CN107860311B - 操作三角测量法激光扫描器以识别工件的表面特性的方法 - Google Patents

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Abstract

操作至少一个三角测量法激光扫描器以识别待通过至少一个三角测量法激光扫描器测量的工件的表面特性的方法、计算机可读介质和测量系统。该激光扫描器具有CMOS传感器芯片、光学成像单元和在该工件上生成激光线的激光线光源；图像中在CMOS传感器芯片上生成的数据被减少到如下的数据量，量减少后的数据仅包括激光线的这些像点的实际侧向位置的数据和针对激光线的这些像点中各像点的至少一个质量判据的数据，质量判据是沿一定方向的强度分布测量值，该方向横向于CMOS传感器芯片上激光线的这些像点的范围的局部方向；并且相对于与条形码和/或检测码信息和/或纹理信息的存在相关的质量判据，通过至少一个评估单元来分析该量减少后的数据。

Description

操作三角测量法激光扫描器以识别工件的表面特性的方法
技术领域
本发明涉及用于操作三角测量法激光扫描器以识别有待测量的工件的表面特性的方法、计算机可读介质和测量系统，该三角测量法激光扫描器具有至少一个CMOS传感器芯片。
背景技术
从现有技术中充分已知用于捕捉有待测量的工件的表面坐标的三角测量法激光扫描器。最新的三角测量法激光扫描器使用CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器芯片，该芯片使得可以以所谓的HDR格式捕捉图像文件。使用三角测量法激光扫描器，为了评估有待测量的工件的表面坐标，激光线的图像位置相对于其在传感器芯片上的标称位置的侧向偏差被使得与三角测量法激光扫描器距有待通过经典的三角测量法而测量的工件的表面的距离成某一关系。使用三角测量法激光扫描器，因此仅亮像点在传感器芯片上的侧向X和Y位置是重要的。具体地，在激光平面、成像系统的透镜平面和CMOS传感器芯片的接收平面相对于彼此呈Scheimpfiug式安排的三角测量法激光扫描器的情况下，也只有有待测量的工件的、位于激光平面中的那些表面点作为清晰图像被投射到CMOS传感器上。有待测量的工件的所有其他表面点根本没有被投射为图像。因此，在具有Scheimpflug式安排的三角测量法激光传感器情况下，仅那些与激光平面与工件的表面点的交点相对应的X和Y位置可以被捕捉成传感器芯片上的二维数据。
除了这样的三角测量法激光扫描器之外，从现有技术中还已知从条形码读取笔开始到相机扫描器或移动电话扫描器的所有可能形式的条形码读取器。另外，从US 6,260,001 B1中已知使用条形码扫描器来进行体积测量。简单的条形码读取器仅可以读取一维条形码，而相机或移动电话扫描器甚至读取二维条形码。在此方面，是通过已知的用于条形码识别的评估方法或通过已知的图像处理方法来评估读取器所获得的像素信息项或图像文件。除了亮像点的侧向X和Y位置之外，因此对于条形码的评估重要的还有条形码读取器的传感器芯片上的像点的亮度。由于此原因，现有技术的条形码评估通常依赖于传感器芯片的完整图像文件，其中传感器芯片的传感器区域的所有像素被读出，并且不能使用三角测量法激光扫描器的典型数据，如下面进一步解释的。
除了三角测量法激光扫描器和条形码读取器之外，相机、特别是彩色相机也已知用于在3D坐标测量中捕捉表面的纹理，参见US 8,284,240 B2。这样的彩色相机的二维数据通常用于在相对于使用者可视化时使得所获得的3D数据与相关联的表面纹理相对应。表面纹理可以在此仅构成表面的颜色。然而，表面的其他特性(例如像粗糙度)也可以检测为表面纹理。在此方面，例如，在相对于使用者可视化时，可以将有待测量的工件的光滑的玻璃表面考虑在内，因为玻璃表面的相关联3D数据用蓝色显示。以与用于检测二维条形码的条形码读取器相同的方式，用于捕捉表面纹理的这样的相机依赖于二维传感器芯片接收传感器区域的完整二维数据记录，所述数据记录可以被基于亮度或颜色信息内容而调查以确定存在条形码信息与否和/或存在纹理信息与否。
与用于纹理检测的相机相比和与用于捕捉表面的3D坐标的条形码读取器相比，三角测量法激光扫描器的传感器芯片被以高的时钟频率来读取，以便也使表面的快速扫描成为可能。在此方面，减少数据量是不可避免的。为了减少数据量，通常仅传送与亮像点的侧向X、Y位置和每个亮像点的质量判据相关的数据。因此，只使用整个传感器区域的二维数据记录的“亮”部分。质量判据在这种情况下用于将测量值或测量点标记为对于评估而言有效或无效。如在开篇已经提到的，特别是在使用具有Scheimpflug式安排的三角测量法激光扫描器时，仅捕捉这样减少的数据，因为只有激光平面内的点被投射为锐利图像。这个量减少后的数据比传感器图像的完整二维数据记录范围小得多，因此，也可以以较高的时钟速率传送这个减少的数据记录。然而，现有技术的三角测量法激光扫描器到目前为止传送的数据就条形码信息的存在和/或纹理信息的存在方面而言不能通过现有技术的条形码评估和/或纹理评估来进行评估，因为所捕捉的激光线的侧向X、Y位置数据不包含对应的信息项。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于操作至少一个三角测量法激光扫描器的方法、计算机可读介质和测量系统，其中，在操作三角测量法激光扫描器用于捕捉表面坐标的同时，有可能基于捕捉条形码和/或基于纹理来识别有待测量的工件的表面。
此目的通过一种用于操作至少一个三角测量法激光扫描器以识别有待通过该至少一个三角测量法激光扫描器来测量的工件的表面特性的方法来实现，该方法包括以下步骤：
·提供至少一个三角测量法激光扫描器，该三角测量法激光扫描器具有CMOS传感器芯片、光学成像单元、和用于在该有待测量的工件上生成激光线的激光线光源，该CMOS传感器芯片和该激光线光源相对于该光学成像单元以Scheimpflug条件来安排；
·提供工件，该工件的有待测量的表面具有带有不同纹理的至少两个不同区域、和/或至少一个条形码区域；
·通过该至少一个三角测量法激光扫描器相对于该有待测量的工件的相对运动、或反之亦然来捕捉有待通过该至少一个三角测量法激光扫描器测量的该工件的表面，借此该激光线经过该工件的该表面的至少一部分，并且该激光线的像点的实际侧向位置由此被捕捉在该CMOS传感器芯片上；
·将图像中在该CMOS传感器芯片上生成的数据量限制到量减少后的数据，该量减少后的数据仅仅包括该激光线的这些像点的实际侧向位置的数据和针对所捕捉的激光线的这些像点中的每个像点的至少一个质量判据的数据，该质量判据是沿一定方向的强度分布测量值，该方向横向于该CMOS传感器芯片上的该激光线的这些像点的范围的局部方向；
·以大于读出该整个CMOS传感器芯片的所有像素数据的最大可能时钟速率的时钟速率将该量减少后的数据传送到至少一个评估单元；
·基于在该CMOS传感器芯片上捕捉的该激光线的这些像点，通过该至少一个评估单元来生成该有待测量的工件的表面坐标，这些表面坐标是基于这些像点的实际捕捉位置相对于该激光线的这些像点的标称位置的侧向偏移量来计算的；
·就存在条形码和/或纹理信息与否而言，通过该至少一个评估单元来相对于该质量判据分析该量减少后的数据。
根据本发明，已经认识到，当使用CMOS传感器芯片时，三角测量法激光扫描器的量减少后的数据中所包含的质量判据足以确保就条形码和/或纹理信息存在与否而言的分析。具有CMOS传感器芯片的激光扫描器的大动态范围(例如，由于集成的HDR方法，例如像根据2次不同的曝光时间的交替记录、按列不同的相机的非线性特征或曝光时间)具有以下结果：甚至在具有光亮表面的条形码贴纸情况下和或甚至在表面的光滑纹理特性(例如像在刷上油漆的车身零件的情况下)情况下，表面的反射行为仍然保留在所记录的传感器图像的亮度值中或甚至被非线性地增强。根据本发明，此外已经认识到，CMOS传感器芯片的非线性响应行为增强的亮度差也随后在表面扫描所需要的数据减少过程中被保留在相应应用的质量判据中。在本发明的范围内，术语条形码信息不局限于一维条形码信息，而是还包括特别是二维条形码信息，例如像2D QR码。
在一个实施例中，来自下组的判据出于此目的根据本发明被用作该至少一个质量判据：即，侧向峰高度、侧向峰宽度、该侧向峰高度与该侧向峰宽度之比、侧向FWHM、最大侧向梯度、处于饱和或超过阈值的侧向像素的数量、侧向方向上的积分峰值和还有该CMOS传感器芯片上的该激光线的所捕捉的侧向像素的强度分布的卷积。“侧向”在此应理解为横向于或垂直于作为图像被投射在CMOS传感器芯片上的激光线的范围的方向。在具有Scheimpflug式安排的三角测量法激光扫描器情况下，仅激光线作为锐利图像被投射在待测量工件上，从而使得“锐利”图像在与CMOS传感器上的激光线的图像的范围的方向相关的侧向或垂直方向上仅涉及几个像素。侧向峰高度因此是由沿着这些侧向像素的最大强度来定义。侧向峰宽度定义具有强度(可能超过噪声阈值)的这几个侧向像素的总数。侧向峰高度与侧向峰宽度之比因此是不言自明的。侧向FWHM是指FWHM沿这几个侧向像素的对应统计确定。最大侧向梯度定义了沿这几个侧向像素的侧向强度分布的最大梯度。处于饱和或超过阈值的侧向像素的数量进而是不言自明的。侧向方向上的积分峰值在此是指对沿这几个侧向像素的侧向强度分布的积分。另外，CMOS传感器芯片上的激光线的所捕捉的侧向像素的强度分布的卷积也定义了沿这几个侧向像素的侧向强度分布的卷积积分同样作为强度分布测量值加以考虑。
当应用所提到的质量判据时，工件表面的相邻扫描点的增大的亮度值差由于CMOS传感器芯片的非线性而被保留。这还适用于进行加权、求和或积分的那些判据，因为所提到的这些运算仅在扫描方向上或沿着横向于该CMOS传感器芯片上的激光线的这些像点的范围的局部方向的方向进行。
在根据本发明的方法的进一步实施例中，基于该量减少后的数据的质量判据来产生关于所捕捉表面的该条形码和/或检测码信息和/或该纹理信息的、与所捕捉表面的该条形码和/或检测码信息和/或该纹理信息中所包含的信息项的信息内容相对应的数据。这些对应的数据允许基于所确立的信息来测量部件和/或识别其表面区域。
在根据本发明的方法的一个实施例中，所产生的数据和所捕捉表面的表面坐标的表示一起相对于使用者被可视化。以此方式，将有待测量的表面的也与使用者对该表面的视觉感知相对应的三维表示相对于使用者提供在例如监视器或显示器上。
在根据本发明的方法的进一步实施例中，在确立条形码和/或检测码的存在之后，选择与所述码相对应的该工件检查计划。这具有的优点是使用者不需要正确选择与有待测量的部件匹配的检查计划。在确立了检查计划的存在之后，正确的检查计划被自动读入至少一个评估单元中或在使用者确认所提出的检查计划之后被半自动地读入。基于检查计划，于是可以由评估单元或由评估单元和使用者来执行对有待测量的工件的质量控制。因此，甚至对质量保证无经验的人员也可以使用根据本发明的方法来测量部件。
在根据本发明的方法的一个实施例中，以无线方式进行量减少后的数据到评估单元的传送。这使得还可以测量远离评估单元的工件。
在进一步的实施例中，该至少一个评估单元可以并行处理多个三角测量法激光扫描器的量减少后的数据。这使之有可能在生产线上用多个三角测量法激光扫描器仅通过一个评估单元来同时测量相对大的部件，例如像卡车车身或飞机机身，并将表面数据一起放在该评估单元。
在根据本发明的方法的一个实施例中，存在至少一个外部测量系统以用于相对于该工件参照该至少一个三角测量法激光扫描器，并且该至少一个评估单元基于所述外部测量系统的参照信息将该至少一个三角测量法激光扫描器的和/或多个三角测量法激光扫描器的量减少后的数据以位置正确的方式放在一起，从而使得能够相对于与条形码信息和/或纹理信息的存在相关的质量判据来分析所述放在一起的、量减少后的数据。用于参照至少一个三角测量法激光扫描器的至少一个外部测量系统确保了可以在至少一个评估单元的整体坐标系中以位置正确的方式分析至少一个三角测量法激光扫描器的数据。
本发明的目的还通过一种包含计算机程序产品的计算机可读介质来实现，所述计算机程序产品用于结合三角测量法激光扫描器在至少一个控制或评估单元上执行根据本发明基于上述实施例之一的方法，该三角测量法激光扫描器具有CMOS传感器芯片、光学成像单元、和用于在有待测量的工件上生成激光线的激光线光源，该CMOS传感器芯片和该激光线光源相对于该光学成像单元以Scheimpflug条件来安排。
此外，本发明的目的通过一种测量系统来实现，该测量系统包括前述计算机可读介质和至少一个三角测量法激光扫描器，该三角测量法激光扫描器具有CMOS传感器芯片、光学成像单元、和用于在该有待测量的工件上生成激光线的激光线光源，该CMOS传感器芯片和该激光线光源相对于该光学成像单元以Scheimpflug条件来安排。
本发明的进一步特征和优点从以下基于附图的本发明示例性实施例的描述中、和从权利要求中显现出来，这些附图示出了本发明必不可少的细节。在本发明的变型中，单独的特征在各自情况下可自己单独地实现或以任意希望的组合按照多个来实现。
附图说明
下文将参考附图来更详细地说明本发明的示例性实施例。在附图中：
图1示出了现有技术三角测量法激光扫描器的示意性表示；
图2示出了在记录球面反射的激光线时具有Scheimpflug式安排的现有技术三角测量法激光扫描器的CMOS传感器芯片的像素的表示；
图3示出了现有技术三角测量法激光扫描器的工作范围(作为CMOS传感器芯片上的激光线的梯形区域)还以及有待测量的平坦工件的、通过根据本发明的方法记录的测量线的表示；
图4示出了所获得的有待测量的工件的三维表面坐标的二维投影的表示，该二维投影配备有由于对质量判据的根据本发明的分析而产生的灰度值；
图5示出了与图4的条形码区域相关的二维细节的表示；
图6示出了在根据本发明的方法的帮助下通过现有技术三角测量法激光扫描器测量具有彼此不同的纹理的多种不同材料的表示；
图7示出了通过根据本发明的测量系统进行的数据记录的示意性表示；并且
图8示出了根据本发明的方法序列的示意性表示。
具体实施方式
此外在本发明的范围内，术语(CMOS传感器上激光线的)像点是CMOS传感器上一维激光线的点的数学表示的术语，对于其，X和Y坐标数据可从CMOS传感器的像素的记录的强度数据来评估。在此方面，还参考图3和图4以及通过引用并入本文的美国专利申请公开No.2011/0267431的相关联的说明书。在美国专利申请公开No.2011/0267431的公开与本公开之间矛盾的情况下，以本公开为准。因此，不会混淆激光线的像点与激光线的像素。不用说，本发明不限于美国专利申请公开No.2011/0267431内描述的方法作为从像素的强度数据获得像点数据的唯一方式。
图1示出了现有技术三角测量法激光扫描器1的示意性表示。这样的激光扫描器具有激光源，其激光通过照明光学单元而大体上呈扇形散开成激光平面。这个激光平面在图1中垂直于纸的平面延伸，使得在图1中仅描绘了这个呈扇形散开的激光平面的竖直的激光线5。描绘的这条激光线5必须不与有待测量的工件7上的侧向激光线混淆，该侧向激光线在激光平面内侧向地并因此相对于纸的平面垂直地延伸。这样的三角测量法激光扫描器1的测量范围因此在关于图1的水平方向上沿激光源的呈扇形散开的激光平面的中心区域延伸并且在关于图1的竖直方向上延伸在有待测量的工件7的相对于激光源测量的、针对其而言有意义的距离测量仍然有可能的最小距离与最大距离之间。
在通过这样的现有技术三角测量法激光扫描器1进行距离测量的情况下，通过光学成像单元9和CCD或CMOS传感器芯片11记录激光平面中入射在有待测量的工件7上的激光。入射激光以与有待测量的工件7的表面轮廓相对应的方式沿激光线在激光平面内延伸。
通过传感器芯片11记录这条激光线因此是以激光源与传感器芯片11之间的预定义角度下进行，从而使得可以基于传感器芯片11上所记录的激光线的位置相对于传感器芯片11上的标称位置的偏移量dx通过三角测量法来确定有待测量的工件7距激光源的距离。换言之，有待测量的工件7的表面的两个位置之间的激光线高度差DZ被投射成传感器芯片11上的激光线的两个记录位置之间的偏移量dx。基于激光线的这些偏移量数据，因此就可以针对激光平面与有待测量的工件的交线确定高度轮廓。
通过将许多这样的相邻轮廓结合在一起，例如通过三角测量法激光扫描器1扫描工件7，随后就可以以点云形式获得工件7的表面的3D模型。为此目的，可以手动地、通过坐标测量机或机器人或以某种其他方式使得三角测量法激光扫描器1相对于有待测量的工件7移动，或反之亦然。
现有技术三角测量法激光扫描器大体上被构造成符合Scheimpflug条件。Scheimpflug条件阐述了图像平面、物体平面和透镜平面全都相交在同一直线上。在三角测量法激光扫描器情况下，物体平面由激光源的激光平面给出，而图像平面由传感器芯片的平面给出。透镜的主平面被认为是透镜平面。然而，大多数透镜具有两个主平面：一个物侧主平面和一个像侧主平面。因此，Scheimpflug规则更精确地阐述了，焦平面在距透镜的轴线与图像平面与像侧主平面相交相同的距离处与物侧主平面相交，并且两条交线彼此平行。在此，两条交线在光轴的同一侧。
具有Scheimpflug式安排的三角测量法激光扫描器提供以下优点：测量范围的整个激光平面通过光学成像单元被作为同等锐利的图像投射到传感器芯片上，并且因此就成像方面而言，整个测量范围内完全相同的条件占优。作为Scheimpflug式安排的替代方案，当使用自有形式的光学器件时，还可以将平面的多个距离的锐利图像投射到传感器芯片上。
因此，Scheimpflug式安排当然还具有以下影响：待测量表面的位于三角测量法激光扫描器的激光平面外的点通过光学成像单元不再被作为锐利图像投射到传感器芯片上。因此，通过具有Scheimpflug式安排的三角测量法激光扫描器可以仅捕捉在激光平面内的点。在此方面，还参考图3和图4并参考US 2011/267431中的相关联描述。
在此方面，图2示出了通过具有Scheimpflug式安排的现有技术三角测量法激光扫描器测量球面时激光线的单一记录的表示。基于图2可以看出，在这个单独记录情况下，仅激光平面与球面的交点已经被投射到传感器芯片上。球面的所有其他点不能被作为锐利图像投射到传感器芯片上，并且由于这个原因，在单独记录中也看不见这些点。图2中的激光线的图像在激光线范围的方向上包括几千个像素或甚至更多像素。相比之下，垂直于或横向于这个范围方向，激光线的图像被限制为几个侧向像素。关于图2的单独记录的原件示出了黑色图像，其中仅所记录的激光线作为明亮曲线被看到。为了确保图2的公开符合规定，对于图2的表示而言，原始记录的原始亮度值被颠倒。
在根据图2的单独记录中，有待测量的工件7的球面以与图1相对应的方式位于三角测量法激光扫描器1的下面。因此，球面上的激光线的顶点与激光线的外点相比距三角测量法激光扫描器1近了图2的单独记录中的量DZ。由于这个原因，图2的单独记录中的激光线的顶点的实际位置与激光线的外点相比减少了量dx，在此方面还参见与图1相关的解释。
图3以与图2相对应的方式示出了测量作为有待测量的工件7的平坦片状金属件12时的激光线的单独记录，片状金属件12具有条形码贴纸，该条形码贴纸在图3的表示的激光线的单独记录中被有意击中。图3同样描绘了三角测量法激光扫描器1的梯形测量范围。这个梯形测量范围沿激光线5垂直于图1的图的平面延伸。在图3的情况下，相对强度与原始记录相比以与图2相对应的方式同样被颠倒，以确保图3的公开符合规定。图3的原始记录示出了带有激光线的亮像素的黑色梯形。
在图3中，已经根据本发明将质量判据应用于基于测量范围内的灰度值来表示在CMOS传感器芯片11上的激光线。在此，这个质量判据可以是来自下组的判据：侧向峰高度、侧向峰宽度、侧向峰高度与侧向峰宽度之比、侧向FWHM、最大侧向梯度、处于饱和或超过阈值的侧向像素的数量、侧向方向上的积分峰值还以及CMOS传感器芯片上的激光线的所捕捉的侧向像素的强度分布的卷积。在此，在图3的下部沿激光线以最大侧向强度形式绘出了图3中具体应用的判据“侧向峰高度”。基于图3中在此出现的图案，已经可以得出结论存在条形码与存在均匀表面的均质纹理完全不同。
在此应注意，现有技术三角测量法激光扫描器情况下，到目前为止，仅传感器芯片上的激光线的位置数据传送到评估单元，在此方面还参见图3和图4以及US 2011/267431中的相关联描述。到目前为止，呈强度分布测量值形式的质量判据仅用于将测量结果或测量点的测量结果视为有效或无效的目的。因此，没有进行质量判据的与内容相关的评估。
图4示出了作为有待测量的工件7的片状金属件12的二维表示，该片状金属件12在平坦部分上具有条形码区域。片状金属件12的其余区域14采取片状金属件12的裸表面的形式。条形码贴纸在待测量的片状金属件12上提供了图4的条形码区域，该条形码区域额外附接至片状金属件12上用于测试目的。关于条形码区域的这个平坦部分，以上讨论的图3示出了通过具有Scheimpflug式安排的三角测量法激光扫描器进行的激光线测量的单独记录。
如图4中所展示的，片状金属件12的四个单独记录以与图3相对应的方式以位置正确的方式放在一起，从而使得从像素的X和Y位置获得激光线段的沿片状金属件12的表面的高度信息项。这些单独记录的这些单独高度信息项在三角测量法激光扫描器的外部参照帮助下被传送到评估单元的全局坐标系中。坐标测量机在此可以用于三角测量法激光扫描器的外部参照，三角测量法激光扫描器可以被紧固到所谓的旋转式回转接头上以便如所希望地进行空间对准。在这样的坐标测量机的帮助下，因此可以针对每项单独记录来确立三角测量法激光扫描器的位置和姿态并将其传送至评估单元以便将这些单独记录以位置正确的方式放在一起。类似地，可以想到机器人系统执行这项任务。另外，可以为此针对手持式三角测量法激光扫描器使用根据US 20110267431的图1的外部参照系统。
因此，有待测量的工件的表面的、已经以位置正确的方式放在一起的三维点云是由至少一个评估单元来生成。在此，以与质量判据相对应的方式，可以为这些点云中的各点赋予灰度值。灰度值可以于是用于以与图4相对应的方式再现表面的二维表示，该二维表示的再现灰度值与根据质量判据确定的灰度值相对应。
接着，图5示出了根据图4的表示的、与待测量的片状金属件的条形码区域有关的二维细节。已经被识别为条形码区域的对应的二维细节于是可以由用于产生图4的数据生成。关于一维或二维条形码内容，可以随后通过来自已知库的标准软件来调查与图5相对应的这些细节的数据。此外或可替代地，可以通过语音识别软件(例如，OCR)调查这些区域的数据存在语音信息与否。
图6示出了不同材料的多种不同面板的垂直测量结果的表示，以证明根据本发明的方法关于捕捉不同纹理信息项方面的功能性能力。将铝面板、钢(X8型)面板、两种具有不同光泽度的铜、黑色橡胶(密封材料)、灰褐色塑料和深灰色塑料放在坐标测量机20的工件台上以供测量，坐标测量机20装备有具有Scheimpflug式安排的现有技术三角测量法激光扫描器1。然后通过具有Scheimpflug式安排的现有技术三角测量法激光扫描器1扫描这些面板的表面，并且根据本发明评估CMOS传感器芯片上所捕捉的激光线的相关联质量判据。在此使用的质量判据是“处于饱和的侧向像素的数量加上两倍的侧向峰高度并加上侧向峰宽度”。由此(还以及图2至图5)获得的二维表示(所有这些连同图6的都是基于根据本发明的方法实际进行的测量的)中的灰度值通过制图室修订，以确保本发明的公开符合规定。因此，图6以与针对各种面板的测量结果提到的质量判据相对应的方式表示了灰度值的二维表示的这个修订图像。
在根据本发明的方法的帮助下，基于图6可以看出，一方面，不同材料(如铝、钢和橡胶)的部件的表面区域可以彼此区分开。然而，此外，另一方面，同一种材料(例如像铜)情况下的不同光泽度、或同一种材料(例如塑料)情况下的表面区域的不同颜色可以在根据本发明的方法的帮助下区分开。
图7示出了通过根据本发明的测量系统18进行的数据记录的示意性表示。根据本发明的这个测量系统18在图7的实例中包括坐标测量机20，该坐标测量机具有用于控制坐标测量机20的控制单元22并且具有用于控制三角测量法激光扫描器1的另外一个控制单元24。然而，还可以将这些控制单元22、24提供成一个单元。为了测量工件7，三角测量法激光扫描器1产生激光平面，其中，图7中仅描绘了激光线5；在此方面还参见这些图中与图1相关的描述。坐标测量机20与其控制单元22一起用于相对于有待测量的工件7以位置正确的方式定位和对准三角测量法激光扫描器1。控制单元22由此将机器数据26传递到评估单元30。这些机器数据26包括三角测量法激光扫描器1在坐标测量机20的坐标系内的位置和对准数据。坐标测量机20的另外的控制单元24一方面提供对三角测量法激光扫描器1本身的控制而另一方面提供将在三角测量法激光扫描器1的传感器芯片11处发生的数据减少到仅那些激光线的图像点的实际侧向位置的数据、和针对所捕捉的激光线的每个图像点的至少一个质量判据的数据。这个量减少后的数据28同样由另外的控制单元24传递到至少一个评估单元30。评估单元30基于在CMOS传感器芯片11上捕捉的激光线的像点来生成有待测量的工件的表面坐标，这些表面坐标是基于这些像点的实际捕捉位置相对于激光线的像点的标称位置的侧向偏移量来计算的。三角测量法激光扫描器1的数据在此基于坐标测量机20的机器数据26而以位置正确的方式放在一起。
坐标测量机20的、图7的三角测量法激光扫描器1用于接收图2至图6中表示的数据并且具有CMOS传感器芯片11、光学成像单元9、和用于在有待测量的工件7上生成激光线的激光线光源3，CMOS传感器芯片11和激光线光源3是以Scheimpflug条件相对于光学成像单元9来安排。
图8示意性地示出了根据本发明的、用于操作至少一个三角测量法激光扫描器1以识别有待通过该至少一个三角测量法激光扫描器1测量的工件7的表面特性的方法40，该方法包括以下步骤：
·提供至少一个三角测量法激光扫描器1，该三角测量法激光扫描器具有CMOS传感器芯片11、光学成像单元9、和用于在该有待测量的工件7上生成激光线的激光线光源3，该CMOS传感器芯片11和该激光线光源3是以Scheimpflug条件相对于该光学成像单元9来安排的；
·提供工件7，该工件的有待测量的表面具有带有不同纹理的至少两个不同区域、和/或至少一个条形码和/或检测码区域；
·通过该至少一个三角测量法激光扫描器1相对于该有待测量的工件7的相对运动(或反之亦然)来捕捉有待通过该至少一个三角测量法激光扫描器1测量的该工件7的表面42，借此该激光线经过该工件7的该表面的至少一部分，并且该激光线的像点的实际侧向位置由此被捕捉在该CMOS传感器芯片11上；
·将图像中在该CMOS传感器芯片11上生成的数据量限制到量减少后的数据，该量减少后的数据仅仅包括激光线44的像点的实际侧向位置的数据和针对所捕捉的激光线的这些像点中的每个像点的至少一个质量判据46的数据，该质量判据是沿一定方向的强度分布测量值，该方向横向于该CMOS传感器芯片上的该激光线的这些像点的范围的局部方向；
·以大于读出该整个CMOS传感器芯片11的所有像素数据的最大可能时钟速率的时钟速率将该量减少后的数据传送48到评估单元30；
·基于在该CMOS传感器芯片11上捕捉的该激光线的这些像点通过该至少一个评估单元30来生成该有待测量的工件7的表面坐标50，这些表面坐标是基于这些像点的实际捕捉位置相对于该激光线的这些像点的标称位置的侧向偏移量来计算的；
·就存在条形码和/或检测码信息13和/或纹理信息15与否而言，通过该评估单元30相对于该质量判据来分析该量减少后的数据52。
来自下组的判据在此可以被选择作为该至少一个质量判据：即，侧向峰高度、侧向峰宽度、该侧向峰高度与该侧向峰宽度之比、侧向FWHM、最大侧向梯度、处于饱和或超过阈值的侧向像素的数量、侧向方向上的积分峰值还以及该CMOS传感器芯片上的该激光线的所捕捉的侧向像素的强度分布的卷积。在此重要的是质量判据可以用于形成沿一定方向的强度分布测量值，该方向横向于该CMOS传感器芯片上的激光线的、在该质量判据形成过程(由于该CMOS传感器芯片的非线性亮度灵敏度而存在的强度值的亮度差)中保留下来的像点的范围的局部方向。
在根据本发明的方法40的情况下，可以基于量减少后的数据的质量判据产生关于所捕捉表面的条形码和/或检测码信息13和/或纹理信息15的、与所捕捉表面的条形码和/或检测码信息13和/或纹理信息15中所包含的信息项的信息内容相对应的数据。这些对应的数据可以用于识别有待基于所确立的信息识别的部件和/或其表面区域。图5和图6表示关于所捕捉表面的条形码和/或检测码信息13和/或纹理信息15的对应数据。
在根据本发明的方法40的进一步步骤54中，所产生的数据可以和所捕捉表面的表面坐标的表示一起相对于使用者被可视化。为此目的，首先，所产生的数据必须以位置正确的方式与所捕捉表面坐标的数据组合。随后，这些数据可以与表面坐标一起被输出例如在监视器上。在此方面，参照图4；在该图处，在表示中重现了表面坐标和条形码和/或检测码信息13项。
在根据本发明的方法40的细化方案中，在方法的步骤52中确立条形码和/或检测码信息13的存在之后，可以选择与所述码相对应的工件7检查计划。
这使得例如可以与步骤54中的数据同时相对于使用者可视化有待测量的工件的测试特征。
可以以无线方式进行将根据本发明的方法40的步骤48中量减少后的数据传送到至少一个评估单元30。此外，至少一个评估单元30可以并行处理多个三角测量法激光扫描器1的量减少后的数据。
另外，可以提供至少一个外部测量系统(例如，图7的坐标测量机20)来相对于工件参照至少一个三角测量法激光扫描器1，并且该至少一个评估单元30基于该外部测量系统的参照信息将该至少一个三角测量法激光扫描器1的和/或多个三角测量法激光扫描器1的量减少后的数据以位置正确的方式放在一起，从而使得可以相对于与条形码和/或检测码信息13和/或纹理信息15的存在相关的质量判据来分析放在一起的、量减少后的数据。在图7的、作为外部测量系统的坐标测量机20帮助下，可以例如获得图4或图5的放在一起的、量减少后的数据。此外，然而这还可以在根据本发明的方法40的步骤42中通过多个三角测量法激光扫描器1捕捉巨大工件(例如像飞机机身或机翼)的表面坐标时发生，这些三角测量法激光扫描器彼此独立，条形码和/或检测码信息13和/或纹理信息15的仅一部分区域由一个三角测量法激光扫描器1捕捉，而另外的部分区域或其余的部分区域由另一个三角测量法激光扫描器1捕捉。在此，于是有必要的是，至少一个外部测量系统与至少一个评估单元30一起用于将所捕捉的数据一起放在共同的坐标系统中，并且该至少一个评估单元30在根据本发明的方法40的步骤52中相对于与条形码和/或检测码信息13和/或纹理信息15的存在相关的质量判据来调查放在一起的数据。
此外，本发明包括一种用于结合图7中所示的三角测量法激光扫描器1在至少一个控制或评估单元30上实施图8所示的根据本发明的方法40的计算机程序产品，该三角测量法激光扫描器具有CMOS传感器芯片11、光学成像单元9、和用于在有待测量的工件7上生成激光线的激光线光源3，该CMOS传感器芯片11和该激光线光源3相对于该光学成像单元9以Scheimpflug条件来安排。

Claims (10)

1.用于操作至少一个三角测量法激光扫描器以识别有待通过该至少一个三角测量法激光扫描器测量的工件的表面特性的方法，该方法包括以下步骤：
·提供至少一个三角测量法激光扫描器，该三角测量法激光扫描器具有CMOS传感器芯片、光学成像单元、和用于在该测量的工件上生成激光线的激光线光源，该CMOS传感器芯片和该激光线光源相对于该光学成像单元以Scheimpflug条件来安排；
·提供工件，该工件的有待测量的表面具有带有不同纹理的至少两个不同区域、和/或至少一个条形码和/或检测码区域；
·通过该至少一个三角测量法激光扫描器相对于该有待测量的工件的相对运动、或反之亦然来捕捉有待通过该至少一个三角测量法激光扫描器测量的该工件的表面，借此该激光线经过该工件的该表面的至少一部分，并且该激光线的像点的实际侧向位置由此被捕捉在该CMOS传感器芯片上；
·将图像中在该CMOS传感器芯片上生成的数据量限制到量减少后的数据，该量减少后的数据仅仅包括该激光线的这些像点的实际侧向位置的数据和针对所捕捉的激光线的这些像点中的每个像点的至少一个质量判据的数据，该质量判据是沿一定方向的强度分布测量值，该方向横向于该CMOS传感器芯片上的该激光线的这些像点的范围的局部方向；
·以大于读出该整个CMOS传感器芯片的所有像素数据的最大可能时钟速率的时钟速率将该量减少后的数据传送到至少一个评估单元；
·基于在该CMOS传感器芯片上捕捉的该激光线的这些像点，通过该至少一个评估单元来生成该有待测量的工件的表面坐标，这些表面坐标是基于这些像点的实际捕捉位置相对于该激光线的这些像点的标称位置的侧向偏移量来计算的；
·就存在条形码和/或检测码信息和/或纹理信息与否而言，通过该至少一个评估单元来相对于该质量判据分析该量减少后的数据。
2.根据权利要求1所述的方法，该至少一个质量判据是来自下组的判据：侧向峰高度、侧向峰宽度、侧向峰高度与侧向峰宽度之比、侧向FWHM、最大侧向梯度、处于饱和或超过阈值的侧向像素的数量、侧向方向上的积分峰值还以及该CMOS传感器芯片上的该激光线的所捕捉的侧向像素的强度分布的卷积。
3.根据以上权利要求之一所述的方法，能够基于该量减少后的数据的质量判据来产生关于所捕捉表面的该条形码和/或检测码信息和/或该纹理信息的、与所捕捉表面的该条形码和/或检测码信息和/或该纹理信息中所包含的信息项的信息内容相对应的数据。
4.根据权利要求1或2所述的方法，在进一步的步骤中，所产生的数据和所捕捉表面的所述表面坐标的表示一起相对于使用者被可视化。
5.根据权利要求1或2所述的方法，在确立条形码和/或检测码信息的存在之后，选择与所述条形码和/或检测码相对应的该工件检查计划。
6.根据权利要求1或2所述的方法，该至少一个评估单元的该量减少后的数据的传送以无线方式进行。
7.根据权利要求1或2所述的方法，该至少一个评估单元能够并行处理多个三角测量法激光扫描器的量减少后的数据。
8.根据权利要求1或2所述的方法，存在至少一个外部测量系统以用于相对于该工件参照该至少一个三角测量法激光扫描器，并且该至少一个评估单元能够基于参照信息将该至少一个三角测量法激光扫描器的和/或多个三角测量法激光扫描器的量减少后的数据以位置正确的方式放在一起，从而使得能够相对于与条形码和/或检测码信息和/或纹理信息的存在相关的质量判据来分析所述放在一起的、量减少后的数据。
9.一种计算机可读介质，包括用于结合三角测量法激光扫描器在至少一个控制或评估单元上执行的根据上述权利要求之一所述的方法中的一者的计算机程序产品，该三角测量法激光扫描器具有CMOS传感器芯片、光学成像单元、和用于在有待测量的工件上生成激光线的激光线光源，该CMOS传感器芯片和该激光线光源相对于该光学成像单元以Scheimpflug条件来安排。
10.包括根据权利要求9所述的计算机可读介质和至少一个三角测量法激光扫描器的测量系统，该三角测量法激光扫描器具有CMOS传感器芯片、光学成像单元、和用于在有待测量的工件上生成激光线的激光线光源，该CMOS传感器芯片和该激光线光源相对于该光学成像单元以Scheimpflug条件来安排。
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