[发明专利]用于测量结构和对象大小的光电设备和校准方法

说明书

本发明涉及如权利要求1或13所述的用于测量结构和对象大小的光电设备和校准方法。

为了对象的光学测量必须校准拍摄或相机系统。因此，应以图像点为单位来确定任何测量平面、对象或线段的尺寸，并因此能够以该校准为基础转换到比如毫米的物理单位。因为通常希望得到高的测量精度，校准也应尽可能的精确。

该转换仅当检测拍摄系统能够为物理单位正确分配任意数量的图像点时是可能的。此外必须具有通过校准获得并被提供给拍摄系统的、关于真实测量环境的额外信息。

关于拍摄系统的光学系统的模型通常被使用。这样的模型必然包括简化并还可能积累失效容差（Fehlertoleranz），从而使得该模型在大多情况下不足以准确地反映现实。

通常使用如棋盘图案的特定的图案用于校准。这些图案必须被准确分割，因为如果，例如没有准确的发现角点，因为没有任何关于图案拍摄准确性的反馈，已经成功的校准的程度是不清楚的。此外拍摄系统必须具有关于图案元素的实际大小的附加信息。

还已知的是，在图像中容纳如方点（Streichholz）或比例尺的标准。这通常是仅作为人类观察者的视觉参考，但不能用于校准以进行自动转换。即使应使用这样的比例尺来校准，但必须以其它的方式告知拍摄系统，比例尺具有哪种绝对尺寸，以及方点有多大或者在两个比例尺刻度之间具有多大的公制距离。

用于测量任务的摄像头的其他应用是读码。这种基于摄像头的读码器越来越多地代替了仍然被广泛应用的条形码扫描器。借助于图像传感器，拍摄对象和位于其上编码，确定图像中的编码区域并将其解码。除了一维的条形码之外，基于摄像头的读码器还可以毫无问题地处理其他的编码类型，这些编码类型例如构建为二维矩阵码并可提供更多的信息。

由DE 10 2005 003 254 B4已知的是，用于保护（Absicherung）机器的光电传感器以如下方式被参数化，即拍摄具有参数信息的光学码。然而该传感器不用于进行测量，并且所述参数信息不包含任何关于物理长度的参考。

在US 2008/0143838 A1中，根据读取校准编码实现用于手动操作的编码读取器。同样，该编码读取器不适于测量应用，以及校准编码不包含任何关于物理尺寸的信息。

因此，本发明的目的是改善光学测量系统的校准。

该目的是通过根据权利要求1或13的用于测量结构或对象大小的光电设备以及用于校准的方法来实现的。其中解决方案的根本思想的出发点在于，将关于其绝对尺寸的重要信息直接提供到校准目标中。因此将光学编码应用作为校准目标，其同时被构建为读码器以进行测量的设备读取和解码。因此，一方面，来自所拍摄的图像数据的校准码的尺寸以图像点为单位，以及另一方面通过读取在校准码中自身编码的大小说明来比较校准码的绝对尺寸。因此可计算相应的比例因子，其给出了如一毫米的长度单位对应的图像点的数量。借助于该比例因子可最终获得以图像点为单位拍摄的任意结构元素的尺寸，并将其转换为物理的，例如公制的长度单位。特定的要测量的结构是编码本身或其模块尺寸，在某些应用中希望知道以绝对单位为单位的尺寸。

在校准编码中所包含的大小说明是指例如其宽度、高度、对角线、或单个模块宽度的任何尺寸。哪些尺寸被编码，将预先告知设备，或将该信息包含在校准码中。其尺寸是为校准而应用的、以图像点为单位被确定的结构，因此应该与编码的大小说明相对应，或将其适当地转换。

本发明具有的优点是，显著地简化了校准，同时也特别的准确。其中将避免由校准不足所导致的尺寸的不准确（如在校准时借助光学模型而遇到的不准确）。由于校准编码本身包含其自己的大小说明，并且该信息在读码时被没有损失地传输，可以被告知没有由于校准目标的错误信息或错误测量所导致的不正确的比例因子。

估值单元优选地构建为，在读取校准编码时检查标识符，根据这些标识符可识别这些校准码。由此可确保，仅仅是校准码而不是随机的大小信息被用于校准。在优选的实施方案中甚至有可能的是，借助可根据标识符识别的校准码来触发校准。只要被相应地设置为自动校准的设备还识别对于该设备有效的校准码，则比例因子将被检查或被重新计算。

估值单元优选地构建为，在校准过程中，校准码的尺寸被从角到角地确定。相应地，包括在校准码中的大小说明参照该尺寸，否则将被相应地转换。参考角是特别有利的，因为其中最可能的结构被利用，并由此比例因子的校准或确定是特别精确的。