[發明專利]用成像傳感器動態記錄圖像

無效

• 申請號: 200780028138.0
• 申請日: 2007-07-23
• 公開（公告）號: CN101495834A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 賴納·齊根拜因;卡爾·弗里德·馬爾
• 申請（專利權）人: 陸馬爾股份有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 車 文;安 翔

本發明涉及用圖像記錄系統對被測物體的表面進行光學測定的一 種方法和一種裝置。

當采用圖像記錄系統攝取被測物體的圖像時，特別是對該物體進 行測定時，必須采取措施防止被攝取的圖像變模糊。倘若在被測物體 和圖像記錄系統之間存在連續的運動，為了產生該物體的快照，則可 能需要使用閃光照明。不過，當已經處在比較慢的速度，例如，10 mm/sec，而且曝光時間為1/5000sec，則不再可能確實地完成測量任務。 在閃光期間的相對運動已經為2微米，或者，用當前的攝影機，大約 為4像素，以致圖像會相應地變模糊。此外，當用頻閃閃光燈打光時， 還有強烈的光的反射，使攝取的圖像質量變差。因此，有必要在工作 時使被測物體與圖像記錄系統之間的相對速度非常低，或者運動以增 量進行。

被測物體與圖像記錄系統之間的這一相對運動在進行干涉測量時 特別具有危害性。另一方面，干涉測量的原理為在可能條件下應當開 拓的應用提供了可選擇的大范圍頻譜。

文件DE?10?2004?047?928?A1披露了一種光學3維測量過程，該過 程采用一個短深度視域的透鏡。該透鏡限定一個在測量操作過程中沿 著測量系統的光軸移動的焦點平面(在Z軸方向)。其結果便是把一 系列圖像記錄下來。這被稱之為“圖像組A(ImagestackA)”。在最簡 單的情況下，這個圖像組是在焦點平面處于靜止狀態時被記錄下來的， 因為焦點平面對于被測物體表面的相對運動在圖像攝取之時是停止 的。另一方面，工作是在焦點平面運動的情況下完成的，焦點平面運 動的速度比圖像記錄的速度慢。為了提高圖像記錄速度，在圖像攝取 時，將焦點平面的運動考慮在內。

本發明的目的是提供一種允許提高圖像記錄速度的測量裝置。此 外，本發明的目的還在于提供一種適合該裝置的方法。

作為本發明的結果，可以將圖像測量系統移動穿過被測物體而不 會停止，從而記錄被測物體表面的圖像。這樣便使測量過程加快或測 量時間縮短。防止了圖像模糊。此外，沒有必要一次又一次地停止被 測物體或測量系統的運動，即將其加速并停止，這樣的做法在實際應 用上會導致很大的問題，例如，由此而產生的振動而造成的問題。

上述的優點是按照本發明的方法所取得的，因為圖像記錄系統或 該系統上至少一個小質量的元件被分配到一個與掃描運動方向相反 的，疊加在上述掃描運動上的相對運動，由此該相對運動所持續的時 間分別為圖像攝取的持續時間。掃描運動和重迭運動的方向相互重合， 因此掃描運動更是一種等速運動，而重迭運動是一種振蕩運動。重迭 提供相對運動的短暫的靜止階段。被測物體和圖像之間的相對運動， 或者，換句話說，被測物體表面投影在攝影機芯片上的圖像和攝影機 芯片之間的相對運動，在圖像攝取之時為零。從而不可能使圖像變模 糊。產生短時間的圖像記錄間隔，因為攝影機有充足的曝光時間，并 仍然接收清晰的圖像，甚至在照明較弱或不充足的情況下也是如此。 可以使用許多不同的照明技術。此項使用并不限制于頻閃或閃光照明 的場合。不再需要使攝影機或攝影機頭實際停止在被測物體的表面上 方或使被測物體實際停止。圖像在攝影機芯片上的靜態時間是通過移 動圖像記錄系統的光學元件而獲得的，由于此原因，該運動可以是轉 動、傾斜或位移運動，而且幅度很小。被移動的元件可以是鏡子、透 鏡、棱鏡、平行板、格柵、攝影機芯片、攝影機罩殼、攝影機支架或 諸如此類的元件。不過，作用在測量裝置的軸線上，使作為一個整體 的光學測量系統或被測物體移動的任何影響，都是不必要的。因而， 把執行依照本發明的方法而各個被移動的質量保持在最小。

原則上，可以通過移動被測物體而觸發掃描運動，也可以通過移 動圖像記錄系統而觸發掃描運動。如果圖像記錄系統本身相對緊湊， 重量不大，那么可以以例如等速移動被測物體通過圖形記錄系統的像 場，而圖像記錄系統本身進行振蕩運動。在振蕩運動過程中，圖像接 收系統短暫地與被測物體同步運動。同步運動的這些階段表示按時間 順序的圖像記錄間隔，在此期間，可以將實質上靜止的圖像記錄下來。

這一運動可能影響整個測量系統，因為所述的系統正在發生振蕩。 振蕩的方向與被測物體的運動方向相對應。不過，還可以只允許圖像 記錄系統的某些部分發生振蕩。這樣便將由于加速而在圖像記錄系統 上引起的振動的影響最小化。