[发明专利]用于检查由透明材料所制成的物件的方法及对应的检查系统

说明书

本发明提供一种藉由检查系统检查由透明材料制成的物件的至少一个表面或其一部分的表面和/或形状的方法，该检查系统包括光源、传感器和连接至该传感器的处理单元。藉由光源和传感器的适当定位，可以克服多次反射的问题，并以独特的方式识别从要被传感器检查和接收的表面散射的光线，这对于检查是有用的。根据实施例之一，也可以确定待检查物件的厚度。

技术领域

本发明关于一种用于检查由透明材料制成的物件的方法和对应的系统。例如，该方法使得可以对物件的至少一个表面或其一部分的表面和/或形状进行检查，以识别不平整和/或结构缺陷。根据一个实施例，还可以确定待检查物件的厚度。

背景技术

有多种已知的用于重建物件的3D形状的方法。在非接触式方法中，3D雷射三角剖分扫描非常适合从约一米的距离以分辨率低至几微米测量物件。根据这种在此未详细说明的已知技术，将雷射束对准要测量的物件，被照射的表面反射/散射部分入射辐射，并且数字摄影机捕获包括照明点的该物件表面的影像。

用于从2D影像重建物件的3D几何形状的方法提供了使用如图1所示的摄影机的针孔模型。

本质上，当影像已经被针对由透镜产生的畸变校正时，从物件表面散射的光线穿过摄影机的透镜中心，并最终入射到摄像机的影像传感器(典型地为CCD/CMOS)。为了方便起见，将传感器放置在图中透镜中心之前。因此，已知以下情况时：

-其上为雷射束/翼所在的几何平面或直线

-透镜中心的位置

-相机的方向(偏航、俯仰、横滚)

-透镜的焦距

-传感器的主点(principal point)，

藉由独特且立即的解决方案，将物件表面上的点P的位置的计算减少为简单的几何问题(因此不需要进行迭代计算)，撞击影像传感器的像素i、j之散射的光线从该物件表面离开。

一旦特征矩阵、畸变系数和摄影机的主点是已知的，就可以校正影像的畸变；在选择了适合测量要求的摄影机和透镜组合之后，可以使用文献中描述的方法之一评估所有这些参数。

目前，该方法已被广泛用于不透明物件的测量，但是强烈建议不要将其用于透明物件，因为折射和反射现象会在待检查的物件之第一表面(即面对光发射器的表面)产生假迹线。例如，在玻璃板的情况下，除了由于雷射与玻璃的第一表面(即面对光源的表面)相交而产生的第一迹线之外，还会出现由于玻璃的第二表面之第二迹线(即相对的表面，不面对光源的表面)。此外，在诸如容器的透明中空物件的情况下，存在由与被检查并且光线被导向的壁相对的容器壁产生了附加的反射/散射。这使得常规三角测量方法无效。实际上，即使检查关于的是容器而不是板，以类似的方式，撞击到容器外表面的一些光也会透过透明材料传输，直到到达发生反射的第二表面(容器内部)为止。

除了上述用于获得与容器的外表面的轮廓的形状有关的测量值的系统之外，下面还列出了当前使用的最广泛的系统。

-藉由使用机电传感器重建容器轮廓的形状，这些机电传感器在不同位置与容器的外表面进行点接触。然后，容器被放置在旋转的支架上，并被连接至将传感器的读数和容器的角位置相互关联的处理系统的机电传感器的读数，且可用于重建在各个位置中的形状误差。

-使用配备机械探针或光学测量头(非接触式)的坐标测量系统。在工业和实验室计量学的使用中众所周知的这些系统还可以提供将微粉施加到容器的外表面上的用途，以利于藉由光学测量头识别照明点。

-使用检测容器外部轮廓的光学系统(阴影投影系统)。这样的系统通常读取容器的“轮廓”，即在适当的背景下显示其“阴影”。相机在不同角度位置拍摄容器外边缘的照片，藉由分析收集的大量影像来重建其拓扑。但是，这些系统无法检测到“负”形状的误差，即“凹陷”的误差。