[發明專利]測量系統以及用于配置測量系統的方法

在審

• 申請號: 201710709558.0
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107764182A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: F.拜耳;C.康拉德;H.戈勒;I.考茲
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司工業測量技術有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 邱軍

技術領域

本發明涉及一種用于對工件進行三維光學測量的測量系統。

本發明還涉及一種用于配置所述測量系統的方法，其輔助用戶相對于工件定位測量系統。

背景技術

上述類型的通用測量系統已從DE 10 2011 008 655 A1已知。

這種類型的測量系統用于檢查工件例如在質量保證的范圍內，或者完全在所謂的“逆向工程”的范圍內確保工件的幾何形狀。此外，還可以想到不同的其他應用可能性，諸如過程控制應用，其中測量技術直接應用于制造和處理過程的在線監測和調節。

常見應用示例是檢查車輛主體部件的可能的制造故障。為此，測量系統包括光學傳感器，其有助于非接觸地確定工件的三維坐標。這些3D坐標的計算通?；趯τ杉傻絺鞲衅髦械闹辽僖粋€相機提供的相機圖像的算法評估。在絕大多數情況下，這種算法評估基于三角測量的原理。

應用三角測量原理所需的傳感器的組件包括相機以及另外地可以是相機或投影儀并且相對于第一相機以偏移附接的一個或多個其他組件。本發明適用于除強制相機之外還包括至少一個投影儀的測量系統。

獨立于所采用的圖像評估原理，在這種測量系統中根據原理產生的問題是相對于要測量的工件“正確地”定位傳感器或相機。這是因為傳感器或相機必須采用以下方式定位，使得與工件的距離處于由傳感器限定的工作容積內，傳感器在所述工作容積內提供限定的測量結果。在理想的情況下，傳感器和相機采用以下方式定位，使得傳感器與工件表面上的測量點之間的距離與傳感器特定的標稱工作距離相同，并且測量點直接處于相機的焦點。即使關于相機與測量點之間的預期距離存在一定的容限范圍，通常手動進行的測量系統相對于工件的這種定位對于測量系統的用戶通常是耗時且麻煩的任務。

特別是在測量系統的相機由機器人手臂引導的情況下，“正確地”配置或定位測量系統對于用戶可能是費力的。在這種情況下，出于安全原因，機器人和要測量的工件通常被屏蔽在所謂的單元中。然而，控制相機并評估由相機提供的圖像數據的評估與控制單元通常安裝在所述單元外部。盡管在配置工件上的測量點時用戶可以訪問所述安全單元，但是不期望連續返回到測量系統的在所述單元外部的評估與控制單元來獲得關于相機與測量點之間的實際距離的反饋。因此，在實踐中通常僅大體教導測量點。然而，如果隨后確定實際距離與預期距離之間的偏差太大，則必須再次教導測量點。這導致很大的時間損失。

因此，已經存在以下解決方案，其中，在測量系統的配置期間輔助用戶，其方式為使得在工件處直接存在關于相機與工件之間的距離是否處于相機的限定的工作容積內(相機在所述工作容積內提供限定的測量結果)的信令。作為示例，已知其中兩個激光光源各自將激光點投射到工件上的上述類型的測量系統。這里，激光光源采用以下方式布置，使得當相機與工件之間的距離對應于期望的工作距離時，兩個激光點疊加在單個點上。其中使用此解決方案的測量系統的示例是由申請人以“COMET L3D”的名稱銷售的產品。

代替兩個激光點，根據其他解決方案，例如圓圈和線被投射到工件上，當實際距離對應于預期距離時，所投射的線被集中地疊加在所投射的圓圈上。然而，這種解決方案同樣也是基于固定安裝的激光光源。使用最后提到的解決方案的示例是申請人以“T-SCAN”的名稱銷售的產品。

盡管最后提到的兩個解決方案已經在實踐中證明了它們的價值，但它們的缺點在于，除了相機和投影儀之外，還需要在測量系統中安裝其他組件(即例如激光光源)，例如在利用結構化光投射進行操作的測量系統的情況下。由于在測量系統的生產期間的容限，需要為要建造的每個測量系統校準額外的組件，即例如激光光源。否則，必須接受可能的不準確性，但在絕大多數應用中這是不可取的。

發明內容

在此背景下，本發明的目的是提供一種用于對工件進行三維光學測量的測量系統，其被改進到以下程度：對于用戶而言其簡化了測量點的配置(即測量系統的相機相對于工件的“正確”定位)而這并不需要在測量系統之中或之上安裝額外的組件，這可能需要額外的校準支出。