可同時投射多相移圖案而對物體進行三維檢測的系統的製作方法
2023-06-05 07:22:01 2
專利名稱：可同時投射多相移圖案而對物體進行三維檢測的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及三維檢測物體的方法。本發明具體涉及可同時將多相移圖案投射到物體上以便對其進行的三維檢測的系統。
背景技術：
眾所周知，可採用幹涉方法來進行物體的三維測量或測量物體的高度(凹凸度)的變化。一般說來，這些方法在於在物體的表面上產生幹涉圖案，然後分析得到的幹涉測量圖像(或幹涉圖)，可得到物體的凹凸度。該幹涉測量圖像一般包括一系列的黑白條紋。
需要應用雷射來產生幹涉測量條紋的幹涉測量法一般稱作「經典幹涉測量法」。在這種經典方法中，雷射的波長和測量組件的結構一般決定得到的幹涉圖的周期。經典幹涉測量法一般用在可見光譜中，測量微米數量級的高度變化。
然而在可見光譜中用這種方法測量表面上的為0.5～1mm的高度變化時將會產生困難。因為測量得到的幹涉圖的黑白條紋的密度增加，造成分析非常麻煩。
經典幹涉測量法的另一缺點是，這些方法需要對噪音和震動特別敏感的測量組件。
與經典幹涉測量方法的準確度相比，基於Moire幹涉測量法的三維檢測方法在可見光譜範圍內可以更準確地測量物體。這些方法是基於分析1)在配置於待測物體上面的格柵和物體上的陰影之間得到的拍頻(Moire陰影法)或2)在格柵於物體上的投影和另一格柵之間得到的拍頻(Moire投射法)，該另一格柵配置在物體和用來照相最後幹涉圖的照像機之間。在兩種情況下，在兩個格柵之間的拍頻將產生所得到的幹涉圖的條紋。
具體是，Moire陰影法包括將格柵配置在待測物體附近的步驟、並從與物體平面形成的第一角度(例如45°)進行照明，然後用配置在第二角度(例如與物體的平面成90°)照相機照相該幹涉圖。
因為格柵和物體之間的距離變化，所以高度的這種變化將使幹涉圖的圖案發生變化。可以分析這種圖案的變化，得到物體的凹凸度。
應用Moire陰影法來測量物體凹凸度的缺點是格柵必須很靠近物體配置，以便獲得準確的結果，這樣對測量組件安裝造成限制。
Moire的投射法類似於Moire的陰影法，因為配置在照相機和物體之間的格柵其作用類似於Moire陰影法中格柵陰影的作用。然而Moire投射法的另一個缺點是它需要很多調節，因此一般造成不準確的結果，因為它需要定位和跟蹤兩個格柵。另外，第二格柵趨向於阻擋照相機，從而妨礙照相機同時用來攝取其它測量像。
應用基於「相移」幹涉測量法的方法可以在將圖案投射到物體以後通過分析許多物體像的相位變化來測量物體的凹凸度。每個像對應于格柵相對於物體的位置變化，或對應於產生圖案的任何其它裝置相對於物體的位置變化。
在幹涉測量圖像上每個像元(x、y)的強度I(x，y)由以下方程確定I(x，y)＝A(x，y)+B(x，y)·cos(Δφ(x，y))(1)其中Δφ是相位變化(或相位調製)，而A和B是對每個像元計算的係數，在Coulombe等的題為「測量物體凹凸度的方法和系統」的PCT申請NO.W0 01/06210中說明一種採用至少三個幹涉像來測量物體高度的方法和系統。實際上，因為方程(1)包含三個未知數即A、B和Δφ，所以需要每個像元的三個強度I1、I2和I3即需要三個像來計算相位變化Δφ。由於已知相位變化，所以可以用以下公式計算在每個點h(x，y)相對於基準表面的物體高度分布(凹凸度)(見
圖1)h(x，y)＝Δφ(x，y)·p/2π·tan(θ)(2)式中p是格柵的節距，而θ是如上所述的投射角。
由Coulombe等用的三個像對應于格柵相對於物體表面的小平移。格柵的位移這樣選擇，使得在像中產生相位變化。Coulombe等提出用一種系統獲得像，該系統可使格柵相對於待測物體運動。這種系統的一個小缺點是，它需要使格柵在像的各次攝像之間移動，從而增加了拍攝像的時間。在例如用這種系統來檢測生產線上的運動物體時，這是特別有害的。更一般地講，在這種系統中，任何運動部件將增加不準確的可能性以及損壞的可能性。
因此，需要一種沒有上述先有技術缺點的三維檢測物體的方法和系統。
發明概要具體是，本發明提供一種三維圖象攝取裝置(grabber)，該裝置包括用於將至少兩個相移圖案投射到物體上的圖案投射組件；各個投射像的特徵在於預定的帶寬；以及對預定帶寬敏感的像獲取裝置，用於同時攝取在物體上各個投射圖案的像。
本發明的另一方面提供一種測量物體凹凸度的系統，該系統包括用於同時將至少三個相移圖案投射到物體上的圖案投射組件；各個投射組件的特徵在於預定帶寬；對該預定帶寬敏感的像獲取裝置，用於攝取在物體上至少三個相移投射圖案中各個圖案的像；各個像包括許多具有強度值的像元；控制器，該控制器構成為可以a)從該像獲取裝置接受至少三個投射在物體上的圖案像；b)採用相應像元的至少三個物體強度值計算各個像元的物體相位；c)採用在相應像元位置的物體相位計算在各個像元位置的物體凹凸度。
本發明的系統最好用於檢測鉛的共面性(lead coplanarity)。
本發明再一方面是提供一種測量物體凹凸度的方法，該方法包括以下步驟同時將至少三個相移圖案投射到物體上a)攝取物體上至少三個相移圖案中各個圖案的像，從而收集像上各個像元位置的強度值；b)用相應像元的至少三個物體強度值計算各個像元位置的物體相位；c)用在相應像元位置的物體相位計算在各個像元位置的物體的凹凸度。
本發明實施例的用於測量物體凹凸度的系統和方法是有利的，因為這種系統和方法能夠用固定部件檢測運動的物體。
下面參考附圖，閱讀以下僅作為舉例的優選實施例的非限制性說明可以明顯看出本發明的其它目的、特徵和優點。
附圖的簡要說明這些附圖是圖1是示意圖，示出將格柵投射到物體上；圖2是示意圖，示出本發明實施例的用於測量物體凹凸度的系統；圖3是示意圖，示出本發明第一實施例的圖2所示的三維圖象攝取裝置；圖4是示意圖，示出本發明實施例的光譜分離裝置；圖5是示意圖，示出本發明第二實施例的圖2所示的三維圖象攝取裝置；圖6是示意圖，示出本發明第三實施例的圖2所示的三維圖象攝取裝置；圖7是示意圖，示出本發明第四實施例的圖2所示的三維圖象攝取裝置；圖8是方塊圖，示出本發明實施例的測量物體凹凸度的方法。
優選實施例說明回到附圖的圖2和3，說明本發明實施例的用於測量物體凹凸度的系統10。
用於測量物體10凹凸度的系統包括格柵投射組件11、像獲取裝置12和形為計算機14的控制器，該控制器最好裝有存儲裝置16、輸出裝置18和輸入裝置20，這些裝置和格柵投射組件11與像獲取裝置12一起構成三維圖象攝取裝置(以後稱作為「3D攝取裝置」)15。下面詳細說明這種攝取裝置。
該計算機14最好設計成可以處理由系統15得到的像，並通過分析這些像來測量物體30的凹凸度(見例如圖3)。
如要進一步說明的，最好用本發明實施例的方法來進行像的處理和物體30凹凸度的測量。然而，也可以採用其它方法而不會違背本發明三維圖象攝取裝置的精神和特徵。
該計算機14最好裝有存儲器裝置，這些存儲裝置可以在用計算機14處理這些像時儲存這些像，從而增加處理速度。
儲存裝置16可以是例如硬碟、可讀寫的CD-ROM驅動存儲盤或其它已知的數據存儲裝置。這些儲存裝置可以直接連接於計算機14，或可以通過計算機網絡例如網際網路進行遠距離連接。按照本發明的實施例，儲存裝置16可用來儲存由像獲取裝置12攝取的像、物體30的凹凸度以及其它的中間結果。這些文件可以以計算機14能讀出的很多格式和解析度儲存起來。
輸出裝置20可以使像變成可目視的像，並且使計算機產生的數據變成可目視的數據，這種輸出裝置20可以為各種形式，從顯示器到印刷裝置。
輸入裝置18可以是常規的滑鼠器、鍵盤或其它任何已知的輸入裝置，或為這些輸入裝置的聯合裝置，這些輸入裝置可以將數據和指令輸入到計算機14。
計算機14可以是常規個人計算機，或是包含處理器、存儲器和輸入/輸出口(未示出)的其它任何處理機。該輸入/輸出口可以包括網絡的連接，以便將像傳送到存儲裝置16或從存儲裝置16中輸出。
當然，計算機14可以運行測量物體凹凸度方法的軟體，如下面將說明的。
下面具體參考附圖的圖3，更詳細說明本發明第一實施例的3D攝取裝置15。
格柵投射組件11包括照明組件22、裝在支承件(未示出)上的格柵24以及投射器28。
該照明組件22最好包括通過格柵24投射的白光光源34。光源34例如是輸送白光光源(未示出)白光的光導纖維(未示出)的端部。在光源34和格柵24之間最好還應用非球面透鏡36或其它任何聚光鏡。可以相信，技術人員可以想像出其它的在本發明精神範圍內的照明組件。或可以用裝在框架內的任何圖案替代該格柵。
按照本發明的第一實施例，照明組件22還包括位於照明組件22和格柵24(見圖4)之間的光譜分離器(或「分光器」)35。光譜分離器35被設計成可以將光源34產生的白光37分光成至少兩個不同的單色光(在圖4中三種形式虛線中的各種虛線代表單色光)，或將光分成兩個不重疊的帶寬。
當然，如果要採用相移方法應用3D像攝取裝置15、17、19和21的其中一個裝置來測量物體的凹凸度，則它們應當被改變成可以同時投射至少三個相移的格柵，如上面說明的那樣。
或還可以應用能將白光分解成許多單色光或兩個不重疊帶寬的任何裝置。
另外，也可以用包含許多單色光的非白光光源來替代白光光源。
因為產生這些結果的裝置被認為在這種技術中是眾所周知的，所以在本文中將不再詳細說明這些裝置。
格柵24的結構可以隨適合於測量物體30凹凸度所需的解析度的變化而改變。例如，已經發現具有250條刻線/英寸的ronchi格柵(ronchiruling)可以測量電路板的鉛共面性，其中，要求的解析度約為1mm。
最好應用形狀為50mm的電視透鏡的投射器28來將格柵投射在物體36上。
使白光光源34投射通過光譜分離器35和格柵24這種方法有利於可以同時將至少兩個單色相移的格柵投射到物體30上。
光譜分離器35可以用將白光分解成連續光譜的稜鏡式裝置取代。在本例子中，像獲取裝置12可以作成為對單個的波長敏感。
在光的入射方向(圖2的虛線42)和像獲取裝置的視線(圖2的虛線44)之間的角度θ可以根據待測量物體的特性。
我們認為，技術人員有能力相對於物體30定位該照明組件22、格柵24和格柵投射器28，從而在物體30上形成具有要求節距p的投射格柵。
例如具有250條刻線/英寸密度的在物體30和投射器28之間的距離43為22cm的角度θ為30°ronchi格柵可以形成節距p為0.5mm投射格柵。這種節距相當於在物體30表面上約1mm的高度變化。
很明顯，投射格柵的節距隨格柵24的節距變化。
應當注意到，該系統10在照相機46和物體30之間不需要格柵。這種優點下面說明。
或者格柵投射組件11可以作成能夠投射取代格柵24的包含特有設計半透明板的任何其它圖案。
像獲取裝置12包括具有像元陣列的攝像機46，該攝像機最好為彩色CCD(電荷耦合器件)攝像機，該攝像機被作成為對投射格柵的波長敏感。這種攝像機中的各種攝像機可以提供例如1300×1024個像元的解析度。
該像獲取裝置12可以包括遠心透鏡48，該透鏡48最好通過可選擇性伸縮管50裝在攝像機46上。
該像獲取裝置12的結構以及在該裝置12和物體30之間的距離決定該像獲取裝置12的視場。或可以通過使攝像機46與物體30分開適當的距離達到要求的視場，而不用伸縮管50。
像獲取裝置12允許同時攝取投射在物體30上的許多相移投射格柵的像。
應當注意到，系統10包括調節支承裝置(未示出)，以便使像獲取裝置12和格柵投射組件11彼此相對定位和相對於定位物體30定位。或可以採用其它的準直裝置，這不超出本發明的特徵和精神。
現在參考圖5，說明3D攝取裝置17的第二實施例。因為在第二和第一實施例之間的唯一差別是像獲取組件，為了簡明起見，下面只說明這種差別。
該像獲取裝置12′包括三個攝像機46，每一個均為CCD攝像機。
應用半透明的反射鏡和濾光器52～56可使物體在θ角反射的光變向，射到三個CCD攝像機46中的一個攝像機。該濾光器可以分別對待對應於三個投射格柵的波長。
具體是，第一半透明反射鏡52被結構成可以反射預定投射在第一攝像機46上的第一波長，而使其餘的包含第二和第三波長的光穿過它。第二波長的光由第二半透明反射鏡反射到第二攝像機46上，該第二半透明反射鏡被選擇為可以讓第三波長的光通過它。第三反射鏡56將具有第三波長的光反射到第三攝像機46上。
這些CCD攝像機46中各種攝像機最好包括允許獲得上述結果的濾光器。
還應當注意到，在兩種像獲取裝置12和12′中該CCD攝像機可以用CMoS(互補金屬-氧化物-矽)裝置代替。
雖然像獲取裝置12和12′已經說明為作為可以分別對待單色光，但是可以認為，改變這些裝置來分別對待具有預定帶寬的光是在技術人員可以想出的範圍內。
下面參考圖6，說明獲得相移像的系統19的第三實施例。因為在第三和第二實施例的唯一區別是投射組件，為簡明起見，下面更詳細說明這些唯一的差別。
投射組件11′包含三個格柵投射裝置，各個投射裝置包括具有格柵24的光源以及類似於圖3或圖5組件的投射器28，差別在於光源34′、34″和34不是白光光源，而是發射具有彼此不同預定波長光線的光源。
光源產生的各個光線沿入射方向(虛線42′、42″和42)入射，然後用反射裝置使入射線改變到沿著入射路徑42，該反射裝置包括反射鏡58和62以及半透明的反射鏡60和64。因為這種反射鏡裝置被認為是技術人員可以想到的，所以下面不詳細說明。
為了使各個投影格柵的節距p保持恆定，可以改變各個圖案投射裝置與物體的縱向距離。或當不能保持這種恆定節距p時，在應用得到的像來計算物體的凹凸度時，必須考慮列入射線的程差。
很明顯，投射組件11′和像獲取裝置12可以組合成本發明3D攝取裝置21的第四實施例(見圖7)。如上述頭三個實施例的情況那樣，該系統21仍可以將三個相移圖案同時投射在物體上，然後可以同時攝取這三個投射圖案的像。
雖然系統15、17、19和21被說明為作成可以同時投射三個圖案，但是本發明的3D攝取裝置可以作成和用來同時投射兩個以上任何數目的圖案。
應當注意到，即使圖6和7例示出三個圖案投射裝置，但是可以認為，改變本發明的3D攝取裝置使其可以同時投射超過兩個的任何數目圖案是技術人員可以想出的。
下面參照附圖的圖8，詳細說明用於測量物體凹凸度的本發明實施例的方法。
一般說來，用以下的步驟來測量物體30的凹凸度100-同時將至少三個相移的格柵投射到基準物體上；102-同時攝取在基準物體上各個相移格柵的像，以收集像的各個像元的強度值；104-用這些強度值計算基準像各個像元的相位；106-用待測物體30取代基準物體，然後重複步驟100～104；108-利用每個像元的相應相位對各個像元計算物體30和基準物體之間的高度差；110-用在各個像元的高度差確定各個像元的物體的凹凸度。
下面參照第一例子進一步說明這些一般步驟，在該第一例子中待測的物體是結合於板上的鉛球。然而，還應當注意到，本發明實施例的測量物體凹凸度的方法可以測量其它三維物體的凹凸度。
由於選擇平滑的板作基準物體，所以在物體和基準物體之間的高度差別將是該鉛球的高度。物體62和基準物體的共同部件在此例子中是板。
在步驟100中，可利用系統10同時將三個相移的格柵投射到平滑的板上。如上面說明的，該系統10包括使格柵(或多個)24和攝像機(或多個)46相對於基準物體(以及隨後的物體)對準和固定的裝置。
還可以應用系統10同時攝取在基準物體上的三個相移格柵的各個像(步驟102)。
各個像包括像的各個像元的強度值。計算機14儲存用於將來處理要用的三個強度值。
應當注意到，由系統10得到的相移像的最小數目是三個，因為公式(1)包括三個未知數即A、B和Δφ，因此需要各個像元的三個強度值I1、I2和I3來計算相位變化Δφ。
用系統10特別是3D攝取裝置15(或17、或19、或21)可以獲得投射在物體上的相移格柵的像，該像類似於在每次攝像之間平移格柵所成功獲得的像。
這樣便產生攝像機46像元陣列各個像元的三個類似於方程(1)的方程In＝A+B·cos(Δφ+Δφn) (2)其中n＝1，3解方程組(2)可以得到Δφ的值，三個投射格柵的波長被選擇為最好提供不同的Δφ1、Δφ2和Δφ3。
在步驟104中，相位用各個像元的三個強度值通過解方程(2)進行計算。利用常規的例如數值方法可以解此方程。解這種方程組的數值方法可以認為在這種技術中是周知的，因此不再詳細說明。
因為圖8所示的方法需要至少三個像來測量物體的凹凸度，所以得到三個以上的像則允許在每個像元的四個可利用值之中選出三個最好值來計算相位。實際上，大多數計算物體凹凸度的方法需要四個值，但在可利用四個像和其中一個是最大的或有噪音時，則沒有機會選擇最佳值。
當用圖8的方法來檢測一系列的物體時，最好在檢測之前對基準物體只執行一次100～104的步驟。這樣可以提高檢測速度。
可以在對物體進行任何測量之前首先攝取基準物體的像。
用待測物體取代基準物體後重複步驟100～104(步驟106)。
因為用物體和基準物體時執行步驟100～104沒有差別，為清楚起見，下面不再針對物體說明這些步驟。
或可以應用計算物體和/或基準物體相位的其它方法，這不違背本發明的精神，這些可替代的方法被認為在這種技術中是周知的，因此不再進一步說明。
在步驟108中，對於如步驟104中得到對每個像元計算物體30和基準物體之間高度的差別，方法是從已受檢物體的相位減去基準物體的相位，如從步驟104得到的相位。
還應當注意到，在步驟104中計算的物體和基準物體相位相當於想像投影面的表面相位。
當進行格柵(或多個)24的非平行投射時，這種想像的投影面變得稍微彎曲。但是，這對測量物體凹凸度的本發明的方法無害，因為物體和基準物體的兩種像是用同樣系統10攝取的。
因為物體和基準物體在各個像元的相位對應於物體(或基準物體)和同一想像投影平面之間的高度差(因為採用具有同樣光學裝置的同樣系統)，所以這種相位相減便產生物體和基準物體之間高度的差別。這樣便允許在不同的照明條件下獲取物體和基準物體的像。
在選擇性步驟110中，可以利用物體和基準物體之間每個像元的高度差以及根據基準物體的尺寸來確定各個像元的物體的凹凸度即其高度。
對於普通技術人員可以明顯看出，可以利用本發明實施例的方法來測量兩個物體(一個是基準物體)之間的高度差。在這種情況下，可以明顯地不執行步驟110。
在某些應用中，最好在測量期間用放置待測物體的平表面作基準物體。
在某些應用中，最好提供具有準直系統的系統10，以便有助於將物體和基準物體相對於攝像機定位到已知的位置。實際上，因為對每個像元進行物體和基準物體之間的比較，所以準直系統可以確保比較相應的點。
這種準直系統可以為各種形式，包括在平表面、支柱上的標記，或在計算機中執行的軟體程序。
還應當注意到，可以首先攝取像，然後在未來的時間進行處理，這不違背本發明的精神。
閱讀本發明可以明顯看出，本發明實施例的方法可以用白光測量物體的凹凸度。
雖然已通過測量球形物體的例子說明本發明，但是本發明可以用於檢測和測量具有其它形狀的物體。
當用系統10來研究物體凹凸度隨時間變化時，同一物體也可用作基準物體。
或者可以利用物體的計算模式，例如用計算機輔助設計(CAD)產生的計算模型取代基準物體，該計算機輔助設計實際上已按照系統10的組合進行配置。
雖然上面已通過其優選實施例說明本發明，但是該實施例可以修改而不超出如所附權利要求書確定的本發明的精神和特徵。
權利要求
1.一種三維圖象攝取裝置，包括用於將至少兩個相移圖案同時投射到物體上的圖案投射組件；各個上述投射圖案的特徵在於預定的帶寬；以及一種像獲取裝置，該獲取裝置對於上述預定帶寬是敏感的，用於同時攝取投射在物體上各個上述投射圖案的像。
2.如權利要求1所述的三維圖象攝取裝置，其特徵在於，至少一個上述預定帶寬包括單一波長。
3.如權利要求1所述的三維圖象攝取裝置，其特徵在於，上述圖案投射組件包括含有由照明組件照明的圖案的半透明板、配置在上述板和上述照明組件之間的光譜分離器以及用於將上述照明板投射到上述物體上的投影器；上述照明組件包括白光光源，該光源配置成光可投射通過上述板。
4.如權利要求3所述的三維圖象攝取裝置，其特徵在於，上述照明組件還包括用於將上述白光光源的光聚光到上述板上的光導纖維和聚光鏡。
5.如權利要求3所述的三維圖象攝取裝置，其特徵在於，上述半透明板是格柵。
6.如權利要求1所述的三維圖象攝取裝置，其特徵在於，上述圖案投射組件包括至少兩個圖案投射裝置和反射裝置；各個上述圖案投射裝置結構成可以投射具有預定帶寬的光通過圖案；上述反射裝置結構成可以使上述投射圖案變相向到沿著共同的入射方向。
7.如權利要求6所述的三維圖象攝取裝置，其特徵在於，至少一個上述圖案投射裝置包括半透明板和投射器，前者包括由照明組件照明的圖案，後者用於將上述照明的板投射到上述反射裝置上；上述照明裝置包括光源，該光源具有預定的帶寬，並配置成可以投射通過上述板。
8.如權利要求6所述的三維圖象攝取裝置，其特徵在於，上述投射裝置包括上述反射鏡和上述半透明反射鏡中的至少一種反射鏡。
9.如權利要求6所述的三維圖象攝取裝置，其特徵在於，上述板是格柵。
10.如權利要求6所述的三維圖象攝取裝置，其特徵在於，上述圖案投射裝置彼此相對配置，使得各個裝置從上述相應板到物體具有相同距離。
11.如權利要求1所述的三維圖象攝取裝置，其特徵在於，上述像獲取裝置包括至少一個對上述預定帶寬敏感的照相機。
12.如權利要求11所述的三維圖象攝取裝置，其特徵在於，上述像獲取裝置包括遠心透鏡。
13.如權利要求1所述的三維圖象攝取裝置，其特徵在於，上述像獲取裝置包括至少兩個照相機，各個照相機對於上述預定帶寬中的至少一個帶寬是敏感的。
14.如權利要求11所述的三維圖象攝取裝置，其特徵在於，上述照相機是從一組攝像機中選出的，這組攝像機由電荷耦合器件(CCD)攝像機和互補金屬-氧化物-矽(CMOS)器件攝像機組成。
15.一種測量物體凹凸度的系統，上述系統包括用於同時將至少三個相移圖案投射到物體上的圖案投射組件；各個上述投射圖案的特徵在於預定帶寬；像獲取裝置，該裝置對於上述預定帶寬是敏感的，用於攝取在物體上的上述至少三個相移投射圖案中各個圖案的像；各個上述像包括許多具有強度值的像元；以及控制器，該控制器構成為a)從像獲取裝置接收上述至少三個投射到物體上的投射圖案的像；b)用相應像元的該至少三個物體強度值計算各個像元的物體相位；c)採用對應像元位置的上述物體相位計算在各個像元位置的物體的凹凸度。
16.如權利要求15所述的系統，其特徵在於，上述圖案投射組件包括由照明組件照明的格柵、配置在上述格柵和上述照明組件之間的光譜分離器以及用於將上述照明格柵投射到上述物體上的投影器；上述照明組件包括白光光源，該光源配置成光可以投射通過上述格柵。
17.如權利要求15所述的系統，其特徵在於，上述圖案投射組件包括至少兩個圖案投射裝置和反射裝置；各個上述圖案投射裝置被結構成可以投射具有預定帶寬的光通過圖案；上述反射裝置配置成可以使上述已投射圖案沿共同的入射方向投射。
18.如權利要求15所述的系統，其特徵在於，上述像獲取裝置包括至少一個對上述預定帶寬敏感的照相機。
19.如權利要求15所述的系統，其特徵在於，上述計算機包括用於在像處理期間貯存上述像的儲存器裝置。
20.如權利要求15所述的系統，其特徵在於，上述計算機包括至少一個儲存裝置、輸入裝置和輸出裝置。
21.採用如權利要求15所述的系統來檢測鉛錘的共面性。
22.一種用於測量物體凹凸度的方法，該方法包括以下步驟a)同時將至少三個相移圖案投射到物體上；b)攝取投射到物體上的上述至少三個相移圖案中各個圖案的像，以採集上述像上像元位置的強度值；c)用相應像元的至少三個物體強度值計算各個上述像元位置的物體相位；以及d)用在相應像元位置的上述物體相位計算在各個像元位置的物體的凹凸度。
23.如權利要求22所述的方法，其特徵在於，可以同時攝取上述至少三個像。
24.一種三維圖象攝取裝置，包括用於將至少兩個相移圖案同時投射到物體上的裝置；各個上述投射圖案的特徵在於預定寬度；以及用於同時攝取投射到物體上的上述投射圖案中各個圖案像的裝置；上述像攝取裝置對於上述預定帶寬是敏感的。
全文摘要
本發明說明了一種三維圖象攝取裝置，該裝置可以將多相移圖案同時投射到物體上，並可以同時獲取這些相移圖案的像。該三維圖象攝取裝置包括圖案投射組件和像獲取組件。該圖案投射組件包括例如用於在不同單色光的條件下同時投射許多圖案的光譜分離器或許多光源以及格柵和投射器。該像獲取組件包括例如對不同單色光敏感的CCD攝像機或許多具有濾光器的CCD攝像機，以便採集從物體射來的入射光，該物體由許多相移圖案同時照明。本文還公開了用上述方法測量物體凹凸度的方法和系統。
文檔編號G01BGK1419647SQ01807117
公開日2003年5月21日 申請日期2001年3月20日 優先權日2000年3月24日
發明者阿蘭·庫隆布, 米歇爾·坎廷, 亞歷山大·尼基廷 申請人:索爾維森公司