用于产生测量对象的至少一个虚拟图像的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于产生测量对象的至少一个虚拟图像的方法和设备，所述测量对象通过坐标测量装置测量。
【背景技术】
[0002]已知一些坐标测量装置，其光学地测量测量对象、例如待测量的工件。为此，这样的坐标测量装置包括至少一个图像检测装置，借助所述至少一个图像检测装置可以产生测量对象的图像，其中，例如基于所述图像确定几何尺寸。
[0003]因此，DE 202 21 476 Ul描述了一种光学的精密测量装置，其包括至少一个图像拍摄装置和至少一个图像处理装置。该文献描述了，为了在探测边缘时最大化探测可靠性并且为了在确定边缘位置时最小化位置偏差，通过模拟可以获得关于图像场景的合成产生的图像信息。为此，可能需要了解关于材料的反射特性和透射特性、边缘过渡的方式和照明条件。通过计算机模拟的方法可以模拟图像信息。
[0004]DE 10 2010 000 473 Al描述了一种用于在使用具有像素的CT探测器的情况下校正用于CT重建的投影数据的方法。在此，可以借助CT测量来测量工件。该文献公开了，借助成像的模拟，优选通过对辐射衰减、散射和/或探测器灵敏度的模拟从工件数据求取用于相应的旋转位置所必需的辐射能量，以便使透射图像获得可分析处理的对比度。
[0005]DE 103 27 019 Al描述了一种用于确定光学成像系统的成像品质的方法。在此，所谓的泽尔尼克系数用于描述成像品质。
[0006]对于通过坐标测量装置对测量对象的所期望的测量、尤其是完整的测量，通常或多或少地设立一些复杂的测试计划。所述测试计划例如包含关于轨迹的信息，例如坐标测量装置的触觉-或者光学传感器在测量期间应沿着所述轨迹相对于测量对象运动。
[0007]在光学测量中，通常仅仅当坐标测量装置的图像检测装置同时运行时才创建这样的测试计划，因为仅仅基于所产生的图像才能够决定测试计划的质量。
[0008]在用于运行这样的坐标测量装置的培训中通常需要运行图像检测装置，因为仅仅基于所产生的图像才能够实现所期望的培训效果。然而在此不利地得出，在这些情况下分别在使用一个坐标测量装置时仅可培训一个人，或者多个人必须在一个坐标测量装置上培训。
[0009]因此，技术问题是，提供一种方法和设备，其能够实现:在图像检测装置不运行的情况下也能进行基于坐标测量装置的图像检测装置的图像的进程，其中，这些进程尽可能少地损害其质量。
【发明内容】
[0010]本发明的基本构思是，尽可能真实地模拟由坐标测量装置的图像检测装置产生的图像。在此，在模拟时尤其应尽可能接近现实地考虑图像检测装置的和配置给所述图像检测装置的光学元件的成像特性、工件的光学特性以及照明条件。
[0011]建议一种用于产生测量对象的至少一个虚拟图像的方法。测量对象在此表示待由坐标测量装置测量的、尤其是光学待测量的测量对象。在此，虚拟图像模拟由测量对象通过坐标测量装置的至少一个图像检测装置产生的真实图像，所述测量对象应通过坐标测量装置测量。
[0012]在此，确定所述测量对象的虚拟位置和/或虚拟定向。所述虚拟位置和/或定向在此可在虚拟参考坐标系中确定。所述虚拟位置和/或定向尤其可以根据测量对象在实际测量中的实际的位置和/或定向来确定。在此，实际的位置和/或定向可在真实的参考坐标系中、例如在机器坐标系中确定。在这种情况下，虚拟的位置和/或定向可通过将实际的位置和/或定向转换到虚拟参考坐标系中来确定。
[0013]此外，确定坐标测量装置的至少一个图像检测装置的虚拟位置和/或虚拟定向。这也可以参照虚拟参考坐标系来实现。所述图像检测装置的虚拟位置和/或定向尤其可根据图像检测装置在实际测量中的实际的位置和/或定向来确定。
[0014]虚拟参考坐标系例如可以是相对于图像检测装置位置固定的坐标系。
[0015]此外，根据测量对象的几何数据并且根据测量对象的光学特性产生虚拟图像。在此，也可以根据前述的虚拟位置和/或定向来确定虚拟图像。
[0016]测量对象的几何数据例如可以由CAD数据(计算机辅助设计数据)来确定。根据几何数据例如可以确定测量对象的表面或者表面的多个区域的空间构造、尤其是布置、拓扑和/或走向。因此，几何数据允许在虚拟参考坐标系中说明和显示测量对象。
[0017]测量对象的光学特性在此表示测量对象的一些影响电磁射束、尤其是光、进一步尤其是在可见波长范围内的光的特性。光学特性例如并且非穷尽地包括透明度、反射特性、散射特性、衍射特性、透射特性、折射特性、偏振特性、质地和/或影响测量对象与光的相互作用的其它特性。因此，光学特性允许说明测量对象为了产生图像如何辐射可利用的射束。换言之，由此可实现以射电源模型的形式说明测量对象。在此，源模型也可以包括对测量对象照明的描述，例如根据下面还待详细阐述的至少一个光源的位置和/或定向和/或发射参数。在这种情况下，源模型将测量对象的光学特性以及照明特性进行组合。因此，在确定的照明特性下合成的辐射特征可以通过照明模型来模拟。
[0018]可能的是，根据测量对象的材料特性确定光学特性。材料特性在此例如并且又非穷尽地包括表面品质、粗糙度、颜色、光泽度、密度、元素在材料组分中的份额和/或分布、结构特性和/或其它材料特性，其描述与光相互作用的材料和其结构。
[0019]此外可能的是，根据前述几何特性确定光学特性。例如，可以根据测量对象的表面拓扑确定光学特性。
[0020]前述的光学特性、材料特性和几何特性尤其是可被确定用于测量对象的在光学测量时与光形成相互作用的区域或者区段、尤其是用于测量对象的表面或者表面的部分区域。
[0021]显然也可能的是，根据测量环境的光学特性产生虚拟图像。光学特性相应于先前列举用于测量对象的光学特性并且涉及测量对象的环境。由此可以例如考虑，在测量环境中是否存在雾。
[0022]根据本发明，虚拟图像附加地根据所述图像检测装置的成像参数产生。成像参数描述布置在图像检测装置的检测区域中的对象如何根据其空间的位置和/或定向来成像，例如成像到图像传感器上。如在下面还详细阐述的那样，这也可以包括代表图像的电信号的产生。成像参数在此例如并且非穷尽地包括图像检测装置的孔径、放大或缩小、长宽比、投影模式、孔径角、光学特性，例如衍射特性、散射特性、折射特性和偏振特性、焦距、抗反射涂层的品质、失真特性、图像传感器的分辨率、图像传感器的关于从光转换到电信号(传感器参数)的转换特性和其它的描述通过图像检测装置产生的电的并且代表图像的信号的特性。根据成像参数也可以描述在成像时出现的效应，例如透镜反射、失真、景深、色成像误差、非球面透镜折射和所谓的散景效应(Bokeh-Effekte)。
[0023]概念“图像检测装置”在此也可以包括用于成像的光学元件，例如透镜、物镜、反光镜和用于射束引导的其它光学元件，其参与图像通过图像检测装置的产生。因此，成像参数也包括光学元件的成像参数、尤其物镜的成像误差。
[0024]成像参数例如可以通过所谓的泽尔尼克系数和/或通过点扩散函数来描述。泽尔尼克系数表示用于描述图像检测装置中的相对测量轴线的成像误差的幂级数函数的系数，所述测量轴线例如可以是图像检测装置的光学轴线。这样的泽尔尼克系数在DE 103 27019 Al中作为用于描述成像品质的特征数来描述。成像参数也可以是与波长相关的，其中，成像参数可以与波长相关地确定。
[0025]然后，可以根据前述的、测量对象的和图像检测装置的虚拟位置和/或定向来确定测量对象在图像检测装置的检测区域中的虚拟位置和/或定向。因此，也可以确定测量对象到图像检测装置或者到图像检测装置的光学元件的工作间距。也可以确定