[發明專利]光學獨立點測量

有效

• 申請號: 201410085277.9
• 申請日: 2014-01-29
• 公開（公告）號: CN103968763B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 托馬斯·延森;克努特·西爾克斯;P·錢普;M·蓋爾
• 申請（專利權）人: 赫克斯岡技術中心;?？怂箍涤嬃抗?/a>
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 王小東

技術領域

本發明涉及一種點距離測量方法，用于確定距離的測量設備，以及一種計算機程序產品。

背景技術

確定到測量點的距離形成測量任務多樣性以及相應的測量設備的基礎。光學距離測量特別用于例如勘測(大地測量學)中或者工業工件檢查或測量中的測量設備。例如這包括確定地體或者監測工件上的點坐標。這些方法學的優點特別包括由于較大測量范圍帶來的較寬應用領域，以及相對較高的測量精度，這可以通過例如干涉儀距離測量提供。

對于測量目標點，自古代起就有很多大地勘測設備。這種情況下，所測量的從測量設備到目標點的方向或者角度以及通常還有的距離會被記錄下來，并且特別是測量設備連同可能出現的參考點的絕對位置作為空間標準數據。

通常已知的這種大地勘測設備包括經緯儀，視距儀，全測站以及激光掃描儀，都體現在陸地和空間變體中。例如現有技術中的一種大地測量設備在公開文獻EP1686350中進行了說明。該設備具備基于電傳感器的角度和距離測量功能，允許相對選定目標來確定方向和距離。這種情況下，在設備的內部參考系統內確定角度和距離變量，并且如果適當的話，還會與外部參考系統組合以確定絕對位置。

目前全測站具有用于數字深加工和檢測測量數據存儲的微處理器。通常該設備具有緊湊集成設計，其中同軸距離測量元件以及計算器，控制和存儲單元通常會位于該設備中。根據應用的不同，全測站額外還配備機械化對準或瞄準設備，并且在使用后向反射器(例如全面棱鏡)作為目標物的情況下，具有用于自動目標搜索和追蹤的裝置。作為人機界面，全測站具有電子顯示控制單元，通常是具有電子數據存儲裝置的微處理器計算單元，具有顯示和輸入裝置，例如鍵盤。以基于電子傳感器模式檢測到的測量數據饋送到顯示控制單元，這樣可以確定目標點的位置，并且由顯示控制單元進行光學顯示和存儲。使用光學距離測量，使得這種情況下可以在至相對較遠處的測量點的較大的距離上以精確的方式確定距離。

另外，在很多工業技術和應用領域，還存在一種采用較高精度測量物體表面以及物體自身的需求。這特別是應用于制造業，其中工件的表面測量和檢查尤為重要，特別是還用于質量控制目的。

坐標測量機通常用于這些用途，所述坐標測量機通常能夠以微米級精度精確測量物體表面的幾何形貌。待測量的物體可以例如是氣缸體，傳動裝置以及工具。已知的坐標測量機通過產生機械接觸并且掃描表面來測量表面。其實例為架臺測量機，例如在DE4325337或者DE4325347中所描述的。一種不同的系統基于關節桿的使用，其中測量傳感器布置在多節桿的端部處并且可以沿著表面移動。一般的關節桿例如為在US5402582或者EP1474650中所述的。

另外，同時習慣上在坐標測量機中使用光學測量傳感器。用于該目的的光學傳感器基于例如入射到物體表面進行干涉測量的激光(EP2037214)。基于白光干涉儀的方法(DE102005061464)以及多彩共焦法(FR2738343)也是已知的。

用于坐標測量機的光學傳感器和測量方法與一系列優點相關：無接觸地執行測量，并且與觸覺傳感器相比光學傳感器可以更快通過物體表面，“測量端”的物理尺寸更小，因此可以使測量結果具有更高的橫向分辨率。

然而，當不利的環境影響出現的時候，例如，當測量設備上有振動，或者表面很難測量時，所提到的光學測量方法在距離確定方面具有的缺點是精度有限，不利的環境影響例如會引起測量幅射的大量散射或者具有關于所選擇的輻射特性的不利的粗糙度。這種情況下，所謂的“散斑效應”會發生，這在很大程度上導致測量值的不確定度，并且因此對于限定的點而言各個記錄的測量值會出現巨大的波動。

更具體地，在對表面上的獨立點測量過程中，借助光學傳感器手段(例如，采用坐標測量機)進行的表面幾何形狀檢測會承受由于所發出或者檢測到的射線的相干而引起的測量值的不確定，所述表面具有在測量射線的光學波長范圍內的粗糙度。在使用窄帶光源，例如激光的情況下，線寬預先確定了射線的相干，并且在以所謂的“散斑”測量過程中干涉測量值是很明顯的，這導致檢測到的幅值和相位的調制。