利用投影光柵振幅的三維形狀測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及利用投影光柵振幅的三維形狀測量裝置及方法，更為具體地涉及從光學(xué)系統(tǒng)將具有周期的投影光柵的影像照射至測量對象，變化投影光柵圖案（pattern）來求得振幅后，將測量對象進(jìn)行上下移動的同時，接連得出振幅的大小，并由此來測量測量對象的三維形狀。本發(fā)明的測量裝置包括：圖案映射部310，其向具有任意高度形狀的測量對象映射投影光柵的圖案；影像獲取部320，其包括圖像傳感器，所述圖像傳感器獲取映射至所述測量對象的圖案影像；測量對象位置決定部（焦點位置移送部）330，其對測量對象進(jìn)行上下移動，并包括對所移動的所屬位置進(jìn)行測量的位置傳感器；控制部340，其接收影像和位置傳感器的信號，所述影像從所述圖像傳感器獲取，所述位置傳感器對所述桌子的位置進(jìn)行測量；計算部350，其對輸入于所述控制部的圖像傳感器的影像和所述位置傳感器輸入的位置輸入信號進(jìn)行計算，從而計算測量對象的高度。
【專利說明】利用投影光柵振幅的三維形狀測量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用投影光柵(projection grid)振幅的三維形狀測量裝置及方法，更為具體地涉及在光學(xué)系統(tǒng)中將具有周期的投影光柵的影像照射至測量對象，變化投影光柵圖案(pattern)來求得振幅后，將測量對象進(jìn)行上下移動的同時，接連得出振幅的大小，并由此來測量測量對象的三維形狀。
【背景技術(shù)】
[0002]在微細(xì)領(lǐng)域方面，利用白光干涉儀來測量形狀的技術(shù)被廣泛普及，現(xiàn)在在諸多領(lǐng)域得到廣泛利用。
[0003]所述白光干涉儀在韓國專利登記公報10-598575號中有詳細(xì)說明。白光干涉儀在半導(dǎo)體及IXD(Liquid Crystal Display)制造工藝中存在將透明的薄膜涂布于不透明金屬層表面上的工藝，此時提出對透明薄膜層的厚度或其表面形狀的相關(guān)信息進(jìn)行測量的幾種方法。
[0004]作為測量所述透明薄膜層的表面形狀的方法之一，提出白光掃描干涉法(WS1: White-light Scanning Interf erometry),克服現(xiàn)有相移干涉法(PS1:PhaseShifting Interf erometry)具有的2π模糊性(2 π ambiguity),能夠通過高分辨率(high-resolution)測量粗糙面或具有高寬比(Aspect Ratio)的測量面。
[0005]白光掃描干涉法的基本測量原理利用了白光的短相干長度(Short CoherenceLength)特性。其利用的原理在于，由作為光分離器的光束分裂器(Beam splitter)所分離的基準(zhǔn)光與測量光只在經(jīng)過幾乎相同的光程差(Optical path difference)時產(chǎn)生干擾信號(Interference signal)。
[0006]因此，通過類似于壓電致動器(PZT actuators)的移送工具將測量對象向著光軸方向每次移動若干納米(nanometer)的微小間隔，同時觀察測量范圍內(nèi)的各個測量點上的干擾信號，則各個點與基準(zhǔn)鏡相同的光程差產(chǎn)生的支點上產(chǎn)生微小的干擾信號。
[0007]將所述干擾信號產(chǎn)生的位置在測量范圍內(nèi)的所有測量點上進(jìn)行計算，則可獲取測量面的三維形狀的相關(guān)信息，并且從所獲取的三維信息可測量薄膜層的表面形狀。
[0008]圖1是利用白光掃描干涉法的表面形狀測量裝置的圖示。如圖所示，現(xiàn)有的表面形狀測量裝置包括光源110、光分離部150、干涉模塊120、攝像部140、移送單元130及控制部 160.[0009]光源110放射出白光。光源110放射出單色光，例如白光，大概使用70W左右的(tungsten halogen lamp)。此處,光源110所放射出的光經(jīng)過沿著出光方向未示出的光纖(optical fiber)(未示出)而射出。
[0010]從光纖放射出的光以固定部件171的針孔(pinhole)為中心散開。并且通過針孔的光透過凸透鏡的同時排列為一定的寬度，所述凸透鏡配置于固定部件171和光分離部150之間。
[0011]透過凸透鏡172的光入射至光分離部150。此處，光分離部150，例如入射至光分離器(Beam splitter)的光相對入射方向大約反射45° ,從而射向測量對象100。
[0012]通過光分離部150的反射而射向測量對象100的光入射至干涉模塊120。入射至干涉模塊120的光分別分離至基準(zhǔn)鏡方向及測量對象100方向并射出光，所述基準(zhǔn)鏡設(shè)置于干涉模塊120。并且，通過反射光形成干涉光后放射至光分離部150，所述反射光從基準(zhǔn)鏡及測量對象100分別反射而來。
[0013]攝像部140對干涉光進(jìn)行攝像，并加載至控制部160，所述干涉光從干涉模塊120射出，并經(jīng)過光分離部150及凸透鏡174。
[0014]控制部160根據(jù)白光掃描干涉法控制移送單元130，調(diào)節(jié)移送單元130和測量對象100間的分隔距離。并且，控制部160對應(yīng)移送單元130和測量對象100間的分隔距離，以攝像部140所攝像的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對測量對象100的表面形狀進(jìn)行測量。
[0015]但是,所述白光干涉儀的相干區(qū)間大約為2_4um,同時干涉條紋(interferencefringes)的周期大約為0.3um，因此為了測量存在高低的立體形狀，須以非常短的間隔斷續(xù)進(jìn)給(Step Feed),同時整個高度須獲取干涉條紋，由此導(dǎo)致測量所需的時間變長。
[0016]在所述測量方式中，測量對象的高低差異小，并且在無震動的穩(wěn)定環(huán)境下，雖然是有效的測量裝置，但在測量對象的高低差異大，并且存在器械震動的條件下，很難獲得確切的測量結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]由此，本發(fā)明為了解決所述問題而提出一種測量裝置，其即使在測量對象的高低差異大，并且存在器械震動的條件下，也能對三維形狀進(jìn)行測量。
[0018]為此，本發(fā)明的目的在于提供一種新形態(tài)的測量裝置和利用其的方法。所述測量裝置在三維測量裝置中，將具有周期的投影光柵的影像照射至測量對象，并變化投影光柵圖案來求得振幅后，將測量對象進(jìn)行上下移動的同時，接連得出振幅的大小，并由此來測量測量對象的三維形狀。
[0019]為了實現(xiàn)所述本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的測量裝置包括:圖案映射部，其向具有任意高度形狀的測量對象映射投影光柵的圖案；影像獲取部，其包括圖像傳感器，所述圖像傳感器獲取映射至所述測量對象的圖案影像；焦點位置移送部，其調(diào)整所述圖案映射部和所述影像獲取部的焦點位置，以便獲取映射至所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像；位置傳感器，其對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；控制部，其接收投影光柵的圖案影像和位置傳感器的信號，所述投影光柵的圖案影像從所述圖像傳感器獲取，所述位置傳感器對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；計算部，其對輸入于所述控制部的圖像傳感器的影像和所述位置傳感器輸入的位置輸入信號進(jìn)行計算，從而計算測量對象的高度。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的測量方法，其涉及利用三維形狀測量裝置的三維形狀測量方法，其包括:圖案映射部，其向具有任意高度形狀的測量對象映射投影光柵的圖案；影像獲取部，其包括圖像傳感器，所述圖像傳感器獲取映射至所述測量對象的圖案影像；焦點位置移送部，其調(diào)整所述圖案映射部和所述影像獲取部的焦點位置，以便獲取映射至所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像；位置傳感器，其對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；控制部，其接收投影光柵的圖案影像和位置傳感器的信號，所述投影光柵的圖案影像從所述圖像傳感器獲取，所述位置傳感器對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；計算部，其對輸入于所述控制部的圖像傳感器的影像和所述位置傳感器輸入的位置輸入信號進(jìn)行計算，從而計算測量對象的高度。所述測量方法包括如下步驟:第I步驟，所述影像獲取部的圖像傳感器具有多個像素，并且所述各個像素設(shè)置為可獲取所述測量對象的對應(yīng)支點的影像；第2步驟，為了獲取映射于所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像，通過所述焦點位置移送部進(jìn)行移動，并且對焦點位置移送量進(jìn)行存儲；第3步驟，向所述測量對象映射具有周期成分的投影光柵圖案；第4步驟，獲取映射有所述投影光柵圖案的測量對象的影像；第5步驟，對所述投影光柵在一個周期內(nèi)進(jìn)行移動，同時向測量對象映射圖案；第6步驟，所述投影光柵在一個周期內(nèi)移動，同時獲取映射于測量對象的圖案；第7步驟，從所述獲取的影像的各個像素上計算所述投影光柵圖案的振幅;第8步驟，決定所述各個像素上投影光柵圖案的振幅最大值。
[0021]為了達(dá)成所述目的的本發(fā)明，其包括:圖案映射部，其向具有任意高度形狀的測量對象映射投影光柵的圖案；影像獲取部，其包括圖像傳感器，所述圖像傳感器獲取映射至所述測量對象的圖案影像；焦點位置移送部，其調(diào)整所述圖案映射部和所述影像獲取部的焦點位置，以便獲取映射至所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像；位置傳感器，其對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；控制部，其接收投影光柵的圖案影像和位置傳感器的信號，所述投影光柵的圖案影像從所述圖像傳感器獲取，所述位置傳感器對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；計算部，其對輸入于所述控制部的圖像傳感器的影像和所述位置傳感器輸入的位置輸入信號進(jìn)行計算，從而計算測量對象的高度。其中，所述焦點位置移送部將所述測量對象同時向X軸方向和z軸方向驅(qū)動的同時，對投影光柵圖案的焦點進(jìn)行調(diào)節(jié)，與此同時，獲取所屬一個周期的投影光柵圖案，并且對獲取的投影光柵圖案的振幅進(jìn)行計算，從而獲取測量對象的三維信息。
[0022]此外，本發(fā)明涉及利用三維形狀測量裝置的三維形狀測量方法，所述測量裝置包括:圖案映射部，其向具有任意高度形狀的測量對象映射投影光柵的圖案；影像獲取部，其包括圖像傳感器，所述圖像傳感器獲取映射至所述測量對象的圖案影像；焦點位置移送部，其調(diào)整所述圖案映射部和所述影像獲取部的焦點位置，以便獲取映射至所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像；位置傳感器，其對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；控制部，其接收投影光柵的圖案影像和位置傳感器的信號，所述投影光柵的圖案影像從所述圖像傳感器獲取，所述位置傳感器對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；計算部，其對輸入于所述控制部的圖像傳感器的影像和所述位置傳感器輸入的位置輸入信號進(jìn)行計算，從而計算測量對象的高度。所述測量方法包括如下步驟:第I步驟，所述影像獲取部的圖像傳感器具有多個像素，并且所述各個像素設(shè)置為可獲取所述測量對象的對應(yīng)支點的影像；第2步驟，為了獲取映射于所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像，通過所述焦點位置移送部進(jìn)行移動，同時對投影光柵的圖案進(jìn)行映射；第3步驟，通過所述第2步驟，獲取所述測量物的焦點位置信息，同時獲取所屬于投影光柵的一個周期的圖案；第4步驟，從所述獲取的影像的各個像素上，對所述投影光柵圖案的振幅進(jìn)行計算；以及，第5步驟，決定所述各個像素上投影光柵圖案的振幅最大值。
[0023]如上所述，通過根據(jù)本發(fā)明三維測量裝置及方法，在測量對象的高低差異大，并且存在器械震動的條件下，也可獲得確切的測量結(jié)果，因此是能夠滿足使用者要求的非常實用且有效的發(fā)明。[0024]此外，本發(fā)明中，將測量對象向傾斜角(X軸和z軸)移送，可同時獲取根據(jù)投影光柵的相位效應(yīng)和振幅大小(焦點移動效果)，從而能夠一次性獲取，無需分開形成投影光柵驅(qū)動和測量對象移送，因此優(yōu)點在于可提高測量速度。
[0025]此外，將測量對象向X軸和z軸同時移動，能夠獲取光柵的相位獲取和焦點移動效果，因此優(yōu)點在于，無需另外實現(xiàn)焦點移動的光柵驅(qū)動和焦點移動，從而簡化裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是利用現(xiàn)有白光干涉儀的測量裝置的圖示。
[0027]圖2是本發(fā)明測量裝置的光學(xué)系統(tǒng)的圖示。
[0028]圖3是本發(fā)明測量裝置的框圖。
[0029]圖4是在本發(fā)明中根據(jù)測量對象的高度變化的振幅大小的圖示。
[0030]圖5是本發(fā)明根據(jù)焦點位置的振幅大小的圖示。
[0031]圖6是本發(fā)明通過傾斜光學(xué)系統(tǒng)的測量裝置的光學(xué)系統(tǒng)的圖示。
[0032]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的利用投影光柵振幅大小的三維測量裝置的構(gòu)成圖。
[0033]圖8是根據(jù)圖7的測量對象的移動狀態(tài)的圖示。
[0034]圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的利用投影光柵振幅大小的三維測量裝置的構(gòu)成圖。
【具體實施方式】
[0035]以下，參照附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例進(jìn)行說明。
[0036]此外，本實施例并非限定本發(fā)明的權(quán)利范圍，只是作為示例而提出，并且在不脫離其技術(shù)要點的范圍內(nèi)，可做各種變更。
[0037]圖2是本發(fā)明測量裝置的光學(xué)系統(tǒng)的圖示，圖3是本發(fā)明測量裝置的框圖，圖4是在本發(fā)明中根據(jù)測量對象的高度變化的振幅大小的圖示，圖5是本發(fā)明根據(jù)焦點位置的振幅大小的圖示。
[0038]如圖所示,本測量裝置包括:圖案映射部310,其向具有任意高度形狀的測量對象映射投影光柵的圖案；影像獲取部320，其包括圖像傳感器，所述圖像傳感器獲取映射至所述測量對象的圖案影像；焦點位置移送部330，其調(diào)整所述圖案映射部和所述影像獲取部的焦點位置，以便獲取映射至所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像；位置傳感器，其對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；控制部340，其接收投影光柵的圖案影像和位置傳感器的信號，所述投影光柵的圖案影像從所述圖像傳感器260獲取，所述位置傳感器對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；計算部350，其對輸入于所述控制部的圖像傳感器260的影像和所述位置傳感器輸入的位置輸入信號進(jìn)行計算，從而計算測量對象的高度。
[0039]通過圖2對本發(fā)明的測量裝置進(jìn)行說明，向所述測量對象映射圖案的圖案映射部310包括:光源210，其向所述測量對象照射光；投影光柵220，其具有周期成分，設(shè)置于所述光源的前方，接收所述光源的光，從而投影至測量對象；投影光柵控制器221，其對所述投影光柵的投影位置進(jìn)行控制。此處優(yōu)選地，投影光柵具有多個條紋按照一定間隔配置的周期成分。[0040]此外，對映射至所述測量對象的圖案影像進(jìn)行獲取的影像獲取部320包括:圖像傳感器260，其對投影至所述測量對象的光柵的圖案進(jìn)行獲??；影像板(board) 261，其將獲取自所述圖像傳感器的影像傳送至控制部；物鏡(objective lens)240，其配置于所述圖像傳感器和所述測量對象之間。
[0041]所述光學(xué)系統(tǒng)是將投影光柵投影至測量對象時，對物鏡240進(jìn)行投影的構(gòu)造。
[0042]換句話說，雖然圖2中對通過物鏡投影的構(gòu)造進(jìn)行了圖示，但是將包括投影透鏡(projection lens)的圖案映射部與影像獲取部分開設(shè)置，從而即使不通過物鏡，也能將投影光柵投影至測量對象(參照圖6)。
[0043]如圖2所示，將投影光柵向測量對象進(jìn)行投影時，圖案映射部310作為通過物鏡240所投影的構(gòu)造，其包括如下結(jié)構(gòu)，并且不包括其他的投影透鏡:光源210，其向所述測量對象照射光；投影光柵220，其具有周期成分，設(shè)置于所述光源的前方，接收所述光源的光，從而投影至測量對象；投影光柵控制器221，其對所述投影光柵的投影位置進(jìn)行控制。
[0044]此外，影像獲取部320還包括:圖像傳感器260，其對投影至所述測量對象的光柵的圖案進(jìn)行獲??；影像板261，其將獲取自所述圖像傳感器的影像傳送至控制部；物鏡240，其配置于所述圖像傳感器和所述測量對象之間；光分離器230，其配置于所述圖像傳感器和所述物鏡之間。并且所述圖案映射部的投影光柵通過所述光分離器230和所述物鏡240，在所述測量對象上形成影像。
[0045]此外，所述焦點位置移送部330對測量對象進(jìn)行上下移動，或者只對所述物鏡進(jìn)行上下移動，或者只對所述影像獲取部進(jìn)行上下移動，或者對所述圖案映射部和影像獲取部一起進(jìn)行上下移動，所述位置傳感器設(shè)置位置如下:對測量物進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于放置有測量對象的桌子；只對物鏡進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于物鏡的外殼(housing);只對所述影像獲取部進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于影像獲取部；對所述圖案映射部和影像獲取部一起進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于圖案映射部或影像獲取部。從而接收所述光源的光，投影至測量對象的投影光柵在投影至測量對象后，根據(jù)焦點位置移送部的移送，分析變化的投影光柵的振幅大小，從而測量測量對象的高度。
[0046]此時，對測量對象進(jìn)行上下移動，或者只對所述物鏡進(jìn)行上下移動，或者只對所述影像獲取部進(jìn)行上下移動，或者對所述圖案映射部和影像獲取部一起進(jìn)行上下移動的構(gòu)造，從業(yè)者可通過本發(fā)明的要點進(jìn)行構(gòu)成，因此省略詳細(xì)說明，但是為了有助于理解，對測量對象進(jìn)行上下移動的構(gòu)造進(jìn)行簡略說明。
[0047]此時，優(yōu)選地包括:桌子251，其放置有所述測量對象250 ；電機(jī)(motor) 252和電機(jī)驅(qū)動器(motor driver) 253，其對放置有測量對象的桌子進(jìn)行上下移動；位置傳感器255，其在所述桌子上下移動時測量桌子的位置。并且位置傳感器的信號傳送至控制部340，從而應(yīng)用到測量對象的位置計算中。
[0048]此時，所述光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)將所述物鏡240的焦點距離設(shè)為f，從所述測量對象250的一個支點到所述物鏡240的中心距離的直線距離設(shè)為b，從所述物鏡240到所述圖像傳感器260影像獲取支點的直線距離設(shè)為a，則此時光學(xué)系統(tǒng)配置為從1/f= (l/a+1/b)位置上，所述測量對象的一個支點的影像可鮮明地被所述圖像傳感器260獲取。
[0049]此外，優(yōu)選地，在本發(fā)明中，在物鏡240和光分離器230之間設(shè)置光圈241，從而可自由調(diào)節(jié)焦點深度。[0050]此外，優(yōu)選地，在本發(fā)明中配置有所述光學(xué)系統(tǒng)，以便所述影像獲取部和所述圖案映射部的焦點位置一致，并且在焦點位置移送過程中，只要始終使影像獲取部和圖案映射部的焦點位置處于一致，即使從影像獲取部移送焦點位置，投影光柵也能夠鮮明地投影至測量對象，因此可獲取鮮明的影像。
[0051]圖3通過根據(jù)本發(fā)明的框圖，對測量過程進(jìn)行說明。
[0052]本發(fā)明中，所述圖像傳感器260具有多個像素，所述各個像素配置為可獲取對應(yīng)的測量對象250支點的影像。
[0053]接下來，為了獲得映射至所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像，通過所述焦點位置移送部330進(jìn)行移動，并且存儲焦點位置移送量。
[0054]在此，對所述焦點位置移送部進(jìn)行移動的形態(tài)可選擇以下方式:對測量對象進(jìn)行上下移動；或者只對所述物鏡進(jìn)行上下移動；或者只對所述影像獲取部進(jìn)行上下移動；或者對所述圖案映射部和影像獲取部一起進(jìn)行上下移動。
[0055]此時，位置傳感器的設(shè)置位置為:對測量對象進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于放置有測量對象的桌子；只對物鏡進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于物鏡的外殼(housing);只對影像獲取部進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于影像獲取部；對圖案映射部和影像獲取部一起進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于圖案映射部或影像獲取部。
[0056]以下，對測量對象進(jìn)行上下移動的方式進(jìn)行更加詳細(xì)地說明。
[0057]所述測量對象控制為向上方或下方每次移動一定的距離，此時所述測量對象因為放置于桌子251，因此通過控制部340對電機(jī)驅(qū)動器進(jìn)行控制，從而隨著對桌子每次移動一定的距離，測量對象每次移動一定的距離。
[0058]所述測量對象250每次移動一定距離時，會使投影至所述測量對象的所述投影光柵的圖案移動，之后，圖像傳感器260的各像素獲取所對應(yīng)的測量對象的支點影像。
[0059]選擇以下方式時，對從業(yè)者來說，應(yīng)用的技術(shù)參照本發(fā)明的詳細(xì)說明所記載的內(nèi)容，可易于執(zhí)行，因此在本發(fā)明中省略詳細(xì)說明。所述方式包括:測量對象不動，只對物鏡進(jìn)行上下移動；或只對影像獲取部進(jìn)行上下移動；或?qū)D案映射部和影像獲取部一起進(jìn)行上下移動。
[0060]以下對投影光柵和其的控制進(jìn)行說明。
[0061]投影光柵優(yōu)選為，具有一定周期的復(fù)數(shù)條紋形狀，并且亮度變化形成正弦波形狀。
[0062]對所述投影光柵進(jìn)行變化的同時獲取影像時，將所屬測量對象的高度位置傳送至控制部，而對投影光柵220進(jìn)行變化，投影至測量對象，同時獲取影像時，測量對象優(yōu)選為靜止，但是也可在低速移動中進(jìn)行影像獲取。
[0063]對投影光柵220的圖案進(jìn)行變化的方法，可通過對繪有光柵的玻璃板進(jìn)行移動，或通過IXD制造投影光柵。
[0064]所述計算部350將從各個像素獲取的影像上，對隨著投影光柵的圖案變化的振幅進(jìn)行計算，此時，當(dāng)測量對象移動一定距離后靜止，則對投影至測量對象的投影光柵圖案進(jìn)行變化，同時獲取影像。
[0065]換句話說，測量對象移動一定距離后，對投影光柵進(jìn)行變化的同時獲取影像，以便在靜止?fàn)顟B(tài)下可獲得所投影的投影光柵的振幅，之后，重新再將測量對象重新移動一定距離，從而重新對投影光柵進(jìn)行變化，進(jìn)而獲取影像。反復(fù)進(jìn)行此過程后，則最終圖像傳感器的各像素中，通過在測量對象的各個位置獲得的影像，可求得投影格柵振幅的大小。
[0066]觀察圖4，圖示了在測量對象物的一個支點上所獲得的測量對象各位置(zl、z2、z3、z4、z5)上的振幅大小，所述的測量對象物的一個支點對應(yīng)于圖像傳感器的一個像素。
[0067]在圖4中，假設(shè)z3位置上圖像傳感器可獲得最清晰的影像時(此為焦點最合適的情況)，在離開z3位置，焦點會不合適，從而投影光柵的振幅值變小。
[0068]換句話說，當(dāng)zl、z2位置(比z3位置低時)的振幅大小分別為pl、p2, z4、z5位置(比z3位置高時)的振幅大小分別為p4、p5，焦點合適的z3位置上的振幅為p3時，可知最終p3的值為最大。
[0069]由此，如果對應(yīng)于圖像傳感器的各像素的測量對象的各個支點為[P (x，y)x=l,，ny=l..η]，則測量對象的各個支點的高度定為振幅最大時的測量對象的高度，所述振幅從各個像素求得所獲得，則可求得測量對象的所有支點上的高度數(shù)據(jù)。
[0070]由此，從圖像傳感器的各個像素所獲得的影像中，將振幅最大時測量對象所屬支點的聞度定為所述支點的聞度，并且對應(yīng)于所有像素的測量對象支點的聞度定為，在振幅最大時，測量對象的所述測量對象支點的高度。如此便可求出所有測量對象的所有支點的高度值。
[0071]圖5表示測量對象的一個支點處于焦點位置時，以及脫離焦點位置時，從所屬像素獲得的投影光柵振幅的大小的試驗結(jié)果，焦點位置上振幅值最大，在向上方或下方脫離焦點位置時，其振幅的值表現(xiàn)為變小。
[0072]以下，對本發(fā)明的測量方法進(jìn)行說明。
[0073]本測量方法涉及利用三維形狀測量裝置的三維形狀測量方法，所述三維形狀測量裝置包括:圖案映射部，其向具有任意高度形狀的測量對象映射投影光柵的圖案；影像獲取部，其包括圖像傳感器，所述圖像傳感器獲取映射至所述測量對象的圖案影像；焦點位置移送部，其調(diào)整所述圖案映射部和所述影像獲取部的焦點位置，以便獲取映射至所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像；位置傳感器，其對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；控制部，其接收投影光柵的圖案影像和位置傳感器的信號，所述投影光柵的圖案影像從所述圖像傳感器獲取，所述位置傳感器對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；計算部，其對輸入于所述控制部的圖像傳感器的影像和所述位置傳感器輸入的位置輸入信號進(jìn)行計算，從而計算測量對象的高度。所述測量方法包括如下步驟:第I步驟，所述影像獲取部的圖像傳感器具有多個像素，并且所述各個像素設(shè)置為可獲取所述測量對象的對應(yīng)支點的影像；第2步驟，為了獲取映射于所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像，通過所述焦點位置移送部進(jìn)行移動，并且對焦點位置移送量進(jìn)行存儲；第3步驟，向所述測量對象映射具有周期成分的投影光柵圖案;第4步驟，獲取映射有所述投影光柵圖案的測量對象的影像；第5步驟，對所述投影光柵在一個周期內(nèi)進(jìn)行移動，同時向測量對象映射圖案；第6步驟，所述投影光柵在一個周期內(nèi)移動，同時獲取映射于測量對象的圖案；第7步驟，從所述獲取的影像的各個像素上，對所述投影光柵圖案的振幅進(jìn)行計算；第8步驟，決定所述各個像素上投影光柵圖案的振幅最大值。
[0074]此外，本發(fā)明中，在所述第2步驟中還包括第2-1步驟，所述焦點位置移送為，對測量對象進(jìn)行上下移動，或者只對所述物鏡進(jìn)行上下移動，或者只對影像獲取部進(jìn)行上下移動，或者對所述圖案映射部和影像獲取部一起進(jìn)行上下移動，所述位置傳感器設(shè)置位置為如下:對測量物進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于放置有測量對象的桌子；只對物鏡進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于物鏡的外殼；只對影像獲取部進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于影像獲取部；對圖案映射部和影像獲取部一起進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于圖案映射部或影像獲取部。
[0075]進(jìn)一步，本發(fā)明在所述第8步驟后，還包括第9步驟，對應(yīng)于所述各個像素的測量對象支點的高度，通過所述第8步驟中振幅最大時所存儲的焦點距離移送量信息，定為所屬測量對象支點的高度。
[0076]此外，本發(fā)明中，第9步驟之后還包括第10步驟，決定對應(yīng)于所有像素的測量對象支點的高度，并且連接所述各個測量對象的支點，從而對整體測量對象形狀進(jìn)行顯示。
[0077]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，通過圖7至圖9，對可同時獲取投影格柵振幅和振幅大小的構(gòu)成進(jìn)行說明。
[0078]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的利用投影光柵振幅大小的三維測量裝置的構(gòu)成圖。
[0079]如圖7的構(gòu)成圖所示，圖案映射部3100，其向具有任意高度形狀的測量對象映射投影光柵的圖案；影像獲取部3200，其包括圖像傳感器，所述圖像傳感器獲取映射至所述測量對象的圖案影像；焦點位置移送部3300，其調(diào)整所述圖案映射部和所述影像獲取部的焦點位置，以便獲取映射至所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像；位置傳感器，其對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；控制部3400，其接收投影光柵的圖案影像和位置傳感器的信號，所述投影光柵的圖案影像從所述圖像傳感器260獲取，所述位置傳感器對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測；計算部3500，其對輸入于所述控制部的圖像傳感器的影像和所述位置傳感器輸入的位置輸入信號進(jìn)行計算，從而計算測量對象的高度。其中，所述焦點位置移送部3300，將所述測量對象同時向X軸方向和z軸方向驅(qū)動，并對投影光柵圖案的焦點進(jìn)行調(diào)節(jié)的同時，獲取所屬一個周期的投影光柵圖案，對獲取的投影光柵圖案的振幅進(jìn)行計算，從而獲取測量對象的三維信息。
[0080]此處，在圖7的實施例中主要技術(shù)要點在于，為了投影光柵圖案的周期獲取，以及反射光的焦點獲取，測量對象同時移動至X軸和Z軸，同時滿足投影光柵的相位移動效果(根據(jù)投影光柵斗周期(bucket period)求出振幅)和焦點位置移動效果，從而可獲得測量對象表面的三維信息。
[0081]向測量對象2500映射圖案的圖案映射部3100包括:光源2100，其向所述測量對象照射光；投影光柵2200，其具有周期成分，并設(shè)置于所述光源的前方，接收所述光源的光，從而投影至測量對象。此處優(yōu)選地，所述投影光柵具有多個條紋按照一定間隔配置的周期成分。
[0082]此外，對映射至所述測量對象的圖案影像進(jìn)行獲取的影像獲取部3200包括:圖像傳感器2600，其對投影至所述測量對象的光柵的圖案進(jìn)行獲?。挥跋癜?board) 2610，其將獲取自所述圖像傳感器的影像傳送至控制部；物鏡(objective lens) 2400，其配置于所述圖像傳感器和所述測量對象之間。所述光學(xué)系統(tǒng)是將投影光柵投影至測量對象時，對物鏡2400進(jìn)行投影的構(gòu)造。
[0083]此外，影像獲取部3200包括:圖像傳感器2600，其對投影至所述測量對象的光柵的花紋進(jìn)行獲??；影像板2610，其將獲取自所述圖像傳感器的影像傳送至控制部；物鏡2400，其配置于所述圖像傳感器和所述測量對象之間；光分離器2300，其配置于所述圖像傳感器和所述物鏡之間。并且所述圖案映射部的投影光柵通過所述光分離器2300和所述物鏡240，在所述測量對象上形成映射。
[0084]此外，所述焦點位置移送部3300對測量對象進(jìn)行驅(qū)動時，向一定傾斜角移動，換句話說，同時向X軸方向和Z軸方向移動。由此,X軸方向的移動屬于光柵的相位移動效果，并且Z軸方向的移動可具有焦點位置移動效果。由此，本發(fā)明不需要用于對投影光柵進(jìn)行斗驅(qū)動(bucket drive)的驅(qū)動器(現(xiàn)有的投影光柵驅(qū)動器)，需要構(gòu)成一種測量裝置，其隨著對測量對象同時向X軸和z軸進(jìn)行移動，能夠同時確保投影光柵的振幅和振幅大小。
[0085]所述焦點位置移送部3300可由一個載物臺(stage)構(gòu)成，所述載物臺包括用于驅(qū)動測量對象的電機(jī)2520和用于檢測移動值的位置傳感器2550。并且額外包括對所述電機(jī)進(jìn)行控制的電機(jī)驅(qū)動器2530。
[0086]圖8是根據(jù)圖7的測量對象移動形態(tài)的圖示。是根據(jù)本發(fā)明的測量對象的移動形態(tài)的圖示。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的焦點位置移送部可由一個載物臺(stage)構(gòu)成，其包括電機(jī)和位置傳感器，以便可向測量對象的X軸方向和z軸方向同時進(jìn)行移動。如圖3所示，隨著對測量對象向一定傾斜角移動，X軸方向的移送屬于用于獲取信息的移送，所述信息根據(jù)投影光柵的相位獲取而來，并且z軸方向的移送屬于用于焦點排序的移送。對于向X軸方向和z軸方向移動的移動值，其用途在于，通過位置傳感器獲取移動值后，將其傳送至計算部，從而體現(xiàn)測量對象的高度信息。
[0087]接下來對根據(jù)本發(fā)明的測量方法進(jìn)行說明。
[0088]包括如下步驟:第I步驟，影像獲取部的圖像傳感器具有多種像素，并且設(shè)置為所述各個像素可獲取所述測量對象的對應(yīng)支點的影像；第2步驟，為了獲取映射于所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像，通過所述焦點位置移送部進(jìn)行移動，同時對投影光柵的圖案進(jìn)行映射；第3步驟，通過所述第2步驟，獲取所述測量物的焦點位置信息，同時獲取所屬于投影光柵的一個周期的圖案；第4步驟，在所述獲取的影像的各個像素上，對所述投影光柵圖案的振幅進(jìn)行計算；第5步驟，決定所述各個像素上投影光柵圖案的振幅最大值。
[0089]更加具體地說明，對測量對象向X軸方向和z軸方向進(jìn)行驅(qū)動的同時，將通過位置傳感器2550所檢測的移動值提供至計算部，并且影像獲取部獲取圖像傳感器的多種像素(pixel)上所獲取的大小，從而通過影像板提供至計算部。此時，焦點位置移動部所獲取的z軸的移動值屬于用于獲取鮮明影像的焦點信息。
[0090]X軸的移動值獲得補(bǔ)償移動值來獲取的投影光柵的振幅，并且測量對象的各個支點獲取的投影光柵振幅在z軸方向連續(xù)獲得，最終圖像傳感器的各個像素中，通過測量對象的各個位置上獲得的影像，可獲得投影光柵振幅的大小。假設(shè)圖像傳感器獲取有最清晰的影像時(此為焦點最合適的情況)，在脫離焦點區(qū)域最清晰的區(qū)域位置上，由于焦點不合適而使投影光柵的振幅值變小。由此決定振幅最大的焦點，在此補(bǔ)償焦點距離移送量(移動值)，從而可確保測量對象的高度信息。
[0091]換句話說，測量對象向X軸方向和z軸方向同時移動，并且同時補(bǔ)償X軸方向的移送值，從而求出投影光柵圖案的振幅，并且補(bǔ)償z軸方向的移送值，從而決定最佳的焦點信息，所述最佳焦點信息用于清楚地地獲得測量對象的影像。
[0092]換句話說，所述第5步驟后，構(gòu)成第6步驟:對應(yīng)于所述各個像素的測量對象支點的高度，在所述第5步驟中振幅最大時，通過所存儲的焦點距離移送量信息(z軸移動量)，決定為所屬測量對象支點的高度。
[0093]此外，所述第6步驟后，構(gòu)成第7步驟:決定對應(yīng)于所有像素的測量對象支點的高度后，將所述各個測量對象的支點進(jìn)行連接，從而算出所有測量對象的形狀。
[0094]圖9作為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，是利用投影光柵振幅大小的三維測量裝置的構(gòu)成圖。圖8的圖示是根據(jù)本發(fā)明的另一個方法，其用于同時實現(xiàn)投影光柵的相位獲取和焦點移送，測量對象只向X軸方向驅(qū)動，但是需以投影光柵映射為一定角度，從而獲取相關(guān)信息。
[0095]現(xiàn)有測量中，對用于映射相當(dāng)于焦點移送和投影光柵的一個周期圖案的焦點移送過程和投影光柵映射過程，進(jìn)行了各自體現(xiàn)。但是在具有所述構(gòu)成的本發(fā)明中，將兩個過程一次性實現(xiàn)，從而獲取所述信息，因此優(yōu)點在于，能夠更加迅速地獲取測量對象的三維信息，并且裝置結(jié)構(gòu)簡單。
【權(quán)利要求】
1.一種利用投影光柵圖案振幅大小的三維形狀測量裝置，其特征在于，包括: 圖案映射部，其向具有任意高度形狀的測量對象映射投影光柵的圖案； 影像獲取部，其包括圖像傳感器，所述圖像傳感器獲取映射至所述測量對象的圖案影像； 焦點位置移送部，其調(diào)整所述圖案映射部和所述影像獲取部的焦點位置，以便獲取映射至所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像； 位置傳感器，其對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測； 控制部，其接收投影光柵的圖案影像和位置傳感器的信號，所述投影光柵的圖案影像從所述圖像傳感器獲取，所述位置傳感器對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測； 計算部，其對輸入于所述控制部的圖像傳感器的影像和所述位置傳感器輸入的位置輸入信號進(jìn)行計算，從而計算測量對象的高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用投影光柵振幅大小的三維形狀測量裝置，其特征在于，包括圖案映射部和影像獲取部， 其中， 所述圖案映射部向所述測量對象映射圖案，其包括: 光源，其向所述測量對象照射光； 投影光柵，其具有周期成分，并設(shè)置于所述光源的前方，接收所述光源的光，從而投影至測量對象； 投影光柵控制器，其對所述投影光柵的投影位置進(jìn)行控制； 投影透鏡，其將所述投影光柵映射于測量對象， 所述影像獲取部對映射至所述測量對象的圖案影像進(jìn)行獲取，其包括: 圖像傳感器，其對投影至所述測量對象的光柵的圖案進(jìn)行獲?。? 影像板，其將獲取自所述圖像傳感器的影像傳送至控制部； 物鏡，其配置于所述圖像傳感器和所述測量對象之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用投影光柵振幅大小的三維形狀測量裝置，其特征在于包括圖案映射部和影像獲取部，并且所述圖案映射部的投影光柵通過所述光分離器和所述物鏡，在所述測量對象上形成影像， 所述圖案映射部向所述測量對象映射圖案，其包括: 光源，其向所述測量對象照射光； 投影光柵，其具有周期成分，并設(shè)置于所述光源的前方，接收所述光源的光，從而投影至測量對象； 投影光柵控制器，其對所述投影光柵的投影位置進(jìn)行控制， 所述影像獲取部對映射至所述測量對象的圖案影像進(jìn)行獲取，其包括: 圖像傳感器，其對投影至所述測量對象的光柵的圖案進(jìn)行獲??； 影像板，其將獲取自所述圖像傳感器的影像傳送至控制部； 物鏡，其配置于所述圖像傳感器和所述測量對象之間； 光分離器，其配置于所述圖像傳感器和所述物鏡之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的利用投影光柵振幅大小的三維形狀測量裝置，其特征在于，所述焦點位置移送部進(jìn)行如下操作，從而接收所述光源的光，投影至測量對象的投影光柵在投影至測量對象后，根據(jù)焦點位置移送部的移送，分析變化的投影光柵的振幅大小，從而測量測量對象的高度，所述焦點位置移送部的操作包括: 對測量對象進(jìn)行上下移動，或者只對所述物鏡進(jìn)行上下移動，或者只對影像獲取部進(jìn)行上下移動，或者對所述圖案映射部和影像獲取部一起進(jìn)行上下移動，所述位置傳感器設(shè)置位置為如下:對測量物進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于放置有測量對象的桌子；只對物鏡進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于物鏡的外殼；只對影像獲取部進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于影像獲取部；對圖案映射部和影像獲取部一起進(jìn)行上下移動時，設(shè)置于圖案映射部或影像獲取部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用投影光柵振幅大小的三維形狀測量裝置，其特征在于: 配置有所述光學(xué)系統(tǒng)，以便所述影像獲取部和所述圖案映射部的焦點位置一致，并且焦點位置移送過程中影像獲取部和圖案映射部的焦點位置始終一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用投影光柵振幅大小的三維形狀測量裝置，其特征在于: 所述圖像傳感器具有多個像素，所述各個像素配置為可獲取對應(yīng)的測量對象支點的影像，之后將所述焦點位置移送部向上方或下方每次移動一定距離，所述焦點位置移送部在每次移動一定距離時，圖像傳感器的各像素獲取對應(yīng)的測量對象的支點影像，并且所述測量對象上所述投影光柵移動并獲取影像時，將相關(guān)的焦點位置移送部的高度信息傳送至控制部，所述計算部對從所述各個像素獲取的影像，隨著投影光柵移動的振幅進(jìn)行計算，各個像素所獲得的影像上，振幅最大時，從焦點位置移送部的高度信息獲取其圖像所對應(yīng)的測量對象支點的高度，對應(yīng)于所述圖像傳感器的所有像素的測量對象各個支點的高度，也按如下獲得:當(dāng)各個像素所獲得的影像上，振幅最大時，從焦點位置移送部的高度信息獲取其像素所對應(yīng)的測量對象支點的高度。
7.利用投影光柵振幅大小的三維形狀測量方法，其特征在于， 所述三維形狀測量裝置包括:` 圖案映射部，其向具有任意高度形狀的測量對象映射投影光柵的圖案； 影像獲取部，其包括圖像傳感器，所述圖像傳感器獲取映射至所述測量對象的圖案影像； 焦點位置移送部，其調(diào)整所述圖案映射部和所述影像獲取部的焦點位置，以便獲取映射至所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像； 位置傳感器，其對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測； 控制部，其接收投影光柵的圖案影像和位置傳感器的信號，所述投影光柵的圖案影像從所述圖像傳感器獲取，所述位置傳感器對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測； 計算部，其對輸入于所述控制部的圖像傳感器的影像和所述位置傳感器輸入的位置輸入信號進(jìn)行計算，從而計算測量對象的高度， 所述測量方法包括如下步驟: 第I步驟，所述影像獲取部的圖像傳感器具有多個像素，并且所述各個像素設(shè)置為可獲取所述測量對象的對應(yīng)支點的影像； 第2步驟，為了獲取映射于所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像，通過所述焦點位置移送部進(jìn)行移動，并且對焦點位置移送量進(jìn)行存儲； 第3步驟，向所述測量對象映射具有周期成分的投影光柵圖案； 第4步驟，獲取映射有所述投影光柵圖案的測量對象的影像； 第5步驟，對所述投影光柵在一個周期內(nèi)進(jìn)行移動，同時向測量對象映射圖案；第6步驟，所述投影光柵在一個周期內(nèi)移動，同時獲取映射于測量對象的圖案； 第7步驟，從所述獲取的影像的各個像素上計算所述投影光柵圖案的振幅； 第8步驟，決定所述各個像素上投影光柵圖案的振幅最大值，
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用投影光柵振幅大小的三維形狀測量方法，其特征在于，還包括第9步驟: 在所述第8步驟后，對應(yīng)于所述各個像素的測量對象支點的高度，通過所述第8步驟中振幅最大時所存儲的焦點距離移送量信息，定為所屬測量對象支點的高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用投影光柵振幅大小的三維形狀測量方法，其特征在于，還包括第10步驟: 第9步驟之后，決定對應(yīng)于所有像素的測量對象支點的高度，并且連接所述各個測量對象的支點，從而對整體測量對象形狀進(jìn)行計算。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中任意一項所述的利用投影光柵振幅大小的三維形狀測量裝置，其特征在于: 所述物鏡上配置有光圈。
11.利用投影光柵圖案振幅的三維形狀測量裝置，其特征在于: 其包括: 圖案映射部，其向具有任意高度形狀的測`量對象映射投影光柵的圖案； 影像獲取部，其包括圖像傳感器，所述圖像傳感器獲取映射至所述測量對象的圖案影像； 焦點位置移送部，其調(diào)整所述圖案映射部和所述影像獲取部的焦點位置，以便獲取映射至所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像； 位置傳感器，其對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測； 控制部，其接收投影光柵的圖案影像和位置傳感器的信號，所述投影光柵的圖案影像從所述圖像傳感器獲取，所述位置傳感器對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測； 計算部，其對輸入于所述控制部的圖像傳感器的影像和所述位置傳感器輸入的位置輸入信號進(jìn)行計算，從而計算測量對象的高度， 所述焦點位置移送部將所述測量對象同時向X軸方向和Z軸方向驅(qū)動，并對投影光柵圖案的焦點進(jìn)行調(diào)節(jié)的同時，獲取相當(dāng)于一個周期的投影光柵圖案，對獲取的投影光柵圖案的振幅進(jìn)行計算，從而獲取測量對象的三維信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的利用投影光柵振幅的三維形狀測量裝置，其特征在于: 向測量對象映射圖案的圖案映射部包括: 光源，其向所述測量對象照射光； 投影光柵，其具有周期成分，并設(shè)置于所述光源的前方，接收所述光源的光，從而投影至測量對象， 對映射至所述測量對象的圖案影像進(jìn)行獲取的影像獲取部包括: 圖像傳感器，其對投影至所述測量對象的光柵的圖案進(jìn)行獲取； 影像板，其將獲取自所述圖像傳感器的影像傳送至控制部； 物鏡，其配置于所述圖像傳感器和所述測量對象之間； 光分離器，其配置于所述圖像傳感器和所述物鏡之間，并且，所述圖案映射部的投影光柵通過所述光分離器和所述物鏡，在所述測量對象上形成映射。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的利用投影光柵振幅的三維形狀測量裝置，其特征在于: 所述焦點位置移送部通過載物臺來實現(xiàn)，其包括電機(jī)和位置傳感器，所述電機(jī)用于將測量對象向X軸方向和z軸方向同時移動，所述位置傳感器用于檢測移送值。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的利用投影光柵振幅大小的三維形狀測量裝置，其特征在于: 所述圖像傳感器具有多個像素，并且所述各個像素配置為獲得對應(yīng)的測量對象支點的影像之后，將所述測量對象向X軸或z軸同時移動，所述焦點位置移送部每次移動一定距離時，圖像傳感器的各像素獲取對應(yīng)的測量對象的支點影像，同時將投影光柵的振幅在所述計算部進(jìn)行計算，并且在各個像素所獲得的影像上，振幅最大時，從焦點位置移送部的高度信息獲取其圖像所對應(yīng)的測量對象支點的高度， 對應(yīng)于圖像傳感器的所有像素的測量對象各個支點的高度，也按如下獲得:當(dāng)各個像素所獲得的影像上，振幅最大時，從焦點位置移送部的移送信息中獲取其像素所對應(yīng)的測量對象支點的高度。
15.利用投影光柵振幅大小的三維形狀測量方法，其特征在于: 三維形狀測量裝置包括: 圖案映射部，其向具有任意高度形狀的測量對象映射投影光柵的圖案；` 影像獲取部，其包括圖像傳感器，所述圖像傳感器獲取映射至所述測量對象的圖案影像； 焦點位置移送部，其調(diào)整所述圖案映射部和所述影像獲取部的焦點位置，以便獲取映射至所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像； 位置傳感器，其對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測； 控制部，其接收投影光柵的圖案影像和位置傳感器的信號，所述投影光柵的圖案影像從所述圖像傳感器獲取，所述位置傳感器對所述焦點位置移送量進(jìn)行檢測； 計算部，其對輸入于所述控制部的圖像傳感器的影像和所述位置傳感器輸入的位置輸入信號進(jìn)行計算，從而計算測量對象的高度， 所述測量方法包括如下步驟: 第I步驟，所述影像獲取部的圖像傳感器具有多個像素，并且所述各個像素設(shè)置為可獲取所述測量對象的對應(yīng)支點的影像； 第2步驟，為了獲取映射于所述測量對象的投影光柵圖案的鮮明影像，通過所述焦點位置移送部進(jìn)行移動，同時對投影光柵的圖案進(jìn)行映射； 第3步驟，通過所述第2步驟，獲取所述測量物的焦點位置信息，同時獲取所屬于投影光柵的一個周期的圖案； 第4步驟，在所述獲取的影像的各個像素上計算所述投影光柵圖案的振幅； 第5步驟，決定所述各個像素上投影光柵圖案的振幅最大值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的利用投影光柵振幅大小的三維形狀測量方法，其特征在于，還包括第6步驟: 在所述第5步驟后，對應(yīng)于所述各個像素的測量對象支點的高度，在所述第5步驟中振幅最大時，通過所存儲的焦點距離移送量信息，決定為所屬測量對象支點的高度。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的利用投影光柵振幅大小的三維形狀測量方法，其特征在于，還包括第7步驟: 在所述第6步驟后，決定對應(yīng)于所有像素的測量對象支點的高度，將所述各個測量對象的支點進(jìn)行連接，從而算出所有測量對象的形狀。
【文檔編號】G01B11/25GK103782129SQ201280043971
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月9日
【發(fā)明者】樸潤德 申請人:（株）茵斯派托