形部分区域、和/或作为凸滤波器以用于识别平坦或凹形表面中的凸形部分区域，滤波元件确定形状偏差的数值，并且所述数值作为测量值通过输出设备被输出。

下面将要由分析设备分析的三维测量数据称作测量数据或测量点并且将利用凹滤波器或凸滤波器确定的形状偏差的数值称作测量值。

按照根据本发明的方式首先认识到，当分析设备具有至少一个虚拟滤波元件时，对受测物的无损检测是可能的。根据本发明，虚拟滤波元件被用作用于识别平坦或凸形表面中的凹形部分区域的凹滤波器、和/或用于识别平坦或凹形表面中的凸形部分区域的凸滤波器。由此，可以对表面中的形状偏差进行检测和识别。通过用作凹滤波器或凸滤波器的能力，使得能够与相应的测量任务相匹配。另外，例如可以通过彼此相继进行的测量来执行对凹形或凸形侧的受测物的测量。在获得客观分析结果方面，滤波元件确定形状偏差的数值，并且所述数值作为测量值通过输出设备被输出。通过所确定的形状偏差的数值，稽核员可以进行客观的分析。由于所选择的用磨石或垫来磨削受测物的计算方法，因而可以实现对测量结果的简单解读。