[发明专利]用于检测工件表面拓扑结构的测量方法及测量装置

说明书

本发明涉及一种借助相干断层扫描仪（28）检测工件（3）的表面拓扑结构（2）的测量方法，其中，借助机械手（4）和/或偏转单元（7、11）沿实际路径（19）引导相干断层扫描仪（28）的参考臂（12）的测量区域（14），所述实际路径由于干涉效应、特别是机械手（4）的循迹误差而至少部分偏离目标路径（18）；以及在实际路径（19）的至少一个测量点（17）处，测量所述测量区域（14）的零点（15）与工件表面（10）之间的实际距离（d_m）。本发明提出，为补偿对至少一个测量点（17）的干涉效应，预先设定参考臂（12）的规划路径长度（l_p），以及借助该规划路径长度（l_p），将测得的实际距离（d_m）标准化为标准距离（d_n）。此外，本发明还涉及一种用于检测工件（3）的表面拓扑结构（2）的测量装置（1）。

技术领域

本发明涉及一种借助相干断层扫描仪检测工件的表面拓扑结构的测量方法，其中，借助机械手和/或偏转单元、沿实际路径引导相干断层扫描仪的参考臂的测量区域，所述实际路径由于干涉效应、特别是机械手的循迹误差而至少部分偏离目标路径；以及在实际路径的至少一个测量点处，测量所述测量区域的零点与工件表面之间的实际距离。

此外，本发明还涉及一种用于检测工件的表面拓扑结构的测量装置，包括：相干断层扫描仪，用于测量相干断层扫描仪的测量区域的零点与工件表面之间的实际距离；机械手和/或偏转单元，用于沿实际路径引导测量区域，以及运算单元，用于补偿测量误差，特别是循迹误差。

背景技术

这类测量方法在现有技术中已众所周知，特别是用于确定借助加工激光器所制焊缝的质量等。在此情形下，通常能够借由机器人和/或偏转单元实现待检测工件与扫描头之间的相对运动。这样就能扫描并分析工件的表面。机器人的轴调节器尝试接近目标路径，以便获得尽可能准确的结果。但由于轴对命令的响应延迟，时常导致循迹延误，这会对整体分析产生负面影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供用于检测表面拓扑结构的测量方法及测量装置，其可靠地确定有质量保证的测量结果。

本发明用以达成上述目的的解决方案为具有独立权利要求1和15所述特征的测量方法及测量装置。

本发明提出一种借助相干断层扫描仪检测工件的表面拓扑结构的测量方法。在此情形下，借助机械手和/或偏转单元，沿实际路径引导相干断层扫描仪的参考臂的测量区域。优选地，机械手是工业机器人，其除制造方法之外还能够执行定位及测量任务。此外，相干断层扫描仪的参考臂能够借助偏转单元、特别是多个活动反射镜沿着待分析的表面拓扑结构或横向于该待分析的表面拓扑结构而有针对性地引导。在此情形下，待分析的表面拓扑结构例如可以是反冲的焊缝或切口和/或前导的边棱或凸肩。基于该表面拓扑结构，优选生成运动规划，以便沿着该运动规划引导测量区域，而特别是沿着目标路径引导测量区域。

在实际路径的至少一个测量点处，测量该测量区域的零点与工件表面之间的实际距离。在此情形下，测量区域优选与参考臂同轴延伸和/或尺寸为约10至20 mm，特别是仅有一半的测量区域可用。零点优选将测量区域基本上对分，使其大致位于测量区域的中心。在测量区域内确定目标路径期间，工件表面位于零点略上方或略下方。借助相干断层扫描仪，测量零点与工件表面之间的实际距离。为至少就一次扫描来测量表面拓扑结构，逐点执行多次测量，以便针对每个测量点测量实际距离。然后，可以将这些实际距离存储为高程像素，可能附带其他值，诸如强度和/或质量。

实际路径由于干涉效应而至少部分偏离目标路径。因此，例如机械手的机械惯性会导致循迹误差，这样实质上目标路径的规划测量点会比实际路径的规划测量点超前。同样，偏转单元的摆动可能导致失真的测量结果。