CN110726382B - 用于借助电磁射束检测物体表面的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于检测物体表面的设备和方法。该设备具有：射束产生装置，其具有至少一个射束源且被配置成使具有第一波长的第一电磁射束和具有第二波长的第二电磁射束照射到物体表面的至少一个待测量的测量点上或照射到物体表面的待测量区域上，待测量区域具有至少一个待测量的测量点，射束产生装置被配置成在第一波长与第二波长之间的波长范围中不使射束或不使用于表面检测的射束照射到物体表面的待测量的测量点上或区域上；检测装置，其被配置成针对待测量的测量点或针对这些待测量的测量点分别检测至少一个第一测量值和至少一个第二测量值，第一测量值基于从物体表面反射的、具有第一波长的射束，第二测量值基于从物体表面反射的、具有第二波长的射束。

Description

用于借助电磁射束检测物体表面的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于借助电磁射束检测物体表面的设备和方法。尤其，本发明涉及例如借助至少一个激光扫描仪、优选发射具有不同波长的电磁射束的激光线扫描仪来检测物体表面以用于确定距离信息。

背景技术

已知的是，借助光学传感器(即非接触地)检测例如工业上制造的工件的物体表面。由此可以获得数据，以便测量物体表面和/或对物体表面成像。典型地，测量包括测量物体表面的深度尺寸(例如所谓的Z维度)和/或通常包括确定物体表面的三维特性。尤其，通过测量可以确定关于物体与光学传感器之间的距离的信息，并且所获得的测量值可以以所谓的3D点云的形式被汇总。因此结果是，可以确定物体表面的三维特性(例如其形状)。尤其可以使用测量值，以便确定测定尺寸以及几何变量(如直径或宽度)、将结果与预先规定值进行比较和评估、计算物体的特性(例如品质参数)，和/或以便产生物体的三维图示。

为了测量物体表面，使用光学传感器。一种类型的光学传感器是激光传感器，这些激光传感器发射激光射束并且指向物体表面、并且检测从物体表面反射的射束分量。在此，所发射的射束通常相对于并且沿着物体表面移动，以便非接触地扫描该物体表面。具有这种激光传感器的设备还被称为激光扫描仪。射束与物体之间的相对移动可以通过激光传感器的移动来实现，这可以自动地、由机器支持地和/或通过手动移动激光传感器手持仪器来实现。额外地或替代地，可以设置可移动的光学器件，这些光学器件例如借助可移动的反射镜沿着物体表面引导射束。

激光传感器或激光扫描仪发射呈激光射束形式的电磁射束，该激光射束通常仅具有唯一限定的波长或唯一限定的波长范围。入射的射束在物体表面上形成测量区域，该测量区域例如可以是点形的或线形的。测量区域通常包含多个测量点，这些测量点应位于物体表面上并且针对这些测量点分别确定测量值。入射的激光射束从物体表面(或从测量点)反射并且被传感器的适合的检测装置(例如包括相机)检测。

因此，以本身已知的方式可以确定检测装置与物体表面之间的距离(或Z值)作为距离信息。这可以在使用三角测量原理的情况下来实现。在知道例如激光扫描仪的位置、从该位置例如可移动的光学器件的当前位置和/或物体表面上当前测量的测量点的位置(例如在水平的空间平面或X-Y空间平面中)的情况下，可以进一步确定物体表面上测量点的全部3D坐标。通过这种方式总体上确定的关于物体表面的信息可以被汇总为3D数据集或已提到的3D点云。更上位地，例如还可以基于距离信息确定物体表面的深度信息(例如以物体坐标系的方式)。尤其当物体表面通常横向于射束(该射束入射到物体表面上并且从物体表面反射)的传播方向延伸时，可以谈及深度信息。

借助激光扫描来建立周围环境的三维模型的一个实例在DE 10 2015 214 857 A1中找到。在这种情况下还产生扫描点(例如测量点)的测量值的离散集合，该离散集合被称为点云。经测量的点的坐标由角度和相对于原点的距离确定，其中原点可以被看作是激光扫描仪的位置。

然而，利用目前在市场上可供使用的解决方案无法始终实现测量结果的足够的准确性。这尤其是由于待测量的物体表面在其与测量相关的特性方面可能会显著变化。尤其当物体表面包括各种材料(例如在塑料基底上的铬覆层)时，这些特性例如涉及入射的射束的反射率。其他相关的特性是物体表面的形状和颜色以及各种亮区域和/或暗区域的存在。已证明的是，利用迄今为止可供使用的解决方案无法以足够的准确性检测多种可能的待测量的物体表面。

发明内容

因此本发明的目的在于，改进在三维测量物体表面时的测量结果的品质。

该目的通过根据下文所述的设备和方法得以实现。有利的改进方案在下文中给出。此外应理解的是，除非特别指明或显而易见，在引导性说明中提到的特征在本公开的解决方案中可以单独地或还以任意组合来提供。

一般来说，本发明提出的是：为了测量物体表面，发射具有至少两个不同波长的电磁射束并且基于具有这些波长中的每个波长的不同的反射射束或反射射束分量产生分别的测量值。在这些不同波长中的一个波长中反射射束中的每个反射射束至少贡献这些测量值中的一个测量值。这不排除：不仅是在这些不同的波长中的一个波长中射束贡献这些测量值中的至少一个测量值。更确切地，这些测量值中的至少一个测量值可以与由检测装置检测到的、在波长范围内的反射射束相对应。另一方面这些测量值中的至少一个测量值可以仅由具有唯一波长的射束确定，该射束从射束产生装置发射并且从物体表面反射。当具有该波长的射束由激光器产生时，尤其是这种情况。在此，来自周围环境的散射射束和射束可能以不期望的方式额外地影响测量值。因此，当在下文中谈及具有波长的电磁射束时，这包括如下可能性：电磁射束、尤其在可以产生单色射束(例如借助激光二极管)的极限内仅具有唯一波长，或电磁射束具有在一个波长范围内的射束分布。然而在每种情况下均产生至少两个电磁射束并且照射到物体表面上，并且为这些(照射)射束中的每个射束的反射射束产生至少一个测量值。

使用不同波长并且确定所指配的分别的测量值所具有的优点在于：如果在具有特定波长的回射射束中产生干扰或不准确性，则额外地或替代地可以考虑基于具有另一个波长的回射射束所产生的测量值。

具体而言，本发明提出了一种用于检测物体表面的设备。该设备包括射束产生装置，该射束产生装置具有至少一个射束源，其中该射束产生装置被配置成用于使具有第一波长的第一电磁射束和具有第二波长的第二电磁射束至少照射到物体表面的一个(优选多个)待测量的测量点上或照射到物体表面的待测量区域上，该待测量区域具有至少一个待测量的测量点，其中该射束产生装置被配置成在该第一波长与该第二波长之间的波长范围中不产生射束或不产生用于表面检测的射束；以及检测装置，该检测装置被配置成用于针对该测量点或这些测量点中的每个测量点检测至少一个第一测量值和至少一个第二测量值(即还可检测多个第一测量值和/或第二测量值)，其中该第一测量值基于从该物体表面反射的、具有第一波长的射束，而该第二测量值基于从该物体表面反射的、具有第二波长的射束。

该解决方案的优点在于，针对每个测量点提供至少两个测量值。从这些测量值中可以例如选择这些测量值中的一个测量值或者可以基于总计存在的测量值计算总测量值。尤其，所选择的测量值可以是检测到的测量值中的如下测量值，该测量值产生针对测量点所检测的所有测量值中的更准确或最准确的结果，和/或该测量值与针对测量点所检测的所有测量值中的更小的或最小的测量不可靠性相关。

例如，射束干涉(例如呈光斑效应的形式)的出现取决于所发射的射束的所选波长。在光斑效应中，在物体表面的照射区域中出现具有不同的射束强度的斑点(英文：speckle)。这些斑点可以追溯到发射射束中由于与射束产生装置的光学器件的相互影响而导致的干涉。例如，出于加工技术原因而不可避免的粗糙度，光学元件的表面使所产生的射束发生散射并且因此在射束产生装置内就已经引起干涉。散射尤其可以取决于波长。因此，即使初始产生了具有恒定强度的射束，但最终到达传感器的检测装置的射束的强度(即射束流密度)可能发生波动。换种方式表述，以特定强度所发射的射束可能在光学器件内就已经由于所描述的干涉而被衰减和/或增强，其中该衰减和/或增强在时间和空间上以及在被照射的整个物体区域上可以变化。因此从检测装置方面来看，虽然测量结构相同并且射束恒定地产生，但只能接收不稳定的信号，这可能表现为在检测到的图像中例如在位置和时间方面变化的强度波动。这种强度波动可能对测量结果的准确性产生不利的影响。

通过根据本发明由具有至少两个波长的射束进行照射可以提高如下可能性：具有这些波长中的至少一个波长以及因此由此产生的测量值中的至少一个测量值的回射射束以相对于另一个测量值更小的程度被光斑或其他与波长相关的误差歪曲。在一个改进方案中，通过从由检测装置针对该测量点或(多个)测量点中的每个测量点检测的测量值中形成平均值，可以减小这种与波长相关的误差原因的影响。

使用具有不同波长的射束的另一个优点在于，入射在物体表面上的射束的反射率例如在通常情况下是与波长相关的。因此，即使落到相应的表面区域上的在第一波长和第二波长下的射束具有相同的光谱强度，由检测装置检测到的反射射束也可能具有不同的(即对波长特定的)强度。如果这些反射射束分量中的一个反射射束分量(其例如追溯到具有第一波长的射束)具有如下强度，该强度例如在预先规定的照射时间中实现到达传感器的饱和范围(即表面对于该射束分量的波长具有特别高的反射率)，则例如可以替代于此采用基于具有另一个波长的射束所追溯到的测量值。

术语“射束分量”首先表现为：由于散射效应，并不是所有的照射射束都从物体表面出发在朝向检测装置的方向上被反射。然而，反射射束进一步包含所有的照射波长或照射波长范围。因此，为了确定测量值，优选仅分别评估来自整体反射射束中的一部分，其中该部分具有特定的波长(或特定的波长范围)。

电磁射束可以分别涉及具有对应的第一波长或第二波长的激光射束。射束产生装置可以包括为具有各个发射射束或发射波长的单独的射束源(例如呈激光源如激光二极管的形式)(即用于第一射束的第一射束源和用于第二射束的第二射束源)。因此更一般地说，通过排除以下事实来分别谈及产生具有唯一波长的电磁射束的射束源：虽然产生优选具有唯一波长的射束，然而例如在激光二极管的情况下不产生确切相关联的射束并且因此出现对应的光谱线性展开。原则上可以提出的是：具有第一波长或第二波长的照射的第一电磁射束和第二电磁射束仅包含对应的波长。尤其，第一射束和第二射束可以是单色的(即仅包含相应的第一波长或第二波长)和/或至少在设备的测量区域内是相关联的。通常，在单色射束的情况下，由射束产生装置产生的波长范围因此仅包括唯一波长。更上位地，射束产生装置(优选具有各个发射波长)可以包括至少一个射束源(例如激光二极管)和射束形成光学器件。然而还可能的是，射束产生装置具有仅一个射束源，该射束源发射波长范围，随后从该波长范围中光学地分离对应的第一射束和第二射束。

作为射束源尤其考虑激光二极管(或二极管激光器)。该激光二极管可以是稳定的和/或包括外部的谐振器。激光二极管的关联长度可以是若干厘米或还可以是至少1m。

更上位地，在本发明范围内可以提出的是，还发射具有单独的(即彼此不同的)波长或波长范围的其他电磁射束，例如具有第三波长或第四波长的第三电磁射束和第四电磁射束。随后，通过下文阐述的方式可以针对这些发射波长中的任意波长(即例如针对第一波长至第四波长中的每个波长)为每个测量点产生单独指配给波长的测量值。因此，在第三波长和第四波长的情况中，还可以基于具有相应波长的反射的射束分量产生第三测量值和第四测量值并且例如在建立物体信息时将其考虑在内。

发射射束的至少第一波长和第二波长由于光谱距离而彼此偏移。所发射的第一电磁射束和第二电磁射束(还有任意其他可选的电磁射束)可以分别包括波长范围，该波长范围包括相应的第一波长和第二波长，其中然而这些波长范围在光谱上彼此间隔开(即不相交)。通常提出的是，存在包括限定的光谱范围的波长范围，该波长范围位于第一电磁射束与第二电磁射束之间并且其中不存在或不发射射束或用于表面检测的和/或与测量值产生相关的或可用的和/或所使用的射束(例如不存在或不发射为了产生测量值而由检测单元可检测或已检测的、可换算的或通常可评估的射束)。在还其他的发射电磁射束的情况下(即例如第三射束和第四射束的情况下)优选提出的是，包括限定的光谱范围的至少一个波长范围位于全部发射射束中的任意射束之间，其中不存在或不照射射束或用于表面检测的射束。

例如，可以实现对应的波长范围，其方式为：至少一个滤光器(从物体表面出发并且沿着反射射束路径观察)被定位在检测单元前方并且过滤出不用于测量值产生或表面检测的射束或其波长。具有波长或(这些)对应波长的射束不再到达检测单元的成像单元并且因此不可用于测量值产生。换种方式表述，可以在接收侧或检测侧设置滤光器，该滤光器仅允许有效信号通过。

还可以设置多个检测单元和/或成像单元，其中每个单元具有自己的滤光器，从而使得仅对应地经过滤的射束被用于表面检测。在此，这些滤光器应选择成彼此不同的，从而使得可检测并且可评估具有不同波长的反射射束。

根据一个变体，第一射束的第一波长位于可见红色光的范围中，而第二射束的另一个波长位于可见蓝色光的范围中，并且第一射束和第二射束分别优选地不包括其他波长。对应地，这些射束通过在红色光与蓝色光之间的波长范围彼此间隔开，但在该波长范围中没有射束或没有用于表面检测的和/或与测量值产生相关的或可使用的射束照射。针对所有的发射电磁射束(或其与此相关的波长和/或波长范围)可以提出的是，在光谱上或沿着波长光谱相继的两个射束(或沿着波长光谱相邻的或从属于发射射束的两个波长和/或波长范围)彼此间隔至少50nm、100nm或至少200nm。

借助上述变体，可以实现提供无射束的波长范围和/或使发射射束在光谱上间隔开。这例如对如下情况是有利的，即各发射射束的强度可以精确地单独设定，例如通过分别指配给射束的并且产生这些射束的射束源来实现。具有各个波长的射束可以分别以所谓的射束扇面的形式(即以从射束产生装置出发基本上二维展开的光束的形式)分别从射束产生装置发射。横向于射束扇面的延伸尺寸可以忽略不计和/或非常少量地形成并且例如包括几百μm。如果这种射束扇面射到物体表面上，则该射束扇面在该物体表面上成像为线形的和/或窄长形的测量区。射束扇面还可以被描述为大致三角形的，其中三角形的顶端位于射束产生装置的区域中。因此原则上，该设备可以被配置成用于在物体表面上产生至少一维的测量区，或换言之尤其以激光线的形式投射到物体表面上。这种测量区可以包含物体表面的多个彼此成行的待测量的测量点。

更上位地，该设备可以涉及激光扫描仪并且尤其涉及激光线扫描仪，其中所产生的测量区是线形的和/或一维的并且优选具有基本上直线形的走向(至少在照射平坦的表面时)。

在线形的和/或一维的测量区的情况下，该测量区通常可以由各测量点的彼此成行来限定。这种测量区的宽度不能或仅能略微地超出测量点的尺寸或直径。换种方式表述，仅沿着或换言之在测量区的纵向方向上存在多个单独的测量点，而不存在例如多个测量点横向于测量区的纵向方向彼此成行的情况。

优选提出的是，基本同时针对物体表面上的测量点产生测量值。因此，可以基本上在唯一步骤中测量物体表面的由测量区域覆盖的区域。还可能的是，先后投射第一射束和第二射束并且在每次投射时分别针对对应的射束或波长确定测量值。

测量点通常可以涉及在例如线形测量区内的位置，应针对该位置确定测量值。测量点(或还是扫描点)通常可以涉及在测量区中并且因此在物体表面上如下地点或位置，应在这些地点或位置处(或换种方式表述，针对这些位置)产生测量值。测量值可以是或给出设备与物体表面之间的距离测量值(例如以Z值的形式)。如果这种测量值与测量区中的测量点类似地布置，或换种方式表述，以类似的方式彼此成行，则基于此可以例如以图的方式使物体表面的测量区域成像。

检测装置可以包括至少一个光敏单元，例如相机和/或呈CCD传感器或CMOS传感器形式的光敏传感器。成像单元通常可以被设计成扁平的并且优选地分为行和列。成像单元可以包括多个像点或像素，针对这些像点或像素例如可以检测单独的强度值，其中这些像点可以分别具有特定的行位置和列位置(或换言之，限定的行坐标和列坐标)。为了使用三角测量原理，检测装置可以以已知的方式被设计成用于确定每个测量点的反射射束分量在光敏单元上的入射位置(例如通过高斯拟合以计算方式确定最大强度的位置)。例如呈线形式的、所投射的测量区可以在成像单元的列方向上成像，其中单独行位置的单独测量点可以沿着该线对应地成像，或换种方式表述，可以成像到单独的行位置上。替代性地，线也可以在行方向上成像，并且测量点可以具有列位置。

检测装置可以针对各个待检测的射束分量(或各个波长)包括单独指配的光敏单元(例如多个相机)。替代性地，可以提供唯一的光敏单元(例如唯一的成像传感器或光敏传感器)，该光敏单元可以检测具有不同波长的射束，其中这些射束优选指向或可指向光敏单元的不同区域。因此由于不同的入射区域可以通过仅一个非必需的色敏的光敏单元产生与测量点相关的多个测量值，原因在于例如下文阐述的两个测量曲线可以在同一个光敏单元上成像。光敏单元通常可以被设计成单色的和/或仅检测包括几百nm(例如不超过400nm)的限定的波长范围。

光敏单元还可以被配置成用于执行针对各个像点以对波长特定的方式检测入射射束。在此，该光敏单元可以被设计成彩色相机或包括分辨颜色的光敏传感器。在对波长特定的检测中，在这种颜色分辨中，即使当具有不同波长的射束在光敏单元上具有共同的入射位置或入射区域时，也可以对每个所检测的射束(或对波长特定的射束分量)单独地产生测量值。

检测装置可以包括计算单元或与该计算单元连接，以便从针对每个射束分量检测的测量信号中确定与此相关的第一测量值和第二测量值(例如通过三角测量)。

更上位地，检测装置可以被配置成用于作为或基于回射射束分量的所检测的强度(即射束流密度)来产生测量值。尤其，该强度可以在照射时间上被积分。在一个变体中，测量值是距离物体表面的距离值(例如物体表面距离检测装置和/或整个设备的距离)。该距离值可以通过已知的方式借助三角测量并且借助射束在检测装置的检测平面上的入射位置来确定。入射位置可以例如被确定为在检测平面中所检测的最大强度的位置和/或例如以计算方式从所检测的在位置方面的强度分布来确定(例如借助下文阐述的高斯拟合)。检测平面可以由成像单元(例如CCD传感器或CMOS传感器)来限定。替代性地，测量值可以是这种入射位置，即例如给出入射位置在检测平面中的坐标。进一步替代地，测量值可以是所检测的并且尤其在时间方面积分的强度和/或在位置方面的强度分布，该强度分布针对每个测量点从回射射束分量中来确定，或换言之，该测量值通常可以是射束测量值。

至少检测装置和射束产生装置可以被提供在共同的模块中，尤其在可手动操纵或可机器操纵的模块或手持仪器、例如可手动操纵的激光线扫描仪中。换言之，检测装置和射束产生装置可以在结构技术上组合。针对机器操作(即，与机器结合的应用，例如在移动设备或操作器上)可以将模块例如布置在测量机器、机器人或加工机器上。

该设备还可以包括信息确定装置，该信息确定装置被配置成基于测量值来确定物体信息，其中针对每个测量点考虑与此相关的(即从属于该测量点的)第一测量值和第二测量值中的至少一者。信息确定装置同样可以被集成在前述模块中。替代性地，该信息确定装置可以与该模块独立提供(例如作为独立的计算机)或以信号传输的方式与至少检测装置连接，以便从该检测装置获得所确定的测量值。物体信息可以形成结果数据集。其中可以汇总针对该测量点或每个测量点例如用于进一步评估或展示的待观察的(测量)信息。

在设备和方法的一个实施方式中，该信息确定装置被设计成针对每个测量点将该第一测量值或该第二测量值考虑在内。换言之，信息确定装置可以被配置成用于针对一个(或每个)测量点在全部可供使用的测量值之间进行选择。

额外地或替代地可以提出的是，观察针对所给出的一个(或每个)测量点的两个测量值(即不只一个测量值)并且例如相互计算(例如通过形成平均值)。根据本发明还可以提出所阐述的变体的混合形式，其中信息确定装置针对各测量点在这些测量值之间进行选择并且针对其他测量点观察两个测量值并且必要时彼此计算。例如，形成平均值可以被预先规定为标准过程，除非这些测量值中的一个测量值针对所给出的测量点满足误差标准。因此可以针对该测量点在这些测量值之间进行选择和/或根据标准使用另一个测量值。

选择哪一种所提到的策略(例如或者在所确定的测量值之间进行选择或者计算或形成平均值)可以在测量物体表面之前由用户确定。如果用户从以下假设出发，即例如在给定的物体表面中在测量期间产生关于回射射束的强度的强烈波动，则针对每个测量点在这些测量值之间进行选择可以是有利的。评估策略的这种确定还可以构成下文阐述的方法的分别的步骤(例如以确定形式，使得当物体表面具有满足预先确定的极限标准(例如超出允许的(尤其局部的)变化阈值或(尤其局部的)斜度)的反射特性时，针对每个测量点在这些测量值之间进行选择)。由此可以例如避免将检测装置的饱和范围中的测量值作为进一步评估的基础，这些测量值基于具有不允许的高强度的回射射束形成。相反地，假设光斑效应作为主要潜在误差，则计算测量值是优选的。

此外，尤其当测量值涉及距离值时，可以(选择性地)进行计算或选择。相反地，如果测量值涉及强度值或射束测量值或入射位置，则提供并且尤其仅提供进行选择(即，不能提供用于计算的任何可能性)。

该设备和该方法还可以提出，建议和/或确定关于选择或计算测量值的适合的策略。这例如可以根据待测量的物体表面的特性来实现，其中关于这些特性的信息例如可以从物体的CAD数据中确定。额外地或替代地，在通过用于给定的物体表面的设备或其他装置进行测试测量的范围内，可以确定哪一种策略对于处理每个测量点的多个测量值是有利的。例如，在这种测试测量的范围内可以确定在检测装置的饱和范围中测量的风险和/或光斑效应的可能的程度。

因此总体而言可以提出的是，设置用于处理该测量点或每个测量点的多个测量值的各种运行模式，其中可以选择性地在这些运行模式之间(自动地或手动地)切换。运行模式中的一个运行模式的选择可以单独地针对每个测量点实现和/或针对给定的物体表面或表面区域的整个测量过程来实现。运行模式可以涉及已描述的在测量值之间的选择或这些测量值的计算。根据本发明，该设备和该方法可以设置成仅实施这些运行模式中的一个运行模式(即，不选择性地在多个运行模式之间切换)。由信息确定装置产生的物体信息可以是被提供用于进一步处理、评估和/或展示的信息的汇总。尤其，物体信息可以包含所选择的测量值或测量值的汇总，该汇总基于初始检测的测量值或根据计算来确定。此外，物体信息可以包含基于根据前述变体中任意变体的测量值所确定的信息。如果仅对测量点进行测量，则应理解为物体信息还可以包括仅用于该一个测量点的信息或(一个/多个)测量值。物体信息可以通过数据集的形式建立和/或汇总。物体信息可以用于建立图示和/或用于使物体表面成像、尤其用于建立三维图示。

就图像方面来说，物体信息因此可以涉及如下数据集，该数据集包含针对该测量点或每个测量点最终确定的信息，这些信息例如被提供用于进一步评估。换种方式表述，物体信息可以展示对每个测量点的多个测量值进行选择、计算或其他处理的结果，以便汇总用于该测量点或每个测量点在下文待考虑的信息。因此优选地，物体信息针对每个测量点包含仅一个测量值或仅一条信息，该信息已针对每个测量点的初始存在的多个测量值被确定。

在该设备和该方法的一个改进方案中，具有第一波长的电磁射束和具有第二波长的电磁射束至少暂时地同时发射并且照射到该物体表面上。额外地或替代地，射束的投射或发射可以以如下方式实现，使得测量区至少偶尔地并且优选地在每个时间点由具有第一波长和第二波长的射束形成。换言之可以提出的是，至少偶尔地并且优选持续地使具有两种波长的射束分量照射到物体表面上。

由此例如可以实现，存在至少一个限定的时间点，在该时间点可以基于两个波长产生测量值。此外，可以由此减少用于测量物体表面所需的总体测量持续时间。

此外，在该上下文中还可以提出的是，在同时照射期间检测具有第一波长和第二波长的反射射束。换种方式表述，这两个波长的发射以及其检测在时间方面至少部分地重叠、然而尤其基本同时实现。尤其可以提出的是，只有当可以检测到具有两个波长的射束并且因此还可以基于两个波长导出测量值时，该检测装置才执行检测。这还可以促进减少用于测量物体表面所需的总体测量持续时间。

根据该设备和该方法的一个改进方案，具有第一波长的射束和具有第二波长的射束以彼此不同的强度照射到该物体表面上。换种方式表述，具有第一波长的射束具有比具有第二波长的射束更低或更高的强度。强度之间的差异可以是至少10％、至少30％或至少50％。选择何种强度(或何种强度差异)可以根据待测量的表面来确定，尤其在考虑到其材料、反射率和/或形状的情况下。

通过以不同的强度照射可以实现，可以补偿电磁射束的过弱或过强的局部反射。例如具有较高强度的射束可以是有利的，以便检测弱反射的表面区域。为了产生最终的物体信息，因此可以在具有对应弱的反射的测量点中选择已通过以较高的强度照射所获得的测量值。相反地，较低的强度对于由增大的反射能力表征的表面区域是有利的。在这种情况下，过高的强度可能导致所谓的曝光并且不能由检测装置正确地检测。为了产生最终的物体信息，因此可以在具有对应强的反射的测量点中选择已通过以较低的强度照射所获得的测量值。然而应理解的是，在这种情况中，测量值还可以相互计算、尤其通过形成平均值来相互计算。由此可以至少部分地减小例如过强或过弱的反射的影响。

替代地或额外地可以提出的是，通过使用射束衰减器产生不同的强度，其中在由该检测装置检测之前由该射束衰减器来使具有第一波长的电磁射束和具有第二波长的电磁射束中的至少一者衰减。射束衰减器可以涉及光学滤光器，该光学滤光器至少部分地不允许待衰减的波长穿过。射束衰减器可以被定位在射束产生装置内或射束产生装置的区域中。替代地或额外地，射束衰减器被定位在检测装置中或被定位在检测装置的区域中并且尤其被定位在入射射束的入射区域与检测装置的光敏单元之间。通过这种方式还可以确保，具有不同强度的射束分量可供用于产生测量值。

用于产生不同强度的另一个变体(该变体可以被设置成替代于所有前述变体或与所有前述变体组合地)涉及提供检测装置，该检测装置具有对波长特定的灵敏度。该检测装置并且尤其该检测装置的光敏单元针对具有第一波长的射束相比于具有第二波长的射束具有较大的灵敏度，或反之亦然。即使这些射束初始以相同的强度发射和/或从物体表面反射，在这种情况中可以由检测装置检测不同强度的测量信号，从这些测量信号中最终可以形成测量值。因此始终存在基于具有较低强度(或至少检测到的较低强度)的射束所产生的测量值、以及基于具有较高强度(或至少检测到的较高强度)的射束所产生的测量值。因此得出与前阐述类似的优点。

根据设备和方法的一个改进方案，具有第一波长的射束和具有第二波长的射束以彼此成角度的方式照射到该物体表面上。例如射束产生装置可以被配置成用于借助适合的光学器件和/或使单独的激光源或激光二极管彼此成角度来产生这种取向。尤其可以提出的是，射束在基本相同的空间平面中延伸或传播。在此，射束之间的角度可以被选择成使得这些射束还在空间平面内相交。尤其可以提出的是，这些射束分别形成(优选平面的)射束扇面或作为这样的射束扇面被发射。这些射束扇面进而可以在基本相同的空间平面中延伸，但在此以彼此成角度的方式延伸并且相交。

射束和/或射束扇面的相交区域可以形成例如测量区或包含该测量区，在该测量区中可以基于第一波长和第二波长针对每个测量点确定测量值。从射束产生装置出发并且尤其从例如从该射束产生装置的对波长特定的射束源观察，射束和/或射束扇面可以首先彼此以一定的距离并且在朝向待测量的物体表面的方向上延伸。然而如已描述的，这些射束和/或射束扇面可以基于所选择的角度而相交，以便在相交区域中提供在物体表面上的测量区。相反地，位于相交区域之外的射束分量在产生测量值的情况下可以不予考虑。

根据该设备和该方法的另一个改进方案，具有第一波长的射束和具有第二波长的射束以沿着或平行于共同的射束轴线的方式指向该物体表面。射束轴线还可以被称为射束纵向轴线或射束的传播轴线。该射束轴线可以被称为如下轴线和/或方向，射束从射束产生装置出发沿着该轴线和/或方向传播并且在朝向待测量的物体表面的方向上延伸。通过沿着共同的射束轴线发射射束，这些射束可以基本在共同的空间平面中延伸和/或彼此重叠。尤其与此相关的射束扇面可以大体上彼此一致地定向。此外，第一电磁射束和第二电磁射束(然而还有各自具有特定的或单独波长的任意数量的电磁射束，例如额外地第三电磁射束或第四电磁射束)通过光学部件以如下方式耦合到彼此之中，使得该第一电磁射束和该第二电磁射束沿着共同的射束轴线延伸并且一致地或重合地以至少一个共同的点或作为至少一条共同的线被成像在物体表面上。

为了提供共同的射束轴线，可以使这些射束耦合到彼此之中。这可以例如通过至少一个局部可穿过的反射镜来实现。尤其在机器地或手动地可移动的设备的上下文中，(额外地或替代地)可以设置为耦合到共同的光导体中。

该设备和该方法的一个改进方案提出：使具有第一波长的射束和具有第二波长的射束彼此平行地(或换种方式表述，分别平行于共同的轴线地)指向物体表面。共同的轴线可以在用于各射束的射束源或激光源之间和/或平行于射束的相应的射束轴线延伸。在该上下文中有利的是，射束从射束产生装置展开，例如以已描述的射束扇面的形式，从而使得尽管首先是平行的取向但仍产生相交区域。尤其，射束扇面可以根据预先确定的距离以如下方式展开，使得这些射束扇面相交于共同的轴线或还彼此相交。于是，该相交区域进而包含具有两个波长的射束分量，从而使得测量区域可以被限定在相交区域内。

在该设备和该方法的一个改进方案中，从该物体表面反射的射束例如借助该检测装置的分光元件可以被划分成第一射束分量和第二射束分量。分光元件可以包括分光器，以便将反射射束划分成其与波长相关的分量。尤其，分离元件可以包括棱镜(或散射棱镜)，该棱镜被设计成这种分离元件。分光元件还可以包括倾斜的玻璃板或被设计成这种倾斜的玻璃板。额外地或替代地，检测装置的物镜可以用作分光元件。在这种情况下，物镜内的透镜可以不同地折射入射射束(例如在单色像差的意义上)并且因此将其划分成其波长组成部分。

如提到的，在该设备和该方法中，为了产生物体信息，针对至少一个测量点考虑或顾及第一测量值和第二测量值中的仅一者，其中所考虑的测量值满足预先确定的标准。该标准可以涉及测量值的品质标准，该品质标准例如可以限定预先确定的最小值。额外地或替代地，对于至少一个测量点，可以基于第一测量值和第二测量值来确定总测量值。总测量值可以以前述方式通过计算测量值来形成，例如通过形成平均值和/或累加经不同加权的测量值。于是，所选择的测量值和/或总测量值可以汇入物体信息中和/或形成该物体信息或以物体信息的方式被汇总。换种方式表述，物体信息可以基于所选择的测量值和/或总测量值形成。

此外，本发明涉及一种用于检测物体表面的方法，该方法包括：使具有第一波长的第一电磁射束和具有第二波长的第二电磁射束至少照射到物体表面的待测量的测量点上或物体表面的待测量区域上，该待测量区域具有至少一个待测量的测量点，其中在第一波长范围与第二波长范围之间的波长范围中不照射射束或不照射用于表面检测的和/或可用于测量值产生的射束(例如不照射针对测量值产生可检测的、可换算的或通常可评估的射束)；检测每个测量点的至少一个第一测量值和至少一个第二测量值，其中该第一测量值基于从该物体表面反射的、具有第一波长的射束，而该第二测量值基于从该物体表面反射的、具有第二波长的射束。额外地，确定物体信息的步骤(例如与物体表面的三维特性相关的物体信息)可以基于每个测量点的第一测量值和第二测量值中的至少一者来提供。

该方法可以包括其他任意的步骤和其他任意的特征，以便提供上文和下文的所有相互作用、运行状态以及功能。尤其，设备特征的上文和下文的任意阐述和改进方案还涉及相同的方法特征或被在这些方法特征中提供。此外，该方法可以借助根据上文和下文方面中任意方面的设备可实施或被实施。

附图说明

下面将借助所附的示意性附图阐述本发明的实施方式。在此，在实施方式的范畴内，在类型和/或功能方面彼此一致的特征可以设有相同的附图标记。在附图中：

图1示出了根据本发明的设备根据第一实施方式的原理图，该设备实施根据本发明的方法；

图2a-2b示出了用于阐述图1的设备的检测装置的详细图示；

图3示出了根据本发明的设备根据第二实施方式的原理图，该设备实施根据本发明的方法；

图4示出了根据本发明的设备根据第三实施方式的原理图，该设备实施根据本发明的方法；

图5A-5C示出了用于阐述在根据现有技术的传统解决方案中可检测到的信号的图示；并且

图6A-6C示出了用于阐述在根据本发明的解决方案中可检测到的信号的图示。

具体实施方式

图1中示出了根据第一实施例的设备10，该设备实施根据本发明的变体的方法。在所示实例中，设备10被设计成激光线扫描仪，其中该激光线扫描仪是可手动操纵或可机器操纵的仪器或者被设计成可手动操纵或可机器操纵的集成单元。

设备10包括射束产生装置17，该射束产生装置包括两个独立的射束源14(或还被称为射束产生器)。射束源14分别被配置成用于发射呈激光射束形式的单色电磁射束并且指向仅示意性表示的物体表面16。在此，射束源14中的每个射束源被设计成单独的激光二极管。此外，射束源14中的每个射束源可以包括光学元件，以便将射束扇形展开成线或者形成下文阐述的射束扇面。

具体地，在图1上方的射束源14沿着射束轴线18发射具有第一波长的单色激光射束。从激光源14开始，射束以三角形射束扇面20的形式展开。在图1下方的射束源14以相似的方式发射具有第二波长的单色激光射束，该第二波长与第一波长不同。在此，射束沿着射束轴线22延伸并且在此进而以射束扇面24的形式展开。在此，两个射束扇面20、24是二维的并且在共同的空间平面上延伸。

在所示情况中，发射射束涉及红色激光射束和蓝色激光射束，这些激光射束具有在可见光的对应光谱范围中的唯一波长(例如450nm和640nm)。然而还可以使用不可见的射束。因此，这些波长在光谱上彼此间隔开(例如彼此间隔开450nm与700nm之间的波长范围，在该波长范围中没有射束照射)。因此，存在位于发射波长之间的波长范围，在该波长范围中不产生用于表面检测的以及与测量值产生相关的或可使用的(例如不产生可用于评估的)电磁射束并且不照射到物体上。

此外还已知的是，射束轴线18、22彼此成角度W延伸。作为结果，射束扇面20、24也相交。因此在相交区域中，存在具有第一波长和第二波长的激光射束。

设备10的可能的测量区域29(在该设备中可以以足够的准确性测量物体表面16)在图1中位于这两条所示的(虚拟的)界线26、28之间。这些界线26、28限定两个射束扇面20、24的相交区域的局部，在该局部中存在具有两个发射波长的射束。由于在图1的图示中物体表面16位于由界线26、28界定的测量区域29之外，因此在图示状态中也不执行有效的物体检测。

此外应注意的是，射束扇面20、24在图1中略微向纸张平面中倾斜。因此，这些射束扇面相对于纸张平面向下倾斜。如果这些射束扇面在测量区域29的区域中遇到物体表面16，则这些射束扇面的入射射束限定一维的(即线形的)测量区30，该测量区还可以被称为激光线。在图1中，线形测量区30沿物体表面16的可能的走向由虚线表示。该走向遵循物体表面16的轮廓。然而，射束扇面20、24的这种倾斜不是强制性的，原因在于即使在射束垂直地或以另一个角度实现入射到物体表面时也产生漫反射的射束，该漫反射的射束也可以足够用于产生测量值(即尤其在朝向测量单元的方向上产生漫反射的射束)。

测量区30包含多个彼此成行的测量点32，这些测量点还可以被称为扫描点。应再次注意的是，只有当该物体表面相对于图1的图示在朝向射束产生装置17的方向上移动得更近并且优选地被定位在测量区域29内时，仅示例性地示出的测量区30才形成在物体表面16上或可被评估以用于精确地确定测量值。

测量区30中所包含的射束从物体表面16在朝向下文借助图2a阐述的检测装置31的方向上被反射。尤其，具有第一波长的射束(或射束分量)和具有第二波长的射束(或射束分量)均在朝向检测装置31的方向上被反射。随后在测量点32中，分别根据传统的三角测量原理来确定检测装置31与物体表面16之间的距离值。在此，测量点32的位置和/或分布例如由检测装置31的分辨能力来确定并且在图1中仅示例性地示出。

图2a包含设备10的相对于图1向纸张平面旋转了90°的视图。因此，射束产生装置17的两个射束源14彼此前后地布置，其中在图2a中仅可识别出图1中的下方的射束源14。首先识别出射束扇面20、24的射束走向，该射束走向在所示视图中是线形的并且在朝向物体表面16的方向上延伸。此外还标记了界定测量区域29的界线26、28的位置。

此外还识别出检测装置31，该检测装置包括扁平的光敏单元34。这种光敏单元34例如是CCD传感器或CMOS传感器。为了阐述目的，在图2a中还示出了从界线26、28的位置开始的可能的射束走向。这些射束走向分别展示了：当物体表面16被定位在对应的界线26、28处时，反射射束分量(包含具有第一波长的射束和具有第二波长的射束)的走向。具体地识别出，可能的反射射束分量从图2a中左侧的界线26开始落到光敏单元34的底部边缘区域上。在该底部边缘区域处，该反射射束分量在光敏单元34上形成向纸张平面中并且因此在光敏单元34的列方向上延伸的线，该线在光敏单元34的行方向(即在纸张平面中)针对每个测量点32具有类似高斯的强度分布(还参见下图5A-5C和6A-6C)。

相反地，从图2a右侧的界线28开始的反射射束分量落到光敏单元34的顶部边缘区域上并且在此处形成与左侧界线26的情况类似的线。因此，从位于界线26、28或测量区29之外的点反射的射束分量不再能够被光敏单元34检测到，原因在于这些点不再落到由此限定的面上(即可能经过边缘区域或在此之外延伸)。

通过本身已知的方式，在使用三角测量原理的情况下可以从射束在光敏单元34上的对测量点特定的入射位置来计算检测单元31与物体表面16上的各测量点32的距离，并且在检测单元31位置固定地定位在设备10内的情况下还可以计算出设备10或其任何其他单元与物体表面16(或此处的测量点32)的距离。在所示情况中，对应的距离值形成每个测量点32的测量值，该测量点由检测装置31(例如由其未分开示出的计算单元)检测和/或通过三角测量来计算。由于这种三角测量是本身已知的，因此此处省略进一步阐述。然而所示情况的特别之处在于，针对每个测量点32，既基于具有第一波长的射束来检测对应的距离值，还基于具有第二波长的射束来检测距离值(还参见下面图2b的阐述)。

在图1中仅示例性地表示信息确定装置60，该信息确定装置被配置成基于所确定的测量值来确定物体表面16的物体信息和/或以适合于进一步评估的方式来汇总总计存在的测量值。信息确定装置60还被集成到设备10中并且以传输数据的方式至少与下文阐述的检测装置31连接。

最后在所示情况中应注意的是，具有第一波长的射束和具有第二波长的射束同时从射束产生装置17中发射并且指向物体表面16。此外，在时间上重叠地由此还由检测单元31来检测对应的、被反射的射束分量40、44。因此总体上，针对每个测量点32所检测的测量值的数量可以是双倍，但没有显著增加测量时间。

因此，射到光敏单元34上的反射射束还总是包含从射束产生装置17初始发射的两个射束的以及由此还与射束相关的两个波长的分量。为了针对每个波长检测单独的(即对波长特定的)测量值，检测装置31包括呈仅示意性地表示的散射棱镜形式的分光元件36。分离元件36被定位成使得反射射束穿过该分离元件，然后射到光敏单元34上。

分离元件36的作用借助根据图2b的原理图变得清楚。再次识别出检测装置31以及从物体表面16(在该图示中未示出)反射的射束38，该射束进入检测装置31中。在此处，反射射束38穿过呈散射棱镜形式的分离元件36并且接着被划分成其对波长特定的射束分量。

具体而言识别出第一射束(或第一射束分量)40，该第一射束在图2b中上方的入射位置42入射在光敏单元34上。此外，示出第二射束(或第二射束分量)44，该第二射束在与上方的入射位置42偏离的入射位置46入射在光敏单元34上。在此，第一射束40和第二射束44具有不同的波长，这些波长与初始发射的波长相等。在示出的情况中，射束40是具有初始发射的第一波长的射束，而另一个射束44是具有初始发射的第二波长的射束。为了阐述目的，在上下文中假设的是，射束40、44追溯到各测量点32处的反射。实际上，在投射线中还可能反射线形的射束分量，并且使对应的入射线(并且不仅是各入射位置42、46)在光敏单元34上成像。

由于入射位置42、46彼此分开地(或在位置方面间隔开地)落在光敏单元34上，因此针对每个测量点32、针对射束40、44中的每个射束以及因此第一波长和第二波长中的每个波长来确定呈前述距离值形式的单独的测量值。替代性地，测量值可以涉及下文阐述的强度值和/或强度值最大值或者是基于此确定的入射位置。

详细地，光敏单元34在所示情况中被分成两个单独的区域A、B。这些区域以如下方式被限定，使得在设备10的测量区域29内产生的或反射的射束40(其仅包括具有第一波长的射束)在穿过分离元件36之后总是在区域A内入射在光敏单元34上。相反地，如果具有第二波长的反射射束44从设备10的测量区域29内的位置从物体表面16被反射，则具有第二波长的该反射射束总是在第二区域B中射到光敏单元34上。

换言之，具有不同波长的反射射束分量40、44(以及还有其中分别成像在光敏单元34上的任意线)被偏转到光敏单元34的不同区域A、B上并且因此在位置或空间方面被分开。然而还可以提出的是，针对每个射束40、44以及与其相关联的波长设置单独的光敏单元34，其中各光敏单元34例如可以根据图2b中的区域A、B来定位。

最后应注意的是，对应区域A、B还可以被定位在中间轴线M的两侧(如在图2a中示出)，以便可以检测穿过分离元件36的射束分量40、44的所有可能的偏转或折射。额外地或替代地，区域A、B还可以至少部分地重叠，其中在重叠区域中，入射射束可以被划分成各个波长或被指配给各个波长，例如通过使用具有不同波长敏感性的检测像素(例如RGB像素)。然而如上文阐述的，射束可以基于棱镜36的作用基本可以成像到同一个检测装置31或光敏单元34的空间分离的区域上。因此该检测装置或光敏单元不一定是色敏的，而是可以被设计成例如单色相机和/或仅可以检测例如400-800nm的限定的波长范围。在这种情况下，从所检测的多个射束分量或测量曲线还可以产生每个(物体)测量点的多个测量值。如果期望将这些测量值准确地指配给发射波长(这并不是强制需要的)，则可以例如采用校准信息和/或关于物体几何形状的信息。

因此结果是，所示实施例的设备10可以非接触地扫描和检测物体表面16。在此，该设备针对多个测量点32确定距离值，这些距离值可以通过已知的方式被用于限定物体表面16的3D点云和/或用于产生关于物体表面16的三维形状的信息或展示该物体表面的三维形状。如描述的，设备10在此发射具有第一波长的射束和具有第二波长的射束。因此针对这些射束或波长中的每个射束或波长，针对每个测量点32确定分别的并且因此单独的测量值。这通过将回射射束38划分成具有第一波长或第二波长的射束分量40、44来实现，如借助图2b所阐述的。

最后，为了产生用于进一步测量评估和/或作为结果数据集的物体信息，针对测量区30中的这些测量点32中的每个测量点可以或考虑基于具有第一波长的射束40所产生的测量值，或考虑基于具有第二波长的射束44所产生的测量值。还可能的是，考虑这些测量值中的两个测量值并且例如通过形成平均值相互计算。在此，关于处理每个测量点32的多个测量值的最终策略的选择可以根据上文一般性阐述的变体中的任意变体实现。仅示例性地，当假设通过前述光斑效应而产生高潜在性的测量歪曲时，可以优选针对每个测量点32的多个测量值形成平均值。根据本发明，在这种情况中增加了如下可能性：这些发射射束中的至少一个发射射束在所观察的测量点32上不具有或具有仅少量明显的光斑效应，并且因此可以确定针对该测量点可使用的(总)测量值(或物体信息)。与仅存在唯一射束(借助该射束在光斑效应的情况中可能不能确定针对每个测量点32可使用的测量值)的情况相比，这尤其适用。

在所示情况中，设备10进一步被配置成用于为具有第一波长的发射射束和具有第二波长的发射射束选择彼此不同的强度(即射束流密度)。然而，设备10还可以使射束的强度大体上彼此相等。尤其可以提出的是，设备10可以选择性地在提供不同的强度的运行模式中运行或在提供相似或相等强度的运行模式中运行。选择适合的运行模式例如可以由设备10的操纵者来实现。

在不同强度的情况下，测量物体表面16的流程与前述变体相似地进行。更确切地说，测量区30的每个测量点32重新产生对波长特定的或波长指定的测量值，其中然而一个测量值依据具有较高强度的射束而另一个测量值依据具有较低强度的射束。如果物体表面16具有强烈变化的反射率，则这可以通过选择不同的强度来进行补偿。如果测量点32位于例如具有高反射率的区域中，则具有高强度的射束可能导致射束40、44位于光敏单元34的饱和范围中并且因此不能再实现准确的测量值检测。在这种情况下，应采用具有较小强度的射束40、44以用于产生最终的物体信息。相反地，在低的反射率中，具有低射束强度的射束40、44可能使检测适合的测量值变得困难，从而使得应采用具有较高强度的射束40、44以用于产生最终的物体信息。

因此作为总结，在具有不同射束强度的变体中可以提出的是，在针对每个测量点32产生的测量值之间进行选择，例如通过信息确定装置60进行选择。

为了提供不同的强度，可以适当地控制射束源14，从而使得发射具有不同强度的射束。替代地或额外地，可以提供射束衰减器55，该射束衰减器在由光敏单元34检测之前使从射束源14发射的射束中的至少一个射束衰减。呈光学滤光器形式的射束衰减器55的可能位置在图2b中示意性地表示。在此，滤光器被布置在检测装置31内，尤其被布置成使得落入的射束在入射到光敏单元34之前穿过该滤光器。这种光学滤光器还可以被定位在这些射束源14中的一个射束源与物体表面16之间，然而优选地被定位在射束扇面20、24的交叉区域之外。

下面将借助图3和4阐述替代性实施方式。在此，与前述实施方式的区别被限制于射束产生装置17。相反地，检测装置31以及一般测量流程与前述实例类似并且因此不再次阐述。

在图3中示出了根据第二实施方式的射束产生装置17。该射束产生装置进而包括两个射束源14。这些射束源中的一个射束源14发射具有第一波长的单色电磁射束(例如红色激光束)，而另一个射束源14发射具有第二波长的单色射束(例如蓝色激光束)。射束源14光传导地与射束耦合器16连接。各个发射射束在射束耦合器16上耦合到彼此之中并且朝向物体表面16(未示出)的方向上发射。这以如下方式实现，即两个射束沿着共同的射束轴线18、22延伸并且以一致的射束扇面20、24的形式展开。因此，在发射射束的每个空间位置处存在具有第一波长的射束以及具有第二波长的射束。如果物体表面16被定位在一致的射束面20、24内并且优选地在设备10的测量区域29(未相应地示出)中，则因此可以通过前述方式检测每个测量点32的对波长特定的或波长指定的测量值。

在图4中示出了设备10的另一个实施方式，其中射束产生装置17进而包括两个射束源14。在此，射束源14并排地定位并且将电磁射束发射到周围环境中(而不进入例如光导体或如图3中的射束耦合器16)。更确切地说，这些射束源中的一个射束源14发射具有第一波长的单色射束(例如红色激光束)，而第二射束源14发射具有第二波长的单色射束(例如蓝色激光束)。在此，射束进而以二维的射束扇面20、24的形式展开。在所示情况下，这些射束扇面20、24或从属的射束轴线18、22彼此平行地延伸并且还平行于射束产生装置17的共同的轴线50延伸。然而射束源14以如下方式定位，使得其射束扇面20、24在共同的轴线50的区域中相交。在相交区域中，再次存在具有第一波长和第二波长的射束。如果物体表面16被定位在该相交区域中并且优选被定位在设备10的此处限定的测量区域29(未相应地示出)中，则可以再次确定针对每个测量点32的对波长特定的测量值。

此外还应注意的是，上文借助图2a、2b阐述的分光元件36的使用不是强制性的。替代于此，还可以使用色敏的光敏单元34(例如在呈彩色相机形式的检测装置31中)。该光敏单元可以通过已知的方式在每个入射位置42、46处确定入射射束38内的各颜色(或各波长)的强度，并且尤其确定在具有多个波长的光谱上(例如在可见光谱上)的强度分布。这尤其涉及如下情况，即光敏单元34上的相应的入射位置42、46由像素限定，该像素包含多个探测器单元，其中每个探测器单元对于多个单独的波长或颜色是敏感的(例如所谓的RGB像素或探测器像素)。因此，对于光敏单元34上的每个入射位置42、46，可以针对这些不同波长中的每个波长分别确定入射强度，由此进而可以确定每个测量点32的对波长特定的测量值。

在图5A-5C中示出了用于阐述信号的图表，这些信号可以根据现有技术的传统解决方案来检测。在此，分别示出逐行的强度分布，该强度分布由检测装置31(以及尤其光敏单元34或其传感器面)的行中的各像素位置处检测到的强度值组合成。在此，每个像素位置的强度值用未填充的圆标记。通过本身已知的方式，检测装置31的行(或行信号)被指配给物体表面16上的各测量点32，而相反地，在检测装置31的列方向上针对每个测量点32接收的信号(或强度分布)彼此成行。因此如描述的，投射到物体表面16上的并且从该物体表面回射的激光线在列方向上成像。

因此在图5A中，从物体表面16回射的光借助检测装置31被检测，更确切地说以如下方式：针对单一测量点32获得逐行的强度分布，在该强度分布中，针对每个像素或每个像素位置在行方向上存在单独的强度值。强度值可以作为灰度值给出。在此，在所示情况中假设为恒定的照射时间上将落入的强度积分为强度值。

随后，基于对应确定的在位置方面离散的强度值分布(参见图5A中未填充的圆)计算强度的高斯分布，例如借助传统的高斯拟合或(换言之)借助传统的高斯曲线拟合。因此以计算方式确定强度的实际最大值并且在图5A中由填充的圆示出。还将检测装置的所观察的行中的最大强度的以计算方式确定的入射位置(或像素位置)指配给该最大值。该入射位置在所示情况中处于约10.3处并且还作为以本身已知的方式进一步三角测量的基础(即作为实际入射位置被指配给所观察的测量点32)。所描述的过程还可以被称为光切法。

在图5A中示出了从物体表面16的传统的射束反射的情况。相反，在图5B中照射异常强烈反射的物体表面16。识别出的是，在像素位置8和13之间分别获得如下强度值，这些强度值位于检测装置的饱和范围中。因此，尽管在表面上的点(在像素位置8至13处检测的射束分量从这些点被反射)可以以不同的程度与检测装置31间隔开，但在这些像素位置处分别给出最大强度值。然而，这些不同的距离可以由于到达饱和范围而不再能够感测地检测并且重建。

因此，在基于图5B的强度分布实施高斯拟合的试验中，(如果这能实现)可能在像素位置9至11的区域中获得凸形的强度分布，原因在于在此处分别存在最大可检测到的强度。对应地还可能无法确定单独的强度最大值，而是仅确定最大强度的值范围(参见图5B中填充的圆)。因此不可能的是(或至少不足够准确地可能的是)：确定具有最大强度的单独入射位置，将该单独入射位置指配给所观察的测量点32并且用于三角测量。替代于此，应选择像素9至11之间的任意位置，这对应地减少了可实现的准确性。

在图5C中进一步示出了弱反射的表面的情况。在这种情况下识别出的是，强度值以如下方式是低的，使得在像素位置9至11的区域中进而仅可确定最大值分布(参见填充的圆)。因此，应再次选择像素9至11之间的任意位置来替代最大强度存在的实际位置，以便能够精确地确定。

在图6A-6C中示出了用于阐述根据本发明可检测到的信号的图示。在此，在图6A中，首先示出了发射射束在物体表面16上或沿各物体位置的强度分布。这种强度分布可以横向于激光线方向得出并且存在于单独的待检测的测量点32的区域中。识别出的是，发射具有第一波长100的射束和具有第二波长120的射束。沿着物体表面观察，入射的射束强度进而呈高斯形式分布，其中具有第一波长100的射束通常具有比具有第二波长120的射束更高的强度。

在图6B-6C中与图5A-5C类似地示出了逐行的强度分布(即针对单独测量点32确定的强度分布)，该强度分布可以借助检测装置31基于回射射束来检测。由于回射射束借助前述棱镜或分离元件36被分离成各射束分量40、44，因此在检测装置31的光敏单元或传感器面上还存在两个在位置方面分离的、类似高斯的强度分布。这些强度分布是与图2b的入射区域A、B对应地布置的。

在图6B中示出了在弱反射的物体表面16的情况下感测地检测的强度分布。识别出的是，针对第一波长100在像素位置4至5的区域中测量到高强度值。相反地，基于具有第二波长120的、因此以明显较小的强度发射的照射(参见图6A)，在像素位置14至16的区域中确定几乎不可评估并且仅非常小的强度。因此，计算方式的评估限制于图6B左侧的强度分布，该强度分布基于具有第一波长100的射束而产生。基于此可以重新计算强度最大值并且由填充的圆示出(约在像素位置4.8处)。该强度最大值可以作为以计算方式确定的、所观察的测量点32的入射位置而作为进一步三角测量的基础。

在图6C中示出了强反射物体表面16的情况。在这种情况中，具有第一波长100的射束由于在其像素位置1至9之间的、其从属的入射区域中具有其更高的强度而导致相同的饱和现象，如借助图5B所描述的。相反地，基于具有第二波长120的回射射束，在像素位置11至19之间的、从属的入射区域中获得可精确评估的高斯强度分布，针对该高斯强度分布可以通过前述方式以计算方式确定最大强度的入射位置(大约在15.2处)。

应理解，可以实现上文针对每行并且因此针对每个测量点32逐行地观察，其中测量点32或为此确定的逐行的强度分布在检测装置31的列方向上彼此成行。

这展示了所提出的解决方案能够实现对具有最不同特性的物体表面的可靠测量。

Claims (15)

1.一种用于检测物体表面(16)的设备(10)，该设备具有：

射束产生装置(17)，该射束产生装置具有至少一个射束源(12)，其中该射束产生装置(17)被配置成用于使具有第一波长的第一电磁射束和具有第二波长的第二电磁射束照射到物体表面(16)的至少一个待测量的测量点(32)上或照射到物体表面(16)的待测量区域上，该待测量区域具有至少一个待测量的测量点(32)，其中该射束产生装置(17)被配置成用于在该第一波长与该第二波长之间的波长范围中不使射束或不使用于表面检测的射束照射到该物体表面(16)的待测量的测量点(32)上或区域上；以及

检测装置(31)，该检测装置被配置成用于针对该待测量的测量点(32)或针对这些待测量的测量点(32)分别检测至少一个第一测量值和至少一个第二测量值，其中该第一测量值基于从该物体表面(16)反射的、具有第一波长的射束，而该第二测量值基于从该物体表面(16)反射的、具有第二波长的射束，

其特征在于，

该第一测量值和该第二测量值分别是距离该物体表面(16)的距离值。

2.根据权利要求1所述的设备(10)，

其中该射束产生装置(17)被配置成用于使具有该第一波长的该第一电磁射束和具有该第二波长的该第二电磁射束至少暂时地同时照射到该物体表面(16)上。

3.根据权利要求2所述的设备(10)，

其中该检测装置(31)被配置成用于在同时照射期间检测具有该第一波长和该第二波长的反射射束。

4.根据权利要求1至3之一所述的设备(10)，

其中该设备(10)被配置成用于使具有该第一波长的该第一电磁射束和具有该第二波长的该第二电磁射束以彼此不同的强度照射到该物体表面(16)上。

5.根据权利要求1至3之一所述的设备(10)，

该设备进一步包括射束衰减器(55)，以便在由该检测装置(31)检测之前使具有该第一波长的该第一电磁射束和具有该第二波长的该第二电磁射束中的至少一者衰减；和/或

其中针对具有该第一波长的该第一电磁射束和具有该第二波长的该第二电磁射束，该检测装置(31)具有不同的灵敏度。

6.根据权利要求1至3之一所述的设备(10)，

其中该射束产生装置(17)被配置成用于使具有该第一波长的该第一电磁射束和具有该第二波长的该第二电磁射束以彼此成角度的方式照射到该物体表面(16)上。

7.根据权利要求1至3之一所述的设备10)，

其中该射束产生装置(17)被配置成用于使具有该第一波长的该第一电磁射束和具有该第二波长的该第二电磁射束以基本沿着或平行于共同的射束轴线(18，22)的方式照射到该物体表面(16)上。

8.根据权利要求1至3之一所述的设备(10)，

其中该检测装置(31)包括分光元件(36)，以便将从该物体表面(16)反射的射束划分成第一射束分量和第二射束分量。

9.根据权利要求1至3之一所述的设备(10)，

该设备进一步包括信息确定装置(60)，该信息确定装置被配置成基于这些测量值来确定物体信息，其中针对该测量点或这些测量点(32)中的每个测量点，考虑与此相关的第一测量值和第二测量值中的至少一者。

10.根据权利要求9所述的设备(10)，

其中该信息确定装置(60)被配置成针对至少一个测量点(32)考虑第一测量值和第二测量值中的仅一者，和/或针对至少一个测量点(32)基于第一测量值和第二测量值来确定总测量值。

11.根据权利要求1至3之一所述的设备(10)，

其中该射束产生装置(17)包括第一射束源(12)以用于产生该第一电磁射束，并且该射束产生装置包括第二射束源(12)以用于产生该第二电磁射束，并且其中这些射束源(12)分别被设计成激光源。

12.根据权利要求1至3之一所述的设备(10)，

其中该波长范围包括至少50nm，在该波长范围内无射束照射并且该波长范围处于该第一波长与该第二波长之间。

13.根据权利要求1至3之一所述的设备(10)，

其中该波长范围包括至少100nm，在该波长范围内无射束照射并且该波长范围处于该第一波长与该第二波长之间。

14.根据权利要求1至3之一所述的设备(10)，

其中该波长范围包括至少200nm，在该波长范围内无射束照射并且该波长范围处于该第一波长与该第二波长之间。

15.一种用于检测物体表面(16)的方法，

该方法包括：

-使具有第一波长的第一电磁射束和具有第二波长的第二电磁射束照射到物体表面(16)的至少一个待测量的测量点(32)上或照射到物体表面(16)的待测量区域上，该待测量区域具有至少一个待测量的测量点(32)，其中在该第一波长与该第二波长之间的波长范围中不使射束或不使用于表面检测的射束照射到该物体表面(16)的待测量的测量点(32)上或区域上；

-检测该测量点(32)或这些测量点(32)中的每个测量点的至少一个第一测量值和至少一个第二测量值，其中该第一测量值(32)基于从该物体表面(16)反射的、具有第一波长的射束，而该第二测量值基于从该物体表面(16)反射的、具有第二波长的射束，

其特征在于，

该第一测量值和该第二测量值分别是距离该物体表面(16)的距离值。

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