DE102015118278A1

DE102015118278A1 - Verfahren und System zur Vergrößerungskorrektur aus mehreren Fokusebenen

Info

Publication number: DE102015118278A1
Application number: DE102015118278.5A
Authority: DE
Inventors: Kevin George Harding; Thomas James Batzinger
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2016-05-12
Also published as: JP2016118535A; US9338363B1; CH710375A2; US20160134816A1; JP6742713B2

Abstract

Ein Verfahren (200) zur Korrektur einer Vergrößerung bei Bildmessbestimmungen wird unter Anwendung einer Computervorrichtung ausgeführt, die einen oder mehrere Prozessoren (118), der/die mit einer Benutzerschnittstelle (120) verbunden ist/sind, und eine oder mehrere Speichervorrichtungen (122) umfasst. Das Verfahren (200) umfasst das Aufnehmen einer Mehrzahl von Bildern eines Zielobjekts (112). Jedes Bild wird in einer anderen Entfernung (113) vom Zielobjekt (112) aufgenommen. Das Verfahren (200) umfasst auch das Bestimmen einer Entfernung (113) zwischen einer Linse (106), die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt (112) und das Bestimmen einer Vergrößerung jedes aufgenommenen Bilds. Das Verfahren (200) umfasst ferner das Bestimmen einer Vergrößerungskorrektur mit Bezug auf ein Bezugsobjekt, das Bestimmen einer Änderung einer Größe des Zielobjekts (112) und das Ausgeben der bestimmten Änderung einer Größe des Zielobjekts (112).

Description

STAND DER TECHNIK
Das Gebiet der Offenbarung betrifft allgemein Komponenteninspektionssysteme und noch spezifischer ein Bildgebungssystem, das mehrere Bilder von einem Zielobjekt aufnimmt, um eine Vergrößerungskorrektur zu erzeugen, die zum Bestimmen von Dimensionen des Zielobjekts verwendet wird.
Bei mindestens einigen bekannten Systemen zum Feststellen von Kriechschäden wird ein Prüfstand eingesetzt, der auf enge Toleranzen eingestellt ist, um eine Wiederholbarkeit der Kriechmessbestimmung im Verlauf der Zeit sicherzustellen. Die Installationszeit und die Mannstunden sind dabei beträchtlich, weil typischerweise viele Komponenten kontrolliert werden müssen.
In einigen Fällen können ein geringes falsches Positionieren einer tragbaren Kamera oder eine gekrümmte Oberfläche das Erreichen einer fixierten Vergrößerung bei einem vorgegebenen Sensor unmöglich machen. Andere Verfahren zum Korrigieren der Vergrößerung in einem für Genauigkeitsmessbestimmungen verwendeten Bild umfassen das Setzen von Bezugszielobjekten eines bekannten Abstands in das Bild durch Positionieren derartiger Zielobjekte auf das Teil derart, dass sie sich mit der Änderung des Teils, wie beispielsweise aufgrund von Kriechen, nicht ändern. Zielobjekte nehmen extra Raum an dem Teil ein und erfordern ein größeres Bild. Ein alternativer Ansatz hat darin bestanden, jedesmal ein Präsizionsmontiersystem zum sehr genauen Positionieren des Sensors zu benutzen.
KURZE BESCHREIBUNG
In einer Ausführungsform umfasst ein Inspektionsbildgebungssystem unter Anwendung von Vergrößerungskorrektur aus mehreren Fokusebenen ein Bildaufnahmegerät, das eine Bilderfassungsvorrichtung und eine Linse umfasst. Das System umfasst auch eine Steuereinrichtung einschließlich einer Benutzerschnittstelle, einer oder mehrerer Speichervorrichtungen und einem oder mehrere Prozessoren, die kommunikativ mit der Benutzerschnittstelle und der einen oder den mehreren Speichervorrichtungen verbunden sind. Der Prozessor ist programmiert, um eine Mehrzahl von Bildern eines Zielobjekts zu Aufnehmen, wobei jedes Bild in einer anderen Entfernung von dem Zielobjekt aufgenommen wird, um eine Entfernung zwischen einer Linse, die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt zu bestimmen, und eine Vergrößerung jedes aufgenommenen Bilds zu bestimmen. Der Prozessor ist ferner auch programmiert, um eine Vergrößerungskorrektur bezüglich einer Referenz zu bestimmen, eine Änderung einer Größe des Zielobjekts zu bestimmen und die bestimmte Änderung einer Größe des Zielobjekts auszugeben.
In irgendeiner Ausführungsform des System kann es vorteilhaft sein, wenn das System ferner einen Wechsler zum Wechseln des optischen Pfades umfasst, der zum Ändern des optischen Pfades von Licht zwischen dem Zielobjekt und der Linse konfiguriert ist.
In irgendeiner Ausführungsform des Systems kann es vorteilhaft sein, wenn der Prozessor ferner zum Empfangenen von Punktspreizfunktionsinformationen für die Linse zum Bestimmen der Entfernung zwischen der Linse und dem Zielobjekt programmiert ist
In irgendeiner Ausführungsform des Systems kann es vorteilhaft sein, wenn der Prozessor ferner zum Bestimmen einer Vergrößerung jedes aufgenommenen Bilds unter Anwendung von Fokuslängeninformationen der Linse programmiert ist.
In irgendeiner Ausführungsform des Systems kann es vorteilhaft sein, wenn der Prozessor ferner zum Bestimmen der Entfernung zwischen der Linse und dem Zielobjekt unter Anwendung einer Fokusdeutlichkeit des Bildes programmiert ist.
In irgendeiner Ausführungsform des Systems kann es vorteilhaft sein, wenn der Prozessor ferner zum Bestimmen der Entfernung zwischen der Linse und dem Zielobjekt unter Anwendung mindestens einer Tiefe von einer Fokusfunktion und einer Tiefe von einer Defokusfunktion programmiert ist.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Korrektur einer Vergrößerung bei Bildmessbestimmungen das Aufnehmen einer Mehrzahl von Bildern eines Zielobjekts, wobei jedes Bild in einer anderen Entfernung von dem Zielobjekt aufgenommen wird, das Bestimmen einer Entfernung zwischen einer Linse, die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt und das Bestimmen einer Vergrößerung jedes aufgenommenen Bilds. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen einer Vergrößerungskorrektur mit Bezug auf eine Referenz, das Bestimmen einer Änderung einer Größe des Zielobjekts und das Ausgeben der bestimmten Änderung einer Größe des Zielobjekts.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn das Bestimmen einer Entfernung zwischen der Linse, die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt das Empfangen von Punktspreizfunktionsinformationen für die Linse umfasst.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn das Bestimmen einer Vergrößerung jedes aufgenommenen Bilds das Bestimmen einer Vergrößerung jedes aufgenommenen Bilds unter Anwendung von Fokuslängeninformationen der Linse umfasst.
In irgendeiner Ausführungsform des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn das Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern des Zielobjekts das Aufnehmen einer Mehrzahl von Bildern eines Musters, das mit einer Oberfläche einer Komponente verbunden ist, umfasst.
In irgendeiner Ausführungsform des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn das Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern des Zielobjekts das Aufnehmen einer Mehrzahl von Bildern eines Oberflächenmerkmals einer Komponente umfasst.
In irgendeiner Ausführungsform des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn das Bestimmen einer Entfernung zwischen der Linse, die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt das Bestimmen der Entfernung zwischen der Linse und dem Zielobjekt unter Anwendung einer Fokusdeutlichkeit des Bilds umfasst.
In irgendeiner Ausführungsform des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn das Bestimmen einer Entfernung zwischen der Linse, die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt das Bestimmen der Entfernung zwischen der Linse und dem Zielobjekt unter Anwendung mindestens einer Tiefe von der Fokusfunktion und einer Tiefe von der Defokusfunktion umfasst.
In irgendeiner Ausführungsform des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn das Bestimmen einer Entfernung zwischen der Linse, die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt das Aufnehmen eines ersten der Mehrzahl von scharf eingestellten Bildern umfasst.
In irgendeiner Ausführungsform des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn das Bestimmen einer Entfernung zwischen der Linse, die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt das Aufnehmen eines Rests der Mehrzahl von unscharfen Bildern umfasst.
In noch einer anderen Ausführungsform umfassen ein oder mehrere nichttransitorische computerlesbare Speichermedien computerausführbare Anweisungen, die darauf verkörpert sind. Werden sie durch mindestens einen Prozessor ausgeführt, verursachen die computerausführbaren Anweisungen den Prozessor, eine Mehrzahl von Bildern eines Zielobjekts aufzunehmen, wobei jedes Bild in einer anderen Entfernung vom Zielobjekt aufgenommen wird, eine Entfernung zwischen der Linse, die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt zu bestimmen, und eine Vergrößerung jedes aufgenommenen Bilds zu bestimmen. Die computerausführbaren Anweisungen veranlassen den Prozessor auch, eine Vergrößerungskorrektur mit Bezug auf eine Referenz zu bestimmen, eine Änderung einer Größe des Zielobjekts zu bestimmen und die bestimmte Änderung einer Größe des Zielobjekts auszugeben
In irgendeiner Ausführungsform des computerlesbaren Speichermediums kann es vorteilhaft sein, wenn die computerausführbaren Anweisungen ferner veranlassen, dass der mindestens eine Prozessor die Entfernung zischen der Linse und dem Zielobjekt unter Anwendung einer Fokusdeutlichkeit des Bilds bestimmt.
In irgendeiner Ausführungsform des computerlesbaren Speichermediums kann es vorteilhaft sein, wenn die computerausführbaren Anweisungen ferner veranlassen, dass der mindestens eine Prozessor die Entfernung zwischen der Linse und dem Zielobjekt unter Anwendung mindestens einer Tiefe von der Fokusfunktion und einer Tiefe von der Defokusfunktion bestimmt.
In irgendeiner Ausführungsform des computerlesbaren Speichermediums kann es vorteilhaft sein, wenn die computerausführbaren Anweisungen ferner veranlassen, dass der mindestens eine Prozessor ein erstes von der Mehrzahl von scharf eingestellten Bildern aufnimmt.
In irgendeiner Ausführungsform des computerlesbaren Speichermediums kann es vorteilhaft sein, dass die computerausführbaren Anweisungen ferner veranlassen, dass der mindestens eine Prozessor den Rest der Mehrzahl von unscharfen Bildern aufnimmt.
ZEICHNUNGEN
Diese und andere Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden besser verstanden, wenn die folgende genaue Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, wobei gleiche Zeichen gleiche Teile in den gesamten Zeichnungen darstellen, wobei:
1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Inspektionsbildgebungssystems unter Anwendung von Vergrößerungskorrektur einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entsprechend ist;
2 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Korrigieren einer Vergrößerung von Bildern eines Zielobjekts unter Anwendung mehrerer Fokusebenen ist;
3 ein Beispiel von Änderungen der Fokusebene für eine Bestimmung auf Fokusbasis auf der Basis von drei Bildern einer Komponente, die in verschiedenen Fokustiefen unter Anwendung des in 2 gezeigten Verfahrens aufgenommen werden, ist; und
4 eine perspektivische Ansicht der Komponente 301, die in 3 gezeigt ist, ist.
Es sei denn, es wird etwas anderes angegeben, sollen die hier bereitgestellten Zeichnungen Merkmale von Ausführungsformen dieser Offenbarung veranschaulichen. Es ist angenommen, dass diese Merkmale in einer umfangreichen Reihe verschiedener Systeme, einschließlich einer oder mehreren Ausführungsformen dieser Offenbarung, anwendbar sind. Als solche sollen die Zeichnungen nicht alle herkömmlichen Merkmale umfassen, die Durchschnittsfachleuten bekannt sind, für die Ausführung der hier offenbarten Ausführungsformen erforderlich zu sein.
GENAUE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen wird Bezug genommen auf eine Anzahl von Ausdrücken, die dahingehend definiert werden sollen, dass sie die folgenden Bedeutungen besitzen.
Die Formen im Singular „ein, eine” und „der, die, das” umfassen Bezugnahmen im Plural, es sei denn, der Zusammenhang sagt klar etwas anderes.
„Wahlweise” als Adverb oder Adjektiv bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder Umstand erfolgen oder nicht erfolgen kann und dass die Beschreibung Fälle umfasst, wo das Ereignis stattfindet und Fälle, wo es nicht stattfindet.
Ungefähre Formulierungen, wie sie hier in der gesamten Beschreibung und den gesamten Ansprüchen verwendet wird, können zum Modifizieren irgendeiner quantitativen Darstellung angewendet werden, die zulässigerweise variieren könnte, ohne zu einer Änderung der Grundfunktion, auf die sie sich bezieht, zu führen. Dementsprechend soll ein Wert, der durch einen Ausdruck oder Ausdrücke wie „etwa”, „ungefähr” und „im Wesentlichen” modifiziert wird, nicht auf den genauen angegebenen Wert eingeschränkt werden. In mindestens einigen Fällen kann die ungefähre Formulierung der Genauigkeit eines Gerätes zum Messen des Werts entsprechen. Hier und in der ganzen Beschreibung und den gesamten Ansprüchen können Bereichseinschränkungen kombiniert und/oder ausgewechselt werden, wobei solche Bereiche identifiziert werden und alle Unterbereiche umfassen, die darin enthalten sind, es sei denn der Zusammenhang oder die Formulierung geben etwas anderes an.
Wie hier verwendet sind die Ausdrücke „Prozessor” und „Computer” und damit verwandte Ausdrücke, z. B. ”Verarbeitungsvorrichtung” und „Computervorrichtung” nicht nur auf diejenigen integrierten Schaltungen, die im Stand der Technik als Computer bezeichnet werden, beschränkt, sondern beziehen sich grob definiert auf eine Mikrocontroller, einen Mikrocomputer, eine programmierbares Logiksteuerung (PLC), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung und andere programmierbare Schaltungen und diese Ausdrücke werden hier austauschbar verwendet. In den hier beschriebenen Ausführungsformen umfasst Speicher, ist jedoch nicht darauf beschränkt, ein computerlesbares Medium, wie beispielsweise einen Direktzugriffspeicher (RAM) und ein computerlesbares, nichtflüchtiges Medium, wie beispielsweise einen Flash-Speicher. Alternativ können eine Floppydiskette, eine Kompaktdiskettenlesespeicher (CD-ROM), eine magnetooptische Diskette (MOD), und/oder Digital Versatile Disc vielseitig verwendbare Diskette (DVD) können ebenfalls verwendet werden. Auch können in den hier beschriebenen Ausführungsformen zusätzliche Eingabekanäle, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Computerperipheriegeräte, die mit einer Benutzerschnittstelle, wie einer Maus oder einer Tastatur verbunden sind, sein. Alternativ können andere Computerperipheriegeräte verwendet werden, die beispielsweise einen Scanner umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Ferner können in der beispielhaften Ausführungsform zusätzliche Ausgabekanäle einen Benutzerschnittstellenmonitor umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Ferner sind die Ausdrücke „Software” und „Firmware”, wie sie hier benutzt werden, austauschbar und umfassen irgendein Computerprogramm, das im Speicher zum Ausführen durch persönliche Computer, Arbeitsstationen, Kunden und Server gespeichert wird.
Wie hier verwendet wird soll der Ausdruck „nichttransitorisches computerlesbares Medium” irgend eine greifbare Vorrichtung auf Computerbasis darstellen, die bei irgendeinem Verfahren oder in irgend einer Technologie für die kurzzeitige und langzeitige Speicherung von Informationen, wie beispielsweise computerlesbaren Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodulen und Submodulen und anderen Daten in irgend einer Vorrichtung ausgeführt wird. Daher können die hier beschriebenen Verfahren als ausführbare Anweisungen verschlüsselt sein, die in einem greifbare, nichtransitorischen, computerlesbaren Medium, aufweisend, ohne Einschränkung, eine Speichervorrichtung und/oder Arbeitsspeichervorrichtung verkörpert sind. Derartige Anweisungen, werden sie von einem Prozessor ausgeführt, verursachen, dass der Prozessor mindestens einen Teil der hier beschriebenen Verfahren ausführt. Außerdem umfasst der Ausdruck „nichttransitorisches computerlesbares Medium”, wie er hier verwendet wird, alle greifbaren, computerlesbaren Medien einschließlich ohne Einschränkung nichttransitorische Computerspeichervorrichtungen, einschließlich ohne Einschränkung flüchtige und nichtflüchtige Medien und entfernbare und nichtentfernbare Medien wie beispielsweise Firmware, physikalische und virtuelle Speicherung, CD-ROM, DVD und irgendwelche andere digitale Quelle wie beispielsweise ein Netzwerk oder das Internet sowie auch zu entwickelnde digitale Mittel, mit der einzigen Ausnahme, wenn sie ein transitorisches, sich ausbreitendes Signal sind.
Ferner bezieht sich der Ausdruck „Echtzeit”, wie er hier benutzt wird, auf mindestens eine der Zeit des Vorkommens der assoziierten Vorkommnisse, die Zeit des Messens und Sammeln vorbestimmter Daten, die Zeit des Verarbeitens der Daten und die Zeit einer Systemantwort auf die Vorkommnisse und die Umgebung. Bei den hier beschriebenen Ausführungsformen erfolgen diese Aktivitäten und Vorkommnisse im Wesentlichen unverzögert.
Die Tiefe vom Fokus/Defokus wird zum Beurteilen der 3D-Oberfläche einer Szene aus einem Satz von zwei oder mehreren Bildern dieser Szene verwendet. Die Bilder werden durch Ändern der Kameraparameter (typischerweise der Fokuseinstellung oder der axialen Bildebenenposition) und vom selben Blickpunkt aus aufgenommen erhalten. Der Unterschied zwischen der Tiefe vom Fokus und der Tiefe vom Defokus besteht darin, dass es im ersten Fall möglich ist, die Kameraparameter während des Oberflächenbewertungsvorgangs dynamisch zu ändern, während dies im zweiten Fall nicht gestattet ist. Außerdem werden beide Probleme entweder aktive oder passive Tiefe vom Fokus/Defokus genannt, je nachdem, ob es möglich ist, ein strukturiertes Licht auf die Szene zu projizieren. Während viele Computervisionstechniken 3D-Flächen durch Verwenden von Bildern beurteilen, die mit Lochkameras erhalten werden, verwenden wir zur Tiefenbestimmung aus Defokussierung Kameras mit realen Öffnungen. Kameras mit realen Öffnungen haben eine geringe Schärfentiefe, was zu Bildern führt, die nur auf ein kleines 3-D-Stück der Szene fokussiert erscheinen. Die Bildverarbeitungsbildung kann durch optische Geometrie erklärt werden. Die Linse wird unter Anwendung des Gesetzes für dünne Linsen, d.h. 1/f = (1/v) + (1/u), modelliert, wobei f die Fokuslänge, u die Entfernung zwischen der Linsenebene und der Ebene im Fokus in der Szene ist und v die Entfernung zwischen der Linsenebene und der Bildebene ist.
In der Tiefenbestimmung aus Fokussierung werden eine Reihe von Bildern aufgenommen, jedes mit einer geringen Schärfentiefe. In der einfachsten Form der Tiefenbestimmung aus Fokussierung oder Defokussierung werden Informationen aus einer großen Anzahl von Bildern aufgenommen und der Satz von Bildern wird bezüglich derjenigen Bilder untersucht, die die geringste Menge an Unschärfe, d.h. die größte Menge an Fokusdeutlichkeit, aufweisen. Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird dieser Ansatz zum Definieren von Bereichen innerhalb jedes Bilds, die am besten fokussiert sind, und zum Kombinieren dieser Bereiche zum Aufbauen eines einzigen In-Fokus-Bilds verwendet.
Bei der Tiefenbestimmung aus Defokussierung können weniger Bilder aufgenommen werden und der Defokussierungsgrad wird modelliert. Die Menge an Defokus-Unschärfe kann zur Beurteilung verwendet werden, wie weit ein spezifisches Bildmerkmal sich vom besten Fokus befindet. In diesem Fall wird die Unschärfe typischerweise als Faltung des In-Fokus-Bilds und eine effektive Punktspreizfunktion modelliert, die geometrisch berechnet werden kann aus: R = {D/2} × {1/f – 1/o – 1/s} (1) wobei R den Unschärferadius darstellt, D den Durchmesser der Sammelblendeneinstellung darstellt, f die Fokuslänge der Linse 106 darstellt, o die Objektentfernung zur Komponente 110 darstellt und s die Bildentfernung zum Bildaufnahmegerät 102 darstellt.
Die Informationen über deutliche Kanten werden bezüglich der Fokusdeutlichkeit analysiert. Bei einigen Oberflächen sind die Informationen über deutliche Kanten eventuell nicht verfügbar. Wenn eine Oberfläche keine inhärenten Merkmale, wie beispielsweise bezüglich der Oberflächenkornstruktur oder anderer auffälliger Merkmale, die sichtbar sind, aufweist, wird ein anderer Ansatz benötigt. Eine Alternative zum Verwenden der inhärenten Merkmale eines Objekts als Zielobjekt besteht darin, ein Muster, wie beispielsweise Linien, auf die Fläche zu projizieren. Der Frequenzgehalt der Unschärfe kann dann um ein schmales Band der primären Frequenz (Beabstandung) des auf die Fläche des Objekts projizierten Musters modelliert werden. Diese Beurteilung kann dann unter Anwendung eines lokalen Operator über x und y der Form: S(x, y) = e – (x'² + y'²)/2a2 × cos(2(π)/Tx' + (φ) (2) erfolgen, wobei x' = xcos(θ) – ysin(θ), y' = –xsin(θ) + ycos(θ) und T die primäre Periode des auf das Objekt projizierten Musters ist, a die Standardabweichung des äquivalenten Gauß-Filters ist, (θ) der Beleuchtungswinkel zur Oberflächennormalen ist und (φ) die Phasenverschiebung darstellt.
Bei diesen Ansätzen wird angenommen, dass die Wirkung der Unschärfe hauptsächlich darin besteht, das projizierte Muster aufzuweiten und eine Reduzierung der Änderungsrate der Intensität (Ableitung des Kontrasts) der Kanten zu erreichen. In einigen Fällen, wie beispielsweise bei Auto-Fokussystemen, wird nur der Kontrast der Kanten in jedem Bereich in Betracht gezogen. Alternativ wird oft der Frequenzgehalt der Unschärfe als Laplace-Operator um ein schmales Band der primären Frequenz (Beabstandung) des auf das Teil projizierten Musters herum modelliert.
Für ein Bildgebungssystem befinden sich die Fokustiefe und die Systemauflösung gewöhnlich im Konflikt, d.h. je höher die Auflösung, desto geringer die Tiefe, über die das Bildgebungssystem fokussieren und ein deutliches Bild aufnehmen kann. Für das Detektieren eines Zielobjekts sind sowohl eine hohe Auflösung als auch eine hohe Bildgebungstiefe erwünscht. Eine hohe Auflösung ist für das Bildgeben von Zielobjektmerkmalen wie Kornstruktur und Oberflächenkratzer auf einer Komponente, die kontrolliert wird, erforderlich.
In einer Ausführungsform wird, wie unten weiter beschrieben, ein Bildgebungssystem zum Abbilden des Zielobjekts auf der Komponente, die kontrolliert wird, unter Anwendung eines Bildgebungselements, wie beispielsweise einer Linse, die eine festgelegte optische Weglänge und einen Fokalpunkt aufweist, verwendet. Ein LCP (Flüssigkristalltafel) und eine doppelbrechende Optik werden zwischen das Bildgebungselement und das Zielobjekt positioniert, um die optische Weglänge des Bildgebungssystems zu ändern. Ein doppelbrechendes optisches Element ist ein Element, dessen optische Weglänge von der Orientierung der Polarisation des Lichts abhängt und kann sich, je nach der Geometrie, auf einen doppelbrechendes Fenster oder eine doppelbrechende Linse beziehen.
Dies führt zu zwei oder mehr optischen Wegen verschiedener Längen, was eine Refokussierung des resultierenden Zielobjektbilds verursacht. Die Änderung der optischen Weglänge durch das LCP und das doppelbrechende optische Element hat dieselbe Wirkung auf den Fokus/Defokus des Bilds wie es eine Änderung der physikalischen Entfernung zwischen dem Zielobjekt und dem Bildgebungssystem hätte. Daten von den Zielobjektbildern von den fokussierten und erneut fokussierten optischen Weglängen werden zum Berechnen einer Entfernung zum Zielobjekt von der Linse verwendet. Dies kann als Berechnung der Tiefe aus Fokus oder Tiefe aus Defokus bezeichnet werden.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform wird, wie weiter unten beschrieben, ein Verfahren beschrieben, bei dem ein LPC und doppelbrechendes Element an der Kameralinse befestigt ist und ein übermitteltes elektronisches Signal (Spannung) zum Steuern der Polarisationsrotation verwendet wird, die vom Flüssigkristall verursacht wird. Eine oder mehrere verschiedene Spannungen werden angelegt, was die Polarisationsrotation, die durch das LPC verursacht wird, dazu bringt, sich zu ändern. Dies verursacht daraufhin, dass das Licht einen anderen Brechungswegindex innerhalb des doppelbrechenden Elements einnimmt, was zu einer anderen optischen Weglänge führt. Irgendeine Variation der optischen Weglänge führt zu Änderungen des Fokus/Defokus auf den Bildern ähnlich einer physikalischen Änderung der Entfernung zwischen dem Zielobjekt und dem Bildaufnahmegerät.
In jedem Fall wird das Bild des Zielobjekts unter Anwendung eines Bildaufnahmegeräts aufgenommen, das aus einer Kamera oder ähnlichen Vorrichtung besteht, die Bilder des Zielobjekts aufnimmt und die erfassten Bilddaten auf der Basis von Zeit- oder Raumparametern erzeugt. Desgleichen kann das Bildgebungssystem zusätzliche Komponenten umfassen, die typischerweise in optischen Systemen anzutreffen sind, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, zusätzliche Linsen, Spiegel, Lichtfilter, Blenden, Beleuchtungsvorrichtungen und elektronische Komponenten.
Es gibt verschiedene Verfahren zum Erzeugen der Fokusverschiebungen, die zum Bestimmen der Entfernung zwischen dem Zielobjekt und der Linse unter Anwendung eines LPC und doppeltbrechenden Elements. In gewissen Ausführungsformen werden zwei bis drei Fokusverschiebungen im Maßstab zwischen etwa 2 und etwa 10 Millimetern verwendet. Wenn die Schärfentiefe (ST) des Zielobjekts oder des Oberflächenmerkmals größer ist als die Fokusverschiebung, werden die erzeugten Bilder einen überlappenden Fokus mit den mittigen „besten Fokus”-Regionen auf beiden Seiten des Überlappungsbereichs aufweisen. Schärfentiefe (ST) wird als die Bildgebungsbereich definiert, durch die ein vorgegebenes Größenmerkmal keine Fokusänderung hervorzurufen scheint. Wenn die ST kürzer ist als die Weglängenverschiebung, zeigt jedes Bild ein Band mit deutlichem Fokus in verschiedenen Tiefen am Zielobjekt.
Die Verwendung einer Reihe von Bildern, die in verschiedenen Entfernungen vom Zielobjekt aufgenommen werden, wobei Verschiebungen genau gesteuert sind, derart, dass die Positionsänderung bekannt ist, liefert Wissen, wie die Bilder sich mit Änderungen der Entfernung beim spezifischen Bildgebungssystem ändern, was eine Abschätzung der Vergrößerung an jeder Stelle gestattet und wodurch eine korrigierte Geometrie für die berechnete In-Fokus-Position erzeugt wird. In verschiedenen Ausführungsformen werden drei Bilder an drei verschiedenen bekannten Abstandsentfernungen verwendet. Auf diese Weise kann, selbst wenn die Bildgebungsvorrichtung nicht jedes Mal wiederholbar positioniert ist, die Größe des Musters, das betrachtet wird, richtig unter Anwendung einer Bezugsvergrößerung bekannter Dimensionen berechnet werden.
Eine erwünschte Vergrößerung mit einem hohen Genauigkeitsgrad schnell zu erreichen kann sehr schwierig sein, insbesondere dann, wenn das Betrachten eines Merkmals oder Zielobjekts unter Anwendung einer in der Hand gehaltenen Vorrichtung erfolgt. In einigen Fällen kann eine gekrümmte Oberfläche das Erreichen einer fixierten Vergrößerung bei einem vorgegebenen Bildaufnahmegerät unmöglich machen. Dieses Verfahren gestattet es, die Bilder zum Berechnen der richtigen Geometrie des Zielobjekts ohne übermäßige feste Einrichtungen oder andere Verfahren zum manuellen Erreichen einer Bezugsbildvergrößerung zu verwenden. Im Falle des Messens eines Kriechens durch Betrachten kleiner Änderungen bei einem zweidimensionalen (2D) Zielobjekts mit einer tragbaren Kameravorrichtung gestattet dieses Verfahren einen hohen Grad an Wiederholbarkeit der Messung.
Ausführungsformen der Vergrößerungskorrektursysteme, die hier beschrieben sind, stellen ein kostengünstiges Verfahren zum Messen einer Änderung von Zielobjektdimensionen zum Bestimmen einer Menge an Kriechen, das eine Komponente erfährt, zur Verfügung. Bei den hier beschriebenen Ausführungsformen wird ein Bildgebungssystem verwendet, um Echtzeitinformationen des Kriechens in einer Komponente bereitzustellen. Insbesondere werden bei den hier beschriebenen Ausführungsformen ein Bildaufnahmegerät und Verarbeitungsfunktionen zum Bestimmen einer Entfernung zur Komponente und einer Vergrößerung des Zielobjekts in mehreren Bildern beschrieben. Eine Korrektur wird für Vergrößerungsunterschiede aufgrund der Entfernungsänderungen zwischen Bildern bestimmt. Wenn die Korrekturen auf das Zielbild angewendet werden, können die Dimensionen des Zielobjekts bestimmt werden. Daher reduzieren die hier beschriebenen Ausführungsformen die Einrichtungszeit für das Messen von Kriechen in Komponenten wesentlich, wodurch die Wartungskosten reduziert werden. Außerdem sind die Kriechmessbestimmungen im Zeitverlauf gleichbleibend.
1 ist eine schematische Darstellung eines Inspektionsbildgebungssystems 100, das eine Vergrößerungskorrektur einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entsprechend umfasst. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst das Inspektionsbildgebungssystem 100 ein Bildaufnahmegerät 102, das so konfiguriert ist, dass es in der Lage ist, seine Fokusposition (fp1, fp2, fp3) zu verschieben. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Bildaufnahmegerät 102 eine Bilderfassungsvorrichtung 104, eine Linse 106 und in einigen Ausführungsformen einen Wechsler zum Wechseln des optischen Pfades 108, beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf ein doppelbrechendes Element oder ein Glaselement. Das Bildaufnahmegerät 102 ist in der Lage, seine Fokusposition unter Anwendung mindestens eines Wechslers zum Wechseln des optischen Pfades 108 und einer Positioniermontierung (nicht gezeigt) zu verändern, die konfiguriert ist, um mindestens eines von dem Bildaufnahmegerät 102 und einer Komponente 110, die ein Zielobjekt 112 umfasst, aufeinander zu oder voneinander weg zu überführen. Eine Überführung des Bildaufnahmegeräts 102 oder einer Komponente 110 aufeinander zu oder voneinander weg ändert eine Entfernung 113 dazwischen. Die Entfernung 113 wird zum Bestimmen einer Vergrößerung des Zielobjekts 112 in jeder Fokusposition verwendet. Das Zielobjekt 112 ist in einem Muster verkörpert, das mit einer Oberfläche 114 der Komponente 110 verbunden oder darin eingeätzt ist oder ist in einem Merkmal der Oberfläche 114 verkörpert, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf ein Loch, eine Vertiefung, einen Schlitz, einen Vorsprung und Kombinationen davon, die der Oberfläche 114 ein Relief zufügen.
Das Inspektionsbildgebungssystem 100 weist eine Steuereinrichtung 116 auf, die konfiguriert ist, um das Arbeiten des Inspektionsbildgebungssystems 100 zu koordinieren. Die Steuereinrichtung 116 koordiniert die Aufnahme von Bildern und das Positionieren des Bildaufnahmegeräts 102 und der Komponente 110 mit Bezug aufeinander. Die Steuereinrichtung 116 umfasst einen oder mehrere Prozessoren 118, die mit einer Benutzerschnittstelle 120 und einer oder mehreren Speichervorrichtungen 122 verbunden sind.
Im Betrieb holt die Steuereinrichtung 116 Anweisungen von einer oder mehreren Speichervorrichtungen 122, die, wenn sie von einem oder mehreren Prozessoren 118 ausgeführt werden, einen oder mehrere Prozessoren 118 anweisen, Ausgangsparameter zum Aufnehmen mehrerer Bilder 112 des Zielobjekts 112 festzulegen, wobei jedes Bild an einer anderen Fokusposition aufgenommen wird. Beispielsweise initiiert die Steuereinrichtung 116 die Aufnahme eines ersten Bilds an einer ersten Fokusposition 124, eines zweiten Bilds an einer zweiten Fokusposition 126 und eines dritten Bilds an einer dritten Fokusposition 128. Die aufgenommenen Bilder werden an die Steuereinrichtung 116 übertragen, wo sie sofort verarbeitet und/oder zur späteren Verwendung gespeichert werden.
2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zur Korrektur einer Vergrößerung von Bildern eines Zielobjekts unter Anwendung mehrerer Fokusebenen. Wie hier benutzt ist eine Fokusebene oder Fokalebene (FE) eine imaginäre zweidimensionale Ebene vor der Kamera oder dem Bildaufnahmegerät 22 am Fokuspunkt. FE stellt die theoretische Ebene des schärfsten Fokus dar und liegt im Schärfentiefenbereich. Die FE liegt parallel zum Sensor (und senkrecht zur optischen Achse) der Kamera oder des Bildaufnahmegeräts 22. Mehrere Fokusebenen beziehen sich auf eine Mehrzahl von Bildern, von denen jedes in einer anderen Entfernung zwischen dem Sensor und dem Zielobjekt aufgenommen wird. Mehrere Fokusebenen beziehen sich auch auf eine Mehrzahl von Bildern, von denen jedes in einer anderen Entfernung zwischen dem Sensor und dem Zielobjekt unter Anwendung derselben optischen Parameter für jedes Bild (mit Ausnahme der Entfernung zwischen dem Sensor und dem Zielobjekt) aufgenommen worden ist. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren 200 das Aufnehmen 202 einer Mehrzahl von Bildern eines Zielobjekts. Jedes Bild des Zielobjekts wird in einer anderen Entfernung vom Zielobjekt aufgenommen. Das Verfahren 200 umfasst auch das Bestimmen 204 einer Entfernung zwischen einer Linse, die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt. Das Verfahren 200 umfasst ferner das Bestimmen 206 einer Vergrößerung jedes aufgenommenen Bilds, das Bestimmen 208 einer Vergrößerungskorrektur mit Bezug auf ein Bezugszielobjekt, das bekannte oder berechenbare Dimensionen aufweist, das Bestimmen 210 einer Änderung einer Größe des Zielobjekts und das Ausgeben 212 der bestimmten Änderung einer Größe des Zielobjekts an ein Computersystem 130. In einer Ausführungsform wird die bestimmte Änderung einer Größe des Zielobjekts an ein Wartungsplanungs-Computersystem ausgegeben, das kommunikativ mit dem Inspektionsbildgebungssystem verbunden ist. In verschiedenen Ausführungsformen wird die bestimmte Größenänderung des Zielobjekts an ein Ratencomputersystem ausgegeben, das konfiguriert ist, um eine Änderungsrate des Zielobjekts zu bestimmen und eine Zeitspanne vorauszusagen, bevor das Zielobjekt eine vorbestimmte Grenze übersteigt.
Das Bildaufnahmegerät 102 (in 1 gezeigt) wird zum Aufnehmen von Bildern des Zielobjekts 112 benutzt. Die Bilder sind gewöhnlich visuelle Bilder, die im Bereich der visuellen Lichtwellenlänge aufgenommen werden. In verschiedenen Ausführungsformen werden andere Wellenlängen, wie beispielsweise das Infrarotband von Wellenlängen, zum Aufnehmen der Bilder verwendet. Nach dem Aufnehmen 202 jedes Bilds wird die optische Wegentfernung zwischen dem Bildaufnahmegerät 102 und dem Zielobjekt 112 (in 1 gezeigt) geändert, um das nächste Bild in einer anderen Fokalebene aufzunehmen. Das Bildaufnahmegerät 102 wird nicht an jeder optischen Wegentfernung fokussiert, sondern stattdessen wird die Fokusdeutlichkeit oder Unschärfe der Kanten des Zielobjekts 112 zum Bestimmen einer Entfernung zwischen dem Bildaufnahmegerät 102 und dem Zielobjekt 112 benutzt. Außerdem werden andere optische Parameter des Bildaufnahmegeräts 102 nicht zwischen Aufnahmen der Bilder eingestellt. In einigen Ausführungsformen befindet sich eines der aufgenommenen Bilder in der besten Fokusposition, die relativ klare scharfe Linien aufweist. In anderen Ausführungsformen befinden sich die Bilder, die in einer anderen Entfernung 113 aufgenommen werden, nicht im besten Fokus und haben verschwommene Kanten. Eine Voraussage der Entfernung zwischen dem Bildaufnahmegerät 102 und dem Zielobjekt 112 erfolgt auf der Basis des Unschärfegrads oder des Deutlichkeitsgrads dieser Kanten. Eine Funktion, die diese Änderung beschreibt, bezieht sich auf eine Punktspreizfunktion oder andere Funktionen auf Fokusbasis.
Durch Verwenden der Fokusdeutlichkeit zum Bestimmen einer Entfernung zwischen dem Bildaufnahmegerät 102 und Zielobjekt 112 wird die Notwendigkeit komplizierter und zeitraubender Einstellung der Komponente 110 in einem Prüfstand zum Wiederherstellen einer Ausgangsbildaufnahme für den Vergleich der Größenänderung des Zielobjekts 112 umgangen. Die Linsen-Punktspreizinformationen 214 werden zum Bestimmen 204 der Entfernung zwischen der Linse 106 (in 1 gezeigt), die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt 112 verwendet.
Weil das Ändern der Entfernung 113 (in FIG. gezeigt) von der Linse 106 zum Zielobjekt 112 auch die Vergrößerung des Zielobjekts 112 ändert (das Zielobjekt 106 sieht bei Bildern einer näheren Entfernung größer und bei Bildern einer weiteren Entfernung kleiner aus), wird eine Vergrößerung für jedes aufgenommene Bild unter Anwendung von Fokuslängeninformationen 216 für die Linse 106 bestimmt 206. Eine Änderung der Vergrößerung von Bild zu Bild wird unter Anwendung der Entfernung 113 und der Fokallängeninformationen 216 bestimmt. Eine Vergrößerungskorrektur mit Bezug auf ein Bezugszielobjekt wird ebenfalls bestimmt 208. Unter Anwendung der korrigierten Vergrößerung wird eine Änderung einer Größe des Zielobjekts bestimmt 210. Das Vergleichen einer momentan bestimmten Zielobjektgröße mit einer vorher bestimmten Zielobjektgröße wird in der Steuereinrichtung 116 durchgeführt oder die Steuereinrichtung 116 übergibt derartige Aufgaben an andere Komponenten (nicht gezeigt). In verschiedenen Ausführungsformen werden die Bilder und/oder Resultate der Bestimmungen an einen Benutzer (nicht gezeigt) an der Benutzerschnittstelle 120 oder ein Wartungscomputersystem ausgegeben 212, das ein Wartungsplanungscomputersystem oder ein Ratencomputersystem umfassen kann. Bei verschiedenen Ausführungsformen, können die Wartungsplanungs- und Ratenbestimmungsfunktion des Ratencomputersystems durch einzelne Computer durchgeführt werden oder die Funktionen können in einen Teil der Steuereinrichtung 116 integriert werden.
3 ist ein Beispiel von Fokustiefenänderungen für eine auf Fokus-basierte Bestimmung auf der Basis von drei Bildern 300 einer Komponente 301, die in verschiedenen Fokustiefen aufgenommen werden. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Komponente 301 (in 3 gezeigt). Bei der beispielhaften Ausführungsform werden mehrere Bilder verwendet, die in verschiedenen Fokustiefen oder Fokuspositionen durch ein Verfahren zur Tiefenbestimmung aus Defokussierung (DFD) unter Anwendung einer in 1 gezeigten Konfiguration aufgenommen worden sind. DFD eignet sich gut für tragbare Messbestimmungen für Komponenten, wo Kanten und Merkmale an der Komponente sichtbar und ausreichend sind, um als Mittel zum Erzeugen von Bilddaten in der Region derartiger Merkmale verwendet zu werden. DFD ist bei industriellen Messbestimmungen nicht weitverbreitet verwendet worden, da man sich dabei nicht auf klare lokale Merkmale verlässt und es als solches nicht gut auf glatte, saubere Flächen zutrifft.
Bei einer Tiefenbestimmung aus Fokussierung besteht eine Möglichkeit zum Bereitstellen von Informationen darin, einen Satz von Bildern aufzunehmen, der eine große Anzahl von Bildern umfasst, und durch einen Bereich innerhalb jedes durchzusuchen, das die geringste Menge an Unschärfe aufweist. In einer Ausführungsform wird dieser Ansatz zum Definieren von Regionen innerhalb jedes Bilds, das am besten fokussiert ist, verwendet und diese Regionen werden dann zum Aufbauen eines einzigen In-Fokus-Bilds oder Bestimmen einer Entfernung zum Bildaufnahmegerät 102 kombiniert.
In dieser Ausführungsform enthält eine einfache Ecke 302 ein Zielobjekt, wie beispielsweise Linien (die die Textur auf dem Teil oder projizierte Linien sein können). Ein Bereich, über den jedes Bilds als deutlich fokussiert zu sehen ist, wird in der grafischen Darstellung mit dicken Pfeilen markiert. In einem ersten Bild 304, das eine Spitze 305 der Ecke 302 bedeckt und sich teilweise entlang einer Neigung 307 nach unten erstreckt, weisen Pfeile 306 auf einen In-Fokus-Teil des Bilds 304 hin. In einem zweiten Bild 308, das eine Spitze 305 bedeckt und sich teilweise entlang einer Neigung 307 nach unten erstreckt, weisen Pfeile 310 auf einen In-Fokus-Teil des Bilds 308 hin. In einem dritten Bild 312, das die Spitze 305 bedeckt und sich teilweise entlang der Neigung 307 nach unten erstreckt, weisen Pfeile 314 auf einen In-Fokus-Teil des Bilds 312 hin.
Das oben beschriebene Inspektionsbildgebungssystem mit Vergrößerungskorrektur bietet ein kostenwirksames Verfahren zum Messen einer Änderung der Zieldimensionen zur Bestimmung eines Kriechbetrags, den eine Komponente erfährt. Bei den hier beschriebenen Ausführungsformen wird ein Bildgebungssystem zum Bereitstellen von Echtzeitinformationen bezüglich des Kriechens in einer Komponente bereitgestellt. Insbesondere werden bei den hier beschriebenen Ausführungsformen ein Bildaufnahmegerät und Verarbeitungsfunktionen verwendet, um eine Entfernung zu der Komponente und eine Vergrößerung des Zielobjekts in mehreren Bildern zu bestimmen. Eine Korrektur wird bezüglich der Vergrößerungsunterschiede aufgrund der Entfernungsänderungen zwischen Bildern bestimmt. Wenn die Korrektur auf das Zielbild angewendet wird, können die Dimensionen des Zielobjekts bestimmt werden. Daher reduzieren die hier beschriebenen Ausführungsformen die Einrichtungszeit zum Messen des Kriechens in Komponenten wesentlich, wodurch die Wartungskosten reduziert werden. Außerdem sind die Kriechmesswerte im Zeitablauf konsistent.
Eine beispielhafte technische Wirkung der hier beschriebenen Verfahren, Systeme und Vorrichtungen umfasst mindestens eine von: (a) Verwenden eines Bildaufnahmegeräts zum Aufnehmen mehrerer Bilder eines Zielobjekts, wobei jedes Bild aus einer anderen Entfernung vom Zielobjekt aufgenommen wird; (b) Verwenden einer Fokusdeutlichkeit des Zielobjekts in den Bildern zum Bestimmen der Entfernung vom Zielobjekt; und (c) Bestimmen einer Vergrößerung und einer Korrektur der Vergrößerung des Bilds bei jeder Entfernung.
Obwohl spezifische Merkmale verschiedener Ausführungsformen der Offenbarung in einigen Zeichnungen und nicht in anderen gezeigt sind, dient dies nur der Einfachheit. Den Prinzipien der Offenbarung entsprechend kann irgendein Merkmal irgendeiner Zeichnung in Kombination mit irgendeinem Merkmal einer anderen Zeichnung in Bezug genommen und/oder beansprucht werden.
Einige Ausführungsformen beinhalten die Verwendung einer oder mehrerer elektronischer oder Computervorrichtungen. Derartige Vorrichtungen umfassen typischerweise einen Prozessor oder einen Controller wie beispielsweise eine zentrale All zweck-Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafik-Verarbeitungseinheit (GPU), einen Mikrocontroller, einen Rechner mit reduziertem Befehlssatz (RISC), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare logische Schaltung (PLC) und/oder irgendeine andere Schaltung oder irgend einen Prozessor, die/der in der Lage ist, die hier beschriebenen Funktionen auszuführen. Die hier beschriebenen Verfahren können als ausführbare Anweisungen verschlüsselt sein, die in einem computerlesbaren Medium, einschließlich ohne Einschränkung einer Archivierungsvorrichtung und/oder Speichervorrichtung, verkörpert sind. Derartige Anweisungen, werden sie von einem Prozessor ausgeführt, verursachen, dass der Prozessor mindestens einen Teil der hier beschriebenen Verfahren ausführt. Die obigen Beispiele sind nur beispielhaft und sollen so die Definition und/oder Bedeutung des Ausdrucks Prozessor in keiner Weise einschränken.
Bei dieser schriftlichen Beschreibung werden Beispiele zum Offenbaren der Ausführungsformen, einschließlich der bevorzugten Ausführung, und auch dazu verwendet, irgendeinen Durchschnittsfachmann in die Lage zu versetzen, die Ausführungsformen auszuführen, einschließlich des Herstellens und Verwendens irgendwelcher Vorrichtungen oder Systeme und des Ausführens irgendwelcher integrierter Verfahren. Der patentierbare Umfang der Offenbarung wird durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele, die den Fachleuten offenbar werden, umfassen. Derartige Beispiele sollen innerhalb des Umfangs der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die vom Wortlaut der Ansprüche nicht verschieden sind oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden vom Wortlaut der Ansprüche umfassen.
Ein Verfahren 200 zum Korrigieren einer Vergrößerung in Bildmesswerten wird unter Anwendung einer Computervorrichtung, einschließlich eines oder mehrerer Prozessoren 118, die mit einer Benutzerschnittstelle 120 und einer oder mehreren Speichervorrichtungen 122 verbunden sind, ausgeführt. Das Verfahren 200 umfasst das Aufnehmen einer Mehrzahl von Bildern eines Zielobjekts 112. Jedes Bild wird in einer anderen Entfernung 113 vom Zielobjekt 112 aufgenommen. Das Verfahren 200 umfasst auch das Bestimmen einer Entfernung 113 zwischen einer Linse 106, die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt 112 und das Bestimmen einer Vergrößerung jedes aufgenommenen Bilds. Das Verfahren 200 umfasst ferner das Bestimmen einer Vergrößerungskorrektur mit Bezug auf ein Bezugsobjekt, das Bestimmen einer Änderung einer Größe des Zielobjekts 112 und das Ausgeben der bestimmten Änderung einer Größe des Zielobjekts 112.
Bezugszeichenliste

100: Vergrößerungskorrektursystem
102: Bildaufnahmegerät
104: Bilderfassungsvorrichtung
106: Linse
108: Wechsler zum Wechseln des optischen Pfades
110: Komponente
112: Zielobjekt
113: Entfernung
114: Oberfläche
116: Steuereinrichtung
118: ein oder mehrere Prozessoren
120: Benutzerschnittstelle
122: eine oder mehrere Speichervorrichtungen
124: erste Fokalposition
126: zweite Fokalposition
128: dritte Fokalposition
200: Verfahren
202: Aufnehmen
204: Bestimmen
206: Bestimmen
208: Bestimmen
210: Bestimmen
212: Ausgeben
214: Linsenpunktspreizinformationen
216: Fokallängeninformationen
300: Bilder
301: Komponente
302: Ecke
304: erstes Bild
305: Spitze
306: Pfeile
307: Neigung
308: zweites Bild
310: Pfeile
312: drittes Bild
314: Pfeile

Claims

Inspektionsbildgebungssystem (100), das dazu eingerichtet ist, eine Vergrößerungskorrektur aus mehreren Fokusebenen (124, 126, 128) zu verwenden, wobei das System (100) Folgendes umfasst: ein Bildaufnahmegerät (102) aufweisend eine Bilderfassungsvorrichtung (104) und eine Linse (106), die in optischer Kommunikation mit der Bilderfassungsvorrichtung (104) steht; eine Steuereinrichtung (116) aufweisend: eine Benutzerschnittstelle (120); eine oder mehrere Speichervorrichtungen (122); und einen oder mehrere Prozessoren (118), die kommunikativ mit der Benutzerschnittstelle (120) und der einen oder den mehreren Speichervorrichtungen (122) verbunden sind, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren (118) programmiert sind, um: eine Mehrzahl von Bildern eines Zielobjekts (112) aufzunehmen (202), wobei jedes Bild (304, 308, 312) der Mehrzahl von Bildern (304, 308, 312) in einer anderen Entfernung (113) vom Zielobjekt (112) aufgenommen wird; eine Entfernung (113) zwischen der Linse (106), die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern (304, 308, 312) verwendet wird, und dem Zielobjekt (112) zu bestimmen (204); eine Vergrößerung jedes aufgenommenen Bilds (304, 308, 312) zu bestimmen (206); eine Vergrößerungskorrektur mit Bezug auf eine Referenz zu bestimmen (208); eine Änderung einer Größe des Zielobjekts (112) zu bestimmen (210); und die bestimmte Änderung einer Größe des Zielobjekts (112) auszugeben (212).
System (100) nach Anspruch 1, ferner einen Wechsler zum Wechseln des optischen Pfades (108) umfassend, der dazu eingerichtet ist, den optischen Pfad des Lichts zwischen dem Zielobjekt (112) und der Linse (106) zu ändern.
System (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Prozessor außerdem programmiert dazu ist, Punktspreizfunktionsinformationen für die Linse (106) zum Bestimmen der Entfernung (113) zwischen der Linse (106) und dem Zielobjekt (112) zu empfangen.
System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Prozessor außerdem dazu programmiert ist, eine Vergrößerung jedes erfassten Bilds (304, 308, 312) unter Anwendung von Fokallängeninformationen der Linse (106) zu bestimmen.
System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessor außerdem dazu programmiert ist, die Entfernung (113) zwischen der Linse (106) und dem Zielobjekt (112) unter Anwendung einer Fokusdeutlichkeit des Bilds zu bestimmen.
System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessor außerdem dazu programmiert ist, die Entfernung (113) zwischen der Linse (106) und dem Zielobjekt (112) unter Anwendung einer Funktion zur Tiefenbestimmung aus Fokussierung und/oder einer Funktion zur Tiefenbestimmung aus Defokussierung zu bestimmen.
Computerausgeführtes Verfahren (200) zur Korrektur einer Vergrößerung bei Bildmessungen, wobei das Verfahren (200), das unter Anwendung einer Rechenvorrichtung (116) durchgeführt wird, die einen oder mehrere mit einer Benutzerschnittstelle (120) und einer oder mehreren Speichervorrichtungen (122) verbundene Prozessoren (118), aufweist, wobei das Verfahren (200) folgendes umfasst: Aufnehmen (202) einer Mehrzahl von Bildern (304, 308, 312) eines Zielobjekts (112), wobei jedes Bild der Mehrzahl von Bildern in einer anderen Entfernung (113) vom Zielobjekt (112) aufgenommen wird; Bestimmen (204) einer Entfernung (113) zwischen einer Linse (106), die zum Aufnehmen der Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt (112); Bestimmen (206) einer Vergrößerung jedes aufgenommenen Bilds (304, 308, 312); Bestimmen (208) einer Vergrößerungskorrektur mit Bezug auf eine Referenz; Bestimmen (210) einer Änderung einer Größe des Zielobjekts (112); und Ausgeben (212) der bestimmten Änderung einer Größe des Zielobjekts (112).
Verfahren (200) nach Anspruch 7, wobei das Bestimmen einer Entfernung (113) zwischen einer Linse (106), die zum Aufnehmen einer Mehrzahl von Bildern (304, 308, 312) verwendet wird, und dem Zielobjekt (112) das Bestimmen einer Entfernung (113) zwischen einer Linse (106) und dem Zielobjekt (112) das Aufnehmen von Punktspreizfunktionsinformationen für die Linse (106) umfasst.
Verfahren (200) nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Aufnehmen einer Mehrzahl von Bildern (304, 308, 312) eines Zielobjekts (112) das Aufnehmen einer Mehrzahl von Bildern (304, 308, 312) eines Musters, das mit einer Oberfläche (114) einer Komponente (110) verbunden ist, umfasst.
Ein oder mehrere nichttransitorische computerlesbare Speichermedien, auf denen computerausführbare Anweisungen verkörpert sind, wobei, wenn sie durch mindestens einen Prozessor ausgeführt werden, die computerausführbaren Anweisungen den Prozessor veranlassen: eine Mehrzahl von Bildern (304, 308, 312) eines Zielobjekts (112) aufzunehmen (202), wobei jedes Bild der Mehrzahl von Bildern (304, 308, 312) in einer anderen Entfernung (113) vom Zielobjekt (112) aufgenommen wird; eine Entfernung (113) zwischen einer Linse (106), die beim Aufnehmen einer Mehrzahl von Bildern verwendet wird, und dem Zielobjekt (112) zu bestimmen (204); eine Vergrößerung jedes aufgenommenen Bilds (304, 308, 312) zu bestimmen (206); eine Vergrößerungskorrektur mit Bezug auf eine Referenz zu bestimmen (208); eine Änderung einer Größe des Zielobjekts zu bestimmen (210); und die bestimmte Änderung einer Größe des Zielobjekts (112) an ein Ratencomputersystem auszugeben (212), das dazu eingerichtet ist, eine Änderungsrate des Zielobjekts (112) zu bestimmen und eine Zeitspanne vorauszusagen, bevor das Zielobjekt (112) eine vorbestimmte Grenze übersteigt.