光线三角测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光线三角测量装置，其具有：测量空间，其用于接纳测量对象；投光器，其适于将光线投射到测量空间中和/或投射到测量对象上；成像器，其用于检测测量空间中的光线，其中成像器包括以多列和多行布置的成像像素。本发明专利技术的装置的特征在于，成像器包括多个相同的偏振滤光器组，其中每个偏振滤光器组包括至少两个具有不同偏振方向的偏振滤光器，其中相应的偏振滤光器覆盖一列。

【技术实现步骤摘要】
光线三角测量装置
本专利技术涉及一种具有用于接纳测量对象的测量空间和投光器的光线三角测量装置，投光器适于将光线投射到测量空间和/或测量对象上。该装置还包括用于检测测量空间中的光线的成像器，其中成像器包括以多列和多行布置的成像像素。
技术介绍
这种光线三角测量装置用于非接触地确定测量对象的轮廓。为了确定测量对象的轮廓，投光器将优选地直线的光线投射到测量对象上。测量对象反射来自投光器的光，其中通过成像器检测由测量对象反射的光。成像器被布置为远离投光器，从而由投光器、测量空间和/或测量对象与成像器形成优选小于90°的角度。由于所述角度，有可能基于三角测量确定测量对象的轮廓。因此，光线三角测量装置允许非接触地确定测量对象的轮廓。这种装置也被称为光切装置或激光线三角测量装置。为了正确地检测出测量对象的轮廓，必须明确地识别出光线的真实位置。然而，光线的直接反射能够局部使成像器的像素饱和或投射在成像器的错误位置，从而使线分析变得困难甚至不可能。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种允许减轻直接反射的影响的光线三角测量装置。该目的通过根据权利要求1的光线三角测量装置来达到。本专利技术的光线三角测量装置的特征在于，成像器包括多个相同的偏振滤光器组，其中每个偏振滤光器组包括至少两个具有不同偏振方向的偏振滤光器，其中相应的偏振滤光器覆盖一列。本专利技术基于这样的认识：不需要的直接反射(即镜面反射)能够通过其偏振与通常检测到的漫反射区分开。但是，如果整个成像器仅使用例如一个偏振滤光器，那么只有在测量对象已知并且因此已知反射光的偏振的情况下才能得到可用的结果。由于每个偏振滤光器组中至少有两个不同的偏振滤光器，本专利技术允许正确地确定未知的/不同的测量对象的轮廓。此外，相应的偏振滤光器覆盖其中一列，优选地是完整的列，这一事实允许在(完整的)列上具有相同的偏振滤光器特性。因此，高度检测的准确度(即测量对象的轮廓检测的准确度)不会因为检测不需要的直接反射而被牺牲。在光线三角测量装置中，优选地重复偏振滤光器组。这意味着在成像器的像素的多列上布置多个偏振滤光器组。成像器可以包括像素的矩形阵列，其中优选地，相应的列被相应的偏振滤光器覆盖。如果沿着行看，则偏振滤光器优选地在每个像素之后交替。术语“被偏振滤光器覆盖”应被理解为，入射在由相应的偏振滤光器覆盖的像素上的光已经穿过相应的偏振滤光器。因此，偏振滤光器的不同位置是可能的，例如，在光路中的某处。如上所述，光线优选地是直线。此外，成像器被布置为远离投光器，特别是以10°至80°之间的角度，优选地以大约45°的角度。成像器可以包括照相机和透镜，该透镜将来自测量空间和/或来自测量对象的光聚焦到成像器的像素上。当在测量空间中不存在测量对象时，优选地将光线作为直线投射/反射到成像器的像素上。然后，当将测量对象插入到测量空间中时，由于测量对象的高度，成像器像素上的光线会偏离。如果在测量对象的特定位置处测量对象的高度较大，则像素上的光线的偏离较大。优选地，该装置适于使用每一列处的像素来分别测量光线的偏离(即反射光线)，从而确定测量对象的多个高度测量。然后可以从多个高度测量中得出测量对象的轮廓。通过说明书、附图和从属权利要求，本专利技术的其他有利的实施例将变得显而易见。根据一个实施例，每个偏振滤光器组包括恰好四个具有不同偏振方向的偏振滤光器。因此，每个偏振滤光器组可以包括偏振滤光器#1、偏振滤光器#2、偏振滤光器#3和偏振滤光器#4。这四个滤光器可以被布置在成像器的相邻列上。因此，如果重复这样的偏振滤光器组，则成像器的连续列可以配备以下顺序的偏振滤光器：#1，#2，#3，#4，#1，#2，#3，#4，#1，#2，#3，…。根据实施例，偏振滤光器(仅)具有线偏振，其中覆盖相邻列的至少两个偏振滤光器的偏振方向相差45°角。前述的偏振滤光器组可以具有0°、45°、90°和135°的线偏振。该值分别对偏振滤光器#1、#2、#3和#4有效。使用偏振方向的所述角度，允许光线三角测量装置以足够的精度确定沿着反射光线的每个位置处的实际偏振。应当理解，每组也可以使用不同数量的偏振滤光器。例如，可以仅使用偏振方向分别为0°和90°的两个滤光器。替代地，每组也可以使用恰好六个或八个滤光器，其中八个滤光器的组可以利用0°、22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°的偏振方向。根据另一实施例，光线三角测量装置包括评估单元，其中评估单元适于组合不同列的至少两个、优选四个像素的像素值，以便检测光线的位置。优选地，评估单元对该组偏振滤光器中的每个偏振滤光器组合每个偏振滤光器的至少一个像素。进一步优选地，组合像素在一行像素中被彼此相邻布置。像素值可以表示由相应的像素检测到的光强度。像素的组合可以是逻辑和/或数学的组合。像素值的组合还可以包括像素值的比较。换言之，由不同列的不同像素获得的偏振信息被评估单元使用。利用偏振信息，评估单元可以适于确定光线的真实位置，其中可以识别直接反射(即镜面反射)，然后在评估光线的真实位置时忽略该直接反射。因此，不同列的像素的像素值的组合估算允许忽略由直接反射产生的错误信号。根据一个实施例，评估单元适于减去被两个不同的偏振滤光器覆盖的不同像素的像素值，其中，两个不同的偏振滤光器优选地在偏振方向上相差90°。通过减去被在偏振方向上相差90°的偏振滤光器覆盖的像素的像素值，可以确定斯托克斯矢量的分量。斯托克斯矢量包含四个条目：S＝(S0，S1，S2，S3)，S0表示总强度，S1和S2表示线偏振分量(垂直的和水平的)，S3表示圆的偏振分量。在下面的描述中不再进一步考虑S3。现在示例性地描述斯托克斯矢量的分量S0、S1和S2的计算。例如，为了计算S1分量，从被具有0°的偏振方向的偏振滤光器覆盖的像素的像素值(以下记为I0)中减去被具有90°的偏振方向的偏振滤光器覆盖的像素的强度(以下记为I90)。因此，S1＝I0-I90。对应地，斯托克斯矢量的分量S2可以通过从被具有45°的偏振方向的偏振滤光器覆盖的像素的像素值(I45)中减去被135°的偏振方向覆盖的像素的像素值(I135)来计算。因此，S2＝I45-I135。斯托克斯矢量的总强度(S0)可以计算为S0＝I0+I90或S0＝I45+I135。评估单元可以执行上述减法和S0的计算。S1和S2的结果值可以存储和/或显示在对应的结果图(resultmap)中。结果值的位置可以是已经从中分别用于计算S1或S2的像素值的像素之一的位置。可替代地，该位置可以是用于计算S1或S2的所有像素的位置的平均值。结果值可以进行颜色编码或灰度编码，从而允许快速确定在相应结果图内不同位置处的不同偏振行为。包括S1的值的结果图可以表示为S1-图，而示出S2的值的结果图可以表示为S2-图。评估单元还可以适于计算S1和S2的不同线性组合的结果图。因此，有可能虚拟地旋转偏振滤光器的偏振方向。在存储和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光线三角测量装置(10)，具有：/n测量空间(12)，其用于接纳测量对象(14)；/n投光器(16)，其适于将光线(18)投射到所述测量空间(12)中和/或投射到所述测量对象(14)上；/n成像器(20)，其用于检测所述测量空间(12)中的所述光线(18)，其中所述成像器(20)包括以多列(C)和多行(R)布置的成像像素(32)；/n其特征在于：成像器(20)包括多个相同的偏振滤光器(34)组(36)，其中每个偏振滤光器(34)组(36)包括至少两个具有不同偏振方向的偏振滤光器(34)，其中相应的偏振滤光器(34)覆盖一列(C)。/n

【技术特征摘要】
20190312 EP 19162183.81.一种光线三角测量装置(10)，具有：
测量空间(12)，其用于接纳测量对象(14)；
投光器(16)，其适于将光线(18)投射到所述测量空间(12)中和/或投射到所述测量对象(14)上；
成像器(20)，其用于检测所述测量空间(12)中的所述光线(18)，其中所述成像器(20)包括以多列(C)和多行(R)布置的成像像素(32)；
其特征在于：成像器(20)包括多个相同的偏振滤光器(34)组(36)，其中每个偏振滤光器(34)组(36)包括至少两个具有不同偏振方向的偏振滤光器(34)，其中相应的偏振滤光器(34)覆盖一列(C)。


2.根据权利要求1所述的光线三角测量装置(10)，其中，每个偏振滤光器(34)组(36)包括恰好四个具有不同偏振方向的偏振滤光器(34)。


3.根据权利要求1或2所述的光线三角测量装置(10)，其中，所述偏振滤光器(34)具有线偏振，其中覆盖相邻列(C)的至少两个偏振滤光器(34)的所述偏振方向相差45°的角。


4.根据前述权利要求中的至少一项所述的光线三角测量装置(10)，还包括评估单元(24)，其中所述评估单元(24)适于组合不同列(C)的至少两个、优选地四个像素(32)的像素值，以便检测所述光线(18)的位置。


5.根据权利要求4所述的光线三角测量装置(10)，其中，所述评估单元(24)适于减去被两个在偏振方向上相差90°的不同偏振滤光器(34)覆盖的不同像素(32)的像素值。


6.根据权利要求5所述的光线三角测量装置(10)，其中，所述评估单元(24...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗迈因·米勒，弗洛里安·施奈德，马蒂亚斯·约翰内松，
申请(专利权)人：西克股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE