用于显示工件表面的OCT扫描区域和/或用于测量表面特征的方法以及相关联的OCT系统技术方案

一种OCT系统(1)，包括用于通过光学地扫描工件表面(2)来记录工件表面(2)的高度形廓(28)的光学相干断层扫描仪(5)，根据本发明专利技术，该系统包括相机(4)和显示器(24)，该相机用于记录工件表面(2)的图像(23)，该显示器用于共同地、尤其以叠加的方式显示工件表面(2)的所记录的图像(23)和所记录的高度形廓(28)。录的图像(23)和所记录的高度形廓(28)。录的图像(23)和所记录的高度形廓(28)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于显示工件表面的OCT扫描区域和/或用于测量表面特征的方法以及相关联的OCT系统


[0001]本专利技术涉及一种用于显示工件表面的光学扫描区域和/或用于测量表面特征的方法，以及一种适用于执行此方法的OCT系统。

技术介绍

[0002]在现有技术中已知使用光学相干断层扫描(OCT：optical cohenrence tomography)的成像方法。可以借助于OCT、尤其使用小场扫描仪来记录工件的三维图像。这种被称为OCT扫描的图像记录以各种几何形状、尤其沿工件的表面以线(线扫描)进行。为了生成这样具有有意义的分辨率和视场的形廓图像，必须以数百毫秒的高时间花费执行相对大量的OCT扫描。必须在大的区域上安排线扫描。此外，在扫描过程开始时，用于执行OCT扫描的光学相干断层扫描仪在工件表面的平面中相对于工件的正确定位通常是未知的。确定定位同样需要在大的时间花费的情况下的大量OCT扫描。通过OCT扫描生成的形廓图像通常很难对应到工件的区域。
[0003]本申请人发表的文章“Controlling laser processing via optical coherence tomography[通过光学相干断层扫描控制激光加工]”，作者F.Dorsch、W.Dubitzky、J.
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P.Hermani、A.Hromadka、T.Hesse、T.Notheis和M.Stambke，Proc.SPIE 10911，高功率激光材料加工：应用、诊断和系统VIII，109110G(2019年2月27日)，基于以低相干的干涉测量的3D成像技术的形式说明了OCT扫描。与加工激光束同轴，将OCT测量束耦合到加工光学单元中并提供待检查表面的高度信息。如果OCT测量束借助于固定在加工光学单元上的小场扫描仪偏转，则可以获得附加信息。文章还说明了用于OCT过程控制的各种应用，例如在焊接过程期间观察焊接深度、远程激光焊接过程中的高精度焊缝引导和实时过程可视化，以及在三个维度上定位接触针(Hairpins，簪针)，使得相应地定位加工激光束。

技术实现思路

[0004]本专利技术的任务是提供一种用于显示工件表面的OCT扫描区域和/或用于测量表面特征的方法，该方法能够以较少数量的OCT扫描、较少的时间花费和更快地确定OCT扫描的定位来执行。此外，本专利技术的任务是提供一种适合于执行该方法的OCT系统。
[0005]根据本专利技术，这个任务通过一种用于显示工件表面的光学扫描区域的方法来实现，该方法具有以下方法步骤：
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记录工件表面的图像，
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通过借助于光学相干断层扫描仪对工件表面进行光学扫描，记录工件表面的高度形廓，以及
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共同地、尤其以叠加的方式显示工件表面的记录的图像和记录的高度形廓。
[0009]在尤其通过在光学范围内工作的相机所记录的二维图像上，能够通过常规的图像处理程序测量工件表面的特征。除了对工件表面的区域进行OCT扫描之外，还执行入射光图
像处理。工件表面的OCT扫描与所选择的图像区段一起显示，尤其以彼此叠加的方式显示。通过将记录的图像与OCT扫描叠加生成的三维形廓图像能够比较简单地解释。通过OCT扫描尤其能够求取工件表面的特征在高度方向上(从工件表面测量)的位置和/或取向。将高度形廓直接插入记录的图像中实现了更好地了解工件的表面结构。OCT使用与为光学范围设计的相机不同的波长，这能够分配从图像记录和从OCT扫描中获得的信息。通过根据本专利技术的OCT扫描方法，尤其能够在激光焊接过程中在工件的表面精确定位针电极对并确定其高度和距离。
[0010]特别优选地，在工件表面的显示的图像内选择图像区段，随后将被光学相干断层扫描仪扫描的工件表面的区域限制到所述图像区段上。在OCT扫描之前进行工件表面的区域的入射光图像处理。根据图像记录，用户能够决定是否应该对工件表面的特征进行OCT扫描。因此能够减少所需的OCT扫描次数。通过用于图像处理的程序能够求取用于OCT扫描的偏移点并确定扫描区域。在OCT扫描之前能够执行光学相干断层扫描仪相对于工件的精确定位，所述定位尤其通过用于图像处理的程序计算。还能够设想将OCT束定位在相机的视场之外，但仍然要从相机图像中求取其位置。
[0011]优选地，直接在所显示的图像上以图形方式、尤其借助于鼠标或借助于捏拉缩放功能选择图像区段。图形支持能够快速准确地指示要进行OCT高度测量的区域。
[0012]更优选地，相对于光学相干断层扫描仪的测量臂同轴地记录图像。这种措施使得来自图像记录和来自OCT扫描的数据能够相对简单地组合。
[0013]另一方面，本专利技术还涉及一种用于测量工件表面的表面特征的方法，具有以下方法步骤：
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记录工件表面的图像，
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根据所记录的图像确定待测量的至少一个表面特征，以及
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借助于光学相干断层扫描仪在所确定的至少一个表面特征的位置处光学地扫描工件表面来记录工件表面的高度形廓，以便测量所确定的至少一个表面特征。
[0017]根据本专利技术，根据工件表面的图像确定待测量的一个或多个表面特征，并且随后在确定的表面特征的位置处执行OCT扫描，从而因此根据高度地测量表面特征。在此，待测量的至少一个表面特征能由图像处理装置根据记录的图像以自动方式确定，或者如上所述根据所显示的图像手动确定。
[0018]在另一方面，本专利技术还涉及一种OCT系统，其具有：用于通过光学地扫描工件表面来记录工件表面的高度形廓的光学相干断层扫描仪；用于记录工件表面的图像的相机；以及用于共同地、尤其以叠加的方式显示工件表面的所记录的图像和所记录的高度形廓的显示器和/或用于根据所记录的图像确定待测量的至少一个表面特征的图像处理装置。OCT系统优选地装配在激光加工光学单元上、尤其加工激光束的激光扫描仪上。
[0019]优选地，成像系统包括用于在所显示图像内选择图像区段的选择装置和控制器，该控制器将工件表面的被光学相干断层扫描仪扫描的区域限制到所选则的图像区段上。
[0020]相机安装在加工光学单元的光束路径中，并且根据其相机图像，能够通过图像处理确定偏移点和用于OCT扫描的区域。用户在此能够在显示的相机图像中以图形方式精确地确定该用户感兴趣的区域以用于OCT高度测量。借助这种成像系统能够减少建立工件表面的三维形廓图像所需的OCT扫描次数。特别地，相机相对于光学相干断层扫描仪的测量臂
同轴地朝向工件表面定向。
[0021]优选地，选择装置具有用于以图形方式在所显示图像内选择图像区段的输入器件，这使得能够快速且精确地输入图像区段。作为输入器件，选择装置能够具有鼠标或者优选地显示器的触敏触摸屏，在该触摸屏上选择期望的图像区段。为了精确地输入位置，鼠标/触摸输入也能够通过具有/不具有增量的数字面板(Zahlenfeld)精确化。
附图说明
[0022]本专利技术主题的其他优点和有利构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于显示工件表面(2)的光学扫描区域的方法，其特征在于，具有以下步骤：
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记录所述工件表面(2)的图像(23)，
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通过借助于光学相干断层扫描仪(5)对所述工件表面(2)进行光学扫描来记录所述工件表面(2)的高度形廓(28)，以及
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共同地、尤其以叠加的方式显示所述工件表面(2)的记录的所述图像(23)和记录的所述高度形廓(28)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在显示的所述工件表面(2)的图像(23)内选择图像区段(26)，随后使得所述工件表面(2)的要由所述光学相干断层扫描仪(5)扫描的区域限制到所述图像区段上。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在显示的所述图像(23)上以图形方式、尤其借助于鼠标、借助于捏拉缩放功能或借助于位置输入来直接选择所述图像区段(26)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，相对于所述光学相干断层扫描仪(5)的测量臂(14)同轴地记录所述图像(23)。5.一种用于测量工件表面(2)的表面特征的方法，其特征在于，具有以下步骤：
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记录所述工件表面(2)的图像(23)，
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根据记录的所述图像(23)来确定待测量的至少一个表面特征，以及
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通过借助于光学相干断层扫描仪(5)在确定的所述至少一个表面特征的位置处光学地扫描所述工件表面(2)来记录所述工件表面(2)的高度形廓(28)，用于测量确定的所述至少一个表面特征。6.根据权利要求5所述的方法，其中，根据记录的所述图像(23)以自动方式确定待测量的所述至少一个表面特征。7.根据权利要求5所述的方法，其中，根据显示的所述图像(23)手动确定待测量的所述至少一个表面特征。8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述工件表面(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：通快激光有限责任公司，
类型：发明
国别省市：