[发明专利]三维形状测量装置及测量方法

说明书

本申请是申请日为2009年2月25日、申请号为200980107016.X、发明名称为“三维形状测量装置及测量方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

技术问题

因此，本发明针对上述问题，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

根据本发明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。

根据本发明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。

根据本发明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。

根据本发明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。