[發明專利]3維形狀測量方法及3維形狀測量裝置

在審

• 申請號: 201710902006.1
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107869966A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 千賀大輔
• 申請（專利權）人: JUKI株式會社
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 何立波,張天舒

技術領域

本發明涉及3維形狀測量方法及3維形狀測量裝置。

背景技術

作為物體的3維形狀測量方法的一種，已知如在專利文獻1中公開的移相法。在移相法中，明度以正弦波狀變化的條紋圖案投影至物體，取得條紋圖案所投影到的物體的圖像數據。另外，在移相法中，對投影至物體的各點的條紋圖案的相對相位值進行計算。為了根據相對相位值對物體的3維形狀進行計算，實施基于相對相位值和條紋次數對物體的各點中的絕對相位值進行計算的相位連接。

專利文獻1：日本特開2001－124534號公報

在相位連接中，已知使用將空間編碼圖案投影至物體的空間編碼化法的方法。在使用空間編碼化法進行相位連接的情況下，以條紋圖案和空間編碼圖案1對1地對應的方式對空間編碼圖案進行投影。即，以在移相法中使用的條紋圖案的周期和在空間編碼化法中使用的空間編碼圖案的周期一致、條紋圖案的周期的邊界和空間編碼圖案的周期的邊界一致的方式將條紋圖案及空間編碼圖案投影至物體。但是，在以條紋圖案和空間編碼圖案1對1地對應的方式投影至物體的情況下，由于條紋圖案的相位邊界位置所包含的噪聲，計算出的絕對相位值有可能包含大的誤差。物體的3維形狀基于物體的各點的絕對相位值進行計算。因此，如果絕對相位值包含誤差，則物體的3維形狀的測量精度降低。

發明內容

本發明的方式的目的在于，提供一種能夠抑制測量精度的降低的3維形狀測量方法及3維形狀測量裝置。

按照本發明的第1方式，提供一種3維形狀測量方法，其包含下述步驟：使正弦波狀的明度分布的條紋圖案一邊移相一邊投影至物體，取得多個表示所述條紋圖案所投影到的所述物體的圖像的第1圖像數據；基于多個所述第1圖像數據的亮度，對所述第1圖像數據的多個像素各自的相對相位值進行計算；將周期不同的多個葛萊碼圖案投影至所述物體，取得多個表示所述葛萊碼圖案所投影到的所述物體的圖像的第2圖像數據；基于多個所述第2圖像數據，對所述第1圖像數據的多個所述像素各自的所述條紋圖案的條紋次數進行計算；基于所述相對相位值和所述條紋次數，對所述第1圖像數據的多個所述像素各自的絕對相位值進行計算；以及基于所述第1圖像數據的多個所述像素各自的絕對相位值，對所述物體的3維形狀進行計算，多個所述葛萊碼圖案的合成值即葛萊碼的周期比所述條紋圖案的周期短。

按照本發明的第2方式，提供一種3維形狀測量裝置，其具有：投影裝置，其使正弦波狀的明度分布的條紋圖案一邊移相一邊投影至物體，將周期不同的多個葛萊碼圖案投影至所述物體；拍攝裝置，其取得多個表示所述條紋圖案所投影到的所述物體的圖像的第1圖像數據，取得多個表示所述葛萊碼圖案所投影到的所述物體的圖像的第2圖像數據；相對相位值計算部，其基于多個所述第1圖像數據的亮度，對所述第1圖像數據的多個像素各自的相對相位值進行計算；條紋次數計算部，其基于多個所述第2圖像數據，對所述第1圖像數據的多個所述像素各自的所述條紋圖案的條紋次數進行計算；絕對相位值計算部，其基于所述相對相位值和所述條紋次數，對所述第1圖像數據的多個所述像素各自的絕對相位值進行計算；以及3維形狀計算部，其基于所述第1圖像數據的多個所述像素各自的絕對相位值，對所述物體的3維形狀進行計算，多個所述葛萊碼圖案的合成值即葛萊碼的周期比所述條紋圖案的周期短。

發明的效果

根據本發明的方式，提供一種能夠抑制測量精度的降低的3維形狀測量方法及3維形狀測量裝置。

附圖說明

圖1是示意地表示本實施方式所涉及的3維形狀測量裝置的一個例子的圖。

圖2是表示本實施方式所涉及的控制裝置的一個例子的功能框圖。

圖3是表示本實施方式所涉及的3維測量方法的一個例子的流程圖。

圖4是表示本實施方式所涉及的條紋圖案的一個例子的圖。

圖5是表示本實施方式所涉及的條紋圖案所投影到的物體的圖像數據的一個例子的圖。

圖6是表示本實施方式所涉及的圖像數據的像素的亮度的一個例子的圖。

圖7是示意地表示本實施方式所涉及的相對相位值及絕對相位值的一個例子的圖。

圖8是表示本實施方式所涉及的葛萊碼圖案的一個例子的圖。

圖9是表示本實施方式所涉及的葛萊碼圖案所投影到的物體的圖像數據的一個例子的圖。

圖10是表示本實施方式所涉及的第1圖像數據的亮度變化、第2圖像數據N的亮度變化、通過將多個葛萊碼圖案合成而生成的條紋次數碼、條紋次數之間的關系的圖。