專利名稱：表面輪廓測(cè)量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面輪廓測(cè)量設(shè)備，更具體地涉及一種使用通過(guò)黑白相機(jī)獲得的黑白 圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成合成彩色圖像的表面輪廓測(cè)量設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著近來(lái)對(duì)諸如計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、PDA等電子裝置的需求不斷增長(zhǎng)，使用表面安 裝技術(shù)(SMT)的印制電路板(PCB)的重要性也不斷增加。捕捉PCB的表面輪廓的表面輪廓測(cè)量設(shè)備被用作構(gòu)成SMT裁板機(jī)系統(tǒng)的多個(gè)裝置 中的測(cè)試裝置。表面輪廓測(cè)量設(shè)備用于檢測(cè)在制造PCB時(shí)出現(xiàn)的諸如部件安裝誤差、焊接 不牢(soldering default)、短路等誤差。安裝在SMT裁板機(jī)系統(tǒng)中的捕捉PCB表面輪廓的表面輪廓測(cè)量設(shè)備被劃分為使用 面掃描相機(jī)的類型和使用線掃描相機(jī)的類型。一般來(lái)講，使用面掃描的相機(jī)被廣泛使用。同時(shí)，如圖1所示，拜爾(Bayer)濾波器被附接在用作表面輪廓測(cè)量設(shè)備的彩色相 機(jī)的每個(gè)像素中，并且拜爾濾波器的紅色濾波器、綠色濾波器或藍(lán)色濾波器在每個(gè)像素中 不彼此相鄰。這里，使用彩色相機(jī)來(lái)形成彩色圖像需要每個(gè)像素的三種顏色(R、G和B)的信息。 然而，彩色相機(jī)的一個(gè)像素實(shí)際上僅具有R或G或B信息。因此，如圖2所示，除了直接從 該像素獲得的一個(gè)顏色信息之外，另外兩個(gè)顏色信息是通過(guò)相鄰像素的顏色信息的插值獲 得的。圖2例示了插值的示例。彩色相機(jī)被應(yīng)用于摩爾系統(tǒng)，該系統(tǒng)是用于捕捉三維圖像 的表面輪廓測(cè)量設(shè)備。—般來(lái)講，使用摩爾圖案的三維測(cè)量是通過(guò)在光穿過(guò)光柵照射到物體的狀態(tài)下以 預(yù)定距離移動(dòng)光柵超過(guò)3次的同時(shí)獲得圖像并檢測(cè)測(cè)量點(diǎn)的亮度變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由此，使 用摩爾圖案的三維測(cè)量的關(guān)鍵點(diǎn)之一是可以多么精確地檢測(cè)測(cè)量點(diǎn)或像素的亮度變化。一般來(lái)講，在使用摩爾圖案的三維焊接測(cè)試中很難使用單色光作為光源。例如，如 果作為光源的藍(lán)色光被用于測(cè)量PCB的紅色表面，在相機(jī)不能檢測(cè)到從PCB的表面反射的 光以及亮度變化，因?yàn)橹挥屑t色光才能夠從PCB表面反射。因此，在使用藍(lán)色光作為光源的 三維測(cè)量中不能測(cè)量PCB的紅色表面。因此，白光被用作摩爾三維類型的表面輪廓測(cè)量設(shè)備的光源。然而，盡管使用了白 光，但是只能從每個(gè)像素獲得紅色信息、綠色信息和藍(lán)色信息之一，藍(lán)色信息或綠色信息只 是從66. 66%的像素獲得的，結(jié)果導(dǎo)致三維測(cè)量的結(jié)果不可靠。同時(shí)，類似于上述三維測(cè)量，彩色圖像在二維測(cè)量中也很重要。另外，彩色圖像在 使用組合二維和三維測(cè)量設(shè)備的二維測(cè)量中非常重要。另外，在使用二維測(cè)量的焊接測(cè)試設(shè)備的情況下，使用頂部照明和側(cè)向照明而獲 得的彩色圖像對(duì)于準(zhǔn)確區(qū)分焊料非常重要。然而，PCB的表面設(shè)置有多種顏色。此外，PCB 的表面上印刷了彼此對(duì)比的多種顏色。由此，在二維測(cè)量中，信息是黑白圖像的3倍大的彩 色圖像可用于區(qū)分焊料。
另外，檢查員通常用肉眼來(lái)檢查二維圖像和三維圖像并確定PCB是否有問(wèn)題 (NG)。然而，因?yàn)樵诙S黑白圖像中焊料與焊盤之間的邊界是模糊的，所以檢查員可以使用 二維彩色圖像得到正確結(jié)論就很重要。盡管如上所述彩色圖像在表面輪廓測(cè)量設(shè)備中很重要，但是彩色相機(jī)也存在缺 陷，如價(jià)格昂貴和相比于黑白相機(jī)較慢的拍攝速度。由此，黑白相機(jī)實(shí)際上廣泛用在二維和三維表面輪廓測(cè)量設(shè)備中。另外，黑白相機(jī) 主要用在使用摩爾圖案的三維測(cè)量設(shè)備中，因?yàn)榧词谷缟纤鍪褂昧税坠?，但三維測(cè)量結(jié) 果的可靠性很低。然而，黑白相機(jī)被應(yīng)用于使用摩爾圖案的三維測(cè)量設(shè)備，這種設(shè)備為可進(jìn)行二維 測(cè)量且為了實(shí)現(xiàn)三維測(cè)量的高有效值和低成本的組合測(cè)量設(shè)備的類型。因此，二維測(cè)量結(jié) 果的效率很低因?yàn)樵诙S測(cè)量中的二維黑白圖像中焊料與焊盤之間的邊界很模糊，結(jié)果是 作為二維和三維組合測(cè)量設(shè)備的使用摩爾圖案的三維測(cè)量設(shè)備的效率很低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到以上問(wèn)題而作出的，因此目的是提供一種表面輪廓測(cè)量設(shè)備，其 使用通過(guò)黑白相機(jī)獲得的黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成合成彩色圖像。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，上述目的能夠通過(guò)提供一種捕捉物體的表面的二維圖像 的表面輪廓測(cè)量設(shè)備，該表面輪廓測(cè)量設(shè)備包括第一光源，其向物體的表面照射第一單色 光；第二光源，其向物體的表面照射顏色不同于第一單色光的第二單色光；黑白相機(jī)，其捕 捉從第一光源和第二光源照射的從物體的表面反射的第一單色光和第二單色光；以及控制 器，其控制第一光源、第二光源以及黑白相機(jī)，以在向物體的表面照射第一單色光和第二單 色光的狀態(tài)下獲得分別與第一單色光和第二單色光相對(duì)應(yīng)的第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑 白圖像數(shù)據(jù)，并使用第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)生成物體的表面的合成彩色圖 像。此處，第一單色光包括綠色光和藍(lán)色光中的一個(gè)；并且其中第二單色光包括紅色光。另外，控制器基于通過(guò)照射綠色光和藍(lán)色光中的一個(gè)而獲得的第一黑白圖像數(shù)據(jù) 并基于第二黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算與綠色光和藍(lán)色光中的另一個(gè)相對(duì)應(yīng)的第三黑白圖像數(shù) 據(jù)，并且通過(guò)對(duì)第一黑白圖像數(shù)據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行合成來(lái)生 成合成彩色圖像。并且，控制器使用公式I_3rd_data = nX (I_lst_data)k+mX (I_2nd_data)p 來(lái)計(jì) 算第三黑白圖像數(shù)據(jù)，此處，I_lst_data是第一黑白圖像數(shù)據(jù)，I_2nd_data是第二黑白圖 像數(shù)據(jù)，I_3rd_data是第三黑白圖像數(shù)據(jù)，η和k是賦予第一黑白圖像數(shù)據(jù)的用于計(jì)算第三 黑白圖像數(shù)據(jù)的常數(shù)，m和ρ是賦予第二黑白圖像數(shù)據(jù)的用于計(jì)算第三黑白圖像數(shù)據(jù)的常 數(shù)。本發(fā)明的另一方面提供了一種捕捉物體的表面的二維圖像的表面輪廓測(cè)量設(shè)備， 該表面輪廓測(cè)量設(shè)備包括第一光源，其向物體的表面照射第一單色光；第二光源，其向物 體的表面照射顏色不同于第一單色光的第二單色光；第三光源，其向物體的表面照射顏色 不同于第一單色光和第二單色光的第三單色光；黑白相機(jī)，其捕捉從第一光源、第二光源和第三光源照射的從物體的表面反射的第一單色光、第二單色光和第三單色光；以及控制器， 其控制第一光源、第二光源、第三光源以及黑白相機(jī)，以在向物體的表面照射第一單色光、 第二單色光和第三單色光的狀態(tài)下獲得分別與第一單色光、第二單色光和第三單色光相對(duì) 應(yīng)的第一黑白圖像數(shù)據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù)，并使用第一黑白圖像數(shù) 據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成物體的表面的合成彩色圖像。這里，第一單色光包括藍(lán)色光；第二單色光包括紅色光；第三單色光包括綠色光。另外，控制器通過(guò)將第一黑白圖像數(shù)據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù) 識(shí)別為每個(gè)像素的RGB數(shù)據(jù)來(lái)生成合成彩色圖像。并且，黑白相機(jī)是以面掃描相機(jī)或線掃描相機(jī)類型來(lái)提供的。根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明提供了一種使用通過(guò)黑白相機(jī)獲得的黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成合 成彩色圖像的表面輪廓測(cè)量設(shè)備。因此，能夠使用廉價(jià)的黑白相機(jī)獲得二維彩色圖像，以及 通過(guò)使用捕捉速度大于彩色相機(jī)的黑白相機(jī)提高處理速度。另外，如果將本發(fā)明應(yīng)用于使用摩爾圖案的二維/三維測(cè)試設(shè)備，則二維/三維測(cè) 試設(shè)備的效率能夠進(jìn)一步提高，因?yàn)榧词故褂昧撕诎紫鄼C(jī)也能夠在二維測(cè)試中獲得彩色圖 像。


圖1和圖2是描述彩色相機(jī)中使用的濾色器及其插值方法的圖；圖3例示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的表面輪廓測(cè)量設(shè)備的構(gòu)成的示例；圖4例示了由通過(guò)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的表面輪廓測(cè)量設(shè)備獲得的第一黑 白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)表示的二維黑白圖像的示例；圖5例示了使用圖4中的第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)生成的合成彩色 圖像的示例；而圖6例示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的表面輪廓測(cè)量設(shè)備的構(gòu)成的示例。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種檢測(cè)物體的表面的二維圖像的表面輪廓測(cè)量設(shè)備，該表面輪廓測(cè) 量設(shè)備包括第一光源，其向物體的表面照射第一單色光；第二光源，其向物體的表面照射 顏色不同于第一單色光的第二單色光；黑白相機(jī)，其捕捉從第一光源和第二光源照射的從 物體的表面反射的第一單色光和第二單色光；以及控制器，其控制第一光源、第二光源以及 黑白相機(jī)，以在向物體的表面照射第一單色光和第二單色光的狀態(tài)下獲得分別與第一單色 光和第二單色光相對(duì)應(yīng)的第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)，并使用第一黑白圖像數(shù) 據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)生成物體的表面的合成彩色圖像。下面將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。圖3例示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的表面輪廓測(cè)量設(shè)備的構(gòu)成的示例。根據(jù)本 發(fā)明第一實(shí)施方式的表面輪廓測(cè)量設(shè)備例如被應(yīng)用于二維測(cè)量設(shè)備。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的表面輪廓測(cè)量設(shè)備包括第一光源31、第二光源32、黑白 相機(jī)10和控制器40。第一光源31向物體100的表面照射第一單色光，第二光源32向物體100的表面照射顏色不同于第一單色光31的第二單色光。在此，從根據(jù)本發(fā)明的表面輪廓測(cè)量設(shè)備的 第一光源31照射的第一單色光例如是綠色光或藍(lán)色光，而從根據(jù)本發(fā)明的表面輪廓測(cè)量 設(shè)備的第二光源32照射的第二單色光例如是紅色光。并且，第一光源31和第二光源32是以頂部照明TL和/或側(cè)向照明SL類型來(lái)提 供的。在圖3中，第一光源31和第二光源32例如是以頂部照明TL和側(cè)向照明SL兩種類 型來(lái)提供的。即，作為本發(fā)明的示例，第一光源31和第二光源32分別以頂部照明TL的類 型來(lái)提供，第一光源31和第二光源32分別以側(cè)向照明SL的類型來(lái)提供。由此，能夠根據(jù) 物體100的類型適當(dāng)?shù)厥褂庙敳空彰鱐L或側(cè)向照明SL，或使用頂部照明TL和側(cè)向照明SL 兩者。在此，根據(jù)本發(fā)明的第一光源31和第二光源32是以根據(jù)控制器40的控制而打開(kāi) 和關(guān)閉的發(fā)光二極管(LED)的類型來(lái)提供的。在此，根據(jù)控制器40的控制，LED的打開(kāi)和 關(guān)閉例如是與黑白相機(jī)10的捕捉相同步的。黑白相機(jī)10捕捉從第一光源31和第二光源32照射、從物體100的表面反射的第 一單色光和第二單色光。并且，黑白相機(jī)10將通過(guò)捕捉第一單色光和第二單色光而獲得的 黑白圖像數(shù)據(jù)發(fā)射給控制器40。在下文中，將在從第一光源31照射第一單色光的狀態(tài)下由黑白相機(jī)10捕捉和獲 得的黑白圖像數(shù)據(jù)定義為第一黑白圖像數(shù)據(jù)。而將在從第二光源32照射第二單色光的狀 態(tài)下由黑白相機(jī)10捕捉和獲得的黑白圖像數(shù)據(jù)定義為第二黑白圖像數(shù)據(jù)。控制器40控制第一光源31和黑白相機(jī)10以在向物體100的表面照射第一單色 光狀態(tài)下獲得與第一單色光相對(duì)應(yīng)的第一黑白圖像數(shù)據(jù)。控制器40控制第二光源32和黑 白相機(jī)10以在向物體100的表面照射第二單色光的狀態(tài)下獲得與第二單色光相對(duì)應(yīng)的第 二黑白圖像數(shù)據(jù)。在此，根據(jù)本發(fā)明的黑白相機(jī)10是以面掃描相機(jī)或線掃描相機(jī)類型來(lái)提供的。并 且，在黑白相機(jī)10以面掃描相機(jī)的類型來(lái)提供情況下，控制器40在捕捉一個(gè)視場(chǎng)(FOV)時(shí) 從第一光源31照射第一單色光的狀態(tài)下獲得第一黑白圖像數(shù)據(jù)，而在針對(duì)同一個(gè)FOV從第 二光源照射第二單色光的狀態(tài)下獲得第二黑白圖像數(shù)據(jù)。控制器40能夠通過(guò)以相同方式 獲得下一 FOV的第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)，而獲得針對(duì)物體100的整個(gè)表面 的第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)。另外，在根據(jù)本發(fā)明的黑白相機(jī)10以線掃描相機(jī)類型來(lái)提供的情況下，控制器40 能夠通過(guò)線掃描的一步獲得第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)，來(lái)獲得物體100的整 個(gè)表面的第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)?？刂破?0根據(jù)上述方法獲得第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)，接著使用 第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成物體100的表面的合成彩色圖像數(shù)據(jù)。下面將作為示例來(lái)描述在第一單色光是藍(lán)色光而第二單色光是紅色光的情況下 控制器40如何生成合成彩色圖像的方法。第一黑白圖像數(shù)據(jù)是黑白相機(jī)10在藍(lán)色光被照射到物體100的表面的狀態(tài)下捕 捉的數(shù)據(jù)，第二黑白圖像數(shù)據(jù)是黑白相機(jī)10在紅色光被照射到物體100的表面的狀態(tài)下捕 捉的數(shù)據(jù)。在此，控制器40將第一黑白圖像數(shù)據(jù)識(shí)別為用于生成合成彩色圖像的R、G、B數(shù)據(jù)中的藍(lán)色數(shù)據(jù)，而將第二黑白圖像數(shù)據(jù)識(shí)別為紅色數(shù)據(jù)。并且，控制器40基于第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算在R、G、B數(shù)據(jù) 中是綠色數(shù)據(jù)的第三黑白圖像數(shù)據(jù)。在此，第三黑白圖像數(shù)據(jù)例如是使用以下[公式1]來(lái) 計(jì)算的。I_3rd_data = nX (I_lst_data)k+mX (I_2nd_data)p [公式 1]在此，I_lrd_data是第一黑白圖像數(shù)據(jù)，I_2nd_data是第二黑白圖像數(shù)據(jù)， I_3rd_data是第三黑白圖像數(shù)據(jù)，η和k是賦予第一黑白圖像數(shù)據(jù)的用于計(jì)算第三黑白圖 像數(shù)據(jù)的常數(shù)，而m和ρ是賦予第二黑白圖像數(shù)據(jù)的用于計(jì)算第三黑白圖像數(shù)據(jù)的常數(shù)。如上所述來(lái)計(jì)算全部像素的第三黑白圖像數(shù)據(jù)，接著控制器40通過(guò)對(duì)第一黑白 圖像數(shù)據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行合成來(lái)生成合成彩色圖像。此時(shí)，控 制器40通過(guò)將第一黑白圖像數(shù)據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù)識(shí)別為每個(gè)像 素的R、G、B數(shù)據(jù)來(lái)生成合成彩色圖像。圖4和圖5例示了使用根據(jù)本發(fā)明的表面輪廓測(cè)量設(shè)備獲得的第一黑白圖像數(shù)據(jù) 和第二黑白圖像數(shù)據(jù)以及使用第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)生成的合成彩色圖 像的示例。圖4(a)示出了黑白圖像中的在藍(lán)色光作為第一單色光從第一光源31照射的狀態(tài) 下由黑白相機(jī)10捕捉和獲得的第一黑白圖像數(shù)據(jù)，圖4 (b)示出了黑白圖像中的在紅色光 作為第二單色光從第二光源32照射的狀態(tài)下由黑白相機(jī)10捕捉和獲得的第二黑白圖像數(shù) 據(jù)。如圖4(a)和(b)所示，當(dāng)?shù)谝缓诎讏D像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)是在分別照射了 第一單色光和第二單色光的狀態(tài)下通過(guò)黑白相機(jī)10獲得時(shí)，第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑 白圖像數(shù)據(jù)并沒(méi)有關(guān)于顏色的信息而是有關(guān)于亮度的信息。在此，如果控制器40使用第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)通過(guò)[公式1] 來(lái)計(jì)算第三黑白圖像數(shù)據(jù)并對(duì)第一黑白圖像數(shù)據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù) 進(jìn)行合成，則如圖5所示地生成了合成彩色圖像。如圖4和圖5所示，可以看到，通過(guò)照射藍(lán)色光或紅色光而獲得的黑白圖像中焊料 與焊盤之間的區(qū)別不清楚，而在合成彩色圖像中焊料與焊盤之間的區(qū)別是清楚的。通過(guò)如上描述的構(gòu)成，能夠借助于使用通過(guò)廉價(jià)的黑白相機(jī)10獲得的黑白圖像 數(shù)據(jù)生成合成彩色圖像來(lái)獲得彩色圖像，并且能夠通過(guò)使用捕捉速度比彩色相機(jī)更快的黑 白相機(jī)10來(lái)提高處理速度。圖6例示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的表面輪廓測(cè)量設(shè)備的構(gòu)成的示例。根據(jù)本 發(fā)明第二實(shí)施方式的表面輪廓測(cè)量設(shè)備作為示例被應(yīng)用于本身為二維/三維測(cè)量設(shè)備的 摩爾系統(tǒng)。如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的表面輪廓測(cè)量設(shè)備包括三維光源部分 50、黑白相機(jī)10、第一光源31、第二光源32以及控制器40。三維光源部分50在三維測(cè)量的情況下向物體100的表面照射光。在此，根據(jù)本發(fā) 明的三維光源部分50包括三維光源51，其與上面放置了物體100的基準(zhǔn)板(未示出，在物 體100是PCB的情況下其表面理想地等于PCB的表面)隔開(kāi)預(yù)定間隔；以及投影光柵52， 其形成光柵圖案并且被放置在物體100與三維光源51之間。
優(yōu)選地使用照射白光的光源作為三維光源51，并且可以使用小、輕、相對(duì)便宜且被 稱為半導(dǎo)體激光器的激光二極管，或鹵素光源或LED光源。另外，可以在投影光柵52和物 體100之間臨近投影光柵52處放置投影透鏡53，該投影透鏡將穿過(guò)投影光柵52的光投影 到物體100。光柵圖案形成在投影光柵52上。從三維光源51照射的光穿過(guò)投影光柵52而被 轉(zhuǎn)換為光柵構(gòu)圖光。而且，可以通過(guò)由光柵構(gòu)圖光從物體100的表面反射而形成摩爾圖案 來(lái)獲得與物體100的表面有關(guān)的三維信息。在此，投影光柵52通過(guò)光柵移動(dòng)部分(未示出)在水平方向上向著光透射方向微 移。因此，可以得到形成在投影光柵52上的光柵圖案的相移，接著控制器40通過(guò)摩爾圖案 (穿過(guò)投影光柵52從物體100的表面反射，由黑白相機(jī)10捕捉)來(lái)獲得與物體100的表面
有關(guān)的三維信息。同時(shí)，通過(guò)圖6例示的表面輪廓測(cè)量設(shè)備獲得二維圖像對(duì)應(yīng)于上述第一實(shí)施方 式。即，控制器40控制第一光源31和黑白相機(jī)10以在向物體100的表面照射第一單色光 的狀態(tài)下獲得與第一單色光相對(duì)應(yīng)的第一黑白圖像數(shù)據(jù)。另外，控制器40控制第二光源32 和黑白相機(jī)10以在向物體100的表面照射第二單色光的狀態(tài)下獲得與第二單色光相對(duì)應(yīng) 的第二黑白圖像數(shù)據(jù)。另外，獲得第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)，接著控制器40使用第一黑白 圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成物體100的表面的合成彩色圖像。在此，控制器40使用第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算第三黑白圖 像數(shù)據(jù)以及使用第一黑白圖像數(shù)據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成物體 100的表面的合成彩色圖像的處理等同于上述第一實(shí)施方式的處理。這樣，通過(guò)在二維測(cè)量的情況下獲得彩色圖像以及獲得三維黑白圖像而沒(méi)有由于 在三維測(cè)量的情況下獲得彩色圖像而造成顏色信息的損失，盡管在使用摩爾圖案的二維/ 三維測(cè)量設(shè)備中安裝了黑白相機(jī)10，也能夠增強(qiáng)二維/三維測(cè)量設(shè)備的效率。在上述實(shí)施方式中，第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)是通過(guò)黑白相機(jī)10 獲得的。另外，作為示例，第三黑白圖像數(shù)據(jù)是使用第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù) 計(jì)算出的。但是，根據(jù)本發(fā)明的表面輪廓測(cè)量設(shè)備可以包括第三光源33，其向物體100的表 面照射顏色不同于第一單色光和第二單色光的第三單色光。另外，控制器40可以通過(guò)控制 黑白相機(jī)10在第三單色光被照射到物體100的表面的狀態(tài)下捕捉物體100的表面的圖像
來(lái)獲得第三黑白圖像數(shù)據(jù)。因此，控制器40通過(guò)黑白相機(jī)10獲得了與第一單色光、第二單色光和第三單色光 相對(duì)應(yīng)的第一黑白圖像數(shù)據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)將第一黑白圖 像數(shù)據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù)識(shí)別為R、G、B數(shù)據(jù)來(lái)生成合成彩色圖像。同時(shí)，上面未描述的圖3和圖6中的標(biāo)號(hào)20是會(huì)聚透鏡，將從物體100反射的光 會(huì)聚到朝向黑白相機(jī)10的方向。另外，在上述本發(fā)明的第二實(shí)施方式中，作為示例，用于二維/三維測(cè)量的表面輪 廓測(cè)量設(shè)備使用了摩爾技術(shù)。另外，根據(jù)本發(fā)明的表面輪廓測(cè)量設(shè)備可以應(yīng)用于類型不同 于在二維測(cè)量的情況下的摩爾技術(shù)的三維測(cè)量設(shè)備。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到，能夠進(jìn)行各種修改和變化而不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)或范 圍。由此，本發(fā)明意在覆蓋落入所附權(quán)利要求及其等價(jià)形式的范圍內(nèi)的本發(fā)明的這種修改 和變化。本發(fā)明適用于使用通過(guò)黑白相機(jī)獲得的黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成合成彩色圖像的表 面輪廓測(cè)量領(lǐng)域。
權(quán)利要求
一種捕捉物體的表面的二維圖像的表面輪廓測(cè)量設(shè)備，該表面輪廓測(cè)量設(shè)備包括第一光源，其向物體的表面照射第一單色光；第二光源，其向物體的表面照射顏色不同于第一單色光的第二單色光；黑白相機(jī)，其捕捉從第一光源和第二光源照射并從物體的表面反射的第一單色光和第二單色光；以及控制器，其控制第一光源、第二光源以及所述黑白相機(jī)，以在向物體的表面照射第一單色光和第二單色光的狀態(tài)下獲得分別與第一單色光和第二單色光相對(duì)應(yīng)的第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)，并使用第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成物體的表面的合成彩色圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面輪廓測(cè)量設(shè)備，其中，第一單色光包括綠色光和藍(lán)色光 中的一個(gè)；并且其中，第二單色光包括紅色光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面輪廓測(cè)量設(shè)備，其中，所述控制器基于通過(guò)照射綠色光 和藍(lán)色光中的一個(gè)而獲得的第一黑白圖像數(shù)據(jù)并基于第二黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算與綠色光 和藍(lán)色光中的另一個(gè)相對(duì)應(yīng)的第三黑白圖像數(shù)據(jù)，并且通過(guò)對(duì)第一黑白圖像數(shù)據(jù)、第二黑 白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行合成來(lái)生成所述合成彩色圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面輪廓測(cè)量設(shè)備，其中，所述控制器使用公式I_3rd_data =nX (I_lst_data)k+mX (I_2nd_data)p來(lái)計(jì)算第三黑白圖像數(shù)據(jù)，此處，I_lst_data是第 一黑白圖像數(shù)據(jù)，I_2nd_data是第二黑白圖像數(shù)據(jù)，I_3rd_data是第三黑白圖像數(shù)據(jù)，η和 k是賦予第一黑白圖像數(shù)據(jù)的用于計(jì)算第三黑白圖像數(shù)據(jù)的常數(shù)，而m和ρ是賦予第二黑白 圖像數(shù)據(jù)的用于計(jì)算第三黑白圖像數(shù)據(jù)的常數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面輪廓測(cè)量設(shè)備，其中，所述控制器通過(guò)將第一黑白圖像 數(shù)據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù)識(shí)別為每個(gè)像素的RGB數(shù)據(jù)來(lái)生成所述合成 彩色圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面輪廓測(cè)量設(shè)備，其中，所述黑白相機(jī)是以面掃描相機(jī)或 線掃描相機(jī)的類型來(lái)提供的。
7.一種捕捉物體的表面的二維圖像的表面輪廓測(cè)量設(shè)備，該表面輪廓測(cè)量設(shè)備包括 第一光源，其向物體的表面照射第一單色光；第二光源，其向物體的表面照射顏色不同于第一單色光的第二單色光； 第三光源，其向物體的表面照射顏色不同于第一單色光和第二單色光的第三單色光； 黑白相機(jī)，其捕捉從第一光源、第二光源和第三光源照射并從物體的表面反射的第一 單色光、第二單色光和第三單色光；以及控制器，其控制第一光源、第二光源、第三光源以及所述黑白相機(jī)，以在向物體的表面 照射第一單色光、第二單色光和第三單色光的狀態(tài)下獲得分別與第一單色光、第二單色光 和第三單色光相對(duì)應(yīng)的第一黑白圖像數(shù)據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù)，并使 用第一黑白圖像數(shù)據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成物體的表面的合成彩 色圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面輪廓測(cè)量設(shè)備，其中，第一單色光包括藍(lán)色光； 其中，第二單色光包括紅色光；并且其中，第三單色光包括綠色光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的表面輪廓測(cè)量設(shè)備，其中，所述控制器通過(guò)將第一黑白圖像 數(shù)據(jù)、第二黑白圖像數(shù)據(jù)和第三黑白圖像數(shù)據(jù)識(shí)別為每個(gè)像素的RGB數(shù)據(jù)來(lái)生成所述合成 彩色圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面輪廓測(cè)量設(shè)備，其中，所述黑白相機(jī)是以面掃描相機(jī)或 線掃描相機(jī)的類型來(lái)提供的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來(lái)檢測(cè)物體的表面的二維圖像的表面輪廓測(cè)量設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的表面輪廓測(cè)量設(shè)備包括第一光源，其向物體的表面照射第一單色光；第二光源，其向物體的表面照射顏色不同于第一單色光的第二單色光；黑白相機(jī)，其捕捉從第一光源和第二光源照射并從物體的表面反射的第一單色光和第二單色光；以及控制器，其控制第一光源、第二光源以及所述黑白相機(jī)，以在向物體的表面照射第一單色光和第二單色光的狀態(tài)下獲得分別與第一單色光和第二單色光相對(duì)應(yīng)的第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)，并使用第一黑白圖像數(shù)據(jù)和第二黑白圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成物體的表面的合成彩色圖像。由此，能夠使用價(jià)格低的黑白相機(jī)來(lái)獲得彩色二維圖像，還能夠通過(guò)使用處理速度大于彩色相機(jī)的黑白相機(jī)來(lái)提高處理速度。
文檔編號(hào)G01B11/24GK101970981SQ200980102872
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者劉永雄, 崔永珍, 曺哲熏 申請(qǐng)人:奔創(chuàng)科技有限公司