[发明专利]条纹投影方法、条纹投影装置和计算机程序产品

说明书

一种用于确定主体(12)的形貌的条纹投影方法，包括以下步骤：将一系列成组图案(Ti)投影到主体(12)的表面(20)上，其中每个组均具有至少两个图案(Ti)，并且其中每个图案(Ti)均具有S个条纹；对于每个图案(Ti)，记录具有所投影的图案的表面(20)的图像(24.i)，从而形成一系列的记录；以及从所述图像(24.i)计算形貌，其中投影这种图案，其中每个条纹均具有垂直于条纹纵向方向(L)的强度分布，并且每个强度分布均可以由具有空间相位(β)的函数(Q)表达。根据本发明，相位(β)根据条纹的序数(s)的代码(g(s))而变化。

背景技术

本发明涉及一种用于确定主体的形貌的条纹投影方法，包括步骤：(a)将一系列成组的图案投影到主体的表面上，其中每个组均具有至少两个图案，并且其中每个图案均具有S个条纹，(b)对于每个图案，记录具有投影图案的表面的图像，使得形成一系列的记录，以及(c)根据图像计算形貌。

根据第二方面，本发明涉及一种用于确定主体的形貌的条纹投影装置，具有(i)投影仪，所述投影仪用于将一系列成组的图案投影到主体表面上；(ii)照相机，所述照相机用于记录具有投影图案的表面的图像；和(iii)控制器，所述控制器连接到投影仪和照相机。根据第三方面，本发明涉及一种计算机程序产品。

为了测量主体的形貌，例如使用了有源三角测量方法。这里，投影仪将多个光图案连续地投影到待测量的主体的表面上，并且由照相机记录由图案照射的表面的图像，所述照相机通常相对于投影仪横向偏移。所有这些方法都具有这样的事实：照相机的观察光线与投影仪的各个对应的光照光线或各个对应的光照平面几何相交。确定照相机像素与投影仪像素或投影仪线之间的对应性被称为对应性问题。

为了解决对应性问题，提出了各种投影图案。例如，已知的是用一系列条纹图案照射主体，其中条纹根据时间上顺序的图案遵循格雷码。这里，有利的是，对于具有不允许明确地确定主体表面上的相关点是否已被照射的亮度值的那些照相机像素，主体表面的点的计算更加鲁棒。

在这种条纹投射方法中，存在的缺点在于，反射表面(例如光滑的表面)只能以很大的困难才能测量。这种条纹投射方法在主体的表面以可能生成多次反射的方式被成形的情况下尤其不可靠。

US 2011 008 471 A1公开了一种方法，其中一方面使用基于格雷码的条纹投影，另一方面使用具有正弦强度分布的投影。通过这两种不同的投影获得的数据被一起使用，以便计算样品主体的形状。在这种方法中，缺点是相对较长的测量时间，因为必须投影两组不同的条纹图案。

DE 11 2008 002 148 T5公开了一种使用用于空间编码的条纹状光图案和用于相移方法的条纹状光图案的方法。在这种方法中，必须将两个单独系列的可变图案投影到对象上。

US 6,930,704 B1公开了一种投影条纹图案的方法，其中每个条纹中的强度分布可以具有振幅调制。不使用相位编码。

在Sansoni等人的发表于“关于三维数字成像及造型的最新进展的国际会议论文(Proceedings of International Conference on Recent Advances in 3DD DigitalImaging and Modeling)，1997，第19-26页”的文章“工业工件的尺寸检测的3D成像器；鲁棒和通用系统的当前发展状态(3D Imager for Dimensional Gauging of IndustrialWorkpieces；State of the Art of the Development of a Robust and VersatileSystem)”中，格雷码投影方法也与相移法相结合，其中在这种方法中也有两组各自的图案必须投影到样品上。