[發明專利]條紋投影方法、條紋投影裝置和計算機程序產品

有效

• 申請號: 201680025255.0
• 申請日: 2016-05-30
• 公開（公告）號: CN107810384B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 西蒙·溫克爾巴赫;馬爾庫什·里爾克;斯文·莫爾肯斯特魯克
• 申請（專利權）人: 惠普德國股份有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 郭艷芳;康泉

一種用于確定主體(12)的形貌的條紋投影方法，包括以下步驟：將一系列成組圖案(Ti)投影到主體(12)的表面(20)上，其中每個組均具有至少兩個圖案(Ti)，并且其中每個圖案(Ti)均具有S個條紋；對于每個圖案(Ti)，記錄具有所投影的圖案的表面(20)的圖像(24.i)，從而形成一系列的記錄；以及從所述圖像(24.i)計算形貌，其中投影這種圖案，其中每個條紋均具有垂直于條紋縱向方向(L)的強度分布，并且每個強度分布均可以由具有空間相位(β)的函數(Q)表達。根據本發明，相位(β)根據條紋的序數(s)的代碼(g(s))而變化。

背景技術

本發明涉及一種用于確定主體的形貌的條紋投影方法，包括步驟：(a)將一系列成組的圖案投影到主體的表面上，其中每個組均具有至少兩個圖案，并且其中每個圖案均具有S個條紋，(b)對于每個圖案，記錄具有投影圖案的表面的圖像，使得形成一系列的記錄，以及(c)根據圖像計算形貌。

根據第二方面，本發明涉及一種用于確定主體的形貌的條紋投影裝置，具有(i)投影儀，所述投影儀用于將一系列成組的圖案投影到主體表面上；(ii)照相機，所述照相機用于記錄具有投影圖案的表面的圖像；和(iii)控制器，所述控制器連接到投影儀和照相機。根據第三方面，本發明涉及一種計算機程序產品。

為了測量主體的形貌，例如使用了有源三角測量方法。這里，投影儀將多個光圖案連續地投影到待測量的主體的表面上，并且由照相機記錄由圖案照射的表面的圖像，所述照相機通常相對于投影儀橫向偏移。所有這些方法都具有這樣的事實：照相機的觀察光線與投影儀的各個對應的光照光線或各個對應的光照平面幾何相交。確定照相機像素與投影儀像素或投影儀線之間的對應性被稱為對應性問題。

為了解決對應性問題，提出了各種投影圖案。例如，已知的是用一系列條紋圖案照射主體，其中條紋根據時間上順序的圖案遵循格雷碼。這里，有利的是，對于具有不允許明確地確定主體表面上的相關點是否已被照射的亮度值的那些照相機像素，主體表面的點的計算更加魯棒。

在這種條紋投射方法中，存在的缺點在于，反射表面(例如光滑的表面)只能以很大的困難才能測量。這種條紋投射方法在主體的表面以可能生成多次反射的方式被成形的情況下尤其不可靠。

US 2011 008 471 A1公開了一種方法，其中一方面使用基于格雷碼的條紋投影，另一方面使用具有正弦強度分布的投影。通過這兩種不同的投影獲得的數據被一起使用，以便計算樣品主體的形狀。在這種方法中，缺點是相對較長的測量時間，因為必須投影兩組不同的條紋圖案。

DE 11 2008 002 148 T5公開了一種使用用于空間編碼的條紋狀光圖案和用于相移方法的條紋狀光圖案的方法。在這種方法中，必須將兩個單獨系列的可變圖案投影到對象上。

US 6,930,704 B1公開了一種投影條紋圖案的方法，其中每個條紋中的強度分布可以具有振幅調制。不使用相位編碼。

在Sansoni等人的發表于“關于三維數字成像及造型的最新進展的國際會議論文(Proceedings of International Conference on Recent Advances in 3DD DigitalImaging and Modeling)，1997，第19-26頁”的文章“工業工件的尺寸檢測的3D成像器；魯棒和通用系統的當前發展狀態(3D Imager for Dimensional Gauging of IndustrialWorkpieces；State of the Art of the Development of a Robust and VersatileSystem)”中，格雷碼投影方法也與相移法相結合，其中在這種方法中也有兩組各自的圖案必須投影到樣品上。