[發明專利]用于光學測量系統的測量裝置

有效

• 申請號: 201710897036.8
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107883882B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: T.赫爾德;D.考夫曼
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司工業測量技術有限公司
• 主分類號: G01B11/03
• 分類號: G01B11/03;G01B11/00;G01B5/00;G01C15/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王蕊瑞

本發明涉及一種用于光學測量系統(100)的測量裝置(10)，該測量裝置具有：剛性本體(28)，該剛性本體具有探針本體(34)或工具，并且在該剛性本體上安排了第一光學標記(20)；固持部分(30)，該固持部分用于用手緊固該測量裝置(10)或用于將該測量裝置(10)夾緊在機器中，其中，至少在該固持部分(30)上安排了第二光學標記(22)；以及彈簧元件(32)，該彈簧元件將該剛性本體(28)連接至該固持部分(30)。

技術領域

本發明涉及用于光學測量系統的測量裝置，其帶有具有探針本體或工具的剛性本體，并且帶有用于用手來固定測量裝置的或用于在機器中夾緊測量裝置的固持部分，其中至少一個光學標記被安排在測量裝置上并且是可經由相機檢測的，以便能夠確定測量裝置的位置，尤其是測量裝置的探針本體或工具的位置。

本發明進一步涉及一種測量系統，該測量系統帶有這樣的測量裝置、用于捕捉測量裝置的圖像數據的相機、和評估與控制單元，該評估與控制單元被設計成評估相機所捕捉到的圖像數據，并且根據這些數據確定測量裝置的位置數據。

背景技術

已經從DE 10 2015 205 615 A1已知所討論的這種類型的測量裝置和含有這樣的測量裝置的所討論類型的測量系統。

帶有這種測量裝置的測量系統被用在例如質量保證環境下來檢查工件或者在所謂的逆向工程環境下用來完全確定工件的幾何形狀。而且，可想到形形色色的進一步應用可能性，例如過程控制應用，其中測量技術被直接應用于對制造和機加工過程的在線監測和調節。普通的應用實例是就可能的制造缺陷而言檢查車體部件。然而，原則上，這樣的測量系統可以用于測量任何類型的測量物體。

具有手持式測量裝置的測量系統用作更復雜的坐標測量器具的替代品，在該更復雜的坐標測量器具中，在具有相對復雜結構的固定的或永久安裝的機器上以光學方式和/或以觸覺方式測量工件。

由于移動可用性，具有手持式測量裝置的測量系統變得越來越重要，因為僅僅由于它們更加靈活的可用性，它們與固定的或永久安裝的坐標測量機相比使用范圍更進一步擴展。然而，這些測量系統所旨在提供的、就測量準確度而言提出的極其嚴格的要求經常影響這樣的移動測量系統的可用性。現在存在事實是各式各樣的數字-光學可能性，尤其是軟件方法，其目的是可以從物體或場景的圖像或影片中推導出場景中已成像物體的空間結構。然而，原則上，這些方法具有一些弱點，這些缺點導致它們目前對于許多高度精確的測量尚不可行，而僅用于就測量準確度而言要求較低的測量。

在從DE 10 2015 205 615 A1已知的測量系統中，可以用來手動掃描有待測量的工件的觸覺探針頭被安排在手動便攜式測量裝置上。另外，多個光學標記被安排在測量裝置的手柄上并且有規律地發射紅外光束，使用相機系統從外面捕捉這些紅外光束。在計算單元中評估相機系統捕捉的相機圖像，通過合適的計算算法計算這些標記在空間中的位置和取向。這通常使用光學三角測量方法來執行。可以通過校準步驟來確定探針頭或探針本體相對于這些標記的所在地和位置。如果使用者用手將測量裝置引向工件而導致探針本體觸碰工件，就可以因而確定工件的測量點。最終由適合的多個這樣的測量點產生工件相對于相機系統的形狀和所在地。

然而，從DE 10 2015 205 615 A1已知的測量系統具有至少兩個重要缺點。一方面，使用主動紅外線光源來作為標記。這樣的整合在手持式測量裝置中的主動標記所具有的缺點是，考慮到由它們產生的熱量的發展，它們產生材料膨脹而這可能導致測量誤差。這樣的測量誤差在光學測量技術中根本不能被忽略。另一方面，在從DE 10 2015 205 615 A1中已知的系統中，使用者必須手動致動致動單元上的按鈕以便對測量單元發出旨在捕捉測量點的信號或者以便存儲目前捕捉的測量點。由于使用者不可避免地為此目的而施加力，力的大小和方向是未知的，所以探針頭可能易于變形、搖晃或移位。這導致可能并不易于補償的測量誤差。