[發明專利]用于無接觸測量距一表面的距離或兩個表面之間的距離的方法和設備

有效

• 申請號: 201880062730.0
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN111373301B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 克里斯托夫·迪茨
• 申請（專利權）人: 普萊斯泰克光電子有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/06;G01B11/14;G01B11/24;G01B11/30;G01B9/02;G01J3/02;G02B21/00
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 謝攀;劉繼富

1.一種用于無接觸地測量距一表面(19)的距離或兩個表面之間的距離的測量設備，其具有

測量光源(11)，所述測量光源設計用于產生多色測量光(12)，

光學測量頭(16)，所述光學測量頭設計用于將由所述測量光源(11)產生的測量光(12)定向到測量物體(18)上且接收由所述測量物體(18)反射的測量光(12')，

攝譜儀(20)，所述攝譜儀設計用于對由所述測量物體(18)反射的且由所述光學測量頭(16)接收的測量光(12')進行光譜分析，其中所述攝譜儀(20)具有色散光學元件(22)和檢測器(24)，所述檢測器具有多個光敏單元(26)，

評估裝置(28)，所述評估裝置設計用于根據所述光敏單元(26)中的至少一部分的測量信號計算距離值，

其特征在于，

所述測量設備(10)具有校準光源(30)，所述校準光源具有寬帶光源(46)和反射面的布置，所述反射面的布置通過產生干涉對所述校準光的強度進行光譜調制，所述校準光源(30)設計用于產生校準光(32)，所述校準光具有已知的時間穩定的且與溫度不相關的光譜成分，所述校準光(32)能夠穿過所述色散光學元件(22)定向到所述檢測器(24)上，而沒有事先在通向所述測量物體(18)的光路中反射，并且

此外所述評估裝置(28)設計用于根據所述檢測器(24)的至少一些所述光敏單元(26)上的所述校準光(32)產生的光譜的變化推導出校正值，借助所述校正值修改一方面所述光敏單元(26)中的至少一部分和另一方面波長或根據波長推導的變量之間的預設的關聯。

2.根據權利要求1所述的測量設備，其特征在于，所述評估裝置(28)設計用于根據強度圖案的位置的變化推導出校正值，通過所述校準光(32)在所述檢測器(24)的所述光敏單元(26)中的至少一部分上產生所述強度圖案。

3.根據權利要求1或2所述的測量設備，其特征在于，所述校準光(32)和所述測量光(12)具有不重疊的光譜。

4.根據權利要求1或2所述的測量設備，其特征在于，所述校準光(32)和所述測量光(12)具有重疊的光譜，但是所述校準光(32)不能夠與所述測量光(12)同時定向到所述檢測器(24)上。

5.根據權利要求1或2所述的測量設備，其特征在于，所述校準光(32)和所述測量光(12)具有至少部分重疊的光譜，并且所述校準光(32)能夠穿過所述色散光學元件(22)定向到所述檢測器(24)上，使得具有一定波長的校準光(32)射到光敏單元上，具有相同的波長的反射光(12’)不能夠射到所述光敏單元上。

6.根據權利要求5所述的測量設備，其特征在于，所述校準光(32)從與所述反射的測量光(12’)不同的方向射到所述色散光學元件(22)上，并且所述光敏單元(26)包括第一單元(26-1)和第二單元(26-2)，僅所述校準光(32)能夠射到所述第一單元上并且所述第一單元沿著第一行(86)設置，僅所述反射的測量光(12’)能夠射到所述第二單元上并且所述第二單元沿著第二行(88)設置，所述第二行平行于所述第一行(86)伸展。

7.根據權利要求1或2所述的測量設備，其特征在于，所述校準光源(30)具有通過產生干涉來對所述校準光的強度進行光譜調制的平面平行的板(58)或將由所述測量光源(11)產生的測量光(12)的一部分分路的分束器(40')和單色儀(50)。

8.根據權利要求1或2所述的測量設備，其特征在于兩個校準光源，所述校準光源設計用于產生具有不同光譜成分的校準光，其中在由所述兩個校準光源(30)產生的校準光(32a、32b)能夠同時穿過所述色散光學元件(22)定向到所述檢測器(24)上，而沒有事先在通向所述測量物體(18)的光路中反射。

9.根據權利要求1或2所述的測量設備，其特征在于，所述色散光學元件是衍射光柵，并且將所述校準光(32)的光譜選擇成，使得能夠由檢測器(24)檢測所述校準光的兩個不同的衍射級。

10.一種用于無接觸地測量距一表面(19)的距離或兩個表面之間的距離的方法，其具有如下步驟：

a)產生多色測量光(12)；

b)借助于光學測量頭(16)將所述測量光(12)定向到測量物體(18)上并且由所述光學測量頭(16)接收由所述測量物體(18)反射的測量光(12’)；

c)在攝譜儀(20)中對由所述測量物體(18)反射的且由所述光學測量頭(16)接收的測量光(12')進行光譜分析，所述攝譜儀具有色散光學元件(22)和檢測器(24)，所述檢測器具有多個光敏單元(26)；

d)根據所述光敏單元(26)中的至少一部分的測量信號計算距離值，其中使用一方面所述光敏單元中的至少一部分和另一方面波長或根據波長推導的變量之間的預設的關聯；

e)由校準光源(30)產生校準光(32)，所述校準光具有已知的時間穩定的且與溫度不相關的光譜成分，其中所述校準光源(30)具有寬帶光源(46)和反射面的布置，所述反射面的布置通過產生干涉對所述校準光的強度進行光譜調制；

f)所述校準光(32)能夠穿過所述色散光學元件(22)定向到所述檢測器(24)上，而所述校準光(32)沒有事先在通向所述測量物體(18)的光路中反射；

g)根據所述檢測器(24)的至少一些所述光敏單元(26)上的所述校準光(32)產生的光譜的變化推導出校正值；

h)借助于所述校準值修改所述預設的關聯；

i)至少重復步驟a)至d)，其中在步驟d)中使用在步驟h)中修改的關聯。