[发明专利]发光单元和基于三角测量的测距装置

说明书

发光单元和基于三角测量的测距装置。一种用于提供具体为激光的限定测量光的发光单元，具体为基于三角测量的测距装置的发光单元或者用于基于三角测量的测距装置的发光单元，该发光单元包括：用于发射光的光源，具体为用于发射激光的激光源；以及射束成形组合件，其用于通过影响由光源发射的光的传播来整形所述光，其中，射束成形组合件被设置并设计成使得按具有中点和两个相对端部的光线形式来提供测量光。射束成形组合件包括至少一个微透镜阵列，至少一个微透镜阵列包括多个微透镜，其中，多个微透镜被设计和设置为彼此相邻地接合，并且连续的微透镜的曲率的代数符号相反，使得提供周期性的结构，其中，周期性由至少两个连续的微透镜限定。

技术领域

本发明总体上属于涉及提供限定的光线的装置，所述限定的光线优选用于利用改进光发射方法来对物体表面进行基于三角测量的测量。

背景技术

通常的做法是，在诸如坐标测量机(CMM)的坐标定位装置上检查生产之后的工件，以便检查预定物体参数的正确性，比如物体的尺寸和形状。而且，未知物体的表面的检测在许多工业应用中受到关注。这种测量典型地还可以利用坐标测量机或者任何其它合适类型的扫描装置来提供。

在常规的3D坐标测量机中，支持探头(probe head)沿三个相互垂直的轴(沿方向X、Y、Z)移动。由此，可以将探头引导至坐标测量机的测量体积空间中的任意点，并且可利用探头所携带的测量传感器(探测单元)测量物体。这种探测单元可以被设计为例如基于三角测量原理来提供表面测量的触觉探针或光学传感器。

在简单形式的机器中，与各个轴平行地安装的合适的换能器能够确定探头相对于该机器基部的位置，并因此确定被传感器照射的物体上的测量点的坐标。为了提供探头的可移动性，典型的坐标测量机可以包括设置探头的框架结构以及用于彼此相对地移动框架结构的框架组件的驱动装置。

利用光学传感器的一个优点是，光学传感器不与部件相接触，并因此在测量期间不使光学传感器像使用触觉探针的情况那样变形或者被破坏。

结合CMM地利用线三角测量装置来测量表面的特定优点是，通过一个时间步长接收到的距离信息的量(即，沿整个投影三角测量线的距离值)可以确定，并且可以导出相应坐标。由此，通过沿希望测量路径移动该传感器，可以显著较快地整个扫描要测量的物体。

在过去的20年，手动操作的便携式CMM系统(通常包括用每个联动装置一个或两个旋转轴和总计六个或七个轴链接的四个区段)对于工作场所的非重复性测量任务来已经成为流行的。线三角测量装置也被用于这种便携式CMM，以极大地增加数据捕捉速度。

使用三角测量单元的其它便携式测量装置包括利用多个像机跟踪探针位置和取向的光学跟踪系统，或者干涉测量距离跟踪装置，其中利用附加像机来跟踪探针的旋转轴。

线三角测量传感器的其它应用包括固定安装，其中将物体放置在传感器或多个传感器前方并且对静止物体进行单一线测量，使得部件的关键特征可以在单一步骤中捕获，而不需要昂贵的定位系统。

而且，用于提供表面的形貌测量的装置可被具体实施为包括三角测量传感器的(手持式)装置，其中，通过人工或机器人沿要测量的表面导引该装置，并且在移动该装置的同时通过传感器获取距离数据。另外，这种装置的位置和/或取向可以在全局坐标系中连续确定(例如，跟踪)，由此使能确定与物体的表面相对应的绝对坐标。

一般来说，三角测量提供了用于以快速且精确的方式扫描表面的方法。基于该原理工作的测量装置例如从DE 10 2004 026 090 A1或者WO 2011/000435 A1获知。

具体来说，在要测量的物体上生成通过激光器单元生成的线(例如，通过沿这种线移动激光点或者通过提供激光扇)，并且从表面反射的光被像机检测到，该像机由光敏图像传感器(光检测器)和用于控制该图像传感器并且读出该图像的电子装置构成。捕获反射光的图像并且导出根据检测到的线的轮廓的距离信息。基于此，可以确定物体的表面的形貌。