CN111474390A - 探针、测量系统以及应用探针的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将探针尖端精确定位在测量点处的改进的探针。为此目的，诸如相机的图像捕获装置可以牢固地布置在探针处。图像捕获装置可以捕获探针尖端的区域周围的图像数据。捕获的图像数据可以在将探针尖端定位在期望测量点的过程中提供给用户。

Description

探针、测量系统以及应用探针的方法

技术领域

本发明涉及用于测量测量点处的信号的探针、具有探针的测量系统以及用于在测量点处应用探针的方法。

背景技术

尽管原则上可应用于任何测量系统，但以下将结合测量被测器件的信号来描述本发明及其潜在问题。

由于电子器件的连续小型化，器件的电子电路也变得越来越小。结果是，越来越难以接近用于测量电子电路的信号的测量点。

特别地，由于电子电路的小型化，很难或几乎不可能将探针尖端精确地定位在期望的测量点上，以在测量点处测量电子信号。

为了监测装置的质量或为了维修的目的，有必要在特定测量点测量信号。然而，附加的放大镜或显微镜是麻烦的并且需要复杂的处理。

在此背景下，本发明所解决的问题是提供一种探针尖端，该探针尖端可以精确地定位在期望的测量点处。特别地，本发明的目的是提供一种改进的探针，其可以在将探针尖端定位在电子电路的测量点上时帮助用户。

发明内容

本发明利用具有独立权利要求的特征的探针尖端、测量系统和用于应用探针的方法解决了该问题。其他有利实施方式是从属权利要求的主题。

根据第一方面，提供了一种用于测量测量点处的信号的探针。该探针包括探针尖端、图像捕获装置和图像传输接口。所述探针尖端适于接触用于测量信号的测量点。图像捕获装置适于捕获所述探针尖端周围的区域的图像数据。所述图像传输接口适于将捕获的图像数据传输到远程测量设备。

根据另一方面，提供了一种测量系统。该测量系统包括根据第一方面的探针和测量设备。所述测量设备包括图像接收接口。所述图像接收接口适用于接收由所述探头的所述图像传输接口发送的图像数据。

根据又一方面，提供了一种用于在测量点处应用探针的方法。该方法包括捕获探针的探针尖端周围的区域的图像数据。所述图像数据可以由布置在所述探针处的图像捕获装置捕获。所述方法还包括将捕获的图像数据发送到远程测量设备。可以通过所述探针的图像传输接口来执行捕获的图像数据的传输。

本发明基于这样的事实，即随着电子电路尺寸的减小，探针尖端在期望的测量点上的精确定位变得越来越困难。一方面，各个测量点变得更小，另一方面，各个测量点非常靠近。因此，用户需要额外的支撑以将探针尖端精确定位在测量点上。

因此，本发明的思想是当通过探针尖端的环境的附加图像数据将探针尖端定位在期望的测量点上时辅助用户。为此目的，诸如照相机的图像捕获装置安装在承载所述探针尖端的所述探针上。通过将所述图像捕获装置和所述探针尖端组合在探针上，所述图像捕获装置可以总是捕获感兴趣区域的图像数据，即，所述探针尖端周围的区域。因此，捕获的图像数据可以被提供给用户，并且用户可以监测定位过程而不需要任何单独的设备。特别地，用户不需要移动和控制任何其他外部设备，例如放大镜等。

因此，根据本发明的用于测量信号的所述探针包括组合的探针尖端和图像捕获装置。因此，所述图像捕获装置在与所述探头尖端相同的方向上移动，因此，由所述图像捕获装置捕获的所述图像数据总是提供感兴趣区域的图像数据。

捕获的图像数据可以由图像传输接口提供，该图像传输接口也包括在所述探针中。所述图像传输接口可以以任何适当的方式提供由所述图像捕获设备捕获的所述图像数据。例如，由所述图像捕获装置捕获的图像可以由模拟信号提供，并且在这种情况下，所述模拟信号可以由图像传输接口提供。然而，还可以以数字形式提供由所述图像捕获装置捕获的所述图像的所述图像数据。为此目的，任何协议都是可能的。

所述图像传输接口可将所述图像捕获装置的所述图像数据转发到用于显示所述图像数据的任何适当装置。下面将更详细地描述用于以适当方式提供所述图像数据的一些示例。

本发明的其他实施方式是其他从属权利要求和参考附图的以下描述的主题。

在可能的实施方式中，所述图像捕获装置可以包括单相机、双相机或立体相机。

单相机(mono camera)可以从单个视点(即相对于所述探针的固定位置)捕捉图像。双相机(dual camera)可以包括用于捕获图像数据的两个分离的光学系统。例如，每个光学系统可以具有不同的特性，例如开度角、焦深、颜色特性等。特别地，所述双相机的各个相机元件甚至可以指向不同的目标点。立体相机可以从不同的视点捕获两个几乎相似的图像。以这种方式，可以获得所捕获的视场的三维信息。然而，应当理解，具有一个或多个相机元件的任何其他合适的相机系统都是可能的。可以捕获可见光谱或甚至不可见光谱的图像数据，例如红外或紫外光。

在可能的实施方式中，所述图像捕获设备被配置为捕获广角图像和缩放图像。

例如，单独的相机元件可以用于同时捕获广角图像和变焦图像。可选地，所述图像捕获装置可以被配置为在用于捕获广角图像的第一模式和用于捕获变焦图像的第二模式之间切换。此外，可以动态地改变变焦和开度角。

在可能的实施方式中，所述图像捕获装置适于提供静止图像和/或图像序列。

例如，所述图像捕获装置可以在请求时仅提供单独的图像。可替换地，可以提供以预定帧速率捕获的图像的连续流。因此，用户可以容易地识别所述探针尖端在所述电子电路上的移动。

在可能的实施方式中，所述探针包括开关。所述开关可以适于在图像捕获模式和信号测量模式之间切换。

通过在图像捕获模式和信号测量模式之间交替切换，甚至可以经由相同的信号线或电缆提供所述图像数据和测量信号。附加地或替代地，可以使用相同的显示器来在屏幕上显示所述图像数据或替代地在相同的屏幕上显示测量结果。然而，开关也可以用于简单地打开或关闭所述图像捕获装置。

在可能的实施方式中，所述探针包括灯。所述灯可以适于照亮至少所述探针尖端周围的区域。

所述灯可以是例如发光二极管(LED)。然而，任何其他合适的发光元件也是可能的。通过照亮所述探针尖端周围的区域，甚至可以在电子电路的暗区域中捕获图像。

在所述测量系统的可能实施方式中，所述测量系统包括可视化装置。该可视化装置可以被配置为显示由所述图像接收接口接收的图像数据。

可视化装置可以是用于在接收到的图像数据处显示的任何适当装置。例如，可视化装置可以是诸如屏幕的显示器。具体地，可视化装置可以是测量装置的显示器，其也可以用于显示测量结果。下面将更详细地描述可视化装置的一些其他示例。

在可能的实施方式中，所述可视化装置包括增强现实眼镜。

增强现实眼镜可以提供半透明图像。因此，可以与真实环境一起识别由半透明眼镜提供的图像。例如，可以在所述增强现实眼镜上提供增强的图像数据，这可以在将所述探针尖端定位在测量点上时帮助用户。例如，可以在眼镜中提供缩放的图像，并且用户可以识别缩放的片段以及电子设备的真实部分。

在可能的实施方式中，所述可视化装置适于提供由所述图像接收接口接收的所述图像数据的三维表示。

可以通过用于显示三维内容的眼镜来提供所述三维表示。可替换地，还可以使用用于显示三维内容的任何其他适当技术，例如处理偏振光等的显示屏。因此，通过提供所述探针尖端正在移动的区域的三维表示，可以通过将所述探针尖端定位在测量点上来帮助用户。

在可能的实施方式中，所述可视化装置适于选择性地显示由所述图像接收接口接收的所述图像数据或在所述测量点处测量的信号的测量数据。

以这种方式，可以使用相同的显示器来显示所述图像数据并显示测量结果。因此，用户可以在定位过程期间并在连续的测量过程期间总是观看相同的显示。

在可能的实施方式中，所述测量系统包括光学稳定装置。所述光学稳定装置可以适于补偿所捕获的图像数据中的移位，特别是由于所述探针的不期望的移动而引起的位移。

可以通过使所述图像数据中的像素发生移位来补偿所述移位的补偿。因此，通过数据处理以电子方式执行所述移位的补偿。

在可能的实施方式中，所述测量系统包括机械稳定装置。该机械稳定装置可适于机械地平衡所述探针的不希望的移动。

例如，所述探针可以固定到所述机械稳定装置，使得所述机械稳定装置可以控制所述探针的移动，特别是所述探针尖端的移动。例如，所述机械稳定装置可具有可被控制的一个、两个、三个或甚至更多个轴的数量。特别地，可以检测加速度、倾斜或任何其他移动。例如，所述机械稳定装置可以具有用于检测不期望的移动的加速度传感器等。

在可能的实施方式中，用于应用所述探针的方法还可以包括接收所发送的图像数据的步骤。特别地，可以通过图像接收接口来执行接收。所述方法还可以包括显示由所述图像接收装置接收的所述图像数据的步骤。所述图像数据可以显示在可视化装置上。该可视化装置可以位于远离测量点的空间位置处。

因此，利用本发明，现在可以在移动探针尖端时帮助用户，以便将探针尖端精确地定位在小尺寸测量点处。通过利用安装在所述探针的固定位置的照相机捕获所述探针尖端的图像数据，可以捕获围绕所述探针尖端的区域的图像数据并将捕获的图像数据提供给用户。特别地，可以以放大的形式提供所述图像数据，使得用户可以容易地识别所述探针尖端相对于期望测量点的详细位置。以这种方式，可以简化探针尖端在测量点上的定位过程。可以避免由于所述探针尖端的不希望的移动而导致的图像，并且可以减少在测量过程期间短路等的概率。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优点，现在结合附图参考以下描述。下面使用在附图的示意图中指定的示例性实施方式更详细地解释本发明，其中：

图1示出了根据实施方式的探针的示意图；

图2示出了探针的另一实施方式的示意图；

图3示出了探针的又一实施方式的示意图；

图4示出了测量系统的一个实施方式的示意图；

图5示出了测量系统的另一实施方式的示意图；以及

图6示出了根据本发明实施方式的方法的流程图。

附图旨在提供对本发明实施方式的进一步理解。附图示出了实施方式，并且结合描述帮助解释本发明的原理和概念。考虑到附图，所提及的其他实施方式和许多优点变得显而易见。附图中的元件不必按比例示出。

在附图中，除非另有说明，相同的、功能等同的和相同的操作元件、特征和部件在每种情况下都具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了根据实施方式的探针10的示意图。探针10至少包括探针尖端11、图像捕获装置12和图像传输接口13。探针尖端11可以是用于接触测量点的导电尖端。例如，测量点可以是集成电路的引脚或电子电路的另一接触点。然而，应当理解，探针尖端11还能够接触电子电路的任何其他适当测量点。探针10还可以包括用于将探针尖端11与测量装置的输入端口电连接的端口或电缆。

探针10还包括图像捕获装置12。特别地，图像捕获装置12可以牢固地附接到探针10的壳体。图像捕获装置12的视场可以指向探针尖端11。因此，图像捕获装置12可以捕获围绕探针尖端11的区域的图像。因此，当具有探针尖端11的探针10在电子电路上四处移动时，图像捕获装置12可以捕获探针尖端11和电子装置的相关区域的图像。以此方式，图像捕获装置12可以从探针尖端11可接触的潜在测量点捕获图像。

图像捕获装置12可以是用于捕获与可见波长相关的图像数据的相机。特别地，图像捕获装置12可以是用于捕获图像数据的单色或彩色相机。然而，图像捕获装置12也可以捕获红外或紫外波长。

图像捕获装置12可具有与特定开度角相关的固定的预定视场。然而，还可能的是，视场，特别是图像捕获装置12的开度角可以是可变的。因此，缩放的比例可以改变，例如可以根据期望的应用而改变。例如，当处理非常小尺寸的装置时，图像捕获装置12可以以非常高的分辨率来捕获小视场。此外，当处理较大尺度的装置时，图像捕获装置12可以捕获具有较低分辨率的较大视场。可以手动地或自动地调整视场并因此调整分辨率。

图像捕获装置12可以连续地捕获图像，并且以具有预定帧速率的连续序列提供所捕获的图像。可替换地，还可能的是，图像捕获装置12可以在请求时仅捕获单个图像。例如，图像捕获装置12可以由自动或手动提供的触发信号触发，并且在接收到触发信号时提供单个图像。然而，用于提供图像的任何其他方法也是可能的。

图像捕获装置12可以将捕获的图像数据提供到图像传输接口13，并且图像传输接口13可以将图像数据转发到相应的远程装置。下面将更详细地描述这种远程装置的示例。

图2示出了根据另一实施方式的探针10的框图。根据图2的实施方式与先前描述的实施方式的不同之处在于，图像捕获装置12包括两个图像捕获元件12-1和12-2。例如，两个图像捕获元件12-1和12-2可以是双相机或立体相机的图像捕获元件。在立体相机的情况下，两个图像捕获元件12-1和12-2从不同的视点捕获公共区域的图像。以这种方式，可以获得捕获区域的三维视图。

此外，还可能的是，两个图像捕获元件12-1和12-2指向不同的区域和/或两个图像捕获元件12-1和12-2可以具有不同的开度角。例如，第一图像捕获元件12-1可以捕获广角图像，第二图像捕获元件12-2可以捕获具有较小开度角的变焦图像。此外，甚至可以使用多于两个的图像捕获元件12-1和12-2。

为了照亮由一个或多个图像捕获元件12-i覆盖的区域，灯14可以布置在探针10上。例如，灯可以包括一个或多个发光二极管(LED)或任何其他类型的发光元件。特别地，发射的光可以在探针尖端11的方向上被引导。

此外，探针10可以包括用于在用于通过图像捕获元件12捕获图像数据的第一操作模式和用于通过探针尖端11测量信号的第二模式之间进行切换的开关15。具体地，可以在第二操作模式下关闭图像捕获元件12。然而，当通过探针尖端11测量电信号时，还可以维持图像捕获元件12的操作。以这种方式，还可以在测量期间监测探针尖端在测量点处的正确位置。

图3示出了具有探针10的另一实施方式的框图。本实施方式中的探针10主要对应于前述根据图1或图2的探针10。此外，探针10可以安装在机械稳定装置30上。机械稳定装置30可以机械地平衡探针10的不希望的移动。为此目的，机械稳定装置30可包括用于移动或旋转探针10的一个或多个可控轴。这样，具有探针尖端11的探针10的空间位置可以在空间上稳定。例如，陀螺仪或加速度传感器等可以用于检测移动。在检测到不希望的移动时，机械稳定装置30可以提供用于补偿这种不希望的移动的受控反应。

此外，可以分析由图像捕获装置12提供的图像数据，以便检测探针10的移动，并且响应于这种对不期望移动的检测，机械稳定装置30可以提供用于补偿这种不期望移动的适当响应。

附加地或替代地，还可以补偿由图像捕获装置12提供的图像数据，以便获得稳定的图像。为此目的，可以使图像数据中的像素发生移位以补偿所得图像中的不想要的移动。以这种方式，可以处理图像数据以便获得稳定的图像数据。

图4示出了根据实施方式的测量系统的框图。测量系统包括探针10，例如以上结合图1至图3描述的探针10。探针10可以连接到测量设备20。例如，探针10可以通过电缆连接到测量设备20。特别地，单根电缆可以用于连接探针10和测量设备20。然而，也可以使用单独的电缆来将探针尖端11与测量设备12连接，并将图像传输接口13与测量设备20的相应图像接收装置23连接。

测量设备20的图像接收装置23可以接收由图像传输接口13提供的图像数据。接收到的图像数据可以被处理并显示在测量设备20的适当显示器21上。例如，同一显示器21可以用于显示测量结果并用于显示由图像捕获装置12提供的图像数据。为此，可以在用于显示图像数据的图像捕获模式和用于显示测量结果的测量模式之间进行切换。此外，可以同时提供测量结果和图像数据。例如，可以使用画中画配置，或者可以分割屏幕以在屏幕的第一部分中显示测量结果并在屏幕的第二部分中显示图像数据。然而，屏幕的任何其他配置也可以用于提供图像数据和/或测量结果。

图5示出了根据另一实施方式的测量设备的框图。根据图5的测量系统主要对应于先前描述的根据图4的测量信号。根据图5的测量信号与先前描述的测量信号的不同之处在于单独的可视化装置22。例如，可视化装置22可以包括用于图像数据、特别是由探针10的立体相机提供的图像数据的三维可视化的可视化装置。例如，可视化装置20可以包括眼镜，特别是增强现实眼镜或虚拟现实眼镜，用于为用户的每只眼睛提供单独的图像内容。然而，也可以在任何其他类型的可视化装置(特别是任何类型的显示器，诸如二维显示器或用于提供三维图像内容的显示器)上提供图像内容。

图6示出了用于在测量点处应用探针的方法的框图。在步骤S1中，通过布置在探针10处的图像捕获装置12来捕获探针10的探针尖端11周围的区域的图像数据。在步骤S2中，捕获的图像数据通过探针12的图像传输接口13传输到远程测量设备20。

此外，在步骤S3中，可以通过图像接收接口23接收所发送的图像数据，并且在步骤S4中，可以在被布置成远离测量点的可视化装置21、22处显示所接收的图像数据。

总之，本发明涉及一种用于将探针尖端精确定位在测量点处的改进的探针。为此目的，诸如相机的图像捕获装置可以牢固地布置在探针处。图像捕获装置可以捕获探针尖端的区域周围的图像数据。捕获的图像数据可以在将探针尖端定位在期望测量点的过程中提供给用户。

Claims (15)

1.一种用于测量测量点处的信号的探针(10)，所述探针(10)包括：

探针尖端(11)，其适于接触用于测量信号的测量点；

图像捕获装置(12)，其适于捕获所述探针尖端(11)周围的区域的图像数据，以及

图像传输接口(13)，其适于将捕获的图像数据传输到远程测量设备(20)。

2.根据权利要求1所述的探针(10)，其中，所述图像捕获装置(12)包括单相机、双相机或立体相机。

3.根据权利要求1或2所述的探针(10)，其中，所述图像捕获装置(12)适于捕获广角图像和变焦图像。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的探针(10)，其中，所述图像捕获装置(12)适于提供静止图像和/或图像序列。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的探针(10)，所述探针(10)包括开关(15)，该开关(15)适于在图像捕获模式和信号测量模式之间切换。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的探针(10)，所述探针(10)包括灯(14)，该灯(14)适于照亮至少所述探针尖端(11)周围的区域。

7.一种测量系统，该测量系统包括：

根据权利要求1至6中任一项所述的探针(10)；

测量设备(20)，其包括图像接收接口(23)，该图像接收接口(23)适于接收由所述探针(10)的所述图像传输接口(13)所传输的所述图像数据。

8.根据权利要求7所述的测量系统，所述测量系统包括可视化装置(21、22)，该可视化装置(21、22)适于显示由所述图像接收接口(23)接收到的所述图像数据。

9.根据权利要求8所述的测量系统，其中，所述可视化装置(22)包括增强现实眼镜。

10.根据权利要求8或9所述的测量系统，其中，所述可视化装置(21、22)适于提供由所述图像接收接口(23)接收到的所述图像数据的三维表示。

11.根据权利要求8至9中任一项所述的测量系统，其中，所述可视化装置(21、22)适于选择性地显示由所述图像接收接口(23)接收到的图像数据或在所述测量点处测量的信号的测量数据。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的测量系统，所述测量系统包括光学稳定装置，该光学稳定装置适于补偿由于所述探针(10)的不希望的移动而引起的捕获的图像数据的移位。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的测量系统，所述测量系统包括机械稳定装置(30)，该机械稳定装置(30)适于机械地平衡所述探针(10)的不希望的移动。

14.一种用于在测量点处应用探针的方法，该方法包括以下步骤：

通过布置在探针(10)处的图像捕获装置(12)来捕获(S1)所述探针(10)的探针尖端(11)周围的区域的图像数据；以及

将捕获的图像数据通过所述探针(10)的图像传输接口(13)传输(S2)到远程测量设备(20)。

15.根据权利要求14所述的方法，所述方法包括以下步骤：

通过图像接收接口(23)接收(S3)所发送的图像数据；以及

通过远离测量点的可视化装置(21、22)显示(S4)接收到的图像数据。

Images