[發(fā)明專(zhuān)利]無(wú)接觸式三維測(cè)量物體的裝置和確定測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)的坐標(biāo)系統(tǒng)的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00808699.0
• 申請(qǐng)日: 2000-06-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1357099A
• 公開(kāi)（公告）日: 2002-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 迪特爾·格保爾;博恩哈德·斯特格;羅莎·戈澤勒;迪特爾·奧爾巴克;安德烈·維克塞;拉爾夫·斯特勞布
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: MPT米特韋達(dá)精密技術(shù)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/00
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 武玉琴,朱登河

本發(fā)明涉及按權(quán)利要求1前序部分所述的無(wú)接觸式三維測(cè)量物體的裝置和按權(quán)利要求9前序部分所述的在無(wú)接觸式三維測(cè)量物體的裝置上確定測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)的坐標(biāo)系統(tǒng)的方法。

三角測(cè)量法無(wú)論是在距離和長(zhǎng)度的測(cè)量上，還是在二維和三維的輪廓測(cè)定上，都是應(yīng)用最廣泛的方法之一。在此方面使用了三角測(cè)量傳感器，它是將一只激光器二極管的射線通過(guò)一個(gè)透鏡聚焦到工件上。此時(shí)射線產(chǎn)生一個(gè)明亮的光點(diǎn)。如果利用定位檢測(cè)器或者攝像機(jī)對(duì)在固定的角度下觀察光點(diǎn)，只要激光器射線的切點(diǎn)和工件相對(duì)于傳感器運(yùn)動(dòng)，那么其投影位置就會(huì)在圖像中移動(dòng)。通過(guò)測(cè)量這一移動(dòng)就可確定工件的距離，或者說(shuō)能夠通過(guò)照射的激光器射線垂直于運(yùn)動(dòng)而測(cè)定表面輪廓。

在DE?43?01?538?A1中(無(wú)接觸式三維測(cè)量，特別是測(cè)量牙齒咬模的方法和結(jié)構(gòu))使用了一種旋轉(zhuǎn)臺(tái)，所要測(cè)量的物體布置其上，一三角測(cè)量傳感器和一與此相連的數(shù)據(jù)處理和控制單元用于確定圓形部件的幾何形狀。在此方面，測(cè)量或者基于

-單個(gè)測(cè)量頭的局部校準(zhǔn)，匯總時(shí)可以考慮通過(guò)坐標(biāo)變換測(cè)量面在空間中的實(shí)際位置，或者基于

-整個(gè)測(cè)量裝置利用至少一個(gè)校準(zhǔn)物體進(jìn)行校準(zhǔn)，所有想了解的空間點(diǎn)都匯入一個(gè)總校準(zhǔn)表中。在此方面校準(zhǔn)是必要的。

在DE?44?07?518?A1中，介紹了一種以光學(xué)三角測(cè)量為基礎(chǔ)的無(wú)接觸式三維測(cè)量物體的裝置和方法。三角測(cè)量傳感器可以沿一個(gè)方向(y-方向)移行，并且可以X平面中在一個(gè)可選擇的點(diǎn)擺動(dòng)過(guò)一個(gè)預(yù)定的角度。為此存在三角測(cè)量傳感器的兩個(gè)相互獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。所要測(cè)量的物體位于一旋轉(zhuǎn)臺(tái)上。旋轉(zhuǎn)臺(tái)一方面保證旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，另一方面旋轉(zhuǎn)臺(tái)可借助于其他的傳動(dòng)裝置沿與三角測(cè)量傳感器的運(yùn)動(dòng)垂直方向上移動(dòng)。隨著三角測(cè)量傳感器和旋轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，確定放射源測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。三角測(cè)量傳感器的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致盡可能從尺寸上確定物體的背面切割、掩蓋的部位、盲孔或者類(lèi)似部位。

在DE?40?37?383?A1中(連續(xù)無(wú)接觸式測(cè)量外形的方法和實(shí)施此種測(cè)量法的裝置)，利用三角測(cè)量的方法確定一運(yùn)動(dòng)著的截面的外形。在此方面只是由傳感器測(cè)定截面的距離并由此測(cè)定其外形。不能在坐標(biāo)系統(tǒng)中排列測(cè)量點(diǎn)。

在DE?195?04?126?A1(基于光學(xué)三角進(jìn)行三維物體的無(wú)接觸式測(cè)量的裝置和方法)、DE?197?27?226?A1(無(wú)接觸式測(cè)定中心插座槽的三維空間造型的測(cè)量設(shè)備和方法)和US?5?270?560(測(cè)定工件表面結(jié)構(gòu)的方法和裝置)中，有步聚地測(cè)量工件或者工件部件的所要測(cè)定的輪廓。在此方面只是相對(duì)測(cè)量各自的工件或者工件的各自部件。

物體表面上的坐標(biāo)測(cè)量在DE?40?26?942?A1(無(wú)接觸式測(cè)量物體表面的方法)中是借助攝像機(jī)攝取圖像進(jìn)行的。攝像機(jī)位于一種坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的可沿三個(gè)空間方向(x-，y-方向，回轉(zhuǎn))移行的測(cè)量臂上。所要測(cè)量的物體布置在一旋轉(zhuǎn)臺(tái)上。

權(quán)利要求1和9給出的本發(fā)明基于在三維上簡(jiǎn)單測(cè)量物體的尺寸并將三角測(cè)量數(shù)據(jù)上簡(jiǎn)單且精確地分配到該物體的幾行尺寸的問(wèn)題。

這一問(wèn)題利用權(quán)利要求1和9所實(shí)施的特征得以解決。

無(wú)接觸式三維測(cè)量物體的裝置和在無(wú)接觸式三維測(cè)量物體的裝置上確定測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)的坐標(biāo)系統(tǒng)以其特別簡(jiǎn)單的實(shí)施為特征。因此，它們也可有益地應(yīng)用于特殊工件的生產(chǎn)廠家。結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，而且方法以簡(jiǎn)單的和經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)為條件，從而具有廣闊的應(yīng)用范圍。

基礎(chǔ)是一個(gè)光學(xué)三角測(cè)量傳感器。在此方面通過(guò)一個(gè)透鏡把一只激光器二極管的射線聚焦到工件上。在工件上產(chǎn)生一個(gè)光點(diǎn)。該光點(diǎn)被固定角度的輻射檢測(cè)器所接收。如果工件相對(duì)三角測(cè)量傳感器運(yùn)動(dòng)，那么光點(diǎn)的投影位置就會(huì)在圖像中移動(dòng)。通過(guò)測(cè)量移動(dòng)就可確定工件的輪廓。在進(jìn)行工件測(cè)量之前，通過(guò)第一次測(cè)量得出工件幾何形狀尺寸值的坐標(biāo)系統(tǒng)。為此將具有已知尺寸的邊或線的物體在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上定位，并在旋轉(zhuǎn)期間通過(guò)三角測(cè)量傳感器進(jìn)行測(cè)定。物體在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的定位是任意的。在旋轉(zhuǎn)臺(tái)的表面也可堆放或插入線條代替物體。

隨著三角測(cè)量傳感器只在一個(gè)軸線上的運(yùn)動(dòng)和工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件可通過(guò)三角測(cè)量傳感器掃描。通過(guò)有目的地控制各自的傳動(dòng)裝置和坐標(biāo)系統(tǒng)，由此得到很高的測(cè)量速度和測(cè)量精度的工件幾何形狀的連續(xù)測(cè)定。因此，依據(jù)本發(fā)明的裝置的特征在于其最小的結(jié)構(gòu)。通過(guò)僅以三角測(cè)量傳感器的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)的形式來(lái)確定物體外形所必須的運(yùn)動(dòng)的數(shù)量很小，來(lái)達(dá)到最小的測(cè)量誤差。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是特別適用于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的工件。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的工件。

控制和測(cè)定工件的幾何形狀的優(yōu)點(diǎn)是在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。