[发明专利]三维测量方法与仪器

权利要求书

1.一种三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、设置微透镜阵列，使该微透镜阵列包括阵列排列的多个单元透镜；并使该微透镜阵列朝向工件的待测表面，从而使该工件上的待测表面的特征点通过微透镜阵列形成多个像点；

S2、设置传感平面，使该传感平面与微透镜阵列所在平面平行，使传感平面与微透镜阵列所在平面之间的距离为传感距离；获取工件上待测表面的特征点在传感平面上所形成的多个像点；

S3、设置映射平面，并在该映射平面上设置多个映射点；使该多个映射点与特征点的多个像点一一对应；设置重聚焦平面，并使该重聚焦平面与映射平面平行，且使重聚焦平面与映射平面之间的距离等于传感距离；在该重聚焦平面上设置会聚点阵列，使该会聚点阵列包括阵列排列的多个会聚点；并使该多个会聚点与所述多个单元透镜的中心一一对应；且使该多个会聚点与多个映射点一一对应；

S4、连接特征点的每个像点的映射点与该映射点对应的会聚点，以形成该特征点的多个重聚焦连线；该多个重聚焦连线相交于重聚焦点；建立工件所在空间的物空间三维坐标系以及重聚焦点所在空间的重聚焦点三维坐标系；使物空间三维坐标系与重聚焦点三维坐标系对应；计算该重聚焦点的三维坐标，并根据物空间三维坐标系与重聚焦点三维坐标系的对应关系以及重聚焦点的三维坐标计算得到特征点的三维坐标；

S5、将该特征点的三维坐标显示出来。

2.根据权利要求1所述的三维测量方法，其特征在于，根据步骤S1-步骤S4通过一次测量得到工件的待测表面上所有特征点的三维坐标；并根据得到的工件待测表面上所有特征点的三维坐标绘制出工件待测表面的三维形貌。

3.根据权利要求1所述的三维测量方法，其特征在于，所述传感平面包括一个CCD图像传感器的传感器面，该传感器面被分割为阵列排列的多个传感区；该多个传感区与多个单元透镜一一对应。

4.根据权利要求1所述的三维测量方法，其特征在于，所述传感平面包括CMOS图像传感器的传感器面；该CMOS图像传感器的传感器面与微透镜阵列所在平面平行。

5.根据权利要求1所述的三维测量方法，其特征在于，所述步骤S3包括：根据获取的特征点的多个像点，计算得到该特征点的同名点间距；并根据同名点间距在映射平面上设置映射点。

6.根据权利要求1所述的三维测量方法，其特征在于，所述步骤S4还包括步骤S41：转动工件，使工件上的背向微透镜阵列的特征点朝向该微透镜阵列，并重复步骤S1-步骤S4以计算得到该工件上的背向微透镜阵列的特征点在工件转动后在物空间三维坐标系中的三维坐标；然后根据该工件转动的角度，计算得到该特征点在工件转动前在物空间三维坐标系中的三维坐标。

7.根据权利要求6所述的三维测量方法，其特征在于，根据步骤S1-步骤S4以及步骤S41得到工件的朝向微透镜阵列和背向微透镜阵列的表面上所有特征点的三维坐标；并根据得到的工件朝向微透镜阵列和背向微透镜阵列的表面上所有特征点的三维坐标绘制出工件的三维形貌。