[发明专利]用于借助电磁射束检测物体表面的设备和方法

说明书

一种用于检测物体表面的设备和方法。该设备具有：射束产生装置，其具有至少一个射束源且被配置成使具有第一波长的第一电磁射束和具有第二波长的第二电磁射束照射到物体表面的至少一个待测量的测量点上或照射到物体表面的待测量区域上，待测量区域具有至少一个待测量的测量点，射束产生装置被配置成在第一波长与第二波长之间的波长范围中不使射束或不使用于表面检测的射束照射到物体表面的待测量的测量点上或区域上；检测装置，其被配置成针对待测量的测量点或针对这些待测量的测量点分别检测至少一个第一测量值和至少一个第二测量值，第一测量值基于从物体表面反射的、具有第一波长的射束，第二测量值基于从物体表面反射的、具有第二波长的射束。

技术领域

本发明涉及一种用于借助电磁射束检测物体表面的设备和方法。尤其，本发明涉及例如借助至少一个激光扫描仪、优选发射具有不同波长的电磁射束的激光线扫描仪来检测物体表面以用于确定距离信息。

背景技术

已知的是，借助光学传感器(即非接触地)检测例如工业上制造的工件的物体表面。由此可以获得数据，以便测量物体表面和/或对物体表面成像。典型地，测量包括测量物体表面的深度尺寸(例如所谓的Z维度)和/或通常包括确定物体表面的三维特性。尤其，通过测量可以确定关于物体与光学传感器之间的距离的信息，并且所获得的测量值可以以所谓的3D点云的形式被汇总。因此结果是，可以确定物体表面的三维特性(例如其形状)。尤其可以使用测量值，以便确定测定尺寸以及几何变量(如直径或宽度)、将结果与预先规定值进行比较和评估、计算物体的特性(例如品质参数)，和/或以便产生物体的三维图示。

为了测量物体表面，使用光学传感器。一种类型的光学传感器是激光传感器，这些激光传感器发射激光射束并且指向物体表面、并且检测从物体表面反射的射束分量。在此，所发射的射束通常相对于并且沿着物体表面移动，以便非接触地扫描该物体表面。具有这种激光传感器的设备还被称为激光扫描仪。射束与物体之间的相对移动可以通过激光传感器的移动来实现，这可以自动地、由机器支持地和/或通过手动移动激光传感器手持仪器来实现。额外地或替代地，可以设置可移动的光学器件，这些光学器件例如借助可移动的反射镜沿着物体表面引导射束。

激光传感器或激光扫描仪发射呈激光射束形式的电磁射束，该激光射束通常仅具有唯一限定的波长或唯一限定的波长范围。入射的射束在物体表面上形成测量区域，该测量区域例如可以是点形的或线形的。测量区域通常包含多个测量点，这些测量点应位于物体表面上并且针对这些测量点分别确定测量值。入射的激光射束从物体表面(或从测量点)反射并且被传感器的适合的检测装置(例如包括相机)检测。

因此，以本身已知的方式可以确定检测装置与物体表面之间的距离(或Z值)作为距离信息。这可以在使用三角测量原理的情况下来实现。在知道例如激光扫描仪的位置、从该位置例如可移动的光学器件的当前位置和/或物体表面上当前测量的测量点的位置(例如在水平的空间平面或X-Y空间平面中)的情况下，可以进一步确定物体表面上测量点的全部3D坐标。通过这种方式总体上确定的关于物体表面的信息可以被汇总为3D数据集或已提到的3D点云。更上位地，例如还可以基于距离信息确定物体表面的深度信息(例如以物体坐标系的方式)。尤其当物体表面通常横向于射束(该射束入射到物体表面上并且从物体表面反射)的传播方向延伸时，可以谈及深度信息。

借助激光扫描来建立周围环境的三维模型的一个实例在DE 10 2015 214 857 A1中找到。在这种情况下还产生扫描点(例如测量点)的测量值的离散集合，该离散集合被称为点云。经测量的点的坐标由角度和相对于原点的距离确定，其中原点可以被看作是激光扫描仪的位置。

然而，利用目前在市场上可供使用的解决方案无法始终实现测量结果的足够的准确性。这尤其是由于待测量的物体表面在其与测量相关的特性方面可能会显著变化。尤其当物体表面包括各种材料(例如在塑料基底上的铬覆层)时，这些特性例如涉及入射的射束的反射率。其他相关的特性是物体表面的形状和颜色以及各种亮区域和/或暗区域的存在。已证明的是，利用迄今为止可供使用的解决方案无法以足够的准确性检测多种可能的待测量的物体表面。

发明内容