[发明专利]识别物体表面点或区域的方法、光学传感器以及存储介质

说明书

识别物体表面点或区域的方法、光学传感器以及存储介质。针对特定光学测量来确定物体性质。一种识别具有特定测量性质的待测量的物体的表面点或区域(14、15)以用于利用光学传感器(10)对相应点或区域(14、15)进行光学测量的方法，光学传感器(10)提供限定的测量条件，测量条件至少关于为限定的空间关系的测量光的发射和反射测量光的接收。该方法包括：限定物体的关注点或区域(14、15)，针对期望的光学测量来确定限定的点或限定的区域(14、15)的光学性质，并基于该光学性质来导出物体信息。

技术领域

本发明总体上涉及用于为了表面的特定三角测量而表征物体的表面(特别是关于表面的反射性质)的方法和装置。

背景技术

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

在传统的3D坐标测量机中，支持探头(probe head)沿着三个相互垂直的轴(在X、Y和Z方向上)移动。由此，可以将探头引导到坐标测量机的测量体积的空间中的任意点，并且能用探头所携带的测量传感器(探测单元)来测量物体。这样的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，与每个轴平行安装的合适换能器能够确定探头相对于该机器基部的位置，并因此确定正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在其上布置探头的框架结构和用于将框架结构的框架组件彼此相对地移动的驱动装置。

使用光学传感器的优点在于，光学传感器不接触部件，并因此在测量期间不会像使用触觉探针的情况那样变形或者受损。

使用结合CMM的线三角测量装置来测量表面的优点是，可以确定通过一个时间步长接收到的距离信息的量(即，沿着整个投射三角测量线的距离值)并且可以导出相应的坐标。因此，通过沿着所期望的测量路径移动传感器，可以显著更快地完全扫描待测量的物体。

在过去的20年，对于在工作场所进行的非重复性测量任务而言，通常包括用每个联动装置一个或两个旋转轴并且总共6个或7个轴联接在一起的四个区段的手动操作的便携式CMM系统(例如，铰接臂CMM)受到欢迎。线三角测量装置也被用在这样的便携式CMM上，以大幅增加数据采集速度。

使用三角测量单元的其它便携式测量装置包括光学跟踪系统，这些系统使用多个相机来跟踪探针的位置和取向，或者是其中使用附加相机来跟踪探针的旋转轴的干涉距离跟踪装置。

线三角测量传感器的其它应用包括固定安装，其中，物体被放置在传感器(一个或多个)前方，并且对静态物体进行单一线测量，使得可以在单个步骤中采集部件的关键特征，而无需昂贵定位系统。

此外，用于提供表面的形貌测量的装置可以被实施为包括三角测量传感器的(手持式)装置，其中，手动地或由自动机械(robot)沿着待测量表面引导该装置，并且在移动该装置的同时由传感器来获取距离数据。另外，可以在全局坐标系统中连续确定(例如，跟踪)这样的装置的位置和/或取向，从而使得能够确定对应于物体的表面的绝对坐标。

通常，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WO 2011/000435 A1获知。

具体来说，在待测量的物体上生成由激光单元生成的线(例如通过沿着这样的线移动激光点或者通过提供激光扇)，并且由相机检测从表面反射的光，该相机由感光图像传感器(光检测器)和控制图像传感器并读出图像的电子器件组成。捕获反射光的图像，并且根据检测到的线的轮廓导出距离信息。基于此，可以确定物体表面的形貌。