三维形状测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种可以提高测量精度的三维形状测量装置及测量方法。三维形状测量装置包含：投影部，产生并照射光栅图案光；X-Y轴移动工作台，移动测量对象；光束分离部，分离光栅图像或者照明图像并使其透过；第一圆型照明部，其产生的光照射到测量对象，以使测量对象反射照明图像；多个反射镜，沿着圆周方向相隔设置，当被测量对象反射的光栅图像或者照明图像照射所述多个反射镜时，对其进行反射；第二圆型照明部，其产生的光照射到测量对象，以使测量对象反射照明图像；多个成像部，拍摄从光束分离部和多个反射镜照射的光栅图像或者照明图像；控制部，接收所述多个成像部拍摄的光栅图像或者照明图像，以计算测量对象的三维形状。

【技术实现步骤摘要】
三维形状测量装置及测量方法本申请是申请日为2009年2月25日、申请号为200980107016.X、专利技术名称为“三维形状测量装置及测量方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种三维形状测量装置及测量方法，尤其涉及一种能够提高测量对象的三维形状测量精度的三维形状测量装置及测量方法。
技术介绍
通常，三维形状测量装置是朝测量对象照射光栅图案光，并从所述测量对象接收反射的光栅图像进行分析，以测定测量对象的三维形状的装置。以往的三维形状测量装置包含用于朝测量对象照射光栅图案光的一个投影部和用于拍摄被测量对象反射的光栅图像的一个成像部。如此，为了测定测量对象的三维形状，只在一侧照射光栅图案光时，因测量对象呈突出形状，光栅图像无法到达另一侧，产生光栅图像无法到达的影子区域而无法完全掌握测量对象的三维形状。为了改善此问题，旋转所述投影部将其移动到另一侧之后，再次照射光栅图案光来测定测量对象的三维形状，但是此方式存在测量时间较长的缺陷。而且，使用一个成像部拍摄光栅图像时，因测量对象的镜面反射而无法准确获取镜面反射面的图像。为改善此问题，常使用通过滤光器或者光量的调节，减少镜面反射面的镜面反射度而获取图像的方法，但是此时镜面反射度高的立体面的光栅图像清晰，而周边区域的光栅图像不够清晰，以致发生测量精度降低的问题。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术针对上述问题，提供一种三维形状测量装置及测量方法，提高测量对象的三维形状测量作业的生产率，并提高测量精度。技术方案根据本专利技术的一特征的三维形状测量装置包含：投影部，产生并照射光栅图案光；X-Y轴移动工作台，设置于所述投影部的下侧，移动测量对象；光束分离部，设置于所述投影部和所述X-Y轴移动工作台之间，分离被测量对象反射的光栅图像并使其透过；多个反射镜，在所述光束分离部的下侧，沿着圆周方向相隔设置，用于反射照射到所述反射镜的被测量对象反射的光栅图像；多个成像部，分别设置于所述光束分离部和所述多个反射镜的一侧，用以拍摄透过光束分离部的光栅图像和被多个反射镜反射的光栅图像。根据本专利技术的一特征的三维形状测量方法，包括如下步骤：利用X-Y轴移动工作台将测量对象移动到测量位置；测量对象被移动至测量位置后，由光栅移动单元对光栅元件进行栅距(pitch)移动；对光栅元件进行栅距移动后，打开投影部的光源，朝测量对象照射光栅图案光；朝测量对象照射光栅图案光时，多个成像部拍摄通过多个反射镜而入射的被测量对象反射的光栅图像；多个成像部拍摄光栅图像后，关闭投影部的光源；关闭投影部的光源后，控制部确认光栅元件是否是第N+1次栅距移动；若光栅元件是第N+1次栅距移动，则打开第一圆型照明部或者第二圆型照明部后，由多个成像部拍摄测量对象；多个成像部拍摄测量对象之后，确认测量对象的测量是否结束；若测量对象的测量结束，则控制部使用打开第一圆型照明部或者第二圆型照明部后拍摄测量对象而获取的测量对象的图像和由多个成像部拍摄的光栅图像，计算测量对象的三维形状。根据本专利技术的另一特征的三维形状测量装置，包含测量基底、工作平台、多个投影部、成像部及控制部。所述工作平台固定测量基底。所述多个投影部中的每个投影部包括光源、透射所述光源照射的光的光栅部以及将所述光栅部的光栅图案光成像于所述测量基底内的测量对象的投影透镜部，并分别从不同方向朝所述测量对象照射光。所述成像部接收被所述测量对象反射的所述光栅图案光。所述控制部根据所述测量对象的形状，选择打开/关闭所述多个投影部中的两个以上。这种三维形状测量装置利用所述成像部根据所述选择打开的两个以上的投影部而接收的光栅图像光，测量所述测量对象的三维形状。根据本专利技术的另一特征的三维形状测量装置，包含工作平台、多个投影部、致动器、成像部以及控制部。所述工作平台固定支撑测量对象的测量基底。所述多个投影部每个包含光源和透射所述光源照射的光的光栅元件以及投影透镜部，其中投影透镜部将所述光栅元件的光栅图案光成像于所述测量基底内的测量对象，且为了在互不相同的方向对所述测量对象进行光栅图像照射，在多边形的各顶点处排列投影透镜部，且从所述光源照射的光的前进方向与所述测量基底的法线形成预定的角度。根据本专利技术的又一个特征的三维形状测量装置包含平台、一个以上照明部、多个摄像部以及控制部。所述平台支撑测量对象。所述照明部包含光源及光栅，朝所述测量对象照射光栅图案光。所述摄像部在互不相同方向拍摄所述测量对象反射的光栅图像。所述控制部使用所述摄像部拍摄的所述光栅图像，以计算所述测量对象的三维形状。所述摄像部包含主摄像部和辅助摄像部。主摄像部垂直于所述平台的基准面。所述辅助摄像部相对所述平台的基准面按预定角度倾斜布置，且沿着以所述主摄像部为中心的圆周方向相隔布置。所述控制部匹配所述主摄像部以及辅助摄像部拍摄的所述光栅图像的坐标系，并计算每个匹配的所述光栅图像的可见度(visibility)后，对计算的可见度附加权重，计算所述测量对象的三维形状。根据本专利技术的再一个特征的三维形状测量装置包含平台、至少一个照明部、主摄像部、至少一个辅助摄像部以及控制部。所述平台支撑测量对象。所述照明部朝所述测量对象照射光栅图案光。所述主摄像部拍摄所述光栅图案光被所述测量对象反射出来的光栅图像中的主图像。所述辅助摄像部，拍摄辅助图像，该辅助图像是所述光栅图案光被测量对象反射出来的光栅图像中，被所述测量对象镜面反射之后，没能进入主摄像部的光栅图像。所述控制部，使用由所述主摄像部和所述辅助摄像部拍摄的所述主图像和所述辅助图像，计算所述测量对象的三维形状。所述控制部匹配所述主摄像部以及辅助摄像部拍摄的所述主图像和所述辅助图像的坐标系，且计算对于每个匹配的所述主图像和所述辅助图像的可见度(visibility)后，对计算的可见度附加权重，计算所述测量对象的三维形状。根据本专利技术的另一个特征的三维形状测量方法，首先通过平台的移动，将测量对象移动到测量位置。然后，通过至少一个照明部，朝所述测量对象照射光栅图案光。多个摄像部在互不相同方向上拍摄通过所述光栅图案光的照射后被所述测量对象反射出来的光栅图像。之后，使用所述摄像部拍摄的所述光栅图像，计算所述测量对象的三维形状。拍摄所述光栅图像的过程可以包含：通过主摄像部拍摄被所述测量对象反射的所述光栅图像中的主图像的过程，其中主摄像部垂直于所述平台的基准面；拍摄所述主图像的同时通过多个辅助摄像部拍摄辅助图像的过程，其中辅助摄像部与所述平台的基准面形成预定角度而倾斜布置，且沿着以所述主摄像部为中心的圆周方向相隔布置，且辅助图像是从测量对象反射出来的光栅图像中，被所述测量对象镜面反射之后，没能进入主摄像部的光栅图像。计算所述测量对象的三维形状的过程是，匹配所述主摄像部以及辅助摄像部拍摄的所述主图像以及所述辅助图像的坐标系，然后对每个匹配的所述主图像以及所述辅助图像进行可见度计算，并对计算的可见度附加权重，映射附加权重的数据以计算出三维形状。有益效果根据此三维形状测量装置及测量方法，使用多个投影部或者多个成像部测定测量对象的三维形状，可以缩短测量时间并提高测量精度。附图说明图1是示出根据本专利技术第一实施例的三维形状测量装置的结构的组成图；图2是图1中示出的投影部的平面图；图3是图1中示出的第二及第三光源的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维形状测量装置，其特征在于，包括：投影部，产生并照射光栅图案光；X?Y轴移动工作台，设置于所述投影部的下侧，移动测量对象；光束分离部，设置于所述投影部和所述X?Y轴移动工作台之间，分离光栅图像或者照明图像并使其透过；第一圆型照明部，设置于所述光束分离部的下侧，其产生的光照射到测量对象，以使测量对象反射照明图像；多个反射镜，在所述光束分离部的下侧，沿着圆周方向相隔设置，当被测量对象反射的光栅图像或者照明图像照射所述多个反射镜时，对其进行反射；第二圆型照明部，设置于所述多个反射镜的下侧，其产生的光照射到测量对象，以使测量对象反射照明图像；多个成像部，分别设置于所述光束分离部和所述多个反射镜的一侧，拍摄从光束分离部和多个反射镜照射的光栅图像或者照明图像；控制部，接收所述多个成像部拍摄的光栅图像或者照明图像，以计算测量对象的三维形状。

【技术特征摘要】
2008.02.26 KR 10-2008-0017439;2008.08.23 KR 10-201.一种三维形状测量装置，其特征在于，包括：投影部，产生并照射光栅图案光；X-Y轴移动工作台，设置于所述投影部的下侧，移动测量对象；光束分离部，设置于所述投影部和所述X-Y轴移动工作台之间，使所述光栅图案光朝所述测量对象垂直照射而透过传递，并接收从所述测量对象反射的光栅图像或者照明图像使其透过；第一圆型照明部，设置于所述光束分离部的下侧，其产生的光照射到所述测量对象，以使所述测量对象反射所述照明图像；多个反射镜，在所述光束分离部的下侧，沿着圆周方向相隔设置，当被测量对象反射的光栅图像或者照明图像照射所述多个反射镜时，对其进行反射；第二圆型照明部，设置于所述多个反射镜的下侧，其产生的光照射到测量对象，以使测量对象反射照明图像；多个成像部，分别设置于所述光束分离部和所述多个反射镜的一侧，拍摄从光束分离部和多个反射镜照射的光栅图像或者照明图像；控制部，接收所述多个成像部拍摄的光栅图像和照明图像，以计算测量对象的三维形状。2.一种三维形状测量方法，其特征在于，包括：利用X-Y轴移动工作台将测量对象移动到测量位置；所述测量对象被移动至测量位置后，由光栅移动单元对光栅元件进行栅距移动；所述光栅元件进行栅距移动后，打开投影部的光源，朝所述测量对象照射光栅图案光；朝所述测量对象垂直照射所述光栅图案光时，沿着多个方向布置的多个成像部拍摄通过多个反射镜而入射的被所述测量对象反射的光栅图像；多个成像部拍摄所述光栅图像后，关闭所述投影部的光源；关闭所述投影部的光源后，控制部确认光栅元件是否是第N+1次栅距移动；若所述光栅元件是第N+1次栅距移动，则打开第一圆型照明部或者第二圆型照明部，由多个成像部拍摄测量对象；多个成像部拍摄所述测量对象之后，确认...

【专利技术属性】
技术研发人员：李承埈，高光一，全文荣，尹相圭，金弘珉，许浈，
申请(专利权)人：株式会社高永科技，
类型：发明
国别省市：