DE102013008273A1

DE102013008273A1 - Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013008273A1
Application number: DE102013008273.0A
Authority: DE
Inventors: Liang-Pin Yu; Don Lin; Kuang-Pu Wen
Original assignee: TEST RESEARCH Inc
Current assignee: TEST RESEARCH Inc
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2033-05-16
Also published as: US9019351B2; TWI460394B; TW201405092A; DE102013008273B4; US20140022357A1

Abstract

Eine dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung beinhaltet eine Erfassungsplattform, einen bewegbaren optischen Kopf, ein dreidimensionales Berechnungsmodul, ein Bewegungsmodul und ein Kalibrierkontrollmodul. Der bewegliche optische Kopf beinhaltet eine Strahlteilereinheit, ein Projektionsmodul, ein Bildaufnahmemodul und ein Anzeigemodul. Die Erfassungsplattform trägt das zu erfassende Objekt. Das Projektionsmodul erzeugt ein strukturiertes Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern für das zu erfassende Objekt. Das Bildaufnahmemodul umfasst Bildaufnahmeeinheiten, welche dem zu erfassenden Objekt unter verschiedenen Richtungen oder Winkeln gegenüberstehen. Jede Bildaufnahmeeinheit ist so konfiguriert, dass ein Reflektionsbild aufgenommen wird, welches von dem strukturierten Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern gebildet wird, welches von dem zu erfassenden Objekt reflektiert wird. Das Anzeigemodul projiziert einen Anpassungsstrahl auf das zu erfassende Objekt, um eine Anpassungsmarkierung zu bilden. Das Kalibrierkontrollmodul betreibt selektiv das Bewegungsmodul, um den bewegbaren optischen Kopf entsprechend der Anpassungsmarkierung zu bewegen.

Description

Technischer Hintergrund
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung umfasst eine Bilderfassungsvorrichtung. Insbesondere umfasst die Erfindung eine optische Konfiguration in der dreidimensionalen Bilderfassungsvorrichtung.
Stand der Technik
Die Anwendung der zweidimensionalen automatischen optischen Inspektion (AOI) in dem bestückten Leiterplattenprozess (PCBA) hat ein ziemlich fortgeschrittenes Stadium erreicht. Die zweidimensionale Inspektionstechnologie umfasst leistungsorientierte Leiterplattenprozessinspektion, indem eine oder mehrere Bildaufnahmevorrichtungen in Koordination mit Mehrfarbenschräglicht verwendet werden, so dass die Qualität der bestückten Leiterplatten kontrolliert und bewältigt werden kann. Allerdings wird die dreidimensionale Erfassungstechnologie in den letzten Jahren aufgrund höher werdender Inspektionsansprüche stückweise angepasst und ersetzt die konventionelle zweidimensionale automatische optische Inspektionstechnologie, da sie deren Einschränkungen und Nachteile bewältigen kann.
Im Bezug auf das Verfahren, wie man eine dreidimensionale Form eines zu erfassenden Objekts misst, umfasst ein verbreitetes herkömmliches Erfassungverfahren wie z. B. dasjenige, welche Randmusterprojektion verwendet, das Projizieren eines strukturierten Lichts aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern auf ein zu erfassendes Objekt durch ein Projektionsmodul und rekonstruiert, basierend auf einem Phasenverschiebungsverfahren, die dreidimensionale Form des zu erfassenden Objekts aus deren Reflektionsbild.
Bei dem Phasenverschiebungsverfahren werden zuerst eine Mehrzahl (3 oder mehr) aus Reflektionsbildern mit strukturiertem Licht aus sinusförmigen Streifenmustern aufgenommen und diese Reflektionsbilder können analysiert werden, indem eine Form des strukturierten Lichtes aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern und eine Höhe der Erfassungsplatte mit in Betracht gezogen werden, um die dreidimensionale Form eines zu erfassenden Objektes zu rekonstruieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Um die Probleme des Stands der Technik zu lösen, stellt ein technischer Aspekt der Erfindung eine dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung bereit. Die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung verwendet ein Projektionsmodul, um strukturiertes Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster zu erzeugen und projiziert das strukturierte Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster auf ein zu erfassendes Objekt durch einen optischen Strahlteiler hindurch. Anschließend verwendet die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung mehrere Bildaufnahmemodule, um Bilder unter verschiedenen Richtungen oder Winkeln des zu erfassenden Objekts aufzunehmen, wie z. B. direkt von oben und von einer schräg aufwärtsgerichteten Richtung des zu erfassenden Objekts. Dann wird die Phase des strukturierten Lichts aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster, das von dem Projektionsmodul erzeugt wird, auf eine zeitgeordnete Art und Weise angepasst und wird weiterhin auf einem Phasenverschiebungsverfahren begründet. Das dreidimensionale Oberflächenprofil des zu erfassenden Objekts wird aus den Reflektionsbildern berechnet, welche mit unterschiedlichen Phasen durch die oben erwähnten mehreren Bildaufnahmemodule und unter unterschiedlichen Winkeln aufgenommen wurden.
Da das Bildaufnahmemodul der Bilderfassungsvorrichtung kein Bild des zu erfassenden Objekts durch einen Reflektor hindurch aufnimmt, wird nicht nur eine zu erfassende lichtwegwirkende Oberfläche reduziert, um dadurch den Einfluss von Schwingungen zu minimieren, sondern die Kosten für das System werden auch reduziert. Außerdem ist die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung der Erfindung ferner mit einem Anzeigemodul ausgestattet, stellt den Ort des zu erfassenden Objektes fest und berechnet die PCB Oberflächenkrümmung des zu erfassenden Objekts durch einen Anpassungsstrahl, der durch das Anzeigemodul projiziert wird.
Ein Aspekt der Erfindung stellt eine dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung bereit. Die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung beinhaltet eine Erfassungsplattform, einen beweglichen optischen Kopf, ein Bewegungsmodul und ein Kalibrierkontrollmodul. Die Erfassungsplattform trägt das zu erfassende Objekt. Der bewegbare optische Kopf beinhaltet eine Strahlteilereinheit, ein Projektionsmodul, ein Bildaufnahmemodul, ein Anzeigemodul und ein dreidimensionales Berechnungsmodul. Die Strahlteilereinheit befindet sich über der Erfassungsplattform. Das Projektionsmodul erzeugt strukturiertes Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern. Das strukturierte Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster wird durch die Strahlteilereinheit auf das zu erfassende Objekt projiziert. Das Bildaufnahmemodul beinhaltet eine Mehrzahl von Bildaufnahmeeinheiten. Die Bildaufnahmeeinheiten befinden sich über der Erfassungsplattform, und stehen dem zu erfassenden Objekt unter verschiedenen Richtungen und Winkeln gegenüber. Jede Bildaufnahmeeinheit ist so konfiguriert, dass sie ein Reflektionsbild aufnimmt, welches von dem strukturierten Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster gebildet wird, das von dem zu erfassenden Objekt reflektiert wird. Das Anzeigemodul befindet sich über der Erfassungsplattform und steht der Erfassungsplattform schräg gegenüber. Das Anzeigemodul projiziert einen Anpassungsstrahl auf das zu erfassende Objekt, um eine Anpassungsmarkierung zu bilden. Das dreidimensionale Berechnungsmodul berechnet ein dreidimensionales zu erfassendes Objektbild gemäß den Reflektionsbildern. Der bewegbare optische Kopf, welcher auf dem Bewegungsmodul sitzt, bewegt sich umher und macht Bilder des zu erfassenden Objekts. Das Kalibrierkontrollmodul betreibt das Bewegungsmodul selektiv, um den bewegbaren optischen Kopf entsprechend den Anpassungsmarkierungen der Reflektionsbilder zu bewegen.
Entsprechend eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, beinhaltet das Bildaufnahmemodul eine Mehrzahl von ersten Bildaufnahmeeinheiten und eine zweite Bildaufnahmeeinheit. Die ersten Bildaufnahmeeinheiten befinden sich über der Erfassungsplattform und stehen der Erfassungsplattform schräg gegenüber. Jede der ersten Bildaufnahmeeinheiten ist so konfiguriert, dass sie beides ein schräges Reflektionsbild, welches aus strukturiertem Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster reflektiert wird und ein schräges Reflektionsbild, welches von einem ringförmigen Hilfslichtmodul durch das zu erfassende Objekt gebildet wird, aufnehmen kann. Die zweite Bildaufnahmeeinheit nimmt ein Bild von dem zu erfassenden Objekt von einem vertikalen Winkel aus durch eine Strahlteilereinheit hindurch auf, um eine vorwärtsgerichtete Reflektion aus dem strukturierten Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster des zu erfassenden Objekts zu erzeugen.
Entsprechend eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung berechnet das dreidimensionale Berechnungsmodul das dreidimensionale zu erfassende Objektbild gemäß den schrägen Reflektionsbildern, wenn die dreidimensionale Bilderfassungseinheit sich in einem dreidimensionalen Erfassungsmodus befindet.
Entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung nimmt die zweite Bildaufnahmeeinheit das vorwärtsgerichtete Reflektionsbild als ein zweidimensionales Bild des zu erfassenden Objektes auf, wenn die dreidimensionale Bilderfassungseinheit sich in einem zweidimensionalen Photografiemodus befindet.
Entsprechend noch eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, hat das strukturierte Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster, welches durch die Strahlteilereinheit hindurch auf das zu erfassende Objekt projiziert wird, eine optische Achse. Die ersten Bildaufnahmeeinheiten sind um die optische Achse herum angeordnet.
Entsprechend noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, beinhaltet das Projektionsmodul eine Lichtquelle, ein Gitterobjekt und eine Gitterobjektbewegungsvorrichtung. Das Gitterobjekt befindet sich zwischen der Lichtquelle und der Strahlteilereinheit, um das von der Lichtquelle erzeugte Licht in das strukturierte Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster umzuwandeln. Die Gitterobjektbewegungseinheit treibt das Gitterobjekt an, um es lateral relativ zu der Lichtquelle zu bewegen, so dass sich die Phase des strukturierten Lichtes aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster verändert.
Entsprechend eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, beinhaltet das Projektionsmodul eine Lichtquelle und ein Gitterobjekt. Das Gitterobjekt befindet sich zwischen der Lichtquelle und der Strahlteilereinheit, um das von der Lichtquelle erzeugte Licht in das strukturierte Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster umzuwandeln. Das Bewegungsmodul ermöglicht dem bewegbaren optischen Kopf, sich horizontal relativ zu dem zu erfassenden Objekt zu bewegen, so dass die Phase des strukturierten Lichtes aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster ebenfalls geändert wird, welches auf das zu erfassende Objekt projiziert wird.
Entsprechend eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, beinhaltet die Anpassungsmarkierung für die Anpassung ein einzelnes charakteristisches Muster. Das Anzeigemodul umfasst eine Laseremissionskomponente, um die Anpassungsmarkierung zu projizieren.
Entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, beinhaltet die Anpassungsmarkierung mehrfache charakteristische Muster zur Anpassung. Das Anzeigemodul umfasst eine Mehrzahl von Laseremissionskomponenten, um die Anpassungsmarkierung zu projizieren.
Entsprechend noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, wählt das Kalibrierkontrollmodul wenigstens eines der Reflektionsbilder aus und bestimmt, ob die Anpassungsmarkierung in dem ausgewählten Reflektionsbild von der vorherbestimmten Position abweicht, so dass das Bewegungsmodul selektiv betrieben wird, um den bewegbaren optischen Kopf zu bewegen. Entsprechend noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung betreibt das Kalibrierkontrollmodul das Bewegungsmodul entsprechend einer anderen Richtung und in einem anderen Abstand von der Anpassungsmarkierung relativ zu der vorherbestimmten Position, wenn die Anpassungsmarkierung von der vorherbestimmten Position abweicht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung. Die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung beinhaltet eine Erfassungsplattform, einen beweglichen optischen Kopf, ein dreidimensionales Berechnungsmodul, ein Bewegungsmodul und ein Kalibrierkontrollmodul. Die Erfassungsplattform trägt das zu erfassende Objekt. Der bewegbare optische Kopf beinhaltet eine Strahlteilereinheit, ein Projektionsmodul, ein Bildaufnahmemodul und ein Anzeigemodul. Der bewegbare optische Kopf befindet sich über der Erfassungsplattform. Die Strahlteilereinheit befindet sich über der Erfassungsplattform. Das Projektionsmodul erzeugt ein strukturiertes Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster. Das strukturierte Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster wird durch die Strahlteilereinheit auf das zu erfassende Objekt projiziert. Das Bildaufnahmemodul beinhaltet eine Mehrzahl von Bildaufnahmeeinheiten. Die Bildaufnahmeeinheiten befinden sich über der Erfassungsplattform, und stehen dem zu erfassenden Objekt unter verschiedenen Richtungen und Winkeln gegenüber. Jede Bildaufnahmeeinheit ist so konfiguriert, dass sie ein Reflektionsbild aufnimmt, welches von dem strukturierten Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster geformt wird, das von dem zu erfassenden Objekt reflektiert wird. Das Anzeigemodul befindet sich über der Erfassungsplattform und steht der Erfassungsplattform schräg gegenüber. Das Anzeigemodul projiziert einen Anpassungsstrahl auf das zu erfassende Objekt, um eine Anpassungsmarkierung zu bilden. Das dreidimensionale Berechnungsmodul berechnet ein dreidimensionales zu erfassendes Objektbild gemäß den Reflektionsbildern. Das Bewegungsmodul ist mit dem bewegbaren optischen Kopf betriebsbereit verbunden, um den bewegbaren optischen Kopf zu bewegen. Das Kalibrierkontrollmodul integriert diese Reflektionsbilder zu einem integrierten Bild gemäß den Anpassungsmarkierungen dieser Reflektionsbilder und nimmt wenigstens ein Teil des integrierten Bildes auf, um ein Kalibrierbild zu erstellen.
Entsprechend eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, beinhaltet das Bildaufnahmemodul eine Mehrzahl von ersten Bildaufnahmeeinheiten und eine zweite Bildaufnahmeeinheit. Die ersten Bildaufnahmeeinheiten befinden sich über der Erfassungsplattform und stehen der Erfassungsplattform schräg gegenüber. Jede der ersten Bildaufnahmeeinheiten ist konfiguriert, um ein schräges Reflektionsbild aufzunehmen, welches aus strukturiertem Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster gebildet wird, welches von dem zu erfassenden Objekt reflektiert wird. Die zweite Bildaufnahmeeinheit nimmt ein Bild von dem zu erfassenden Objekt von einem vertikalen Winkel aus durch eine Strahlteilereinheit hindurch auf, um ein vorwärtsgerichtetes Reflektionsbild von dem strukturierten Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster zu erzeugen, welches von dem zu erfassenden Objekts reflektiert wird.
Entsprechend eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung berechnet das dreidimensionale Berechnungsmodul das dreidimensionale zu erfassende Objektbild gemäß den schrägen Reflektionsbildern, wenn die dreidimensionale Bilderfassungseinheit sich in einem dreidimensionalen Erfassungsmodus befindet.
Entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung nimmt die zweite Bildaufnahmeeinheit das vorwärtsgerichtete Reflektionsbild als ein zweidimensionales Bild des zu erfassenden Objektes auf, wenn die dreidimensionale Bilderfassungseinheit sich in einem zweidimensionalen Photografiemodus befindet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen bzw. der Figuren
Um die zuvor beschriebenen als auch anderen Aspekte, Eigenschaften, Vorteile und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung deutlicher herauszustellen, werden die beigefügten Figuren folgendermaßen beschrieben:
1A zeigt eine schematische Ansicht einer dreidimensionalen Bilderfassungsvorrichtung entsprechend eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
1B zeigt eine schematische Ansicht einer dreidimensionalen Bilderfassungsvorrichtung entsprechend eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung;
2 zeigt eine schematische Ansicht einer dreidimensionalen Bilderfassungsvorrichtung von 1, wenn sich eine Platine des zu erfassenden Objekts entsprechend eines Ausführungsbeispiels der Erfindung verbiegt.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Reflektionsbildes, welches von der dreidimensionalen Bilderfassungsvorrichtung aufgenommen wird, wenn sich eine Platine des zu erfassenden Objekts entsprechend eines Ausführungsbeispiels in 2 verbiegt.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines Reflektionsbildes, welches von der dreidimensionalen Bilderfassungsvorrichtung aufgenommen wird, wenn sich eine Platine des zu erfassenden Objekts entsprechend eines anderen Ausführungsbeispiels verbiegt.
5 zeigt eine schematische Ansicht einer dreidimensionalen Bilderfassungsvorrichtung entsprechend eines anderen Aspektes der Erfindung;
6 zeigt eine schematische Ansicht von Bildaufnahmeeinheiten, ein Anzeigemodul und ein zu erfassendes Objekt in einem Bildaufnahmemodul eines anderen Ausführungsbeispiels.
7 zeigt eine schematische Ansicht eines Reflektionsbildes, welches durch die Bildaufnahmeeinheiten entsprechend 6 aufgenommen wird; und
8 zeigt eine schematische Ansicht eines integrierten Bildes des Reflektionsbildes aus 7.
Detaillierte Beschreibung
Eine Mehrzahl von Ausführungsbeispielen der Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Figuren bekanntgegeben. Um eine klare Darstellung zu erhalten, sind viele Details aus der praktischen Anwendung in der folgenden Bekanntmachung beschrieben. Jedoch muss verstanden werden, dass diese Details aus der praktischen Anwendung nicht vorgesehen sind, um die Erfindung einzuschränken. Das heißt in manchen Ausführungsbeispielen der Erfindung sind diese Details nicht notwendig. Außerdem werden zur Vereinfachung der Figuren einige herkömmliche Strukturen und Komponenten in den Figuren schematisch gezeigt werden.
In Bezug auf 1A, welche eine schematische Ansicht einer dreidimensionalen Bilderfassungsvorrichtung 100 entsprechend eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, beinhaltet die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung 100 eine Erfassungsplattform 120, ein bewegbaren optischen Kopf 140, ein dreidimensionales Berechnungsmodul 170, ein Kalibrierkontrollmodul 190 und ein Bewegungsmodul 192. Bezüglich dieses Ausführungsbeispiels, beinhaltet der bewegbare optische Kopf 140 interne Komponenten wie z. B. eine Strahlteilereinheit 130, ein Bildaufnahmemodul, das eine Bildaufnahmeeinheit 142 und eine Bildaufnahmeeinheit 144 umfasst, ein Projektionsmodul 160 und ein Anzeigemodul 180.
Die Erfassungsplattform 120 trägt ein zu erfassendes Objekt.
Die Strahlteilereinheit 130 befindet sich über der Erfassungsplattform 120. In einer aktuellen Anwendung, kann die Strahlteilereinheit 130 einen polarisierenden Strahlteiler (PBS) umfassen. Der PBS kann selektiv das Licht reflektieren oder erlaubt dem Licht sich in einer geraden Linie entsprechend der Richtung des polarisierten Lichtes auszubreiten.
Das Projektionsmodul 160 erzeugt ein strukturiertes Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster L1. Das strukturierte Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster L1, wird durch eine Strahlteilereinheit 130 hindurch auf das zu erfassende Objekt 200 projiziert. In diesem Ausführungsbeispiel, beinhaltet das Projektionsmodul 160 eine Lichtquelle 162, ein Gitterobjekt 164 und eine Gitterobjektbewegungsvorrichtung 166. Das Gitterobjekt 164 ist eine Linse, die eine Mehrzahl lichtundurchlässiger Streifen enthält. Die lichtundurchlässigen Streifen befinden sich in einem spezifischen Abstand voneinander. Das Gitterobjekt 164 konvertiert ein Licht 10, welches durch die Lichtquelle 162 erzeugt wird, in ein strukturiertes Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster L1. Das Projektionsmodul 160 beinhaltet außerdem die Gitterobjektbewegungsvorrichtung 166, um das Gitterobjekt 164 entlang einer rechtwinkligen Richtung zu den lichtundurchlässigen Streifen zu bewegen, und um somit verschiedene Phasen des strukturierten Lichts aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster L1 zu bilden.
In diesem Ausführungsbeispiel, beinhaltet das Bildaufnahmemodul eine Mehrzahl an Bildaufnahmeeinheiten, wie z. B. zwei erste Bildaufnahmeeinheiten 142 und eine zweite Bildaufnahmeeinheit 144 wie in 1A gezeigt. Diese Bildaufnahmeeinheiten 142, 144 befinden sich über der Erfassungsplattform 120 und stehen dem zu erfassenden Objekt 200 unter verschiedenen Richtungen und Winkeln gegenüber. Jede der Bildaufnahmeeinheiten 142, 144 ist konfiguriert, um Reflektionsbilder R1, R2 aufzunehmen, welche von dem strukturierten Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster gebildet werden, das von dem zu erfassenden Objekt 200 reflektiert wird. In diesem Ausführungsbeispiel können sich die Bilderfassungseinheiten 142, 144 des Bildaufnahmemoduls entlang von drei ausgerichteten Achsen (z. B. X, Y and Z Achse) relativ zu der Erfassungsplattform 120 bewegen, so dass man Bilder des unter verschiedenen Winkeln zu erfassenden Objektes 200 erhält.
Wie in 1A gezeigt, beinhaltet das Bildaufnahmemodul eine Mehrzahl von ersten Bildaufnahmeeinheiten 142, wie z. B. die zwei ersten Bildaufnahmeeinheiten 142 dieses Ausführungsbeispieles, allerdings ist die Erfindung in dieser Hinsicht nicht begrenzt. Die ersten Bildaufnahmeeinheiten 142 befinden sich über der Erfassungsplattform 120 und stehen der Erfassungsplattform 120 schräg gegenüber. Jede der ersten Bildaufnahmeeinheiten 142 ist konfiguriert, um ein schräges Reflektionsbild R1 aufzunehmen, welches von dem strukturierten Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster gebildet wird, das von dem zu erfassenden Objekt 200 reflektiert wird.
Das strukturierte Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster L1, welches durch die Strahlteilereinheit 130 hindurch von dem zu erfassenden Objekt 200 reflektiert wird, hat eine optische Achse AX. Die oben genannten ersten Bildaufnahmeeinheiten 142 sind um die optische Achse herum angeordnet. In anderen Ausführungsbeispielen, kann das Bildaufnahmemodul z. B. drei erste Bildaufnahmeeinheiten 142 beinhalten, die um die optische Achse herum angeordnet sind, in welchen sich die ersten Bildaufnahmeeinheiten sich jeweils bei 0 Grad, 120 Grad und 240 Grad befinden; vier erste Bilderfassungseinheiten 142, in welchen sich die ersten Bildaufnahmeeinheiten sich jeweils bei 0 Grad, 90 Grad, 180 Grad und 270 Grad befinden; oder jede andere Anzahl an erste Bildaufnahmeeinheiten 142, welche gleichmäßig oder ungleichmäßig um die optische Achse herum angeordnet sind.
Außerdem umfasst das Bildaufnahmemodul eine zweite Bildaufnahmeeinheit 144. Die zweite Bildaufnahmeeinheit 144 befindet sich über der Strahlteilereinheit 130 und steht der Erfassungsplattform 120 und der Strahlteilereinheit 130 vertikal gegenüber. Die zweite Bildaufnahmeeinheit 144 ist konfiguriert, um ein vorwärtsgerichtetes Reflektionsbild R2 aufzunehmen, welches von dem strukturierten Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster L1 gebildet wird, das von dem zu erfassenden Objekt 200 reflektiert wird, und durch die Strahlteilereinheit 130 hindurchgegangen ist.
Durch Gebrauch der oben erwähnten mehrfachen Bildaufnahmeeinheiten 142, 144, kann das Bildaufnahmemodul der Erfindung die Reflektionsbilder R1, R2 simultan unterverschiedenen Richtungen und Winkeln erfassen. Außerdem befindet sich in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1A die zweite Bildaufnahmeeinheit 144 über der Strahlteilereinheit 130 und steht der Erfassungsplattform 120 und der Strahlteilereinheit 130 vertikal gegenüber. Das Projektionsmodul 160 befindet sich auf der einen Seite der Strahlteilereinheit 130. Das strukturierte Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster L1 wird auf das zu erfassende Objekt 200 projiziert, nachdem seine Richtung durch Brechung an der Strahlteilereinheit 130 geändert wurde. Allerdings sind die Positionen der zweiten Bildaufnahmeeinheit 144 und des Projektionsmoduls 160 der Erfindung nicht auf die in 1A gezeigten Positionen beschränkt. In einem anderen Ausführungsbeispiel, können die Positionen der zweiten Bildaufnahmeeinheit 144 und des Projektionsmoduls 160 vertauscht sein. Wie im Ausführungsbeispiel der 1B gezeigt, kann die zweite Bildaufnahmeeinheit 144 auf der einen Seite der Strahlteilereinheit 130 angeordnet sein und ein Bild des zu erfassenden Objektes 200 unter einem vertikalen Winkel aufnehmen, nachdem seine Richtung durch Brechung an der Strahlteilereinheit 130 geändert wurde. Das Projektionsmodul 160 ist so konfiguriert, dass es sich über der Strahlteilereinheit 130 befindet und der Erfassungsplattform 120 vertikal gegenüber steht. Das strukturierte Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster L1, das durch das Projektionsmodul 160 erzeugt wird, durchläuft die Strahlteilereinheit 130, um auf das zu erfassende Objekt 200 projiziert zu werden. In dem Ausführungsbeispiel, das in 1B gezeigt ist, kann ein ähnlicher Betrieb realisiert werden, nachdem die Positionen der zweiten Bildaufnahmeeinheit 144 und des Projektionsmoduls 160 getauscht wurden.
In einer aktuellen Anwendung kann die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung 100 dieses Ausführungsbeispiels für verschiedene Bildaufnahmemodi (wie z. B. einen dreidimensionalen Erfassungsmodus, einen zweidimensionalen Photographiemodus und einen Platinenbiegungskalibriermodus) aus verschiedenen Bildaufnahmeeinheiten 142, 144 in dem Bildaufnahmemodul gebildet werden.
In dem dreidimensionalen Erfassungsmodus z. B. verwendet die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung 100 eines Ausführungsbeispiels hauptsächlich das Reflektionsbild R1, das durch zwei schräge Bildaufnahmeeinheiten 142 des Bildaufnahmemoduls aufgenommen wird. Das dreidimensionale Berechnungsmodul 170 empfängt das oben genannte Reflektionsbild R1 und berechnet ein dreidimensionales zu erfassende Objektbild 200 entsprechend zu dem Reflektionsbild R1 unter unterschiedlichen Richtungen oder Winkeln. Außerdem nehmen die Bildaufnahmeeinheiten 142, 144 des Bildaufnahmemoduls weiterhin eine Mehrzahl von schrägen Bildern R1 auf, welche unter verschiedenen Phasenwinkeln des strukturierten Lichts aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster L1 gebildet werden, welches durch das zu erfassende Objekt 200 reflektiert wird, wenn wie die Gitterobjektbewegungsvorrichtung 166 das Gitterobjekt verschiebt und verschiedene Phasenwinkel des strukturierten Lichts aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster L1 herausbildet. Durch das Phasenverschiebungsverfahren, kann die Phaseninformation entsprechend der verschiedenen Reflektionsbilder R1 unter verschiedenen Phasenwinkeln erhalten werden.
Das dreidimensionale Berechnungsmodul 170 kann das dreidimensionale Bild des zu erfassenden Objektes 200 entsprechend der Phaseninformation verschiedener Reflektionsbildes R1 bei verschiedenen Phasenwinkeln berechnen. Es sollte erwähnt werden, dass zur selben Zeit, das dreidimensionale Berechnungsmodul 170 das dreidimensionale Bild im Hinblick auf das zu erfassende Objekt 200 entsprechend der Reflektionsbilder R1 berechnet, die unter verschieden Richtungen und Winkeln gemacht wurden. Die dreidimensionale Berechnung ist mit einer exzellenten Erfassungsgeschwindigkeit und Präzision verbunden und ermöglicht die Erkennung der dreidimensionalen Form des zu erfassenden Objekts 200. In der Komponententestanordnung, kann die dreidimensionale Berechnung verwendet werden, um Defekte in der Form des zu erfassenden Objekts 200 festzustellen, wie z. B. eine Seitenansichtsvertiefung oder eine schräge Einbuchtung. Dies kann von dem konventionellen Bilderfassen von einer einzigen Richtung oder einem einzigen Winkel aus nicht erkannt werden.
Wie oben mit Bezug auf das obengenannte Ausführungsbeispiel beschrieben, berechnet das dreidimensionale Berechnungsmodul 170 das dreidimensionale zu erfassende Objektbild entsprechend der schrägen Reflektionsbildern R1, wenn die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung 100 sich im dreidimensionalen Erfassungsmodus befindet.
In einer anderen Anwendung kann die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung der Erfindung im Bezug auf zweidimensionale Photografie verwendet werden. Wenn die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung 100 sich im zweidimensionalen Photografiemodus befindet, nimmt die zweite Bildaufnahmeeinrichtung 144 das vorwärtsgerichtete Reflektionsbild R2 direkt als zweidimensionales Bild des zu erfassenden Objekts 200 auf, so dass die Erfordernisse der zweidimensionalen Photografie erfüllt werden. Außerdem können weitere zwei schräge erste Bildaufnahmeeinheiten 142 des Bildaufnahmemoduls gemeinsam verwendet werden, so dass ein zweidimensionales Bild des zu erfassenden Objektes 200 von unterschiedlichen Bildaufnahmewinkeln erhalten wird.
Außerdem kann die dreidimensionale Bilderfassungseinheit 100 weiterhin ein ringförmiges Hilfslichtquellenmodul 150 umfassen. Das ringförmige Hilfslichtquellenmodul 150 kann mehrere Lichtemissionseinheiten 152 beinhalten. Zwei Lichtemissionseinheiten 152 sind in den Figuren gezeigt, allerdings ist die Erfindung im Hinblick darauf nicht begrenzt. In einer aktuellen Anwendung kann die ringförmige Hilfslichtquelle 150 drei, vier oder mehr Lichtemissionseinheiten 152 beinhalten. Mehrere Lichtemissionseinheiten 152 werden in einer ringförmigen Konfiguration bereitgehalten und stehen dem zu erfassenden Objekt gegenüber, so dass Licht auf das zu erfassende Objekt 200 unter verschiedenen Winkeln bereitgehalten wird. Besonders im zweidimensionalen Photografiemodus erzeugt das Projektionsmodul 160 nicht das strukturierte Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster L1, welches beim dreidimensionalen Erfassen verwendet wird. Deshalb ist es notwendig ein ringförmiges Hilfslichtquellenmodul 150 als Hilfsbeleuchtung zu verwenden, für die Verwendung der Lichtquelle in dem zweidimensionalen Photografiemodus.
In einer aktuellen Anwendung kann das zu erfassende Objekt 200, das durch die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung 100 erfasst wird, eine Platine, ein optische Platine oder andere Substrate beinhalten. Ein Problem eines Verbiegens der Platine kann mit der obengenannten Platine in dem zu erfassenden Objekt 200 auftreten, wenn externer Druck oder Schwerkraft wirkt. Das Problem des Verbiegens der Platine führt oft zur Verringerung der Genauigkeit der dreidimensionalen Bilderfassungsvorrichtung 100, welche das zu erfassende Objekt 200 erfasst. Wenn zum Beispiel das zu erfassende Objekt in vertikaler Richtung eine Verschiebung aufgrund des Verbiegens der Platine aufweist, befindet sich ein vorgegebener Teil der Erfassung des zu erfassenden Objekts 200 nicht an der optimalen Bildaufnahmebrennweite der Bildaufnahmeeinheiten 142, 144 des Bildaufnahmemoduls.
Daher beinhaltet die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung 100 weiterhin ein Anzeigemodul 180. Das Anzeigemodul 180 befindet sich über der Erfassungsplattform und steht der Erfassungsplattform 120 schräg gegenüber. Das Anzeigemodul 180 projiziert einen Anpassungsstrahl 12 auf das zu erfassende Objekt 200, um eine Anpassungsmarke zu bilden.
2 zeigt den schematischen Anblick der dreidimensionalen Bilderfassungsvorrichtung 100, wenn sich ein Verbiegen der Platine an dem zu erfassenden Objekt 200 entsprechend eines Ausführungsbeispiels der Erfindung erfolgt. Angenommen 1A zeigt eine schematische Ansicht von dem zu erfassenden Objekt 200, wenn in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1A kein Verbiegen der Platine erfolgt, dann fällt der Anpassungsstrahl 12, der von dem Anzeigemodul 180 projiziert wird, ungefähr auf das Zentrum des zu erfassenden Objekts. Wie in 2 gezeigt fällt der Anpassungsstrahl 12, der durch das Anzeigemodul 180 projiziert wird, aufgrund der sich nach oben verbiegenden Platine an dem zu erfassenden Objekt 200 auf eine Position, die vom zu erfassenden Objekt aus leicht nach Links verschoben ist, wenn ein Verbiegen der Platine an dem zu erfassenden Objekt 200 erfolgt.
Das Kalibrierkontrollmodul 190 kann wenigstens ein Set aus Reflektionsbildern R1, R2 auswählen, um eine Bestimmung vorzunehmen, auf Grundlage derer es dann das Problem des Verbiegens der Platine an dem zu erfassenden Objekt berücksichtigt. In einem Ausführungsbeispiel sucht das Kalibrierkontrollmodul 190 in einem Platinenbiegungskalibriermodus hauptsächlich die vorwärtsgerichteten Reflektionsbilder R2 aus, welche durch die zweite Bildaufnahmeeinheit 144 aufgenommen wurden, um sie beim ausführenden Prozess zu verwenden.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines der Reflektionsbilder, welches durch die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung 100 aufgenommen wurde, wenn ein Verbiegen der Platine an dem zu erfassenden Objekt 200 gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2 erfolgt ist. In diesem Ausführungsbeispiels, der in dem Reflektionsbild in 3 gezeigt wird, wird das vorwärtsgerichtete Reflektionsbild R2, das durch die zweite Bildaufnahmeeinheit 144 aufgenommen wurde, als Beispiel genommen, allerdings ist die Erfindung in diesem Hinblick nicht begrenzt.
Wie in 3 gezeigt wird der Anpassungsstrahl 12, der durch das Anzeigemodul 180 projiziert wird, auf eine vorherbestimmte Position 202 in 3 projiziert, wenn kein Verbiegen der Platine an dem zu erfassenden Objekt 200 erfolgt. Da sich die Platine an dem zu erfassenden Objekt allerdings verbiegt, weicht eine Anpassungsmarkierung 182, die durch den Anpassungsstrahl 12 erzeugt wurde, der durch das Anzeigemodul 180 projiziert wird, von der vorherbestimmten Position 202 ab.
Das Kalibrierkontrollmodul 190 bestimmt, ob die Anpassungsmarkierung 182 von der vorherbestimmten Position 202 entsprechend dem ausgewählten Reflektionsbild R2 abweicht, wie es in 3 gezeigt wird. Wenn die Anpassungsmarkierung von der vorherbestimmten Position abweicht, betreibt das Kalibrierkontrollmodul 190 das Bewegungsmodul 192 entsprechend zur abweichenden Richtung (links in diesem Ausführungsbeispiel) und zum abweichenden Abstand Ds der Anpassungsmarkierung 182 relativ zur vorherbestimmten Position 202. Das Bewegungsmodul 192 kann die Position des beweglichen optischen Kopfes 140 basierend auf einem derartigen Betreiben durch das Kalibrierkontrollmodul 190 bewegen, und kann so die relative Position und Abstände zwischen verschiedenen Bildaufnahmeeinheiten 142, 144 und dem zu erfassenden Objekt 200 verändern, bis sich die Anpassungsmarkierung 182, die durch das Anzeigemodul 180 auf dem zu erfassenden Objekt 200 gebildet wird, wieder im Bereich der vorherbestimmten Position 202 befindet.
In dem Ausführungsbeispiel, das in 3 gezeigt ist, beinhaltet die Anpassungsmarkierung 182 ein einziges charakteristisches Muster zur Anpassung (das einzige charakteristische Muster einer Anpassung kann z. B. ein Punkt, eine Linie, ein Block oder ein spezifisches Zeichen sein). In diesem Ausführungsbeispiel kann das Anzeigemodul 180 eine Laseremissionskomponente beinhalten, um die Anpassungsmarkierung 182 zu projizieren. Die Anpassungsmarkierung 182 dieser Erfindung ist allerdings nicht auf solch ein einziges charakteristisches Muster begrenzt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel zeigt 4 eine schematische Ansicht des Reflektionsbildes, welches durch die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung aufgenommen wird, wenn sich die Platine an dem zu erfassenden Objekt 200 verbiegt. In dem Ausführungsbeispiel in 4, beinhaltet die Anpassungsmarkierung 182 mehrere charakteristische Anpassungsmuster, so dass die Genauigkeit der Anpassungsmarkierung und der Platinenbiegungskalibrierung verbessert wird. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Anpassungsmarkierung 182 drei Anpassungspunkte in der Konfiguration eines gleichschenkligen Dreiecks, allerdings ist die Erfindung nicht darauf begrenzt (mehrere charakteristische Muster zur Anpassung können z. B. Punkte, Linien, Blöcke oder spezifische Zeichen sein). In diesem Ausführungsbeispiel kann das Anzeigemodul weiterhin drei Laseremissionskomponenten umfassen, um die Anpassungsmarkierung 182 zu projizieren. Das Mehrpunktanpassungsmuster, welches durch das Anzeigemodul 180 erzeugt wird, ist nicht auf eine gleichschenklige dreieckige Konfiguration begrenzt und mehrere äquivalente Anpassungsmuster können verwendet werden. Zusammenfassend verwendet die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung das Projektionsmodul, um ein strukturiertes Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster zu erzeugen und projiziert das strukturierte Licht aus einem parallelen sinusförmigen Streifenmuster durch einen Strahlteiler hindurch auf das zu erfassende Objekt. Danach verwendet die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung mehrere Bildaufnahmemodule, um Bilder unter unterschiedlichen Richtungen und Winkeln des zu erfassenden Objekts zu machen, wie z. B. direkt von oben und von einer schräg aufwärtsgerichteten Richtung des zu erfassenden Objekts. Als nächstes wird die Phase des strukturierten Lichts aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern, welches durch das Projektionsmodul erzeug wird, auf eine zeitgeordnete Art und Weise angepasst und basiert weiterhin auf einem Phasenverschiebungsverfahren. Das dreidimensionale Model des zu erfassenden Objekts wird aus den Reflektionsbildern berechnet, welche durch die oben genannten mehreren Bildaufnahmemodule unter verschiedenen Winkeln aufgenommen wurden.
In dem obengenannten Ausführungsbeispiel, verwendet die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung 100 eine Gitterobjektbewegungsvorrichtung 166, um dem Gitterobjekt 164 zu ermöglichen sich lateral zu bewegen und so verschiedene Phasen des strukturierten Lichts aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern L1 zu bilden, allerdings ist die Erfindung nicht auf solche Konfigurationen und Operationen begrenzt. In einem anderen Ausführungsbeispiel, so wie in 5 gezeigt, welche eine schematische Ansicht einer dreidimensionalen Bilderfassungsvorrichtung entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wird die dreidimensionale Bilderfassungseinrichtung 102 nicht mit einer Gitterobjektbewegungsvorrichtung 166 ausgestattet. Das Bewegungsmodul 192 ermöglicht dem beweglichen optischen Kopf 140 sich horizontal relativ zum zu erfassenden Objekt 200 zu bewegen, so dass außerdem die Phase des strukturierten Lichts aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern L1 geändert wird, welches auf das zu erfassende Objekt 200 projiziert wird, wobei ein ähnlicher Effekt realisiert wird. Außerdem verändert sich in dem oben genannten Ausführungsbeispiel hauptsächlich die Position des bewegbaren optischen Kopfes 140, um die relative Position und den relativen Abstand zwischen verschiedenen Bildaufnahmeeinheiten 142, 144 und dem zu erfassenden Objekt 200 zu verändern, so dass ein Verbiegen der Platine mitberücksichtigt wird, allerdings ist die Erfindung in dieser Hinsicht nicht begrenzt. In einem anderen Ausführungsbeispiel, kann die Bildabweichung aufgrund des Verbiegens der Platine kompensiert werden, indem Rechnungen gemacht werden ohne den bewegbaren optischen Kopf 140 zu bewegen. In Bezug auf die 6, 7 und 8, zeigt 6 eine schematische Ansicht von mehreren Bildaufnahmeeinheiten 142, 144 in dem Bildaufnahmemodul, dem Anzeigemodul 180 und dem zu erfassenden Objekt 200 in einem anderen Ausführungsbeispiel.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 wird die horizontale Höhe des zu erfassenden Objekts 200 von der unteren gepunkteten Linie zu der oberen durchgezogenen Linie wegen des Problems des Verbiegens der Platine angehoben. Dadurch weicht die Anpassungsmarkierung, welche durch verschiedene Bildaufnahmeeinheiten 142, 144 aufgenommen wurde, von der ursprünglichen vorherbestimmten Position 202 ab. Da die Positionen und Winkel von verschiedenen Bildaufnahmeeinheiten 142, 144 jedoch verschieden sind, sind die abweichenden Richtungen und die abweichenden Ebenen der Anpassungsmarkierung 182 verschieden, die durch unterschiedliche Bildaufnahmeeinheiten 142, 144 aufgenommen wurden. Abhängig von der Bildaufnahmeeinheit 142, 144 können die Abweichungen z. B. nach oben, nach links oder nach oben rechts erfolgen.
7 zeigt eine schematische Ansicht aus Reflektionsbildern P1, P2 und P3, welche durch verschiedene Bildaufnahmeeinheiten 142, 144 aufgenommen wurden. Wie in 7 gezeigt, befinden sich die Anpassungsmarkierungen 182a, 182b und 182c in den Reflektionsbildern P1, P2 und P3, welche durch verschiedene Bildaufnahmeeinheiten 142, 144 aufgenommen wurden, an unterschiedlichen Positionen in verschiedenen Bildern.
Daher kann das Kalibrierkontrollmodul 190 die Reflektionsbilder P1, P2 und P3 in einer virtuellen Ebene integrieren. 8 zeigt eine schematische Ansicht eines integrierten Bildes aus den Reflektionsbilder P1, P2 und P3. Wie in 8 gezeigt, können die Anpassungsmarkierungen 182a, 182b und 182c in den Reflektionsbildern P1, P2 und P3 für dieselbe Koordinate ausgerichtet und überlappend sein, so dass ein integriertes Bild P4 gebildet wird, indem die drei Bilder integriert werden. Das Kalibrierkontrollmodul 190 integriert die Reflektionsbilder zu einem integrierten Bild P4 entsprechend der betreffenden Anpassungsmarkierungen 182a, 182b und 182c in den Reflektionsbildern P1, P2 und P3. Danach kann das Kalibrierkontrollmodul 190 wenigstens einen Teil des integrierten Bildes P4 (z. B. indem die Durchschnittsmenge oder die Vereinigungsmenge der drei Bilder aufgenommen wird) aufnehmen, um ein Kalibrierbild zu bilden. Dadurch kann das Kalibrierkontrollmodul 190 Bildabweichungen durch das Verbiegen der Platine kompensieren, indem es Rechnungen durchführt ohne den bewegbaren optischen Kopf 140 zu bewegen.
Da das Bildaufnahmemodul der dreidimensionalen Bilderfassungsvorrichtung kein Bild des zu erfassenden Objektes durch einen Reflektor hindurch aufnimmt, wird nicht nur die lichtwegaktive Fläche reduziert, um somit den Einfluss von Schwingungen zu minimieren, sondern es werden auch die Komponentenkosten reduziert. Außerdem wird die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung der Erfindung weiterhin mit einem Anzeigemodul ausgestattet und kann das zu erfassende Objekt positionieren und berechnet die Verbiegung der Platine von dem zu erfassenden Objekt durch den Anpassungsstrahl, der vom Anzeigemodul projiziert wird.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf die obigen Ausführungsbeispielen wiedergegeben wurde, sind diese Ausführungsbeispiele nicht dazu vorgesehen, die Erfindung einzugrenzen. Für Fachleute, wird es offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen möglich sind, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Daher sollte der Umfang der Erfindung durch die angehängten Ansprüche definiert werden.

Claims

Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung umfassend: eine Erfassungsplattform, um ein zu erfassendes Objekt zu tragen; und einen bewegbaren optischen Kopf, der sich über der Erfassungsplattform befindet, umfassend: eine Strahlteilereinheit, die sich über der Erfassungsplattform befindet; ein Projektionsmodul, um ein strukturiertes Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern zu erzeugen, wobei das strukturierte Licht aus sinusförmigen Streifenmustern über die Strahlteilereinheit auf das zu erfassende Objekt projiziert wird; ein Bildaufnahmemodul, welches eine Mehrzahl von Bildaufnahmeeinheiten umfasst, wobei sich die Bildaufnahmeeinheiten über der Erfassungsplattform befinden, dem zu erfassenden Objekt unter verschiedenen Richtungen und Winkeln gegenüber stehen und jede Bildaufnahmeeinheit konfiguriert ist, um ein Reflektionsbild aufzunehmen, welches von dem strukturierten Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern gebildet wird, das von dem zu erfassenden Objekt reflektiert wird; und ein Anzeigemodul, das sich über der Erfassungsplattform befindet und der Erfassungsplattform schief gegenübersteht, wobei das Anzeigemodul einen Anpassungsstrahl auf das zu erfassende Objekt projiziert, um eine Anpassungsmarkierung zu bilden; ein dreidimensionales Rechenmodul, welches ein dreidimensionales zu erfassendes Objektbild gemäß den Reflektionsbildern berechnet; eine Bewegungseinheit, die mit dem bewegbaren optischen Kopf betriebsbereit verbunden ist, um den bewegbaren optischen Kopf zu bewegen; und ein Kalibrierkontrollmodul, welches selektiv das Bewegungsmodul betreibt, um den beweglichen optischen Kopf gemäß der Anpassungsmarkierung in den Reflektionsbildern zu bewegen.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Bildaufnahmeeinheit umfasst: eine Mehrzahl erster Bildaufnahmeeinheiten, die sich über der Erfassungsplattform befinden und der Erfassungsplattform schief gegenüberstehen, wobei jede der ersten Bildaufnahmeeinheiten eingerichtet ist, um ein schiefes Reflektionsbild aufzunehmen, welches von dem strukturierten Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern gebildet wird, das von dem zu erfassenden Objekt reflektiert wird; und eine zweite Bildaufnahmeeinheit, welche ein zu erfassendes Bild von einem vertikalen Winkel aus durch die Strahlteilereinheit hindurch aufnimmt, um ein vorderes Reflektionsbild mit dem strukturierten Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern, das von dem zu erfassenden Objekt reflektiert wird, zu erzeugen.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei, wenn sich die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung in einem dreidimensionalen Erfassungsmodus befindet, das dreidimensionale Berechnungsmodul das dreidimensionale zu erfassende Objektbild gemäß den schiefen Reflektionsbildern berechnet.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei, wenn die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung sich in einem zweidimensionalen Fotografiemodus befindet, die zweite Bildaufnahmeeinheit das vordere Reflektionsbild als ein zweidimensionales Bild des zu erfassenden Objektes aufnimmt.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das strukturierte Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern, welches durch die Strahlteilereinheit auf das zu erfassende Objekt projiziert wird, eine optische Achse hat und die ersten Bildaufnahmeeinheiten um die optische Achse herum angeordnet sind.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Projektionsmodul umfasst: eine Lichtquelle, ein Gitterobjekt, das sich zwischen der Lichtquelle und der Strahlteilereinheit befindet, um ein Licht zu konvertieren, welches durch die Lichtquelle mit dem strukturierten Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern erzeugt wird; und eine Gitterobjektbewegungsvorrichtung, welche das Gitterobjekt antreibt, so dass es sich relativ zur Lichtquelle lateral bewegt und so eine Phase des strukturierten Lichts aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern verändert.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Projektionsmodul umfasst: eine Lichtquelle; und ein Gitterobjekt, das sich zwischen der Lichtquelle und der Strahlteilereinheit befindet, um ein Licht zu konvertieren, welches durch die Lichtquelle mit dem strukturierten Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern erzeugt wird; wobei das Bewegungsmodul dem beweglichen optischen Kopf ermöglicht, sich horizontal relativ zu dem zu erfassenden Objekt zu bewegen, so dass die Phase des strukturierten Lichts aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern, welches auf das zu erfassende Objekt projiziert wird, entsprechend geändert wird.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Anpassungsmarkierung ein einzelnes charakteristisches Muster für die Anpassung umfasst und das Anzeigemodul eine Laseremissionskomponente umfasst, um die Anpassungsmarkierung zu projizieren.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Anpassungsmarkierung mehrfache charakteristische Muster für die Anpassung umfasst und das Anzeigemodul eine Mehrzahl von Laseremissionskomponenten umfasst, um die Anpassungsmarkierung zu projizieren.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Kalibrierkontrollmodul mindestens eines der Reflektionsbilder auswählt und bestimmt, ob die Anpassungsmarkierung in dem Reflektionsbild von einer vorherbestimmten Position abweicht, um das Bewegungsmodul selektiv so zu betreiben, dass es den beweglichen optischen Kopf bewegt.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei, wenn die Anpassungsmarkierung von der vorherbestimmten Position abweicht, das Kalibrierkontrollmodul das Bewegungsmodul in einer anderen Richtung und in einem anderen Abstand von der Anpassungsmarkierung relativ zu der vorherbestimmten Position betreibt.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung umfassend: eine Erfassungsplattform, um ein zu erfassendes Objekt zu tragen; und einen bewegbaren optischen Kopf, der sich über der Erfassungsplattform befindet, umfassend: eine Strahlteilereinheit, die sich über der Erfassungsplattform befindet; ein Projektionsmodul, um ein strukturiertes Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern zu erzeugen, wobei das strukturierte Licht aus sinusförmigen Streifenmustern über die Strahlteilereinheit auf das zu erfassende Objekt projiziert wird; ein Bildaufnahmemodul, welches eine Mehrzahl von Bildaufnahmeeinheiten umfasst, wobei sich die Bildaufnahmeeinheiten über der Erfassungsplattform befinden, dem zu erfassenden Objekt jeweils unter verschiedenen Richtungen und Winkeln gegenüber stehen und jede Bildaufnahmeeinheit konfiguriert ist, um ein Reflektionsbild aufzunehmen, welches von dem strukturierten Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern gebildet wird, das von dem zu erfassenden Objekt reflektiert wird; und ein Anzeigemodul, das sich über der Erfassungsplattform befindet und der Erfassungsplattform schief gegenübersteht, wobei das Anzeigemodul einen Anpassungsstrahl auf das zu erfassende Objekt projiziert, um eine Anpassungsmarkierung zu bilden; ein dreidimensionales Rechenmodul, welches ein dreidimensionales zu erfassendes Objektbild gemäß den Reflektionsbildern berechnet; eine Bewegungseinheit, die mit dem bewegbaren optischen Kopf betriebsbereit verbunden ist, um den bewegbaren optischen Kopf zu bewegen; und ein Kalibrierkontrollmodul, welches die Reflektionsbilder zu einem integrierten Bild gemäß den Anpassungsmarkierungen in diesen Reflektionsbildern aufintegriert, wobei wenigstens ein Teil des integrierten Bildes aufgenommen wird, um ein Kalibrierbild zu erstellen.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Bildaufnahmeeinheit umfasst: eine Mehrzahl erster Bildaufnahmeeinheiten, die sich über der Erfassungsplattform befinden und der Erfassungsplattform schief gegenüberstehen, wobei jede der ersten Bildaufnahmeeinheiten eingerichtet ist, um ein schiefes Reflektionsbild aufzunehmen, welches von dem strukturierten Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern gebildet wird, das von dem zu erfassenden Objekt reflektiert wird; und eine zweite Bildaufnahmeeinheit, welche ein zu erfassendes Bild von einem vertikalen Winkel aus durch die Strahlteilereinheit hindurch aufnimmt, um ein vorderes Reflektionsbild mit dem strukturierten Licht aus parallelen sinusförmigen Streifenmustern, das von dem zu erfassenden Objekt reflektiert wird, zu erzeugen.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei, wenn sich die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung in einem dreidimensionalen Erfassungsmodus befindet, das dreidimensionale Berechnungsmodul das dreidimensionale zu erfassende Objektbild gemäß den schiefen Reflektionsbildern berechnet.
Dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei, wenn die dreidimensionale Bilderfassungsvorrichtung sich in einem zweidimensionalen Fotografiemodus befindet, die zweite Bildaufnahmeeinheit das vordere Reflektionsbild als ein zweidimensionales Bild des zu erfassenden Objektes aufnimmt.