[發明專利]非接觸三維形狀測定機及方法

有效

• 申請號: 201710330185.6
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107367243B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 渡邊裕;石山拓
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

1.一種非接觸三維形狀測定機，構成為基于幀圖像以及獲取到該幀圖像的位置信息來對攝像對象的三維形狀進行合成，該幀圖像是一邊使測頭沿光軸方向進行掃描一邊利用攝像機進行拍攝而得到的圖像，該非接觸三維形狀測定機的特征在于，具備：

對拍攝多個原始圖像的期間內的測頭的掃描位置進行檢測的單元；以及

針對所拍攝到的原始圖像通過利用了所述掃描位置的信息的線性插值來生成插值圖像、并且使用該插值圖像來生成合成幀圖像的單元，

其中，所述攝像機是隔行掃描攝像機，

所述多個原始圖像是各奇數場和偶數場的原始圖像，

所述非接觸三維形狀測定機構成為：通過利用了所拍攝到的原始圖像的所述掃描位置的信息的線性插值，來分別生成相同位置的偶數場的插值圖像和奇數場的插值圖像，通過將各位置的偶數場的原始圖像與奇數場的插值圖像進行合成并且將各位置的奇數場的原始圖像與偶數場的插值圖像進行合成，來生成合成幀圖像。

2.根據權利要求1所述的非接觸三維形狀測定機，其特征在于，

所述非接觸三維形狀測定機具備圖像光學測頭和白光干涉光學測頭即WLI光學測頭中的至少一方，其中，所述圖像光學測頭具備物鏡、攝像機以及照明單元，能夠進行點聚焦測定即PFF測定，所述白光干涉光學測頭具備干涉物鏡、攝像機以及照明單元。

3.根據權利要求1所述的非接觸三維形狀測定機，其特征在于，

檢測所述掃描位置的單元是Z軸標尺。

4.一種使用具備物鏡、攝像機以及照明單元的圖像光學測頭通過非接觸三維形狀測定機進行點聚焦測定即PFF測定的方法，其特征在于，包括以下步驟：

使物鏡沿著Z軸立柱在Z軸方向上對工件進行掃描；

通過從搭載于圖像光學測頭的攝像機獲取多個原始圖像并且從搭載于Z軸立柱的Z軸標尺獲取Z坐標值，來以固定間距將圖像與Z坐標值堆疊；

針對所獲取到的原始圖像，利用掃描位置的信息來生成插值圖像，利用該插值圖像來生成合成幀圖像；

基于堆疊圖像來生成各像素位置的對比度曲線；以及

將各像素的對比度峰值位置作為Z位置來對三維形狀進行合成，

其中，所述攝像機是隔行掃描攝像機，

所述多個原始圖像是各奇數場和偶數場的原始圖像，

所述非接觸三維形狀測定機構成為：通過利用了所拍攝到的原始圖像的所述掃描位置的信息的線性插值，來分別生成相同位置的偶數場的插值圖像和奇數場的插值圖像，通過將各位置的偶數場的原始圖像與奇數場的插值圖像進行合成并且將各位置的奇數場的原始圖像與偶數場的插值圖像進行合成，來生成合成幀圖像。

5.一種使用具備干涉物鏡、攝像機以及照明單元的白光干涉光學測頭即WLI光學測頭通過非接觸三維形狀測定機進行白光干涉測定即WLI測定的方法，其特征在于，包括以下步驟：

使干涉物鏡沿Z軸方向進行掃描；

通過從搭載于WLI光學測頭的攝像機獲取多個原始圖像并且從搭載于Z軸立柱的Z軸標尺獲取Z坐標值，來以固定間距將圖像與Z坐標值堆疊；

針對所獲取到的原始圖像，利用掃描位置的信息來生成插值圖像，利用該插值圖像來生成合成幀圖像；

基于堆疊圖像的干涉條紋生成各像素的干涉信號；以及

將各像素的干涉條紋峰值位置作為Z位置來對三維形狀進行合成，

其中，所述攝像機是隔行掃描攝像機，

所述多個原始圖像是各奇數場和偶數場的原始圖像，

所述非接觸三維形狀測定機構成為：通過利用了所拍攝到的原始圖像的所述掃描位置的信息的線性插值，來分別生成相同位置的偶數場的插值圖像和奇數場的插值圖像，通過將各位置的偶數場的原始圖像與奇數場的插值圖像進行合成并且將各位置的奇數場的原始圖像與偶數場的插值圖像進行合成，來生成合成幀圖像。