CN104807400B - 用于校准光学测量仪器的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于对光学测量仪器(10)进行校准的装置(1)，该装置(1)包括载体(2)。根据本发明，校准体(4)具有包括至少一个散射元件(42)的玻璃体(4)，其中所述散射元件(42)被所述玻璃体(4)完全包围，其中所述散射元件(42)的透射度不同于所述玻璃体的透射度。

Description

用于校准光学测量仪器的装置

技术领域

本发明涉及一种用于对测量仪器进行校准和/或测试的装置。

背景技术

各种光学测量仪器在现有技术中是公知的。本发明具体涉及一种用于对表面的特征进行研究的测量仪器。此外，这种类型的仪器在现有技术中早已是公知的。在这种情况下，具体地，被引导至待研究的表面上方的合适的测量仪器、在这种情况下被照射的表面和分别从反射或散射的辐射中所收集的信息都是公知的。

然而，在这种情况下需要不时地重新校准这些测量仪器。为此，校准器具或者标准分别在现有技术中是公知的。在这种情况下，这些校准器具通常具有载体，沿着该载体能够引导测量仪器，在这种情况下测量仪器照射校准体。可以从校准体分别返回或反射或相应散射的辐射中收集信息，并且在此信息基础上能够再次分别执行校准或调整。在这种情况下，这些校准器具频繁地遭受相对粗略的处理。部分地，这些校准器具受到污染并使用摩擦清洁剂进行清理。此外，由于老化过程需要频繁地更换各个校准体。以这种方式，一定时间后这些校准器具就不再能够实现为它们预定的目的。

发明内容

因此本发明的目标是提高此类型的校准器具的抵抗力并较优地提高其耐用度。根据本发明的用于对光学测量仪器进行校准的装置具有载体。此外，该装置具有设置在载体上的校准体。

根据本发明，此校准体具有玻璃体，该玻璃体又具有至少一个散射元件，此散射元件被该玻璃体完全包围，并且该散射元件的透射度和该玻璃体另一区域的透射度互不相同(尤其是相对于光照射该校准体时)。将该校准体作为校准标准和/或测试标准是有利的。

因此，根据本发明建议应当设置具有(相对于该玻璃体)光学特性不同的散射元件的校准体，但是(与现有技术不同)这些散射元件未被设置在该校准体的表面上而是设置在内部空间中。通过这种方式，前述的散射元件使它们自己不易损坏和污染，此外，不易受老化过程以及清洁过程影响。在另一有利的实施例的情况下，该散射元件或该校准体被分别以固定的方式设置在载体上。在这种情况下，该校准体可以以固定方式螺纹连接到载体或粘合在载体上或者通过其他紧固装置紧固在载体上。通过这种方式，可以确保校准体无法相对于载体移动，以使该器具的可靠性整体上得到提高。

在另一有利的实施例的情况下，该散射元件是通过对玻璃体进行激光处理而产生的散射元件。这意味着这些散射元件是借助于在现有技术中公知的方法在玻璃体的内部产生的，例如通过在内部实施玻璃材料的局部融化产生。这可以通过例如所谓的3D激光雕刻来实现。通过这种方式，可以使该散射元件(如上所述)位于玻璃体的内部而不是在其外表面上。

分别借助于这种类型的激光处理或激光照射还可以固定玻璃体内的深度(由此深度能够产生该散射元件)。

在另一优选的实施例的情况下，该载体具有引导器件，所述引导器件对待校准的测量仪器进行引导使得该测量仪器能够相对于该载体沿预定线路移动。

有利的是该线路是直线，测量仪器能够沿该线路相对于载体移动。然而，也可以以固定的方式将校准体并入测量仪器中。在这种方式下，该测量仪器可以具有例如在正常操作中照射待研究的材料并在校准或测试操作中照射校准体的照射或照明装置。此类型的实施例中，优选的是该测量仪器具有沿照射方向设置于校准体之后的传感器装置。在此类型的设置的情况下，载体被优选地用于将校准体放置在明确位置处，并且更具体地放置在固定的位置处。

在这种情况下，较优的是校准体或者标准分别被保持在环形物中(即在这种情况下此环形物构成载体)并被保持在样品孔上。该环形物确保准确的定位以便获得可重现的测量值。

在另一有利的实施例的情况下，引导器件具有第一导轨，该测量仪器的至少一个轮子可以在该第一导轨中转动。此类型的测量仪器常常具有轮子，通过轮子这些测量仪器能够相对于待研究的表面转动，例如机动车辆车体的表面。对该引导器件进行设计使得这个轮子也能够相对于该引导器件转动。

有利的是，该装置也具有第二导轨，该第二导轨以尤其优选的方式平行于第一导轨并且该测量仪器的至少一个轮子也可以在第二导轨中转动。有利的是，该测量仪器具有四个轮子，在校准操作中这些轮子中的两个轮子在一个导轨中运行并且另外两个轮子在另一导轨中运行。

优选的是，导轨或者引导器件分别使得测量仪器仅能够在一个方向移动，而不能够在与这个方向成直角的方向移动。为此，导轨的宽度能够适配于测量仪器的轮子的宽度，例如可将导轨的宽度选择为仅稍大于轮子的宽度。此外，防止损坏测量仪器的轮子的外表面的保护构件可以被设置在导轨上或导轨中。由于导轨的这个特别的设计，因此能够防止测量仪器沿与其相对于载体的移动方向相垂直的方向进行移动。

有利的是，导轨或者测量仪器的轮子分别在其上转动的表面被设置在与校准体的表面大体相同的高度处。通过这种方式，(例如机动车辆的)表面上的实际测量情况能够以可靠的方式进行调整。

优选的是，散射元件对装置照射到其上的光进行散射。然而，该散射元件也可以是反射元件而不是散射元件。

在另一有利的实施例的情况下，该散射元件的透射度或透射能力小于包围该散射元件的区域的透射能力。有利的是，多个此类型的散射元件在玻璃体内形成并且它们被优选地设置在沿测量仪器的移动方向彼此相距一定距离的位置处。通过这种方式，例如在各个散射元件之间能够形成未被触及的玻璃体，并且，通过这种方式，该玻璃体具有非常高的透射度。然而，具有指定透射度的散射元件也可以并入与其具有不同透射度的另一散射元件中。

多个散射元件也可以被设置为一个在另一个后面使得当这些散射元件被读出时测量仪器给出指定的值。通过这种方式，玻璃体中的散射元件的指定序列也能够被用于对测量仪器进行校准。也就是说，散射元件能够以条码的方式设置在校准体内。在这种情况下，此条码可以具有该器具的一个或更多个空间频率(每单位长度的周期数)的特征。

当相对于空间频率记录测量值(例如亮度)，并且尤其是在一维运动的范围内时，能够借助已定义的图案(例如条码)的产生来影响测量值的等级。

亮度的变化例如通过设置指定的模式而产生。例如通过这种方式，校准体可以具有限定序列的模式。当此类型的模式的亮度借助于测量仪器进行扫描时，可以通过数学过滤器将测量到的亮度上的变化转变为针对特定空间频率或空间频率范围内亮度上的变化的测量，该测量被优选地作为测量值给出。该模式或散射元件分别能够被优选地设置使得能够利用在测量仪器工作范围内的测量值来达到测试标准。在这种情况下，亮度扫描例如能够首先被记录并且在每种情况下(以空间上相关的方式)测量到的值能够通过数学过滤器的方法进行处理以获得按照这种方式取决于空间频率的测量值。

优选的是，设置有多个分别具有不同延伸宽度或不同延伸长度的(沿测量仪器的移动方向延伸)散射元件

在另一有利的实施例的情况下，校准体被设置在载体上使得校准体的表面沿预设线路面向待校准的测量仪器。这意味着校准体优选地延伸直到其能够被测量仪器的照射装置在该测量仪器相对于载体装置的整个路径上照射到。

本发明已对在测量仪器相对于载体移动的情况下的效果进行描述。然而，测量仪器自身也可以相对于载体静止，反而是校准体相对于载体和/或测量仪器移动。例如通过这种方式，校准体自身能够被设置在轨道的内侧并相对于此轨道移动。此类型的设置对例如不具有轮子的测量仪器也是可用的。

此外，能够相对于载体沿预设的移动方向移动的保持器件也可以被设置在载体上。待校准的测量仪器可以转而被设置在这个保持器件上。通过这种方式，可以设置相对于保持器件固定测量仪器的紧固器件。

在另一有利的实施例的情况下，校准体面向测量仪器的表面是光滑的表面。优选地，该表面是平面。特别地，通过设置玻璃体，并且在这种情况下又优选地通过设置光滑的玻璃体，例如该玻璃体易受污染和清洁剂影响的程度能够被降低。此外，当发生污染时，能够很容易地清洁该玻璃体。

在另一有利的实施例的情况下，校准体被设置在载体上使得校准体的表面中只有一个表面是能够被接触到的。通过这种方式，校准体被很好地保护以免受外部的影响。特别地，通过这种方式该校准体也被很好地保护以免受污染。如果仍然出现污染，其也能被很容易地去除。如上所述，如果该校准体被直接设置在(例如被粘合在)载体的一部分上，那么也能够通过这种方式避免形成污物可以进入的缝隙。

在另一有利的实施例的情况下，载体由至少两部分形成并且校准体被至少部分地设置为处于载体的这两部分之间。在这种情况下，载体的一部分可以具有凹口，通过该凹口校准体是可见的。在这种情况下，有利的是校准体被设置在上述用于引导测量仪器的轮子的两个导轨之间。

本发明还涉及一种分别用于对光学测量仪器进行校准和/或测试的校准体或测试体。在这种情况下，此校准体具有包括至少一个散射元件的玻璃体，此散射元件被该玻璃体完全包围，并且该散射元件的透射度和玻璃体的透射度互不相同，此外该校准体被设计为一体式，该散射元件是通过对玻璃体进行激光处理而产生的散射元件。

因此还选择了相对于该校准体的操作，根据该操作散射元件被并入此校准体，有利的是此校准体是一体式玻璃体。特别地，通过激光的处理允许散射元件的这种(内部的)设计。

散射元件的设计会受到激光处理的影响。特别地，散射元件的散射效果和/或透射度会受到影响。优选的是校准体具有不同透射度和/或散射度的散射元件。

有利的是校准体由均质的材料构成。优选的是散射元件由与校准体的其他区域相同的材料构成。优选的是校准体由硼硅浮法(borofloat)玻璃构成。

在另一有利的实施例的情况下，玻璃体的至少一个表面是平面和/或光滑的表面。通过这种方式，如上所述，该玻璃体的清洁能力能够被提高。

在另一有利的实施例的情况下，玻璃体的厚度在1mm和30mm之间，优选的在2mm和20mm之间并且以特别优选的方式在3mm和7mm之间。

在这种情况下玻璃体的这些厚度以特定方式还适用于使光在那些不存在散射元件的表面上具有高的透射度。

在另一有利的实施例的情况下，玻璃体具有立方形设计。然而，也可以采用诸如以(圆形的)圆盘形式之类的圆形设计。

有利的是散射元件位于距两个相对的表面至少1mm的位置处。在这种情况下，有利的是这些表面中的一个表面是在校准操作中面向测量仪器的表面。在这种情况下，剩余的玻璃体还可以是完全透明的。然而，玻璃体的其余部分也可以不是透明的或者仅是部分透明的，并且该玻璃体的其余部分也可以具有预先设定的散射比例。在这种情况下，玻璃体的其余部分也可以已经通过激光操作处理过。

在另一有利的实施例的情况下，玻璃体具有多个散射元件。优选的是这些散射元件被设置在彼此至少部分地相距一定距离的位置处。此外，这些散射元件也可以沿测量仪器相对于校准体的移动方向具有不同的长度。

在另一有利的实施例的情况下，多个散射元件沿测量仪器相对于校准体的移动方向被设置为一个在另一个后面。

在这种情况下，散射元件可以被设计为平面的形式，例如矩形的形式。然而，散射元件也可以被设计被图形的形式，并且特别地被设计为诸如字符之类的符号的形式。此外，校准体也可以由有色玻璃制成。

在另一有利的实施例的情况下，该散射元件或至少一个散射元件分别具有基本均质的结构。这被理解为是指例如该散射元件的透射度不沿测量仪器的移动的方向改变。

在另一有利的实施例的情况下，玻璃体的至少一个表面设置有涂层，并且特别地但不排他地设置有漆涂层。这可以是例如白色的有色表面。涂层也可以被制成反射的。此外，涂层也可以被分别吸收或保持在深颜色中。通常，优选的是校准体的至少一个表面设置有涂层。有利的是该涂层为一改变校准体的透射特征的涂层。

优选的是涂层为均匀的涂层。然而，涂层也可以是人为非均匀的，例如此涂层的反射度沿测量仪器相对于校准体的移动方向变化。

有利的是前述涂层设置在与校准体面向测量仪器的表面相对的表面上。通过这种方式，有利的是该涂层或者漆层分别设置在校准体远离测量仪器的表面上。有利的是校准体沿测量仪器相对于校准体的移动方向厚度恒定。

此外，该涂层也可以设置为散射涂层。

本发明还涉及一种使用经激光处理的玻璃体对光学测量仪器进行校准和/或测试的方法，并且尤其涉及一种使用上述玻璃体对那些被用于探测表面特性的光学测量仪器进行校准的方法。有利的是该玻璃体是上述类型的玻璃体，在其内部结构中已经通过激光处理形成了散射元件。在这种情况下，有利的是经激光处理过的玻璃体被使用使得待校准的测量仪器能够分别相对于测量体进行移动和/或调整或设置，以用于在至少一段时间内对该测量体进行校准并照射。此外，测量仪器输出的测量值能够被监测，并且特别地，该测量值能够与参考值进行比较。

附图说明

从附图中明显可见其他优点和实施例。在附图中：

图1为根据本发明的用于对测量仪器进行校准的装置的示意图；

图2为校准体的平面图；

图3为根据本发明的校准体的侧视图和另一平面图；

图4示出了本发明的另一实施例；以及

图5为载体的放大示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于对光学测量仪器进行校准的装置1，在此情况下涉及的测量仪器10用于研究表面(尤其是机动车辆表面)的特征。

此情况下的测量仪器具有外壳52，外壳52的内部较优地设置有至少一个辐射装置和至少一个辐射探测器装置。此外，测量仪器10具有显示屏56，借助该显示屏可以将信息输出给使用者。测量仪器10在其底面或者面向载体2的侧面上分别具有开口(未示出)，辐射(尤其是光)能够穿过该开口从测量仪器10中照射出来。更精确的表述关系为，光能够到达校准体。

附图标记54指的是设置在外壳或者测量仪器上的轮子，并且通过该轮子可以相对于待研究的表面移动该测量仪器。

附图标记2指的是该校准装置的载体。载体2在这种情况下用于引导测量仪器10。为此，载体2具有两个导轨或者引导器件或者导轨6。这些导轨在这种情况下可以具有用于测量仪器的运行面。这些导轨在这种情况下沿该测量仪器的移动方向B延伸且具有下述效果，即，使得该测量仪器可以沿该移动方向B移动但不能沿与该方向成直角的方向移动。还可以在载体上仅设置侧导承以防止测量仪器相对于载体2侧横向移动。

附图标记4指的是设置在载体上的校准体。具体地，校准体4被粘合在载体2的上部2a上。

附图标记8指的是凹口或孔，校准体4或其表面通过此凹口或孔而可及，并且通过这种方式，校准体4或其表面也能够被测量仪器10的照射装置照射到。附图标记14指的是对载体加以限定的侧边缘，该侧边缘还能够防止测量仪器10沿与移动方向B成直角的方向移动。

附图标记16指的是附接在该侧边缘上的保护构件，并且此保护构件例如能够使单个轮子54的表面避免刮擦。此保护构件例如可以是贴附在(例如粘合在)载体上的保护膜。附图标记18指的是紧固元件，通过此紧固元件使载体2的两个部分彼此固定。

图2为校准体4的平面图。此校准体在这种情况下具有多个散射元件42以及透明的主体44，此主体44在这种情况下邻接各情况下的散射元件。在图2所示的实施例的情况下，主体的部分44的透明度很高，相比之下散射元件的透明度则较低。在这种情况下，这些散射元件较优地被设置成使得能够顾及到该测量仪器的不同空间频率。

图3示出了校准体4的平面图与侧视图的对比。在操作期间，面向该测量仪器的校准体的表面4a在这种情况下再次是可见的。值得注意的是单个散射元件42分别嵌入在校准体或者该校准体的玻璃体中，并且以这种方式使得(操作者)不能从任何一侧上可及单个散射元件42。如此，一方面能够确保这些散射元件不易受机械方面的影响，另一方面也能够使这些散射元件不遭受任何老化过程。

图4示出了本发明的另一实施例或者应用。在此实施例的情况下，待被测试的测量仪器10是一种下述的仪器，即，所述测量仪器10中的照射装置照射(或者穿过)待研究的被作为样品的(球形的)主体的内壁。为了进行测试和/或校准，将校准体而不是待被研究的样品推入到照射装置与至少一个传感器装置之间的光束路径中。因此，在此实施例的情况下没有发生测量仪器与校准体4之间的相对移动。附图标记62指的是光穿过样品(或者穿过校准体)进入的球体。

附图标记2同样指载体，该载体上设置有校准体4。

图5为载体2的放大示意图。该载体具有用于对校准体进行固定的环形固定体。附图标记24指的是凸起，通过此凸起能够确保载体以精确限定的旋转设置固定在测量仪器上。附图标记22指的是诸如搭载环之类的搭载体，例如分别用于搭载或者固定校准体4的搭载环。

在申请文件中公开的所有特征都被要求保护为实现本发明所必需的特征，这是因为它们单独或者组合后与现有技术相比都具备新颖性。

附图标记列表

1 根据本发明的装置

2 载体

2a 上部

4 校准体

4a 表面

6 引导器件

8 凹口

10 测量仪器

14 侧边缘

16 保护构件

18 紧固元件

22 搭载体

24 凸起

42 散射元件

44 主体的部分

52 壳体

54 轮子

56 显示屏

62 球体

B 移动方向

Claims (12)

1.一种用于对光学测量仪器（10）进行校准和/或测试的装置（1），所述装置（1）包括载体（2）和设置在所述载体（2）上的校准体（4），其特征在于，所述校准体（4）具有包括至少一个散射元件（42）的玻璃体（44），其中所述散射元件（42）被所述玻璃体（44）完全包围，其中所述散射元件（42）的透射度或散射度与所述玻璃体（44）的透射度或散射度互不相同，并且其中所述散射元件（42）是在所述玻璃体（44）的内部产生的散射元件（42）；

其中，所述装置具有球体（62）和照射装置，所述照射装置的照射光穿过待研究的样品或所述校准体（4）照射所述球体（62）的内壁；

所述校准体（4）由硼硅浮法玻璃构成，以及多个散射元件具有不同的宽度。

2.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，所述散射元件（42）是通过对所述玻璃体（44）进行激光处理而产生的散射元件（42）。

3.根据权利要求1或2所述的装置（1），其特征在于，所述载体具有引导器件（6），所述引导器件（6）以使得待校准的测量仪器能够相对于所述载体（2）沿预定线路移动的方式对所述测量仪器进行引导。

4.根据权利要求3所述的装置（1），其特征在于，所述校准体（4）以使得所述校准体（4）的表面（4a）沿所述预定线路面向待校准的所述测量仪器（10）的方式被设置在所述载体（2）上。

5.根据权利要求4所述的装置（1），其特征在于，所述表面（4a）是光滑的表面。

6.根据权利要求1或2所述的装置（1），其特征在于，所述校准体设置在所述载体上并使得所述测量仪器的照射装置以取决于所述测量仪器（10）相对于所述载体的位置的方式照射所述散射元件（42）或者所述玻璃体的另一区域，所述另一区域的透射度与所述散射元件（42）的透射度不同。

7.根据权利要求1或2所述的装置（1），其特征在于，所述校准体（4）被设置在所述载体上并使得所述校准体（4）只有一个表面（4a）能够被接触到。

8.一种校准体（4），用于光学测量仪器的校准和/或测试，其特征在于，所述校准体（4）具有包括至少一个散射元件（42）的玻璃体（44），其中所述散射元件（42）被所述玻璃体（44）完全包围，其中，所述散射元件（42）的透射度与所述玻璃体（44）的透射度互不相同，并且其中，所述校准体（4）被设计为一体式，并且所述散射元件（42）是通过对所述玻璃体（44）进行激光处理而产生的散射元件（42），并且其中所述散射元件（42）是在所述玻璃体（44）的内部产生的散射元件（42）；其中，所述散射元件（42）以条码的方式被设置在所述校准体（4）内。

9.根据权利要求8所述的校准体（4），其特征在于，所述玻璃体（44）的至少一个表面（4a）是平面和/或光滑的表面。

10.根据权利要求8所述的校准体（4），其特征在于，所述散射元件（42）具有基本均质的结构，使得所述散射元件的透射度不沿测量仪器的移动的方向改变。

11.根据权利要求8所述的校准体（4），其特征在于，所述校准体（4）的至少一个表面上设置有涂层。

12.一种使用经激光处理的玻璃体（44）作为校准体（4）对光学测量仪器进行校准和/或测试的方法，其中，所述光学测量仪器用于研究机动车辆表面的特征，所述玻璃体（44）具有至少一个散射元件（42），其中所述散射元件（42）被所述玻璃体（44）完全包围，其中所述散射元件（42）的透射度与所述玻璃体（44）的透射度互不相同，并且其中所述散射元件（42）是在所述玻璃体（44）的内部通过激光处理产生的散射元件（42）；

其中，所述校准体（4）由硼硅浮法玻璃构成，以及多个散射元件具有不同的宽度。

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