[发明专利]测量系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量系统和方法，尤其涉及一种利用相移分析进行尺寸测量的测量系统和方法。

背景技术

对物体的尺寸进行测量可确保该物体具有适当的架构或形状从而来实现适当的性能，比如，具有合适的公差从而与其他组件正确的匹配。

目前，已经有多种尝试措施来测量物体的尺寸从而来确定该物体是否被正确的加工而具有期望的尺寸。比如，一些现有的坐标测量装置(Coordinate Measurement Machines，CMM)被用来测量物体的尺寸。然而，坐标测量装质测量物体常是离线进行的，这样，为了测量物体的尺寸，物体的加工过程就常需要暂停以便将物体安装于坐标测量装置上来进行测量。

测量结束后，物体的加工过程可基于测量的结果而重新开始。然而，对于精密物体，由于把该物体重新安装到加工机床上而重新定位常产生误差，所以利用此种把物体从加工机床上卸载测量，然后再重新安装的测量方式是不实用的。另外，这样的测量也常需要进行多次才能使物体被加工到期望的尺寸，从而导致生产率和加工质量较低而且耗时。

在现有的一些应用中，触摸探针被用来测量物体的尺寸。在测量过程中，触摸探针并不直接测量物体，而是通过触发以利用加工机床上自身的尺规来完成测量。由于物体是安装在加工机床上完成测量的，所以不存在需要重新安装物体而导致的误差。然而，尽管由于通过触摸探针进行测量不需要将物体从加工设备上拆卸下来而提高了生产率，但是由于触摸探针需要相对长的运动时间以在物体上完成探测，该方式仍然比较耗时。

所以，需要提供一种新的可测量物体尺寸的测量系统和方法。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种测量系统。该测量系统包括可产生复数个调制相移光线的光源单元、可反射所述复数个调制相移光线到物体表面的投射单元、可捕获由物体表面反射的调制相移光线的光学单元、可接收来自光学单元的调制相移光线并产生电信号的光电探测装置及可基于来自所述光电探测装置的电信号以获取所述物体表面的位置信息的处理装置。

本发明另一个实施例提供了一种测量方法。该测量方法包括把来自光源单元的复数个调制相移光线反射到物体表面；通过光学单元来捕获由物体表面反射的调制相移光线；通过光电探测装置来接收来自光学单元的调制相移光线并产生电信号；及通过处理装置处理来自所述光电探测装置的电信号。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1为本发明用来进行物体尺寸测量的测量系统的一个实施例的示意图；

图2为本发明的具有一个以上周期的光强的一个实施例的示意图；

图3到图4为本发明的基于包裹相位(Wrapped Phase)来确定绝对相位(Absolute Phase)的相位展开方法的示意图；

图5为本发明的用来确定从物体上的一点反射的光线的强度值的示意图；

图6为本发明的在测量系统的转动件进行线性校正前后的调制光和时间的关系示意图；

图7为本发明的在测量系统的转动件进行线性校正前后的光强和深度的关系示意图；

图8为本发明的转动件进行三角波调制后的波形示意图；

图9为本发明的进行方波调制后的正旋强度示意图；及

图10到图13为图1所示的本发明测量系统的测量试验的多个实施例的示意图。

具体实施方式

图1所示为本发明用来对物体100进行尺寸测量的测量系统10的一个实施例的示意图。在非限定示例中，物体10的尺寸测量可包括位置的测量，如深度(或高度)的测量或沿着Z轴，物体100上的点的坐标。尽管物体100的表面101显示为平面，但是本发明的实施例不限于任何特定类型的物体表面，且基于不同的应用，该物体可具有其他适合的形状。

如图1所示，测量系统10包括光源单元11，投射单元12，光学单元13，光电探测装置14，处理装置15，和监控装置16。在一些示例中，光源单元11可产生调制光线。在一些例子中，光源单元11可在较短的时间内一个接一个的产生复数个调制的相移光线。投射单元12可将调制光线反射到物体表面101上期望的点或区域上，并且通过物体表面101的散射形成反射光线。