[發明專利]用于借助于偏折術進行表面檢查的方法和裝置

有效

• 申請號: 201180008704.8
• 申請日: 2011-01-18
• 公開（公告）號: CN102741649A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: A.博內姆伯格;R.辛克
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G01N21/55;G01N21/88
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 杜荔南;盧江

技術領域

本發明涉及一種用于根據偏轉術（Deflektometrie）的原理對受測物進行表面檢查的方法，其中至少一個觀測設備記錄發出電磁輻射的照射設備的反射圖像，其中所述照射設備的反射圖像在受測物的表面處產生，并且其中從反射圖像的形式中確定受測物的表面的斜度。

此外，本發明涉及一種用于執行根據本發明的方法的對應檢查裝置。

背景技術

為了自動檢查旋轉對稱的產品的損傷和材料缺陷，使用具有垂直光或掃射光照射的圖像處理系統、具有經時間和空間調制的光的偏折系統、以及觸覺系統。觸覺測量系統大多僅僅在狹窄的線上掃描受測物的表面，并且因此為了完整地檢查表面而需要極多時間。許多產品由于所述方法的技術限制以及出于經濟考慮還人工地經受目視檢查。

因此，例如具有垂直光和掃射光照射的圖像處理系統不能通過灰度圖像形式的特征表示來區分幾何瑕疵、如劃痕或表面凹痕以及表面的變色。由于在許多測試對象中出現表面的亮度波動，但是這些亮度波動大多是與功能無關的，因此這樣的系統具有提高的偽差錯率。

反射性的自由形狀表面的光學測量通過被稱為偏折術的方法來進行。在所述方法中，設置具有一個或多個相機的觀測裝置，所述相機對準測量對象的反射性表面，并且在那里觀測經延長的照射設備的反射圖像，所述照射設備通常是結構化的屏幕、結構化的被照射的毛玻璃或者顯示結構的電視機或監視器。在此，反射性表面本身是不可見的。通過分析反射圖像的結構，可以推斷出反射性表面的局部斜度以及因此推斷出其形狀。偏折測量方法的示例在EP?1882?8996?A1中予以了描述。

可用的偏折系統可以分開地檢測表面的幾何特征和紋理。但是偏折系統在時間上進行調制并且出于該原因需要多次拍攝檢查對象。在旋轉對稱的主體的情況下，難以以所有照片中的每個像素都表示相同對象點為條件利用不同照射調制進行多次拍攝，并且這因此僅能以非常高成本實現。如果要測量的對象旋轉，則必須非常快并且空間上非常精確地觸發相機。

發明內容

因此，本發明的任務是，基于常規的偏折表面檢查方法提供與現有技術相比簡化的用于表面檢查的方法。

此外，本發明的任務是提供一種與執行該方法相對應的裝置。

涉及該方法的任務通過權利要求1至7的特征來解決。

在此，該方法規定：作為照射設備使用具有可以在顏色空間中預先給定的一個或多個顏色調制的照射面，并且作為觀測設備使用至少一個彩色線掃描相機，其中利用所述彩色線掃描相機同時地和像素精確地檢測一個或多個經有色編碼的圖像數據，并且從顏色信息中導出關于每個像素的表面斜度的信息以及從其強度中導出關于每個像素的表面紋理的信息。

涉及裝置的任務通過使用相應檢查裝置執行根據本發明的方法來解決，其中該檢查裝置具有至少一個觀測設備和至少一個照射設備，利用其可以檢測所述照射設備的處于可見光譜范圍中的反射圖像，所述反射圖像在受測物的表面產生，并且其中在分析單元中可以從反射圖像的形式中導出受測物的表面的斜度。在此，照射設備被構造成具有一個或多個可以在顏色空間中預先給定的顏色調制的照射面，并且觀測設備具有至少一個彩色線掃描相機，利用所述彩色線掃描相機可以同時地和像素精確地檢測一個或多個經有色編碼的圖像數據，并且在分析單元內可以從顏色信息中導出關于每個像素的表面斜度的信息以及從其強度中導出關于每個像素的表面紋理的信息。

利用根據本發明的方法和用于執行該方法的裝置，與迄今為止用于偏折術的常用方法相比，可以明顯降低儀器成本，這尤其提供了經濟優點。利用所提出的方法，可以取消在迄今為止公知的用于偏折術的方法中所需的為了保證每個像素在每個調制照片中表示相同對象點的高成本技術構造。

在此，一個優選的方法變型方案規定：由照射設備發射可見光譜范圍中的電磁輻射以及檢測該可見光譜范圍中的反射圖像。

在另一優選方法變型方案中規定：借助于校準為經有色編碼的圖像數據的每個色值分配受測物的表面的斜度值。因此可以在檢查受測物的表面時快速識別表面結構（Topografie）的偏差。

在一個優選的方法變型方案中規定：唯一地預先給定照射面的顏色調制并且將其與相應的測量任務相匹配。因此可以實現：根據表面的斜度以及根據反射角，可以為經有色編碼的圖像數據的每個像素唯一地分配受測物的對應表面區域。

當對于照射源的顏色調制使用各個RGB顏色通道的其相位分別偏移120o的余弦調制時，可以實現在一個方向上的特別有效的顏色調制。該調制使得能夠借助于簡單的HSI顏色空間變換從經有色編碼的圖像數據中直接計算出斜度和紋理。