[发明专利]轮廓测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量要测量的物体（被测量物体）的三维（3D）轮廓的轮廓测量装置。

背景技术

利用激光测距仪的方法已知为用于测量被测量物体的3D轮廓的常规方法（例如，参照，专利文献1）。该方法要将激光束施加到被测量物体的表面上，以从与该激光束的施加方向不同的方向来观察该被测量物体，并且根据三角测量原理来获取利用该激光束照射的被测量物体的3D轮廓。在该方法中，激光束在被测量物体上扫描，由此可以获取整个被测量物体的3D轮廓。

引用列表

专利文献

专利文献1：美国专利No.4993835

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在执行扫描照射的情况下，然而，激光束随着从外部添加至测量装置的振动而偏离预定照射角，并且所测量的3D轮廓将具有误差。

本发明鉴于该问题而实现，并且本发明的一个目的是提供一种缩减因振动影响而造成的3D轮廓的测量误差的轮廓测量装置。

用于解决所述问题的手段

根据本发明一实施例的轮廓测量装置包括：轮廓测量单元、位置获取单元、轮廓计算单元、偏斜检测单元和控制单元。该轮廓测量单元具有用于将预定图案投影到被测量物体上的投影单元、和用于将由投影单元投影的图案成像的成像单元。该位置获取单元获取轮廓测量单元的至少一个位置，并且获取被测量物体上的投影图案的图案位置。该轮廓计算单元被连接以能够与成像单元和位置获取单元通信，并且基于来自成像单元的图像信息和来自位置获取单元的位置信息来计算被测量物体的轮廓。该偏斜检测单元检测投影单元的偏斜。该控制单元连接至偏斜检测单元，并且基于由偏斜检测单元检测到的投影单元的偏斜来执行针对轮廓测量单元的主动修正和/或针对轮廓计算单元的被动修正。该主动修正针对轮廓测量单元的位置控制或操作控制来执行，而该被动修正针对轮廓计算单元的计算操作来执行。

根据本发明该实施例的轮廓测量装置还可以包括移位机构，该移位机构在轮廓测量单元被由此保持的状态下，根据来自控制单元的输出将轮廓测量单元的位置移位，作为主动修正。

具体来说，该移位机构根据来自控制单元的输出，对被测量物体上的由投影单元投影图案的照明目标位置执行修正。该投影单元可以具有图案形成单元，该图案形成单元基于来自光源的光生成要投影到被测量物体的表面上的预定图案。在这种情况下，该移位机构沿与图案的投影方向垂直的方向将图案形成单元的至少一个局部部件移位。由图案形成单元基于来自光源的光所生成的图案优选为线形图案，并且该移位机构沿与所述线的纵向垂直的方向将图案生成单元的至少一个局部部件移位。

在根据本发明该实施例的轮廓测量装置中，控制单元基于由偏斜检测单元检测到的偏斜，来控制移位机构以修正被测量物体上的由投影单元投影图案的照明目标位置，作为主动修正。

在根据本发明该实施例的轮廓测量装置中，移位机构优选地被配置成将投影单元和成像单元保持在投影单元和成像单元的相对位置保持固定的状态下。移位机构具有用于执行对轮廓测量单元的主动修正的修正机构、和用于相对于被测量物体移动修正机构的移动机构单元。该控制单元基于由偏斜检测单元检测到的偏斜与移动机构单元的移动量之间的差，来控制修正机构以修正被测量物体上的由投影单元投影图案的照明目标位置。

在根据本发明该实施例的轮廓测量装置中，该控制单元可以根据由偏斜检测单元检测到的偏斜的量，对基于从位置获取单元输出的信息所获取的图案的位置信息来执行修正控制，作为被动修正。在这种情况下，轮廓测量装置还包括移动机构单元，该移动机构单元在保持投影单元和成像单元的相对位置的状态下，相对于被测量物体移动投影单元和成像单元。控制单元基于由偏斜检测单元检测到的偏斜与移动机构单元的移动量之间的差，对从位置获取单元获取的图案的图像的投影位置来执行修正控制。

在根据本发明该实施例的轮廓测量装置中，控制单元可以基于由偏斜检测单元检测到的偏斜信息来确定成像单元的成像定时，作为主动修正。在这种情况下，控制单元基于由偏斜检测单元检测到的偏斜信息控制成像单元成像的定时，以在偏斜的相位是预定值的整数倍时使成像单元将图案成像。控制单元可以基于由偏斜检测单元检测到的偏斜信息控制成像单元成像的定时，以按在获取一个帧的持续时间内，形成在成像单元上的图案图像的因偏斜而造成的运动的运动量不大于成像单元中一像素节距的这种定时来将所述图案成像。