[发明专利]轮廓测量的方法和装置在审

专利信息
申请号: 201380072065.0 申请日: 2013-12-02
公开(公告)号: CN104969057A 公开(公告)日: 2015-10-07
发明(设计)人: T-S·常 申请(专利权)人: OG技术公司
主分类号: G01N21/01 分类号: G01N21/01;G01N21/84;G01V8/12
代理公司: 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 代理人: 赵蓉民;王爽
地址: 美国密*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 轮廓 测量 方法 装置
【说明书】:

本申请要求2012年12月1日提交的编号为61/732292的美国临时申请(以下简称‘292申请)和2013年3月15日提交的编号为61/793366的美国临时申请(以下简称‘366申请)的利益。‘292申请和‘366申请都通过引用并入本文,如同在此完全进行阐述。

技术领域

本公开通常涉及用于物体(object)的基于成像的轮廓(profile)和/或尺寸测量的系统。

背景技术

以下阐述的此背景描述仅是为了提供背景的目的。因此,该背景描述的任何方面,在此意义上否则不能作为现在技术,其既不是明确地也非隐含地被承认为本公开的现有技术。

用于二维(2D)和三维(3D)物体的基于成像的轮廓测量系统被广泛使用。可以在从测量、加工控制、建模到制导的许多应用中找到这样的基于成像的轮廓测量系统。

在许多的技术方案中,很常见的技术是被称为三角测量(triangulation)的技术,其中结构光图案(例如,亮点、亮线、十字形、圆形或上述的复数个或组合)从一个角度被投射到感兴趣物体的表面,并且成像传感器或不止一个的成像传感器被用来从不同的角度查看(多个)反射光图案。角度差将形成求解从反射光图案的物体表面到生成源的(多个)距离的基础。成像传感器通常是照相机,尽管其他光敏传感器可以被使用。最常见的光源是用于产生激光点、激光线或其他图案的激光器。产生类似照明效果(被称为结构照明)的其它光源也可以被使用。(多个)成像传感器的类似的设置也被应用到如下场景,在该场景中对另一个物体诸如墨水分配针的机械干涉可被避免,同时进行在垂直于所述物体(例如,针)的平面上的图案的测量。均匀区域的照明(定向的(以预定入射角)或者非定向的(即,阴天照明))也可以在这种情况下使用。

该方案(具有与照明平面或点亮平面成角度的成像传感器)是众所周知的和成熟的。但是,这种方法具有一些不期望的特性。首先,在光或光图案(来自光源)的投影和成像传感器查看的反射光或光图案之间的角度差(称为测量角度)对测量分辨率是关键的。使用小于90度的角度的公知的方案部分地放大尺寸并减少成像平面的另一部分的尺寸;然而,这导致减小的整体图像分辨率。其次,测量角度也确定在三角测量计算中的数学模型的复杂性。对于小于90度的测量角度,该模型由于至少涉及三角变换而是复杂的。

因此,期望存在一种克服上述问题中的一个或多个问题的改进的轮廓和尺寸测量系统和方法。

上述讨论仅意在说明本领域,而不应被视为对权利要求范围的否定。

发明内容

与本公开的教导一致的实施例提供测量物体的轮廓和尺寸的系统和方法,该实施例特征至少在于由于至少具有移位透镜的偏移图像采集组件而产生的光平面或点亮平面与成像平面(在其中图象被捕获)的平行性。

在实施例中,提供一种用于确定物体的轮廓的系统。该系统包括:照明组件、图像采集组件和数据单元。照明组件被配置为将光平面投射到物体的外表面。图像采集组件包括成像传感器和透镜。成像传感器被配置为捕获成像平面的图像,其中成像平面基本平行于光平面并位于光平面内。透镜具有主轴并且透镜被设置在光平面与成像传感器之间。该透镜相对于成像传感器被定位,使得主轴偏离于传感器轴,其中传感器轴基本垂直于成像传感器并穿过成像传感器的中心。该数据单元通常是具有显示器的计算机或者是单独的显示器,该数据单元被配置为接收所捕获的图像并至少使用所捕获的图像来形成轮廓。

提出形成物体的外表面的轮廓的方法。

在另一实施例中,提供一种用于确定物体的平面特性诸如当主轴(该轴垂直并穿过物体的中心)由另一物体占用时的二维投影尺寸或形状的系统。该系统包括照明组件、图像采集组件和数据单元。照明组件被配置为将平面光投射到物体的表面上并形成点亮平面。图像采集组件包括成像传感器和透镜。成像传感器被配置为捕获成像平面的图像,其中成像平面基本平行于点亮平面并位于点亮平面中。透镜具有主轴并被设置为在点亮平面与成像传感器之间。该透镜相对于成像传感器被定位,使得主轴偏离于传感器轴,其中传感器轴基本垂直于成像传感器并穿过成像传感器的中心。该数据单元通常是具有显示器的计算机或者是单独的显示器,该数据单元被配置为接收所捕获的图像并至少使用所捕获的图像形成轮廓、边界或其它平面特征。

本公开的前述内容和其他方面、特征、细节、实用程序以及优点将通过阅读以下描述和权利要求书以及查看附图而变得明显。

附图说明

图1A是用于确定物体轮廓的系统的实施例的图解示意图。

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