CN109959346A - 一种非接触式三维测量系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种非接触式三维测量系统，属于三维测量技术领域，该系统包括：n个投射模块，沿对应的光轴朝向待测物体照射条纹光线，不同投射模块的光轴相对测量平面的入射角不同；n为大于或等于2的整数；每个投射模块包括光调节装置，光调节装置改变被投射至待测物体的条纹的相位；取像模块，用于拍摄不同条纹光线反射下的待测物体的第一图像，以及不同相位的条纹光线反射下的待测物体的第二图像；控制模块，用于根据多个第一图像测量待测物体的三维形状，根据多个第二图像计算待测物体三维测量中的错误率；既可以解决三维测量系统无法满足不同测量需求，也可以解决三维测量的数据不准确的问题；可以提高三维测量的准确性。

Description

一种非接触式三维测量系统
技术领域
本发明涉及一种非接触式三维测量系统，属于三维测量技术领域。
背景技术
近年来由于元件尺寸缩小，发展出许多自动化高精度检测设备，用来检测电子元件的外观、线路连接、对位关系等是否妥善。多重频率测量系统(Multi-Frequency Method)是一种用来测试基板上局部板弯的系统，其利用两种不同周期的条纹分别投影至待测物上，不同周期的条纹上各自依相移法推算出相位后，进一步将二者相减计算其波包(Envelope)的相位。
采用多重周期的条纹是因为，若使用单一周期的条纹，当待测物的特定方向的尺寸(如高度)超出单一周期的条纹的2π相位时，则待测物的真实高度便无法分辨，这又称为2π模糊性(2πAmbiguity)。
由于多重频率测量系统中由两种以上不同周期的条纹整合后的波包等效周期较长，较不易落入2π模糊性的状况，故可用来进行待测物相对于参考平面的距离估算。
形成两种不同周期的条纹的系统包括，设置有两组投影模块，投影模块可利用不同的入射角度将条纹光线投射至测量平面上，随着入射角度的不同，使条纹光线在测量平面上具有不同的投影波长。或是，不同投影模块的光栅单元可具有非平行的光栅条纹，利用各光栅条纹间的偏转角度，亦可使条纹光线在测量平面上具有不同的投影波长。
但是，当投射模块的照明亮度较暗或者较亮时，可能产生不能正确测量待测对象的三维形状的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非接触式三维测量系统，既可以解决三维测量系统无法满足不同测量需求，也可以解决三维测量的数据不准确的问题。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：所述系统包括：
n个投射模块，沿对应的光轴朝向待测物体照射条纹光线，不同投射模块的光轴相对测量平面的入射角不同；所述n为大于或等于2的整数；每个投射模块包括光调节装置，所述光调节装置改变被投射至所述待测物体的条纹的相位；
取像模块，用于拍摄不同条纹光线反射下的待测物体的第一图像，以及不同相位的条纹光线反射下的待测物体的第二图像；
控制模块，用于根据多个第一图像测量所述待测物体的三维形状，根据多个第二图像计算所述待测物体三维测量中的错误率。
可选地，所述投影模块包括发光装置和以及光栅；
所述发光装置能够改变照度；
所述光栅具有多个条纹彼此间隔预设栅距。
可选地，所述投影模块还包括光栅移动器以移动所述光栅，所述光栅移动器移动所述光栅时形成所述条纹光线的各种相位角；所述取像模块拍摄所述待测物体于所述条纹光线的各种相位角反射形成的多个条纹影像。
可选地，所述系统还包括高度计算模块；
所述高度计算模块计算所述待测物体的高度，其中所述高度计算模块整合各个所述第一图像以取得所述待测物体的整合高度信息。
可选地，所述控制单元，用于：从所拍摄的多个第二图像中提取同一像素的多个亮度值之间的差；判断所述亮度值之间的差是否小于第一阈值；将所述亮度值之间的差小于所述第一阈值的像素的比例确定为所述错误率。
可选地，所述控制单元，用于：从所拍摄的多个第二图像中提取同一像素的多个亮度值；判断所述多个亮度值中的至少一个是否等于或大于第二阈值；将等于或大于所述第二阈值的亮度值的比例确定为所述错误率。
本发明的有益效果在于：通过设置n个投射模块，沿对应的光轴朝向待测物体照射条纹光线，不同投射模块的光轴相对测量平面的入射角不同；所述n为大于或等于2的整数；每个投射模块包括光调节装置，所述光调节装置改变被投射至所述待测物体的条纹的相位；取像模块，用于拍摄不同条纹光线反射下的待测物体的第一图像，以及不同相位的条纹光线反射下的待测物体的第二图像；控制模块，用于根据多个第一图像测量所述待测物体的三维形状，根据多个第二图像计算所述待测物体三维测量中的错误率；既可以解决三维测量系统无法满足不同测量需求，也可以解决三维测量的数据不准确的问题；由于可以计算出三维测量中的错误率，从而可以根据该错误率确定是否采用三维形状，因此，可以提高三维测量的准确性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本申请一个实施例提供的非接触式三维测量系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是本申请一个实施例提供的非接触式三维测量系统的结构示意图，如图1所示，该系统至少包括：
n个投射模块110，沿对应的光轴朝向待测物体照射条纹光线，不同投射模块的光轴相对测量平面的入射角不同；n为大于或等于2的整数；每个投射模块包括光调节装置140，光调节装置140改变被投射至待测物体的条纹的相位。
取像模块120，用于拍摄不同条纹光线反射下的待测物体的第一图像，以及不同相位的条纹光线反射下的待测物体的第二图像。
控制模块130，用于根据多个第一图像测量待测物体的三维形状，根据多个第二图像计算待测物体三维测量中的错误率。
可选地，投影模块110包括发光装置111和以及光栅112；发光装置能够改变照度；光栅具有多个条纹彼此间隔预设栅距。不同投投影模块110的栅距相同。
可选地，投影模块110还包括光栅移动器113以移动光栅，光栅移动器113移动光栅112时形成条纹光线的各种相位角；取像模块120拍摄待测物体于条纹光线的各种相位角反射形成的多个条纹影像。
可选地，系统还包括高度计算模块150，高度计算模块150计算待测物体的高度，其中高度计算模块整合各个第一图像以取得待测物体的整合高度信息。
在一种实现方式中，控制单元130，用于：从所拍摄的多个第二图像中提取同一像素的多个亮度值之间的差；判断亮度值之间的差是否小于第一阈值；将亮度值之间的差小于第一阈值的像素的比例确定为错误率。
在另一种实现方式中，控制单元130，用于：从所拍摄的多个第二图像中提取同一像素的多个亮度值；判断多个亮度值中的至少一个是否等于或大于第二阈值；将等于或大于第二阈值的亮度值的比例确定为错误率。
综上所述，本实施例提供的非接触式三维测量系统，通过设置n个投射模块，沿对应的光轴朝向待测物体照射条纹光线，不同投射模块的光轴相对测量平面的入射角不同；所述n为大于或等于2的整数；每个投射模块包括光调节装置，所述光调节装置改变被投射至所述待测物体的条纹的相位；取像模块，用于拍摄不同条纹光线反射下的待测物体的第一图像，以及不同相位的条纹光线反射下的待测物体的第二图像；控制模块，用于根据多个第一图像测量所述待测物体的三维形状，根据多个第二图像计算所述待测物体三维测量中的错误率；既可以解决三维测量系统无法满足不同测量需求，也可以解决三维测量的数据不准确的问题；由于可以计算出三维测量中的错误率，从而可以根据该错误率确定是否采用三维形状，因此，可以提高三维测量的准确性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种非接触式三维测量系统，其特征在于，所述系统包括：
n个投射模块，沿对应的光轴朝向待测物体照射条纹光线，不同投射模块的光轴相对测量平面的入射角不同；所述n为大于或等于2的整数；每个投射模块包括光调节装置，所述光调节装置改变被投射至所述待测物体的条纹的相位；
取像模块，用于拍摄不同条纹光线反射下的待测物体的第一图像，以及不同相位的条纹光线反射下的待测物体的第二图像；
控制模块，用于根据多个第一图像测量所述待测物体的三维形状，根据多个第二图像计算所述待测物体三维测量中的错误率。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述投影模块包括发光装置和以及光栅；
所述发光装置能够改变照度；
所述光栅具有多个条纹彼此间隔预设栅距。
3.根据权利要求2所述的三维测量系统，其特征在于，所述投影模块还包括光栅移动器以移动所述光栅，所述光栅移动器移动所述光栅时形成所述条纹光线的各种相位角；所述取像模块拍摄所述待测物体于所述条纹光线的各种相位角反射形成的多个条纹影像。
4.根据权利要求1所述的三维测量系统，其特征在于，所述系统还包括高度计算模块；
所述高度计算模块计算所述待测物体的高度，其中所述高度计算模块整合各个所述第一图像以取得所述待测物体的整合高度信息。
5.根据权利要求1所述的三维测量系统，其特征在于，所述控制单元，用于：从所拍摄的多个第二图像中提取同一像素的多个亮度值之间的差；判断所述亮度值之间的差是否小于第一阈值；将所述亮度值之间的差小于所述第一阈值的像素的比例确定为所述错误率。
6.根据权利要求1所述的三维测量系统，其特征在于，所述控制单元，用于：从所拍摄的多个第二图像中提取同一像素的多个亮度值；判断所述多个亮度值中的至少一个是否等于或大于第二阈值；将等于或大于所述第二阈值的亮度值的比例确定为所述错误率。
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