[发明专利]轮廓测量的方法和装置

权利要求书

1.一种用于生成物体的三维轮廓的系统，其包括：

照明组件，其被配置为将光平面投射到所述物体的外表面上；

图像采集组件，其包括成像传感器和透镜，所述成像传感器具有图像平面并且被配置成捕获在成像平面上的图像，其中所述成像平面基本平行于所述光平面并位于所述光平面中，所述透镜具有主轴并被设置在所述光平面和所述成像传感器之间，所述透镜相对于所述成像传感器被定位，使得所述主轴偏离于传感器轴，其中所述传感器轴基本垂直于所述成像传感器并穿过所述成像传感器的中心部分；以及

数据单元，其被配置为接收所述图像并从所述图像中形成所述三维轮廓。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述透镜被定位在所述光平面和所述成像传感器之间，使得投射在所述光平面上的所述成像平面的尺寸不干扰所述成像传感器，并且所述透镜处于垂直于所述光平面的方向。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述透镜相对于所述成像传感器被定位以在所述光平面上形成预定尺寸的所述成像平面。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述透镜包括会聚透镜。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明组件被进一步配置为从至少一个线光源投射所述光平面。

6.根据权利要求5所述的所述的系统，其中所述线光源包括选自包括激光、结构照明光源以及线形光投射器的组合中的线光源。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明组件被进一步配置为将所述光平面完全围绕所述物体的所述外表面投射，并且其中所述图像采集组件是第一图像采集组件并且所述图像是第一图像，所述第一图像采集组件径向偏离于纵向轴第一预定距离，物体沿所述纵向轴被设置，所述系统进一步包括：

第N图像采集组件，其中N是等于或大于2的整数，所述第N图像采集组件被配置为分别捕获位于所述光平面内的第N成像平面的第N图像，并且其中所述第N图像采集组件径向偏离于所述纵向轴第N预定距离，并且所述N个图像采集组件相对于所述纵向轴被环绕布置，使得所述N个成像平面整体地完全跨越所述物体的圆周。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述N个图像采集组件沿360°圆周基本等间隔地被周向布置。

9.根据权利要求7所述的系统，其中所述数据单元包括至少一个电子处理器，所述数据单元进一步包括轮廓生成器，所述轮廓生成器存储在由所述至少一个电子处理器执行的存储器中，所述轮廓生成器被配置为确定在所述图像中的相应段；利用从校准获得的预定的相应模型转换所述段以及使用所述段形成所述轮廓。

10.根据权利要求7所述的系统，其中所述N个图像被注册到一个单坐标系。

11.根据权利要求10所述的系统，注册基于取自多边形横截面轮廓的校准物体的所述N个图像。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明组件包括多个激光器，所述多个激光器中的每个均产生激光线，其中所述多个激光器被布置在环上并被对准，使得所述多个激光线位于所述光平面中。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述成像传感器包括选自电荷耦合器件即CCD、互补金属氧化物半导体器件即CMOS器件以及视频摄像管的组合中的传感器。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明组件相对于所述物体被布置，使得所述光平面基本垂直于所述物体的所述外表面。

15.一种形成物体的外表面的轮廓的方法，其包括如下步骤：

将光平面投射到所述物体的外表面上；

使用偏移成像采集组件捕获成像平面的图像，所述成像平面基本平行于所述光平面并位于所述光平面中，所述偏移成像采集组件包括成像传感器和透镜，其中所述透镜具有主轴并被设置在所述光平面和所述成像传感器之间，并且其中所述透镜相对于所述成像传感器被定位，使得所述主轴偏离于传感器轴，所述传感器轴基本垂直于所述成像传感器并穿过所述成像传感器的中心部分；以及

使用数据单元至少使用捕获的图像形成所述轮廓。

16.根据权利要求15所述的方法，其中投射进一步包括将所述光平面完全围绕所述物体的所述外表面投射的步骤。