DE102017001366A1 - Geometrie-messsystem, geometrie-messapparat und geometrie-messverfahren - Google Patents

Geometrie-messsystem, geometrie-messapparat und geometrie-messverfahren Download PDF

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Abstract

[Problem] Ein Beschränken des Einflusses von mehrfachen Reflexionen zu der Zeit eines Messens der Geometrie des zu messenden Gegenstands. [Mittel für ein Lösen des Problems] Der Geometrie-Messapparat 3 beinhaltet ein Bilderfassungsteil 321, welches eine Mehrzahl von erfassten Bildern erfasst bzw. erhält, welche durch ein Abbilden eines zu messenden Gegenstands generiert werden, auf welchen eine Mehrzahl von jeweils unterschiedlichen Projektionsmustern sequentiell projiziert wird, ein Quantisierungsteil 322, welches einen Quantisierungswert eines Luminanzwerts für jeden Bildpunkt in der Mehrzahl von erfassten Bildern durch ein Vergleichen des Luminanzwerts mit einem vorbestimmten Bezugswert generiert, ein Auswahlteil 323, welches basierend auf der Beziehung zwischen dem Bezugswert und dem Luminanzwert für eine Mehrzahl von Bildpunkten, welche dieselben Koordinaten in der Mehrzahl von erfassten Bildern aufweisen, einen Quantisierungswert, welcher für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwenden ist, aus einer Mehrzahl von Quantisierungswerten entsprechend der Mehrzahl von erfassten Bildern auswählt, und ein Geometrie-Identifizierungsteil 324, welches die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf dem durch das Auswahlteil ausgewählten Quantisierungswert identifiziert.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Geometrie-Messsystem, einen Geometrie-Messapparat und auf ein Geometrie-Messverfahren für ein Messen einer Geometrie eines Gegenstands bzw. Objekts.
  • HINTERGRUND DER Erfindung
  • Traditionell sind Verfahren bekannt, in welchen ein vorbestimmtes Projektionsmuster auf einen zu messenden Gegenstand projiziert wird und die Geometrie davon gemessen wird, ohne einen Kontakt mit dem zu messenden Gegenstand herzustellen, indem ein erfasstes Bild analysiert wird, welches durch ein Abbilden des zu messenden Gegenstands erhalten wird, auf welchen ein Lichtstrahl projiziert wird.
  • JP 2009-094295 A offenbart einen Messapparat für ein Messen einer Höhe einer elektronischen Komponente basierend auf einem erhaltenen bzw. erfassten Bild, welches durch ein Abbilden einer optischen Schnittlinie erhalten wird, wenn ein linienförmiges bzw. Linienlicht auf die elektronische Komponente projiziert wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • PROBLEME, WELCHE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
  • Wenn ein Projektionsmuster auf den zu messenden Gegenstand projiziert wird, können mehrfache Reflexionen auftreten, wobei dies eine Lichtreflexion unter einer Mehrzahl von Oberflächen des zu messenden Gegenstands ist. Wenn mehrfache Reflexionen auftreten, kann das erfasste Bild Regionen bzw. Bereiche beinhalten, welche eine Luminanz bzw. Leuchtdichte aufweisen, welche verschieden von der Luminanz ist, wenn keine mehrfachen Reflexionen vorhanden sind, und derart gibt es eine Abnahme in der Genauigkeit bei einem Messen der Geometrie des zu messenden Gegenstands. Um derartige Probleme zu verhindern, wurden Maßnahmen ergriffen, wie beispielsweise eine Anwendung eines Anti-Mehrfachreflexions-Beschichtungsmaterials auf den Oberflächen des zu messenden Gegenstands oder eine Verwendung einer Maske für ein Limitieren der Region des zu messenden Gegenstands, auf welchen das Projektionsmuster projiziert wird.
  • Jedoch ist das Verfahren eines Aufbringens eines Beschichtungsmaterials auf den zu messenden Gegenstand mit einem Problem assoziiert, wobei die Geometrie des zu messenden Gegenstands aufgrund der Aufbringung des Beschichtungsmaterials geändert wird, einem Problem, wobei die Anzahl von Mannstunden für ein Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf den zu messenden Gegenstand und für ein Spülen des Beschichtungsmaterials erhöht wird, und einem Problem, wobei ein derartiges Verfahren nicht in einer Umgebung verwendet werden kann, wo ein hoher Grad an Reinheit erforderlich ist. Zusätzlich ist das Verfahren einer Verwendung einer Maske assoziiert mit einem Problem, wobei eine hierfür bestimmte Maske für jeden zu messenden Gegenstand erzeugt werden muss, und einem Problem assoziiert, wobei die Messzeit verlängert wird, da die Region, welche zu einer Zeit bzw. zu einem Zeitpunkt gemessen werden kann, beschränkt bzw. begrenzt ist. Daher gab es einen Bedarf für ein neues Verfahren, welches den Einfluss von mehrfachen Reflexionen zu der Zeit eines Messens der Geometrie des zu messenden Gegenstands beschränkt bzw. drosselt.
  • Demgemäß wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung dieser Probleme gemacht und es ist ein Ziel bzw. Gegenstand davon, ein Geometrie-Messsystem, einen Geometrie-Messapparat und ein Geometrie-Messverfahren zur Verfügung zu stellen, welche fähig sind, den Einfluss von mehrfachen Reflexionen zu der Zeit eines Messens der Geometrie des zu messenden Gegenstands bzw. Objekts zu drosseln bzw. zu beschränken.
  • MITTEL FÜR EIN LÖSEN DER PROBLEME
  • In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Geometrie-Messsystem zur Verfügung gestellt, umfassend: einen Projektionsapparat, welcher Licht einer Mehrzahl von jeweils verschiedenen Projektionsmustern auf einen zu messenden Gegenstand projiziert; einen Abbildungsapparat, welcher eine Mehrzahl von erfassten Bildern durch ein sequentielles Abbilden bzw. Abtasten des zu messenden Gegenstands erzeugt, während der Projektionsapparat jedes der Mehrzahl von Projektionsmustern projiziert; und einen Geometrie-Messapparat, welcher die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf der Mehrzahl von erfassten Bildern misst, wobei der Geometrie-Messapparat beinhaltet: ein Bilderfassungsteil, welches die Mehrzahl von erfassten Bildern erhält bzw. erfasst; ein Quantisierungsteil, welches einen Quantisierungswert eines Luminanz- bzw. Leuchtdichtewerts für jeden Bildpunkt in der Mehrzahl von erfassten Bildern durch ein Vergleichen des Luminanzwerts mit einem vorbestimmten Referenz- bzw. Bezugswert erzeugt; ein Auswahlteil, welches basierend auf der Beziehung zwischen dem Bezugswert und dem Luminanzwert für eine Vielzahl von Bildpunkten bzw. Pixeln, welche dieselben Koordinaten in der Mehrzahl von erfassten Bildern aufweisen, einen Bildpunkt, dessen Quantisierungswert für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwenden ist, aus der Mehrzahl von Bildpunkten auswählt; und ein Geometrie-Identifizierungsteil, welches die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf dem Quantisierungswert des durch das Auswahlteil ausgewählten Bildpunkts identifiziert.
  • Der Projektionsapparat projiziert sequentiell auf den zu messenden Gegenstand beispielsweise die Mehrzahl von Projektionsmustern, in welchen Streifen, welche eine unterschiedliche Breite für jedes Projektionsmuster aufweisen und welche aus einer Licht-Projektionsregion und einer Nicht-Projektionsregion bestehen, in derselben Richtung angeordnet sind. Der Projektionsapparat kann sequentiell auf den zu messenden Gegenstand die Mehrzahl von Projektionsmustern projizieren, in welchen ein Muster der Streifen einem Gray-Code entspricht.
  • Das Auswahlteil wählt beispielsweise den für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands auszuwählenden Bildpunkt basierend auf einem Differenzwert zwischen dem Luminanzwert und dem Bezugswert für die Mehrzahl von Pixeln bzw. Bildpunkten aus. Das Auswahlteil kann als den für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwendenden Bildpunkt einen Bildpunkt auswählen, welcher einen durchschnittlichen Wert größer als einen vorbestimmten Schwellwert aufweist, wobei der durchschnittliche Wert ein durchschnittlicher Wert einer Mehrzahl von Auswertungs- bzw. Beurteilungswerten ist, welche durch ein Dividieren von jedem der Differenzwerte entsprechend der Mehrzahl von Bildpunkten durch einen Schwarz-Weiß-Differenzwert generiert werden, wobei der Schwarz-Weiß-Differenzwert eine Differenz zwischen einem Luminanzwert eines vollständig schwarzen erfassten Bilds, welches durch den Abbildungsapparat unter Umständen abgebildet wird, wo Licht nicht auf den zu messenden Gegenstand projiziert wird, und einem Luminanzwert eines vollständig weißen erfassten Bilds ist, welches durch den Abbildungsapparat unter Umständen abgebildet wird, wo Licht auf den gesamten zu messenden Gegenstand projiziert wird.
  • Das Auswahlteil kann von bzw. aus den für ein Berechnen des durchschnittlichen Werts zu verwendenden Luminanzwerten den Luminanzwert eines Bildpunkts, dessen Luminanzwert am nächsten zu dem Bezugswert ist, unter den Bildpunkten ausschließen, welche in der Mehrzahl von erfassten Bildern enthalten sind. Weiters kann das Auswahlteil von den für ein Berechnen des durchschnittlichen Werts zu verwendenden Luminanzwerten den Luminanzwert des Bildpunkts am nächsten zu einer Grenzposition der Streifen in dem gestreiften Projektionsmuster unter den Bildpunkten ausschließen, welche in der Mehrzahl von erfassten Bildern enthalten sind. Darüber hinaus kann das Auswahlteil den durchschnittlichen Wert durch ein Gewichten der Differenzwerte basierend auf einer Frequenz des Projektionsmusters berechnen.
  • Das Quantisierungsteil kann den Quantisierungswert durch ein Vergleichen des Luminanzwerts von jedem Bildpunkt in der Mehrzahl von erfassten Bildern mit dem Bezugswert erzeugen, wobei der Bezugswert einem zwischenliegenden Luminanzwert zwischen einem Luminanzwert eines ersten erfassten Bilds, welches durch den Abbildungsapparat unter Umständen abgebildet wird, wo Licht nicht auf den zu messenden Gegenstand projiziert wird, und einem Luminanzwert eines zweiten erfassten Bilds entspricht, welches durch den Abbildungsapparat unter Umständen abgebildet wird, wo Licht auf den gesamten zu messenden Gegenstand projiziert wird.
  • Das Bilderfassungsteil kann eine Mehrzahl von erfassten Bildgruppen erfassen bzw. erhalten, in welchen der zu messende Gegenstand abgebildet ist bzw. wird, während er durch eine Mehrzahl von Projektionsmustergruppen jeweils mit unterschiedlichen Bedingungen projiziert wird, wobei jede Gruppe die Mehrzahl von Projektionsmustern enthält, das Quantisierungsteil kann einen Quantisierungswert eines Luminanzwerts für jeden Bildpunkt in der Mehrzahl von erfassten Bildern erzeugen bzw. generieren, wobei die Mehrzahl von erfassten Bildern in jeder der Mehrzahl von erfassten Bildgruppen bzw. Gruppen von erfassten Bildern enthalten ist, das Auswahlteil kann eine Zuverlässigkeit des ausgewählten Bildpunkts im Zusammenhang mit bzw. in Beziehung zu der Mehrzahl von erfassten Bildgruppen basierend auf den Luminanzwerten der Mehrzahl von Bildpunkten bestimmen, und das Geometrie-Identifizierungsteil kann die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf dem Quantisierungswert entsprechend dem Bildpunkt identifizieren, welcher in einer erfassten Bildgruppe enthalten ist, welche aus der Mehrzahl von erfassten Bildgruppen basierend auf der Zuverlässigkeit ausgewählt ist.
  • In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Geometrie-Messapparat zur Verfügung gestellt, umfassend: ein Bilderfassungsteil, welches eine Mehrzahl von erfassten Bildern erhält bzw. erfasst, welche durch ein Abbilden bzw. Abtasten eines zu messenden Gegenstands generiert bzw. erzeugt werden, auf welchen eine Mehrzahl von jeweils unterschiedlichen Projektionsmustern sequentiell projiziert wird; ein Quantisierungsteil, welches einen Quantisierungswert eines Luminanz- bzw. Leuchtdichtewerts für jeden Bildpunkt in der Mehrzahl von erfassten Bildern durch ein Vergleichen des Luminanzwerts mit einem vorbestimmten Referenz- bzw. Bezugswert erzeugt; ein Auswahlteil, welches basierend auf der Beziehung zwischen dem Bezugswert und dem Luminanzwert für eine Vielzahl von Bildpunkten, welche dieselben Koordinaten in der Mehrzahl von erfassten Bildern aufweisen, einen Bildpunkt, dessen Quantisierungswert für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwenden ist, aus der Mehrzahl von Bildpunkten auswählt; und ein Geometrie-Identifizierungsteil, welches die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf dem Quantisierungswert des durch das Auswahlteil ausgewählten Bildpunkts identifiziert.
  • In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für eine Geometrie-Identifikation zur Verfügung gestellt, umfassend: einen Schritt, durchgeführt durch einen Projektionsapparat, eines Projizierens von Licht einer Mehrzahl von jeweils unterschiedlichen Projektionsmustern auf einen zu messenden Gegenstand; einen Schritt, durchgeführt durch einen Abbildungsapparat, eines Generierens bzw. Erzeugens einer Mehrzahl von erfassten Bildern durch ein sequentielles Abbilden bzw. Abtasten des zu messenden Gegenstands, während jedes der Mehrzahl von Projektionsmustern projiziert wird; einen Schritt, durchgeführt durch einen Computer, eines Erhaltens bzw. Erfassens der Mehrzahl von erfassten Bildern; einen Schritt, durchgeführt durch den Computer, eines Generierens bzw. Erzeugens eines Quantisierungswerts eines Luminanzwerts für jeden Bildpunkt in der Mehrzahl von erfassten Bildern durch ein Vergleichen des Luminanzwerts mit einem vorbestimmten Referenz- bzw. Bezugswert; einen Schritt, durchgeführt durch den Computer, eines Auswählens basierend auf der Beziehung zwischen dem Bezugswert und dem Luminanzwert für eine Mehrzahl von Bildpunkten, welche dieselben Koordinaten in der Mehrzahl von erfassten Bildern aufweisen, eines Bildpunkts, dessen Quantisierungswert für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwenden ist, aus der Mehrzahl von Bildpunkten; und einen Schritt, durchgeführt durch den Computer, eines Identifizierens der Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf dem Quantisierungswert des ausgewählten Bildpunkts.
  • EFFEKT DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Einfluss von mehrfachen Reflexionen zu der Zeit eines Messens der Geometrie des zu messenden Gegenstands beschränkt bzw. gedrosselt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm für ein Illustrieren des Überblicks eines Geometrie-Messsystems S gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • 2 ist ein Diagramm für ein Illustrieren der mehrfachen Reflexionen.
  • 3 ist ein Diagramm für ein Illustrieren des Einflusses auf einen Luminanzwert aufgrund des Einfalls von Licht mit mehrfacher Reflexion.
  • 4 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel von Typen eines Projektionsmusters zeigt, welches durch einen Projektionsapparat 1 zu projizieren ist.
  • 5 ist ein Diagramm, welches Beispiele von Gray-Codes entsprechend Projektionsmustern von Musternummern 1 bis 4 zeigt.
  • 6 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration eines Geometrie-Messapparats 3 zeigt.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, welches die Prozeduren zeigt, durch welche das Geometrie-Messsystem S die Geometrie des zu messenden Gegenstands identifiziert.
  • 8 ist ein Diagramm, welches schematisch die Luminanzwerte an Grenzpositionen von Streifen in dem Projektionsmuster zeigt.
  • 9 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einem Luminanzwert und einem Quantisierungswert bei einem Bildpunkt (x, y) in dem erfassten Bild zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • <Erste Ausführungsform>
  • [Überblick über ein Geometrie-Messsystem S]
  • 1 enthält Diagramme für ein Illustrieren des Überblicks des Geometrie-Messsystems S gemäß der ersten Ausführungsform. 1(a) zeigt die Konfiguration des Geometrie-Messsystems S. Das Geometrie-Messsystem S beinhaltet einen Projektionsapparat 1, einen Abbildungsapparat 2 und einen Geometrie-Messapparat 3.
  • Der Projektionsapparat 1 beinhaltet eine Lichtquelle, wie beispielsweise eine lichtemittierende Diode bzw. Leuchtdiode, einen Laser oder dgl. und projiziert eine Mehrzahl von Projektionsmustern, wobei jedes Projektionsmuster von einem anderen verschieden ist, auf eine Messoberfläche des zu messenden Gegenstands bzw. Objekts. Der Abbildungsapparat 2 beinhaltet eine Linse 21 und ein abbildendes bzw. Abbildungselement 22 und generiert bzw. erzeugt eine Mehrzahl von erfassten Bildern durch ein Abbilden bzw. Abtasten des zu messenden Gegenstands in einer sequentiellen Weise, während der Projektionsapparat 1 jedes der Mehrzahl der Projektionsmuster projiziert. Der Geometrie-Messapparat 3 misst die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf der Mehrzahl von erfassten Bildern, welche durch den Abbildungsapparat 2 erzeugt werden. Der Geometrie-Messapparat 3 kann beispielsweise durch einen Computer implementiert sein bzw. werden.
  • 1(b) zeigt ein erfasstes Bild, welches durch den Abbildungsapparat 2 erzeugt bzw. generiert wird, wenn der Projektionsapparat 1 ein Projektionsmuster mit Streifen auf eine ebene bzw. gleichmäßige Messoberfläche projiziert. Die Streifen bestehen aus Licht-Projektionsregionen bzw. -bereichen, wo Licht projiziert wird, und Nicht-Projektionsbereichen bzw. -regionen, wo Licht nicht projiziert wird. Die weißen Regionen bzw. Bereiche in dem erfassten Bild repräsentieren die Licht-Projektionsregionen und die schwarzen Regionen davon repräsentieren die Nicht-Projektionsregionen. Wenn die Messoberfläche keine Unregelmäßigkeiten aufweist, entspricht das erfasste Bild, welches durch den Abbildungsapparat 2 erzeugt wird, der Form bzw. Gestalt des Projektionsmusters.
  • 1(c) zeigt ein erfasstes Bild, welches durch den Abbildungsapparat 2 erzeugt wird, wenn der Projektionsapparat 1 ein Projektionsmuster auf eine Messoberfläche projiziert, welche konvexe Abschnitte aufweist. In dem erfassten Bild von 1C ist bzw. wird das Bild eines Teils der Streifen verformt bzw. deformiert. Innerhalb des erfassten Bilds verformt sich das Projektionsmuster-Bild in einem Ausmaß entsprechend den Höhen der konvexen Abschnitte. Daher kann der Geometrie-Messapparat 3 die Geometrie des zu messenden Gegenstands durch ein Identifizieren der Höhe von jeder Stelle des konvexen Abschnitts basierend auf dem Ausmaß einer Verformung in dem Projektionsmuster-Bild in dem erfassten Bild messen.
  • Um das Ausmaß einer Verformung des Projektionsmuster-Bilds innerhalb des erfassten Bilds zu identifizieren, bestimmt der Geometrie-Messapparat 3, ob der Luminanz- bzw. Leuchtdichtewert jedes Bildpunkts, welcher in dem Projektionsmuster-Bild innerhalb des erfassten Bilds enthalten ist, ein Luminanzwert in dem Fall, wo Licht beleuchtet bzw. bestrahlt wird, oder ein Luminanzwert in dem Fall ist, wo Licht nicht bestrahlt bzw. beleuchtet wird. Der Geometrie-Messapparat 3 bestimmt, ob der Luminanzwert jedes Pixels bzw. Bildpunkts ein Luminanzwert in dem Fall, wo Licht beleuchtet bzw. bestrahlt wird, oder ein Luminanzwert in dem Fall ist, wo Licht nicht bestrahlt wird, indem Quantisierungswerte generiert bzw. erzeugt werden, welche in Gruppen, wobei die Anzahl davon geringer als die Anzahl von Abstufungen der Luminanzwerte ist, basierend auf dem Resultat eines Vergleichs des Luminanzwerts mit einem Referenz- bzw. Bezugswert klassifiziert werden.
  • Der Geometrie-Messapparat 3 erzeugt die Quantisierungswerte basierend darauf, ob der Luminanzwert gleich wie oder größer als der Bezugswert oder kleiner als der Bezugswert ist. Beispielsweise kann der Geometrie-Messapparat 3 als den Bezugswert einen zwischenliegenden Luminanzwert zwischen einem Luminanzwert eines vollständig schwarzen erfassten Bilds, welches durch den Abbildungsapparat 2 unter Umständen abgebildet wird, wo kein Licht auf den zu messenden Gegenstand projiziert wird, und einem Luminanzwert eines vollständig weißen erfassten Bilds verwenden, welches durch den Abbildungsapparat 2 unter Umständen abgebildet wird, wo Licht auf den gesamten zu messenden Gegenstand projiziert wird. Der Quantisierungswert eines Bildpunkts, welcher einen Luminanzwert gleich wie oder größer als den Bezugswert aufweist, wird als eins (1) eingestellt bzw. festgelegt und der Quantisierungswert eines Bildpunkts, welcher einen Luminanzwert kleiner als den Bezugswert aufweist, wird als null (0) eingestellt bzw. festgelegt. Der Geometrie-Messapparat 3 kann die Geometrie des zu messenden Gegenstands identifizieren, indem von den derart erzeugten Quantisierungswerten Gebrauch gemacht wird. Es sollte festgehalten bzw. angemerkt werden, dass in der vorliegenden Beschreibung, der Zustand, wo Licht nicht auf den zu messenden Gegenstand projiziert wird, als der Zustand definiert ist bzw. wird, wo ein vollständig schwarzes Muster projiziert ist bzw. wird, und der Zustand, wo Licht auf den gesamten zu messenden Gegenstand projiziert wird, als der Zustand definiert ist bzw. wird, wo ein vollständig weißes Muster projiziert wird.
  • [Betreffend mehrfache Reflexionen]
  • Mittels des oben beschriebenen Verfahrens kann der Geometrie-Messapparat 3 die Geometrie des zu messenden Gegenstands messen; jedoch ist bzw. wird, wenn mehrfache Reflexionen auftreten, die Messgenauigkeit verringert. Demgemäß ist ein Prozess für ein Unterdrücken des Einflusses von mehrfachen Reflexionen erforderlich. 2 enthält Diagramme für ein Illustrieren der mehrfachen Reflexionen. Wenn der zu messende Gegenstand glänzend ist und eine komplizierte Form bzw. Gestalt aufweist, kann Licht, welches durch den Projektionsapparat 1 erzeugt wird, in den Abbildungsapparat 2 eintreten, nachdem es wiederholt mehrere Male auf der zu messenden Oberfläche reflektiert wurde. In einem derartigen Fall fällt, wie dies in 2(a) gezeigt ist, das durch den Projektionsapparat 1 erzeugte bzw. produzierte Licht auf einen Bildpunkt des Abbildungselements 22 über zwei oder mehrere Wege bzw. Pfade ein.
  • Spezifisch beinhaltet das Licht, welches in das Abbildungselement 22 eintritt, direktes Licht, welches das Licht ist, welches von dem Projektionsapparat 1 erzeugt wird und welches direkt in den Abbildungsapparat 2 eintritt, nachdem es auf der zu messenden Oberfläche gestreut und reflektiert wurde, und Licht mehrfacher Reflexion, welches in den Abbildungsapparat 2 eintritt, nachdem es mehrfachen Reflexionen unterworfen war. Als ein Resultat kann in dem erfassten Bild, welches durch den Abbildungsapparat 2 abgebildet wird, ein Bildpunkt, welcher einen Luminanzwert entsprechend dem Quantisierungswert von 0 (schwarz) aufweist, wenn keine mehrfache Reflexion vorliegt, Licht nunmehr einen Luminanzwert entsprechend dem Quantisierungswert von 1 (weiß) aufweisen. 2(b) ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines erfassten Bilds zeigt, welches durch die mehrfachen Reflexionen beeinflusst bzw. beeinträchtigt ist. 2(b) entspricht 1(c); jedoch weisen die schraffierten Abschnitte bzw. Bereiche eine Luminanz auf, welche sich von derjenigen in 1(c) aufgrund des Einflusses von mehrfachen Reflexionen unterscheidet.
  • Da der Luminanzwert des Bildpunkts, auf welchen kein direktes Licht oder Licht mehrfacher Reflexion einfällt, und der Luminanzwert des Bildpunkts, auf welchen nur das direkte Licht einfällt, nicht durch das Licht mehrfacher Reflexion beeinflusst werden, wird erachtet bzw. angenommen, dass diese Luminanzwerte sehr zuverlässig sind. Andererseits wird, wenn das Licht mehrfacher Reflexion einfällt, die Zuverlässigkeit des Luminanzwerts herabgesetzt.
  • 3 enthält Diagramme für ein Illustrieren des Einflusses auf den Luminanzwert aufgrund des Einfalls des Lichts mehrfacher Reflexion. 3(a) zeigt einen Fall, wo das Licht mehrfacher Reflexion einfällt, jedoch das direkte Licht nicht einfällt bzw. auftrifft. In einem derartigen Fall ist der ursprüngliche Luminanzwert 0 und somit ist der Quantisierungswert 0; jedoch ist der Luminanzwert 120 aufgrund des Einflusses des Lichts mehrfacher Reflexion und somit wird der Quantisierungswert irrtümlicherweise bzw. fehlerhaft als 1 bestimmt.
  • 3(b) zeigt einen Fall, wo der Luminanzwert, wenn das Licht vollständig projiziert wird, um den Referenz- bzw. Bezugswert zu bestimmen, aufgrund des Einflusses des Lichts mehrfacher Reflexion größer wird als der Fall, wo keine mehrfache Reflexion vorliegt bzw. auftritt. Unter gewöhnlichen Umständen ist der Bezugswert 100; jedoch ist in 3(b), da das Licht mehrfacher Reflexion zu der Zeit eines Bestimmens des Bezugswerts vorhanden war, der Bezugswert nun 150. Daraus resultierend sollte, wenn der Luminanzwert in dem erfassten Bild 125 ist, der Quantisierungswert ursprünglicherweise 1 sein; jedoch wird er irrtümlicherweise als 0 bestimmt.
  • Wenn das Geometrie-Messsystem S die Geometrie des zu messenden Gegenstands unter Verwendung der Luminanzwerte der Bildpunkte identifiziert, welche durch die mehrfachen Reflexionen in der oben beschriebenen Weise beeinflusst bzw. beeinträchtigt werden, wird die Genauigkeit herabgesetzt bzw. verringert. Demgemäß ist das Geometrie-Messsystem S der vorliegenden Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass ein Bildpunkt, welcher eine hohe Möglichkeit aufweist, dass er durch das Licht mehrfacher Reflexion beeinflusst wird, und dessen Zuverlässigkeit daher gering ist, identifiziert wird und die Geometrie des zu messenden Gegenstands identifiziert wird, ohne den Luminanzwert des identifizierten Bildpunkts zu verwenden. Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Verfahrens, durch welches das Geometrie-Messsystem S einen Bildpunkt identifiziert, welcher eine hohe Wahrscheinlichkeit aufweist, dass er durch das Licht mehrfacher Reflexion beeinflusst wird, und ein Verfahren eines Identifizierens der Geometrie des zu messenden Gegenstands zur Verfügung gestellt.
  • [Typen von Projektionsmustern]
  • 4 enthält Diagramme, welche Beispiele von Typen bzw. Arten von Projektionsmustern zeigen, welche durch den Projektionsapparat 1 zu projizieren sind. Die schwarzen Regionen bzw. Bereiche in 4 repräsentieren Regionen, wo der Projektionsapparat 1 nicht Licht projiziert (nachfolgend als die ”Nicht-Projektionsregionen” bezeichnet), und die weißen Regionen repräsentieren Regionen, wo der Projektionsapparat 1 Licht projiziert (nachfolgend als die ”Licht-Projektionsregionen” bezeichnet).
  • 4(a) zeigt ein Projektionsmuster, durch welches Licht auf irgendein Teil des zu messenden Gegenstands projiziert wird (d. h. ein vollständig schwarzes Muster). 4(b) zeigt ein Projektionsmuster, durch welches auf den gesamten zu messenden Gegenstand projiziert wird (d. h. ein vollständig weißes Muster). 4(c) bis 4(f) zeigen gestreifte Projektionsmuster, welche aus einer Licht-Projektionsregion und einer Nicht-Projektionsregion bestehen und in welchen die Streifen, welche eine unterschiedliche Breite für jedes Projektionsmuster aufweisen, in derselben Richtung angeordnet sind bzw. werden. 4(c) zeigt ein Projektionsmuster eines Musters Nummer 1, 4(d) zeigt ein Projektionsmuster eines Musters Nummer 2, 4(e) zeigt ein Projektionsmuster eines Musters Nummer 3 und 4(f) zeigt ein Projektionsmuster eines Musters Nummer 4.
  • Die Muster von Streifen in den Projektionsmustern, welche in 4(c) bis 4(f) gezeigt sind, entsprechen Gray-Codes. 5 ist ein Diagramm, welches Beispiele von Gray-Codes entsprechend den Projektionsmustern der Muster Nummer 1 bis 4 zeigt. Durch ein Assoziieren von 0 in den Gray-Codes mit den Nicht-Projektionsregionen und von 1 darin mit den Licht-Projektionsregionen sind bzw. werden die Projektionsmuster, welche in 4(c) bis 4(f) gezeigt sind, erzeugt bzw. generiert.
  • Jede Position in der x-Richtung in 4 und 5 wird durch einen Codewert repräsentiert, welcher die Kombination der Zahlen bzw. Ziffern 0 oder 1 an den jeweiligen Positionen in den Gray-Codes der Muster Nummer 1 bis 4 ist. Position 0 in 5 entspricht dem Codewert von ”0000”, Position 1 entspricht dem Codewert von ”0001” und Position 15 entspricht dem Codewert von ”1000”.
  • Der Geometrie-Messapparat 3 identifiziert die Codewerte der jeweiligen Bildpunkte bzw. Pixel basierend auf den Luminanzwerten der jeweiligen Bildpunkte innerhalb von vier erfassten Bildern, welche erhalten werden durch den Projektionsapparat 1, welcher in einer sequentiellen Weise die Projektionsmuster von Muster Nummer 1 bis Muster Nummer 4 projiziert, und dann durch den Abbildungsapparat 2, welcher unter den Umständen abbildet, wo jedes der Projektionsmuster projiziert ist bzw. wird. Demgemäß kann der Geometrie-Messapparat 3 identifizieren, welches Projektionsmuster an jeder Bildpunktposition von bzw. aus den Projektionsmustern in Richtung zu unterschiedlichen Orientierungen reflektiert wird. Dann kann der Geometrie-Messapparat 3 die Geometrie des zu messenden Gegenstands messen, indem die Höhe jeder Position auf dem zu messenden Gegenstand unter Verwendung der Prinzipien einer Triangulation identifiziert wird.
  • Beispielsweise kann, wenn der Codewert des Bildpunkts an den Koordinaten (x1, y1) ”0001” ist, der Geometrie-Messapparat 3 identifizieren, dass die Position entsprechend den Koordinaten (x1, y1) in dem zu messenden Gegenstand der Position 1 in 5 entspricht. Dann kann der Geometrie-Messapparat 3 die Höhe der Position entsprechend den Koordinaten (x1, y1) in dem zu messenden Gegenstand basierend auf dem Abstand zwischen dem Projektionsapparat 1 und dem Abbildungsapparat 2 und auf der Orientierung berechnen, in welcher der Projektionsapparat 1 Licht entsprechend Position 1 projiziert. Die vorliegende Ausführungsform wird mit einem Beispiel unter Verwendung von vier Typen von Gray-Code-Mustern beschrieben; jedoch kann eine Messauflösung einer Höhe verbessert werden, indem mehr Gray-Codes verwendet werden und dadurch die Breiten der weißen Regionen und der schwarzen Regionen verringert bzw. verschmälert werden.
  • [Konfiguration des Geometrie-Messapparats 3]
  • Als nächstes werden die Konfiguration und Betätigungen bzw. Vorgänge des Geometrie-Messapparats 3 im Detail beschrieben werden. 6 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration des Geometrie-Messapparats 3 zeigt. Der Geometrie-Messapparat 3 beinhaltet ein Speicherteil 31 und ein Regel- bzw. Steuerteil 32. Das Speicherteil 31 ist ein Speichermedium, welches aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Direktzugriffs-Speicher (RAM) und dgl. besteht. Das Speicherteil 31 speichert darin Programme, welche durch das Regel- bzw. Steuerteil 32 auszuführen sind, und verschiedene Arten bzw. Typen von Daten, welche durch das Regel- bzw. Steuerteil 32 zu verwenden sind. Das Speicherteil 31 speichert darin Information für ein Identifizieren einer Höhe, wobei in einer derartigen Information beispielsweise die Positionen in dem Projektionsmuster, welches durch den Projektionsapparat 1 zu projizieren ist, die Koordinaten der jeweiligen Bildpunkte in dem erfassten Bild, welches durch den Abbildungsapparat 2 erzeugt wird, und Höheninformation, welche eine Höhe anzeigt, miteinander assoziiert sind.
  • Das Regel- bzw. Steuerteil 32 ist beispielsweise eine zentrale Bearbeitungs- bzw. Recheneinheit (CPU). Das Regel- bzw. Steuerteil 32 fungiert als ein Bilderfassungsteil 321, ein Quantisierungsteil 322, ein Auswahlteil 323 und ein Geometrie-Identifizierungsteil 324 durch ein Ausführen der Programme, welche in dem Speicherteil 31 gespeichert sind. Das Regel- bzw. Steuerteil 32 analysiert das erfasste Bild und identifiziert, welcher Position in dem Projektionsmuster jeder Bildpunkt in dem erfassten Bild entspricht, und identifiziert dann die Höhe der zu messenden Oberfläche entsprechend jedem Bildpunkt bzw. Pixel durch eine Bezugnahme auf die Information für ein Identifizieren einer Höhe, welche in dem Speicherteil 31 gespeichert ist.
  • Das Bilderfassungsteil 321 erhält bzw. erfasst eine Mehrzahl von erfassten bzw. aufgenommenen Bildern, welche durch den Abbildungsapparat 2 generiert bzw. erzeugt werden, welcher den zu messenden Gegenstand abbildet, auf welchen eine Mehrzahl von Lichtstrahlen mit jeweils unterschiedlichem Muster in einer sequentiellen Weise durch den Projektionsapparat 1 projiziert wird. In der vorliegenden Ausführungsform erhält das Bilderfassungsteil 321 vier erfasste Bilder 1 bis 4 entsprechend den Projektionsmustern der Muster Nummer 1 bis 4. Das Bilderfassungsteil 321 gibt die erhaltenen erfassten Bilder 1 bis 4 in das Quantisierungsteil 322 ein.
  • Das Quantisierungsteil 322 erzeugt bzw. generiert einen Quantisierungswert des Luminanzwerts basierend auf dem Vergleich des Luminanzwerts für jeden Bildpunkt aus der Mehrzahl von erfassten Bildern 1 bis 4, welche von dem Bilderfassungsteil 321 eingegeben werden, mit einem vorbestimmten Bezugs- bzw. Referenzwert. In der vorliegenden Ausführungsform binarisiert das Quantisierungsteil 322 den Luminanzwert in entweder 0 oder 1. Die Details des Prozesses in dem Quantisierungsteil 322 werden unten beschrieben werden.
  • Basierend auf dem Zusammenhang zwischen den Luminanzwerten einer Mehrzahl von Bildpunkten an denselben Koordinaten aus der Mehrzahl von erfassten Bildern 1 bis 4 und dem Bezugswert wählt das Auswahlteil 323 einen Bildpunkt, dessen Quantisierungswert für eine Identifikation der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwenden ist, aus der Mehrzahl von Bildpunkten. Die Details des Prozesses, durch welchen das Auswahlteil 323 den Bildpunkt auswählt, werden unten beschrieben werden.
  • Das Geometrie-Identifizierungsteil 324 identifiziert die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf den Quantisierungswerten der Bildpunkte, welche durch das Auswahlteil 323 ausgewählt werden. Da das Auswahlteil 323 die Bildpunkte mit einem relativ geringen Einfluss von dem Licht mehrfacher Reflexion auswählt, kann das Geometrie-Identifizierungsteil 324 die Geometrie des zu messenden Gegenstands identifizieren, ohne beträchtlich bzw. bedeutend durch das Licht mehrfacher Reflexion beeinflusst zu werden. Demgemäß kann das Geometrie-Identifizierungsteil 324 die Geometrie des zu messenden Gegenstands mit einer hohen Genauigkeit identifizieren.
  • Es sollte festgehalten bzw. angemerkt werden, dass das Projektionsmuster, welches durch das Geometrie-Identifizierungsteil 324 für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwenden ist, willkürlich ist. Das Geometrie-Identifizierungsteil 324 identifiziert die Geometrie des zu messenden Gegenstands unter Verwendung von Quantisierungswerten, welche auf den Luminanzwerten der Bildpunkte eines erfassten Bilds basieren, wenn beispielsweise ein Projektionsmuster für eine Detektion eines Defekts projiziert wird. Ein derartiges Projektionsmuster wird durch das Auswahlteil 323 für ein Auswählen der Bildpunkte mit einem relativ geringen Einfluss von dem Licht mehrfacher Reflexion verwendet. Das Projektionsmuster für eine Detektion eines Defekts bzw. Fehlers ist ein Projektionsmuster für ein Detektieren von Bildpunkten, welche durch Licht mehrfacher Reflexion beeinträchtigt bzw. beeinflusst werden. Das Geometrie-Identifizierungsteil 324 kann die Geometrie des zu messenden Gegenstands unter Verwendung eines Projektionsmusters für eine Geometrieidentifizierung identifizieren, welches unterschiedlich von dem Projektionsmuster für eine Detektion eines Defekts ist. Zusätzlich kann das Geometrie-Messsystem S ein beliebiges Projektionsmuster als das Projektionsmuster für eine Detektion eines Defekts verwenden. Beispielsweise ist das Projektionsmuster selbst nicht auf ein Streifenmuster beschränkt bzw. begrenzt, und das Geometrie-Messsystem S kann ein Projektionsmuster verwenden, in welchem weiße und schwarze Luminanzen bzw. Leuchtdichten in einer zufälligen Weise angeordnet sind. Darüber hinaus kann das Geometrie-Messsystem S Projektionsmuster verwenden, wobei das Muster dasselbe ist und nur die Position davon verschoben ist.
  • [Bearbeitungsflussdiagramm einer Geometrie-Identifizierung]
  • 7 ist ein Flussdiagramm, welches die Prozeduren bzw. Vorgänge zeigt, durch welche das Geometrie-Messsystem S die Geometrie des zu messenden Gegenstands identifiziert. Zuerst bestrahlt der Projektionsapparat 1 in einer sequentiellen Weise den zu messenden Gegenstand mit einer Mehrzahl von Projektionsmustern (S11). Der Abbildungsapparat 2 bildet den zu messenden Gegenstand in Synchronisation mit der Zeitsteuerung der sequentiellen Bestrahlung der Mehrzahl von Projektionsmustern ab (S12). Nachfolgend wird eine Bestimmung durchgeführt, ob der Projektionsapparat 1 ein Projizieren von allen Projektionsmustern abgeschlossen hat und ob der Abbildungsapparat 2 ein Abbilden abgeschlossen hat (S13). Wenn bestimmt wird, dass der Projektionsapparat 1 noch nicht ein Projizieren von allen Projektionsmustern abgeschlossen hat und der Abbildungsapparat 2 noch nicht ein Abbilden abgeschlossen hat, kehrt die Prozedur zu Schritt S11 zurück. Wenn bestimmt wird, dass eine Projektion von allen Projektionsmustern abgeschlossen bzw. fertiggestellt wurde und dass das Abbilden abgeschlossen wurde, gelangt die Prozedur zu Schritt S14. Auf diese Weise projiziert der Projektionsapparat 1 in einer sequentiellen Weise das vollständig schwarze Muster, das vollständig weiße Muster und die Projektionsmuster 1 bis 4 und der Abbildungsapparat 2 generiert die Mehrzahl von erfassten Bildern entsprechend den Zuständen, wo die jeweiligen Projektionsmuster bestrahlt bzw. ausgestrahlt werden.
  • Nachfolgend erhält das Bilderfassungsteil 321 die Mehrzahl von erfassten Bildern von dem Abbildungsapparat 2 (S14). Das Quantisierungsteil 322 erzeugt bzw. generiert einen Quantisierungswert des Luminanzwerts jedes Bildpunkts aus der Mehrzahl von erfassten Bildern, welche durch das Bilderfassungsteil 321 erfasst bzw. erhalten werden, und dann wählt das Auswahlteil 323 Bildpunkte aus, welche für die Geometrie-Identifizierung während der Schritte S15 bis S19 zu verwenden sind.
  • Zuerst berechnet das Quantisierungsteil 322 einen durchschnittlichen Wert der Luminanzwerte von allen Bildpunkten, welche sowohl in dem vollständig schwarzen erfassten Bild entsprechend dem vollständig schwarzen Muster als auch dem vollständig weißen erfassten Bild entsprechend dem vollständig weißen Muster enthalten sind. Das Quantisierungsteil 322 legt den berechneten durchschnittlichen Wert als den Bezugswert fest, welcher bei einem Quantisieren (in dem vorliegenden Beispiel Binarisieren) der Luminanzwerte zu verwenden ist (S15).
  • Nachfolgend führen das Quantisierungsteil 322 und das Auswahlteil 323 das Bearbeiten der folgenden Schritte S16 bis S18 auf einer Basis pro Bildpunkt bzw. für jeden einzelnen Bildpunkt aus. Das Quantisierungsteil 322 berechnet die Differenz in dem Luminanzwert zwischen den jeweiligen bzw. entsprechenden Bildpunkten des vollständig schwarzen erfassten Bilds und des vollständig weißen erfassten Bilds (S16). Dann klassifiziert das Quantisierungsteil 322 die Mehrzahl von Bildpunkten, welche in jedem der erfassten Bilder 1 bis 4 enthalten sind, in die folgenden drei (3) Gruppen:
    Gruppe 1: Bildpunkte, welche nicht für eine Geometrie-Identifizierung bzw. -Identifikation verwendet werden können.
  • Gruppe 2: Bildpunkte mit Quantisierungswerten von 0 entsprechend Positionen, auf welche Licht nicht projiziert wird.
  • Gruppe 3: Bildpunkte mit Quantisierungswerten von 1 entsprechend Positionen, auf welche Licht projiziert ist bzw. wird.
  • Das Quantisierungsteil 322 klassifiziert einen Bildpunkt, welcher einen Unterschied in einem Luminanzwert zwischen den entsprechenden Bildpunkten des vollständig schwarzen erfassten Bilds und des vollständig weißen erfassten Bilds aufweist, welcher gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Schwellwert ist, als einen Bildpunkt in Gruppe 1. Es wird erachtet bzw. angenommen, dass die Bildpunkte, welche in Gruppe 1 enthalten sind, Bildpunkte sind, bei welchen das Abbilden des Projektionsmusters mit einer ausreichenden Luminanz nicht erfolgreich war, oder dass sie Bildpunkte der Schattenbereiche bzw. -regionen sind, welche Licht von dem Projektionsapparat 1 aufgrund des Einflusses des Reflexionsgrads bzw. -faktors und der Orientierung der zu messenden Oberfläche nicht erreichen können, und dass die Zuverlässigkeit davon gering ist. Demgemäß erzeugt bzw. generiert das Quantisierungsteil 322 nicht Quantisierungswerte für die Bildpunkte, welche in Gruppe 1 enthalten sind.
  • Das Quantisierungsteil 322 klassifiziert einen Bildpunkt als einen Bildpunkt in Gruppe 2, wenn die Differenz in dem Luminanzwert zwischen den entsprechenden Bildpunkten des vollständig schwarzen erfassten Bilds und des vollständig weißen erfassten Bilds größer als der vorbestimmte Schwellwert ist und wenn der Luminanzwert des Bildpunkts, welcher das Ziel der Klassifizierung ist, geringer als der Bezugswert ist. Zusätzlich klassifiziert das Quantisierungsteil 322 einen Bildpunkt als einen Bildpunkt in Gruppe 3, wenn die Differenz im Luminanzwert zwischen den jeweiligen bzw. entsprechenden Bildpunkten des vollständig schwarzen erfassten Bilds und des vollständig weißen erfassten Bilds größer als der vorbestimmte Schwellwert ist und wenn der Luminanzwert des Bildpunkts, welcher das Ziel der Klassifizierung ist, gleich wie oder größer als der Bezugswert ist. Das Quantisierungsteil 322 kann den Quantisierungswert von jedem Bildpunkt von jedem der erfassten Bilder 1 bis 4 durch ein Klassifizieren von allen Bildpunkten, welche in allen erfassten Bildern 1 bis 4 enthalten sind, in die oben beschriebenen drei Gruppen bestimmen (S17).
  • Wenn der Projektionsapparat 1 die Projektionsmuster 1 bis 4 projiziert und wenn angenommen wird, dass ein Quantisierungswert eines Bildpunkts (x, y) in einem erfassten Bild i entsprechend einem Projektionsmuster i (wobei i eine ganze Zahl zwischen 1 und 4 ist) ci ist, werden die Quantisierungswerte c1, c2, c3 und c4 entsprechend dem Bildpunkt (x, y) erhalten. Das Speicherteil des Geometrie-Messapparats 3 speichert Orientierungen, in welchen der Projektionsapparat 1 die Projektionsmuster 1 bis 4 projiziert. Der Geometrie-Messapparat 3 kann identifizieren, in welcher Orientierung das Licht von dem Projektionsapparat 1 an der Position projiziert wird, wo der Quantisierungswert in dem Projektionsmuster des Musters Nummer 1 c1 ist, der Quantisierungswert in dem Projektionsmuster des Musters Nummer 2 c2 ist, der Quantisierungswert in dem Projektionsmuster des Musters Nummer 3 c3 ist und der Quantisierungswert in dem Projektionsmuster des Musters Nummer 4 c4 ist. Demgemäß kann Information, welche c1, c2, c3 und c4 kombiniert, als Positionsinformation verwendet werden, welche anzeigt, welche Region in dem Projektionsmuster bei bzw. an dem Bildpunkt (x, y) projiziert ist bzw. wird. Somit erzeugt das Quantisierungsteil 322 einen Codewert C = (c1, c2, c3, c4) als die Information, welche die Position des Bildpunkts (x, y) anzeigt, und bewirkt, dass das Speicherteil 31 den Codewert im Zusammenhang mit den Koordinaten des Bildpunkts (x, y) speichert.
  • Nachfolgend wählt das Auswahlteil 323 Bildpunkte aus, für welche weniger wahrscheinlich ist, dass sie durch mehrfache Reflexionen beeinflusst bzw. beeinträchtigt werden, und welche somit eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen, und welche für eine Geometrie-Identifizierung des zu messenden Gegenstands basierend auf dem Differenzwert zwischen dem Luminanzwert der Mehrzahl von Bildpunkten, welche in der Mehrzahl von erfassten Bildern 1 bis 4 enthalten sind, und dem Bezugswert verwendet werden können. Während von dem Luminanzwert eines Bildpunkts, welcher nicht durch das Licht mehrfacher Reflexion beeinflusst bzw. beeinträchtigt wird, angenommen wird, einen Wert nahe entweder dem maximalen Luminanzwert oder dem minimalen Luminanzwert aufzuweisen, wird von dem Luminanzwert eines Bildpunkts, welcher durch das Licht mehrfacher Reflexion beeinträchtigt wird, angenommen, dass er wahrscheinlich einen Wert aufweist, welcher eine große Differenz von entweder dem maximalen Luminanzwert oder dem minimalen Luminanzwert aufweist oder dass er nahe zu dem Bezugswert ist.
  • Demgemäß berechnet das Auswahlteil 323 einen Evaluierungs- bzw. Beurteilungswert für ein Beurteilen bzw. Bewerten der Zuverlässigkeit des Luminanzwerts jedes Bildpunkts basierend auf dem Differenzwert zwischen dem Luminanzwert jedes Bildpunkts in der Mehrzahl von erfassten Bildern 1 bis 4 und dem Bezugswert (S18). Das Auswahlteil 323 berechnet den Beurteilungswert, indem beispielsweise der Differenzwert durch einen Schwarz-Weiß-Differenzwert dividiert wird, welcher die Differenz zwischen dem Luminanzwert des vollständig schwarzen erfassten Bilds, welches durch den Abbildungsapparat aufgenommen wird, wenn Licht nicht auf den zu messenden Gegenstand projiziert wird, und dem Luminanzwert des vollständig weißen erfassten Bilds ist, welches durch den Abbildungsapparat aufgenommen wird, wenn Licht auf den gesamten zu messenden Gegenstand projiziert wird. Für Bildpunkte mit einem Quantisierungswert von 1, wie dies durch das Quantisierungsteil 322 eingestellt bzw. festgelegt wird, berechnet das Auswahlteil 323 den Beurteilungswert durch ein Dividieren eines absoluten Werts oder quadratischen Werts eines Werts, welcher durch ein Subtrahieren des Bezugswerts von dem Luminanzwert erhalten wird, durch den Schwarz-Weiß-Differenzwert. Zusätzlich berechnet für Bildpunkte mit einem Quantisierungswert von 0, wie er durch das Quantisierungsteil 322 festgelegt wird, das Auswahlteil 323 den Beurteilungswert durch ein Dividieren eines Werts, welcher durch ein Subtrahieren des Luminanzwerts von dem Bezugswert erhalten wird, durch den Schwarz-Weiß-Differenzwert. Wenn es einen Einfluss des Lichts mehrfacher Reflexion gibt, tendiert der Schwarz-Weiß-Differenzwert dazu größer zu werden, und somit kann das Auswahlteil 323 den Beurteilungswert absenken, wenn der Schwarz-Weiß-Differenzwert groß wird, indem der Differenzwert durch den Schwarz-Weiß-Differenzwert dividiert wird.
  • Nachfolgend wählt das Auswahlteil 323 als einen Bildpunkt, welcher für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwenden ist, einen Bildpunkt, welcher einen durchschnittlichen Wert größer als einen vorbestimmten Schwellwert aufweist. Ein derartiger durchschnittlicher Wert ist ein durchschnittlicher bzw. Mittelwert der Beurteilungswerte, welche generiert werden, indem jeder der Differenzwerte entsprechend der Vielzahl von Bildpunkten durch den Schwarz-Weiß-Differenzwert dividiert wird (S19). Der durchschnittliche Wert ist eine Zahl, welche die Zuverlässigkeit des Bildpunkts repräsentiert. Das Auswahlteil 323 informiert das Geometrie-Identifizierungsteil 324 über die Information für ein Identifizieren der derart ausgewählten Bildpunkte im Zusammenhang bzw. gemeinsam mit Codewerten.
  • Nachfolgend identifiziert das Geometrie-Identifizierungsteil 324 die Position in dem Projektionsmuster, welches auf jeden Bildpunkt projiziert wird, basierend auf dem Codewert jedes Bildpunkts, welcher durch das Auswahlteil 323 bezeichnet wird. Dann identifiziert das Geometrie-Identifizierungsteil 324 die Geometrie des zu messenden Gegenstands, indem die Höhe jedes Bildpunkts basierend auf den Koordinaten (x, y) jedes Bildpunkts, der Position in dem Projektionsmuster und der Information für ein Identifizieren der Höhe berechnet wird, welche in dem Speicherteil 31 gespeichert ist (S20).
  • Es sollte festgehalten werden, dass das Regel- bzw. Steuerteil 32 das Bearbeiten bzw. Durchführen der Schritte S18 und S19 in 7 parallel mit dem Durchführen der Schritte S16 und S17 ausführen kann. Alternativ kann das Regel- bzw. Steuerteil 32 das Bearbeiten der Schritte S18 und S19 vor dem Bearbeiten der Schritte S16 und S17 durchführen.
  • Das Auswahlteil 323 kann den durchschnittlichen Wert berechnen, nachdem aus den Luminanzwerten, welche für ein Berechnen des durchschnittlichen Werts zu verwenden sind, der Luminanzwert eines Bildpunkts, dessen Luminanzwert am nächsten zu dem Bezugswert ist, aus bzw. unter den Bildpunkten ausgeschlossen wurde, welche in der Mehrzahl von erfassten Bildern 1 bis 4 enthalten sind. Das Auswahlteil 323 kann aus den Luminanzwerten, welche für ein Berechnen des durchschnittlichen Werts zu verwenden sind, den Luminanzwert des Bildpunkts am nächsten zu einer Grenzposition der Streifen in dem gestreiften Projektionsmuster aus den Bildpunkten ausschließen, welche in der Mehrzahl von erfassten Bildern 1 bis 4 enthalten sind. Das Auswahlteil 323 kann aus den Luminanzwerten, welche für ein Berechnen des durchschnittlichen Werts zu verwenden sind, den Luminanzwert des Bildpunkts, welcher der Grenzposition zwischen der Region des Projektionsmusters, wo Licht projiziert wird, und der Region davon entspricht, wo Licht nicht projiziert wird, als den Luminanzwert am nächsten zu dem Bezugswert aus den Luminanzwerten der Bildpunkte ausschließen, welche in der Mehrzahl von erfassten Bildern 1 bis 4 enthalten sind. Dies deshalb, da die Luminanzwerte der Bildpunkte, welche den Grenzpositionen der Streifen entsprechen, Werte nahe zu dem Bezugswert aufweisen können, selbst wenn sie nicht durch das Licht mehrfacher Reflexion beeinflusst werden, und somit die Bestimmungsgenauigkeit der Zuverlässigkeit des Bildpunkts absinkt, wenn diese Luminanzwerte für ein Berechnen des durchschnittlichen Werts verwendet würden.
  • Als eine Zusammenfassung der obigen Beschreibung kann das Geometrie-Messsystem S die Bildpunkt-Zuverlässigkeit aus dem folgenden Ausdruck berechnen:
    Figure DE102017001366A1_0002
    wobei (i, j) eine Bildpunktposition bezeichnet, I(i, j) einen Schwarz-Weiß-Differenzwert bezeichnet, αk einen Gewichtungskoeffizienten (beispielsweise 0 oder 1) bezeichnet, k die Musternummer bezeichnet, pr(i, j) den Bezugswert bezeichnet, pm(i, j, k) einen Messwert bezeichnet, K die Anzahl von Projektionsmustern bezeichnet und K' die Anzahl von Projektionsmustern bezeichnet, welche für ein Berechnen der Zuverlässigkeit verwendet werden. Es sollte festgehalten werden, dass für k Werte, welche den minimalen absoluten Wert von pr(i, j) – pm(i, j, k) ergeben, eine Addition nicht durchgeführt wird. Beispielsweise werden, wenn ein Projektionsmuster ein Vier-Bit Gray-Code ist, vier Muster (K = 4) projiziert; jedoch wird ein Muster entfernt, um den Einfluss der Grenzteile zu reduzieren, und somit ist K' = 3.
  • 8 ist ein Graph, welcher schematisch die Luminanz- bzw. Leuchtdichtewerte an den Grenzpositionen der Streifen in dem Projektionsmuster zeigt. In 8 ändert sich der Luminanzwert bei Bildpunkt 5 und Bildpunkt 10. Wenn Gray-Codes für die Projektionsmuster verwendet werden, kann, da es nur ein Projektionsmuster gibt, wo jeder Bildpunkt der Grenzposition der Streifen entspricht, das Auswahlteil 323 dennoch bzw. unverändert Information einer ausreichenden Anzahl von Bildpunkten verwenden, selbst wenn die Bildpunkte, welche den Grenzpositionen entsprechen, entfernt werden.
  • Darüber hinaus kann anstelle eines Auswählens von Bildpunkten, für welche der durchschnittliche Wert der Auswertungs- bzw. Bewertungswerte größer als der vorbestimmte Schwellwert ist, das Auswahlteil 323 Bildpunkte, für welche der minimale Wert der Evaluierungswerte größer als der vorbestimmte Schwellwert ist, aus den Bildpunkten, für welche Evaluierungswerte für die Mehrzahl von erfassten Bildern 1 bis 4 berechnet werden, als die Bildpunkte auswählen, welche für eine Identifizierung der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwenden sind. Auf diese Weise kann das Auswahlteil 323 ein Auswählen der Bildpunkte vermeiden, welche eine hohe Wahrscheinlichkeit aufweisen, dass sie stark durch die mehrfachen Reflexionen in einer besonderen Projektion beeinflusst werden, während der durchschnittliche Wert größer als der vorbestimmte Schwellwert ist. Das Auswahlteil 323 kann Bildpunkte auswählen, indem sowohl der durchschnittliche Wert als auch der minimale Wert der Evaluierungswerte verwendet werden, um die Genauigkeit einer Auswahl zu erhöhen. Darüber hinaus kann das Auswahlteil 323 Bildpunkte auswählen, indem eine Standardabweichung oder dgl. verwendet wird.
  • Darüber hinaus kann das Auswahlteil 323 den durchschnittlichen Wert durch ein Gewichten des Differenzwerts zwischen dem Luminanzwert und dem Bezugswert für die Mehrzahl von Bildpunkten basierend auf der Frequenz des Projektionsmusters berechnen. Wenn die Breite des Streifens in einem Projektionsmuster schmal ist und somit das Projektionsmuster eine Komponente hoher Frequenz beinhaltet, ist es für einen Fehler wahrscheinlich, dass er aufgrund einer kleineren Amplitude von Bildsignalen, welche in die abbildenden Elemente eingegeben werden, oder einer höheren Frequenz eines Auftretens der Grenzabschnitte auftritt, welche beide durch die Übertragungscharakteristika oder dgl. des optischen Projektionssystems oder des optischen Abbildungssystems beeinflusst bzw. beeinträchtigt werden. Demgemäß ist bzw. wird die Bestimmungsgenauigkeit der Zuverlässigkeit verringert bzw. abgesenkt.
  • Daher kann das Auswahlteil 323 die Bestimmungsgenauigkeit der Bildpunkt-Zuverlässigkeit verbessern, indem der Gewichtungskoeffizient für den Differenzwert des erfassten Bilds (beispielsweise des erfassten Bilds 1) entsprechend einem Niederfrequenz-Muster des Projektionsmusters größer als der Gewichtungskoeffizient für den Differenzwert des erfassten Bilds (beispielsweise des erfassten Bilds 4) entsprechend einem Hochfrequenz-Muster des Projektionsmusters gemacht wird und dann der durchschnittliche Wert berechnet wird. Es sollte festgehalten werden, dass ein Gewichtungskoeffizient einen Wert zwischen beispielsweise 0 und 1 annehmen kann. Einige Projektionsmuster können einen Gewichtungskoeffizienten von 0 aufweisen, um nicht in der Bestimmung der Zuverlässigkeit enthalten zu sein.
  • [Ausführungsform]
  • 9 enthält Diagramme, welche den Zusammenhang zwischen einem Luminanzwert und einem Quantisierungswert eines Bildpunkts (x, y) in einem erfassten Bild zeigen. Die horizontale Achse zeigt die Projektionsmustertypen an und die vertikale Achse zeigt den Luminanzwert in dem erfassten Bild an. Pfeile mit durchgehender Linie zeigen die Luminanzwerte an, welche direktem Licht zugeordnet bzw. zugeschrieben werden, und Pfeile mit strichlierter Linie zeigen die Luminanzwerte an, welche Licht mehrfacher Reflexion zugeordnet werden. Für die Projektionsmuster, wo die Pfeile mit durchgehender Linie existieren, wird Licht auf den Bildpunkt (x, y) projiziert. Für die Projektionsmuster, wo die Pfeile mit unterbrochener bzw. strichlierter Linie existieren, wird Licht nicht auf den Bildpunkt (x, y) projiziert. Demgemäß wird Licht auf den Bildpunkt (x, y) nur in den Projektionsmustern 1, 2 und 4 projiziert, und wenn es keinen Einfluss des Lichts mehrfacher Reflexion gibt, ist der Codewert für diesen Bildpunkt (x, y) C = (c1, c2, c3, c4) = (1, 1, 0, 1).
  • In 9(a) sind die Quantisierungswerte, nachdem das Licht mehrfacher Reflexion hinzugefügt wird, auch (1, 1, 0, 1). Jedoch übersteigt in 9B im Projektionsmuster 3 trotz der Tatsache, dass Licht nicht auf den Bildpunkt (x, y) projiziert wird, der Luminanzwert den Bezugswert aufgrund des Einflusses des Lichts mehrfacher Reflexion und somit wird für den Quantisierungswert bestimmt, dass er 1 ist. Selbst in einem derartigen Fall wählt das Auswahlteil 323 in dem Geometrie-Messapparat 3 der vorliegenden Ausführungsform nicht diesen Bildpunkt (x, y) aus, wenn die Differenz zwischen dem Luminanzwert und dem Bezugswert in dem Projektionsmuster 3 klein ist und wenn der durchschnittliche Wert der Evaluierungswerte von allen Projektionsmustern kleiner als der Schwellwert ist. Demgemäß kann das Geometrie-Identifizierungsteil 324 daran gehindert werden, den Bildpunkt (x, y), welcher durch das Licht mehrfacher Reflexion beeinflusst wurde, für ein Identifizieren der Geometrie zu verwenden.
  • In 9(c) wurde aufgrund eines großen Einflusses des Lichts mehrfacher Reflexion zu der Zeit eines Projizierens eines vollständig weißen Musters ein großer Bezugswert relativ zu den Luminanzwerten eingestellt bzw. festgelegt, wenn Licht in den Projektionsmustern 1 bis 4 projiziert wird. Als eine Konsequenz ist bzw. liegt in dem Projektionsmuster 1, selbst obwohl Licht auf den Bildpunkt (x, y) projiziert wird, der Luminanzwert, nachdem das Licht mehrfacher Reflexion hinzugefügt wird, unter dem Bezugswert, und somit wird für den Quantisierungswert bestimmt, dass er 0 ist. Selbst in einem derartigen Fall wählt jedoch das Auswahlteil 323 diesen Bildpunkt (x, y) nicht aus, wenn der durchschnittliche Wert der Evaluierungswerte von allen Projektionsmustern kleiner als der Schwellwert ist. Demgemäß wird das Geometrie-Identifizierungsteil 324 daran gehindert, den Bildpunkt (x, y), welcher durch das Licht mehrfacher Reflexion beeinflusst wurde, für ein Identifizieren der Geometrie zu verwenden.
  • [Abwandlungsbeispiel 1]
  • In der obigen Beschreibung legt das Quantisierungsteil 322 als den Bezugswert einen zwischenliegenden Luminanzwert zwischen dem Luminanzwert eines vollständig schwarzen erfassten Bilds (ersten erfassten Bilds), welches durch den Abbildungsapparat 2 unter den Bedingungen bzw. Umständen abgebildet wird, wo Licht nicht auf den zu messenden Gegenstand projiziert wird, und dem Luminanzwert eines vollständig weißen erfassten Bilds (zweiten erfassten Bilds) fest, welches durch den Abbildungsapparat 2 unter den Umständen abgebildet wird, wo Licht auf den gesamten zu messenden Gegenstand projiziert wird. Jedoch kann der Bezugswert jeglicher andere Wert sein. Der Luminanzwert des erfassten Bilds, welches durch den Abbildungsapparat 2 unter den Umständen abgebildet wird, wo Licht auf den gesamten zu messenden Gegenstand projiziert wird, tendiert dazu, größer als der Luminanzwert des erfassten Bilds zu sein, welches unter den Umständen abgebildet wird, wo die Projektionsmuster 1 bis 4 auf den zu messenden Gegenstand projiziert werden. Demgemäß kann bei einem Quantisieren des Luminanzwerts des erfassten Bilds, welches unter den Umständen abgebildet wird, wo die Projektionsmuster 1 bis 4 auf den zu messenden Gegenstand projiziert werden, das Quantisierungsteil 322 den Bezugswert auf einen Wert einstellen bzw. festlegen, welcher kleiner als der zwischenliegende Luminanzwert zwischen dem Luminanzwert des vollständig schwarzen erfassten Bilds und dem Luminanzwert des vollständig weißen erfassten Bilds ist bzw. liegt. Beispielsweise kann das Quantisierungsteil 322 als den Bezugswert einen Wert festlegen, welcher 80 bis 90% des zwischenliegenden Luminanzwerts ist bzw. beträgt.
  • [Abwandlungsbeispiel 2]
  • Das Geometrie-Messsystem S kann eine Mehrzahl von Messungen nach einem Ändern der Bedingungen durchführen, unter welchen der Projektionsapparat 1 die Projektionsmuster projiziert, und kann dann die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf den Messresultaten identifizieren. In einem derartigen Fall ändert der Projektionsapparat 1 irgendeine beispielsweise der ”Orientierung”, ”Position” oder ”Intensitätsverteilungs-Geometrie des Projektionsmusters” einer Projektionsmustergruppe, welche aus der Mehrzahl von Projektionsmustern besteht, und projiziert dann sequentiell bzw. aufeinanderfolgend die Projektionsmuster, welche in einer Mehrzahl von Projektionsmustergruppen enthalten sind. Hier bedeutet ein Ändern der ”Intensitätsverteilungs-Geometrie des Projektionsmusters”, dass irgendwelche Parameter geändert werden, welche sich auf die Intensitätsverteilung beziehen, beispielsweise die Musterform bzw. -gestalt, die Musterperiode, die Amplitudenverteilung oder dgl. Der Abbildungsapparat 2 generiert bzw. erzeugt eine Mehrzahl von erfassten Bildgruppen entsprechend einer Mehrzahl von Projektionsmustergruppen. Eine erfasste Bildgruppe beinhaltet eine Mehrzahl von erfassten Bildern. Hier beinhaltet eine einzige bzw. einzelne Projektionsmustergruppe eine Mehrzahl von unterschiedlichen Projektionsmustern, welche unter denselben Bedingungen wie die Projektionsmuster 1 bis 4 in der obigen Beschreibung projiziert werden. Eine einzelne erfasste Bildgruppe beinhaltet eine Mehrzahl von unterschiedlichen erfassten Bildern, welche unter denselben Bedingungen wie mit bzw. bei den erfassten Bildern 1 bis 4 in der obigen Beschreibung abgebildet werden.
  • Der Einfluss der mehrfachen Reflexionen ändert sich auch, wenn die Bedingungen, unter welchen der Projektionsapparat 1 das Projektionsmuster projiziert, geändert werden. Daher kann das Geometrie-Messsystem S auf einer Basis pro bzw. für jeden Bildpunkt die Zuverlässigkeit des Quantisierungswerts, welcher unter Verwendung einer ersten Projektionsmustergruppe identifiziert wurde, und die Zuverlässigkeit des Quantisierungswerts bestimmen, welcher unter Verwendung einer zweiten Projektionsmustergruppe identifiziert wurde, und kann dann die Geometrie des zu messenden Gegenstands unter Verwendung des Quantisierungswerts entsprechend einem höheren Grad an Zuverlässigkeit identifizieren.
  • In einem derartigen Fall erhält bzw. erfasst das Bilderfassungsteil 321 eine Mehrzahl von Gruppen von erfassten Bildern bzw. erfassten Bildgruppen, in welchen der zu messende Gegenstand abgebildet wird, nachdem eine Mehrzahl von Projektionsmustergruppen projiziert wurde, wobei jede Gruppe mit einer unterschiedlichen Bedingung projiziert wurde. Das Quantisierungsteil 322 erzeugt bzw. generiert einen Quantisierungswert des Luminanzwerts jedes Bildpunkts der Mehrzahl von erfassten Bildern, welche in jeder der Mehrzahl von Gruppen von erfassten Bildern enthalten sind. Dann bestimmt das Auswahlteil 323 die Zuverlässigkeit des ausgewählten Bildpunkts basierend auf den Luminanzwerten der Mehrzahl von Bildpunkten im Zusammenhang mit der Mehrzahl von Gruppen von erfassten Bildern. Das Geometrie-Identifizierungsteil 324 identifiziert die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf den Quantisierungswerten entsprechend den Bildpunkten, welche in der Gruppe von erfassten Bildern bzw. der erfassten Bildgruppe enthalten sind, ausgewählt aus der Mehrzahl von Gruppen von erfassten Bildern, basierend auf der Zuverlässigkeit, welche durch das Auswahlteil 323 bestimmt wurde. Beispielsweise kann das Geometrie-Identifizierungsteil 324 die Geometrie des zu messenden Gegenstands bestimmen, indem die Quantisierungswerte verwendet werden, deren Wert, welcher die Zuverlässigkeit anzeigt, einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, oder indem die Quantisierungswerte, deren Wert anzeigt, dass die Zuverlässigkeit hoch ist, aus der Mehrzahl von Quantisierungswerten verwendet werden. Zu dieser Zeit kann das Geometrie-Identifizierungsteil 324 das Resultat verwenden, welches durch ein Synthetisieren von berechneten durchschnittlichen Werten der Geometrien entsprechend den Quantisierungswerten erhalten wird, deren Wert, welcher die Zuverlässigkeit anzeigt, den vorbestimmten Schwellwert übersteigt bzw. überschreitet, und kann die Geometrie gemäß dem Quantisierungswert mit dem höchsten Grad an Zuverlässigkeit verwenden. Zusätzlich muss, wenn sich die Zuverlässigkeit signifikant ändert, der relevante Bildpunkt nicht als das Geometrie-Messresultat verwendet werden. Weiters muss das Geometrie-Identifizierungsteil 324 nicht den relevanten Bildpunkt als das Geometrie-Messresultat verwenden, wenn der Zuverlässigkeitswert versagt, den vorbestimmten Wert unter allen Bedingungen zu überschreiten bzw. zu übersteigen.
  • In einer derartigen Weise kann das Geometrie-Messsystem S die Geometrie des zu messenden Gegenstands auf einer Basis pro Bildpunkt unter Verwendung von Quantisierungswerten mit einem höheren Grad an Zuverlässigkeit aus den Quantisierungswerten basierend auf den erfassten Bildern identifizieren, welche unter den Umständen generiert bzw. erzeugt werden, wo jede der Vielzahl von Projektionsmustergruppen projiziert wird, und es kann somit die Zuverlässigkeit des Messresultats verbessert werden. Zusätzlich kann, selbst wenn eine Region eines Teils des zu messenden Gegenstands nicht mit einem Projektionsmustersatz gemessen werden kann, das Geometrie-Messsystem S dennoch fähig sein, eine Messung unter Verwendung eines anderen Projektionsmustersatzes durchzuführen, und es kann somit die messbare Region erweitert werden.
  • [Abwandlungsbeispiel 3]
  • In dem Geometrie-Messsystem S kann eine Mehrzahl von Abbildungsapparaten bzw. -geräten 2, welche an einer Position und bei einem Winkel installiert sind, welche voneinander verschieden sind, verwendet werden, um den zu messenden Gegenstand abzubilden, auf welchen die Projektionsmuster projiziert werden. In einem derartigen Fall reflektiert Licht, welches von dem Projektionsapparat 1 projiziert wird, von der zu messenden Oberfläche und tritt in jeden der Abbildungsapparate 2 ein. Da die Lichtstrahlen, welche einen unterschiedlichen Reflexionspfad bzw. -weg für jeden Abbildungsapparat 2 aufweisen, einfallen, ist der Einfluss der mehrfachen Reflexionen verschieden für jedes erfasste Bild, welches durch die beiden Abbildungsapparate 2 generiert wird, selbst für die Bildpunkte an derselben Position in der zu messenden Oberfläche.
  • Demgemäß kann das Geometrie-Messsystem S die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf den Luminanzwerten identifizieren, welche auf der Mehrzahl von Gruppen von erfassten Bildern bzw. erfassten Bildgruppen basieren, welche durch jeden der Abbildungsapparate 2 erzeugt werden. Das Geometrie-Messsystem S wählt Bildpunkte mit einem hohen Grad an Zuverlässigkeit, indem der Prozedur gefolgt wird, welche mit dem Flussdiagram in 7 beschrieben wurde, basierend auf der Mehrzahl von Gruppen von erfassten Bildern aus, welche durch jeden der Abbildungsapparate 2 generiert werden. Dann wählt, wenn das Auswahlteil 323 eine Mehrzahl von Bildpunkten auswählt, für welche bestimmt wurde, dass sie derselben Position des zu messenden Gegenstands entsprechen, aus der Mehrzahl von Gruppen von erfassten Bildern das Auswahlteil 323 Bildpunkte mit einem höheren Grad an Zuverlässigkeit aus der Mehrzahl von Bildpunkten aus, welche aus der Mehrzahl von Gruppen von erfassten Bildern ausgewählt wurden. Dann identifiziert das Geometrie-Identifizierungsteil 324 die Geometrie des zu messenden Gegenstands unter Verwendung der Quantisierungswerte der ausgewählten Bildpunkte.
  • Zu dieser Zeit kann das Geometrie-Identifizierungsteil 324 das Resultat verwenden, welches durch ein Synthetisieren von berechneten durchschnittlichen Werten der Geometrie entsprechend den Quantisierungswerten erhalten wurde, deren Grad an Zuverlässigkeit den vorbestimmten Schwellwert überschreitet, und kann die Geometrie entsprechend dem Quantisierungswert mit dem höchsten Grad an Zuverlässigkeit verwenden. Zusätzlich muss, wenn sich die Zuverlässigkeit für die Bildpunkte an derselben Position signifikant ändert, wenn Messungen durchgeführt werden, indem von jedem der erfassten Bilder Verwendung gemacht wird, welche aus unterschiedlichen Richtungen abgebildet wurden, das Geometrie-Identifizierungsteil 324 nicht den relevanten Bildpunkt verwenden, um die Geometrie zu identifizieren. Weiters muss das Geometrie-Identifizierungsteil 324 nicht den relevanten Bildpunkt als das Geometrie-Messresultat verwenden, wenn die Zuverlässigkeitswerte in allen Messrichtungen versagen, den vorbestimmten Wert zu überschreiten.
  • Es sollte festgehalten werden, dass anstelle eines Verwendens einer Mehrzahl von Abbildungsapparaten 2 das Geometrie-Messsystem S eine Mehrzahl von Projektionsapparaten 1 verwenden kann, welche an einer Position und unter einem Winkel installiert sind, welche voneinander verschieden sind, und ähnliche Prozesse durchführen kann. Zusätzlich kann das Geometrie-Messsystem S beispielsweise mit einem Drehtisch versehen sein bzw. werden, auf weichem der zu messende Gegenstand zu montieren ist. Während der Drehtisch gedreht wird, kann der Projektionsapparat 1 die Projektionsmuster auf den zu messenden Gegenstand von verschiedenen Richtungen projizieren. Der Abbildungsapparat 2 kann eine Mehrzahl von Gruppen von erfassten Bildern entsprechend den Umständen erzeugen, in welchen die Projektionsmuster von den jeweiligen Richtungen projiziert werden. Wie dies oben beschrieben ist, kann, selbst wenn es Bildpunkte mit Luminanzwerten geringer Zuverlässigkeit unter den erfassten Bildern gibt, welche in einer Gruppe von erfassten Bildern bzw. einer erfassten Bildgruppe enthalten sind, das Geometrie-Messsystem S unverändert eine derartige geringe Zuverlässigkeit mit den Luminanzwerten der erfassten Bilder kompensieren, welche in anderen Gruppen von erfassten Bildern enthalten sind, indem von einer Mehrzahl von Gruppen von erfassten Bildern Verwendung gemacht wird, und es wird somit die Messgenauigkeit verbessert.
  • [Abwandlungsbeispiel 4]
  • Das Geometrie-Messsystem S kann die Projektionsmuster, welche in der obigen Beschreibung verwendet werden, mit einem Phasenverschiebungsverfahren verwenden, welches sinusförmige Luminanzverteilungen involviert, um eine mehrwertige Luminanz der Projektionsmuster zu erhalten, und es kann somit die Auflösung in der Höhenrichtung weiter verbessert werden. In diesem Fall kann ein Offsetwert der sinusförmigen Wellen gemäß dem Phasenverschiebungsverfahren als der Bezugswert eingestellt bzw. festgelegt werden und es kann die Amplitude der sinusförmigen Wellen anstelle des Schwarz-Weiß-Differenzwerts für eine Division verwendet werden.
  • [Effekt der vorliegenden Ausführungsform]
  • Wie dies oben beschrieben ist, wählt in dem Geometrie-Messsystem S gemäß der vorliegenden Ausführungsform basierend auf der Beziehung zwischen dem Bezugswert und dem Luminanzwert für eine Mehrzahl von Bildpunkten, welche dieselben Koordinaten in der Mehrzahl von erfassten Bildern aufweisen, welche durch den Projektionsapparat 1 erhalten werden, welcher auf den zu messenden Gegenstand Licht einer Mehrzahl von jeweils unterschiedlichen Projektionsmustern projiziert, das Auswahlteil 323 Bildpunkte aus der Vielzahl von Bildpunkten aus, welche Quantisierungswerte aufweisen, um für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands verwendet zu werden. Dann identifiziert das Geometrie-Identifizierungsteil 324 die Geometrie des zu messenden Gegenstands durch ein Verwenden der Bildpunkte, welche durch das Auswahlteil 323 ausgewählt werden. Auf diese Weise kann der Einfluss des Lichts mehrfacher Reflexion unterdrückt werden und es kann somit die Genauigkeit einer Geometriemessung verbessert werden.
  • Zusätzlich projiziert der Projektionsapparat 1 sequentiell auf den zu messenden Gegenstand Muster mit einer Mehrzahl von Streifen, welche jeweils eine unterschiedliche Breite für jedes Projektionsmuster aufweisen und welche in derselben Richtung angeordnet sind, und derart kann der Projektionsapparat 1 die Auflösung in der Höhenrichtung basierend auf der Breite der Streifen einstellen. Darüber hinaus entspricht ein Muster mit den Streifen einem Gray-Code, und somit ist die Anzahl von Streifenmustern, wo ein Bildpunkt der Grenzposition der Streifen entspricht, auf eins (1) unter der Mehrzahl von Streifenmustern beschränkt bzw. begrenzt, und ist somit weniger dem Einfluss der Grenzposition unterworfen.
  • Das Auswahlteil 323 wählt Bildpunkte, welche für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwenden sind, basierend auf dem Differenzwert zwischen dem Luminanzwert und dem Bezugswert für die Mehrzahl von Bildpunkten aus. Auf diese Weise ist es möglich zu vermeiden, dass Bildpunkte, welche den Luminanzwert nahe bei dem Bezugswert aufweisen, da sie durch das Licht mehrfacher Reflexion beeinflusst bzw. beeinträchtigt werden, für die Geometriemessung des zu messenden Gegenstands verwendet werden, und es wird somit die Genauigkeit in der Geometriemessung verbessert.
  • Darüber hinaus wählt das Auswahlteil 323 als die Bildpunkte, welche für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwenden sind, Bildpunkte aus, welche einen durchschnittlichen Wert größer als ein vorbestimmter Schwellwert aufweisen. Ein derartiger durchschnittlicher Wert ist ein durchschnittlicher Wert der Evaluierungswerte, welche durch ein Dividieren von jedem der Differenzwerte entsprechend der Mehrzahl von Bildpunkten durch den Schwarz-Weiß-Differenzwert erzeugt bzw. generiert werden. Auf diese Weise wird der durchschnittliche Wert der Evaluierungswerte klein, wenn der Bezugswert zu groß wird, da er durch das Licht mehrfacher Reflexion beeinflusst wird, und es ist somit möglich zu vermeiden, dass Bildpunkte, welche durch das Licht mehrfacher Reflexion beeinflusst bzw. beeinträchtigt sind, für die Geometriemessung des zu messenden Gegenstands verwendet werden, und es wird somit die Genauigkeit in einer Geometriemessung verbessert.
  • Weiters schließt das Auswahlteil 323 von den Luminanzwerten, welche für ein Berechnen des durchschnittlichen Werts zu verwenden sind, den Luminanzwert des Bildpunkts aus, dessen Luminanzwert am nächsten zu dem Bezugswert unter den Luminanzwerten der Bildpunkte ist, welche in der Mehrzahl von erfassten Bildern enthalten sind. Auf diese Weise hat der Luminanzwert des Bildpunkts entsprechend der Grenz- bzw. Randposition der Streifen in dem Projektionsmuster keinen Einfluss und es wird somit die Genauigkeit in einer Geometriemessung verbessert.
  • Wie dies oben festgestellt bzw. angemerkt wurde, wird die vorliegende Erfindung unter Verwendung von Ausführungsformen davon beschrieben; jedoch ist der technische Rahmen bzw. Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf den in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Rahmen beschränkt bzw. begrenzt. Es ist für Fachleute ersichtlich, dass verschiedene Abwandlungen oder Modifikationen an den obigen Ausführungsformen durchgeführt werden können. Es ist aus den Beschreibungen in den Ansprüchen klar, dass Ausführungsformen mit derartigen Abwandlungen oder Modifikationen auch in den technischen Rahmen bzw. Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen. Beispielsweise binarisiert in der obigen Beschreibung das Quantisierungsteil 322 den Luminanzwert auf entweder 0 oder 1; jedoch kann das Quantisierungsteil 322 den Luminanzwert unter Verwendung von drei oder mehr Werten quantisieren.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Projektionsapparat bzw. -gerät
    2
    Abbildungsapparat bzw. -gerät
    3
    Geometrie-Messapparat bzw. -gerät
    21
    Linse
    22
    Abbildungselement
    31
    Speicherteil
    32
    Regel- bzw. Steuerteil
    321
    Bilderfassungsteil
    322
    Quantisierungsteil
    323
    Auswahlteil
    324
    Geometrie-Identifizierungsteil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2009-094295 A [0003]

Claims (13)

  1. Geometrie-Messsystem, umfassend: einen Projektionsapparat (1), welcher Licht einer Mehrzahl von jeweils verschiedenen Projektionsmustern auf einen zu messenden Gegenstand projiziert; einen Abbildungsapparat (2), welcher eine Mehrzahl von erfassten Bildern durch ein sequentielles Abbilden des zu messenden Gegenstands erzeugt, während der Projektionsapparat (1) jedes der Mehrzahl von Projektionsmustern projiziert; und einen Geometrie-Messapparat (3), welcher die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf der Mehrzahl von erfassten Bildern misst, wobei der Geometrie-Messapparat (3) beinhaltet: ein Bilderfassungsteil (321), welches die Mehrzahl von erfassten Bildern erhält bzw. erfasst; ein Quantisierungsteil (322), welches einen Quantisierungswert eines Luminanz- bzw. Leuchtdichtewerts für jeden Bildpunkt in der Mehrzahl von erfassten Bildern durch ein Vergleichen des Luminanzwerts mit einem vorbestimmten Bezugswert erzeugt; ein Auswahlteil (323), welches basierend auf der Beziehung zwischen dem Bezugswert und dem Luminanzwert für eine Vielzahl von Bildpunkten, welche dieselben Koordinaten in der Mehrzahl von erfassten Bildern aufweisen, einen Bildpunkt, dessen Quantisierungswert für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwenden ist, aus der Mehrzahl von Bildpunkten auswählt; und ein Geometrie-Identifizierungsteil (324), welches die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf dem Quantisierungswert des durch das Auswahlteil ausgewählten Bildpunkts identifiziert.
  2. Geometrie-Messsystem nach Anspruch 1, wobei der Projektionsapparat (1) sequentiell auf den zu messenden Gegenstand die Mehrzahl von Projektionsmustern projiziert, in welchen Streifen, welche eine unterschiedliche Breite für jedes Projektionsmuster aufweisen und welche aus einer Licht-Projektionsregion und einer Nicht-Projektionsregion bestehen, in derselben Richtung angeordnet sind.
  3. Geometrie-Messsystem nach Anspruch 2, wobei der Projektionsapparat (1) sequentiell auf den zu messenden Gegenstand die Mehrzahl von Projektionsmustern projiziert, in welchen ein Muster der Streifen einem Gray-Code entspricht.
  4. Geometrie-Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Auswahlteil (323) den für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands auszuwählenden Bildpunkt basierend auf einem Differenzwert zwischen dem Luminanzwert und dem Bezugswert für die Mehrzahl von Pixeln bzw. Bildpunkten auswählt.
  5. Geometrie-Messsystem nach Anspruch 4, wobei das Auswahlteil (323) als den für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwendenden Bildpunkt einen Bildpunkt auswählt, welcher einen durchschnittlichen Wert größer als einen vorbestimmten Schwellwert aufweist, wobei der durchschnittliche Wert ein durchschnittlicher Wert einer Mehrzahl von Auswertungs- bzw. Beurteilungswerten ist, welche durch ein Dividieren von jedem der Differenzwerte entsprechend der Mehrzahl von Bildpunkten durch einen Schwarz-Weiß-Differenzwert generiert werden, wobei der Schwarz-Weiß-Differenzwert eine Differenz zwischen einem Luminanzwert eines vollständig schwarzen erfassten Bilds, welches durch den Abbildungsapparat (2) unter Umständen abgebildet wird, wo Licht nicht auf den zu messenden Gegenstand projiziert wird, und einem Luminanzwert eines vollständig weißen erfassten Bilds ist, welches durch den Abbildungsapparat (2) unter Umständen abgebildet wird, wo Licht auf den gesamten zu messenden Gegenstand projiziert wird.
  6. Geometrie-Messsystem nach Anspruch 5, wobei das Auswahlteil (323) von den für ein Berechnen des durchschnittlichen Werts zu verwendenden Luminanzwerten den Luminanzwert eines Bildpunkts, dessen Luminanzwert am nächsten zu dem Bezugswert ist, unter den Bildpunkten ausschließt, welche in der Mehrzahl von erfassten Bildern enthalten sind.
  7. Geometrie-Messsystem nach Anspruch 5, wobei das Auswahlteil (323) von den für ein Berechnen des durchschnittlichen Werts zu verwendenden Luminanzwerten den Luminanzwert des Bildpunkts am nächsten zu einer Grenzposition der Streifen in dem gestreiften Projektionsmuster unter den Bildpunkten ausschließt, welche in der Mehrzahl von erfassten Bildern enthalten sind.
  8. Geometrie-Messsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Auswahlteil (323) von den für ein Berechnen des durchschnittlichen Werts zu verwendenden Luminanzwerten den Luminanzwert entsprechend dem Bildpunkt, welcher einer Grenzposition zwischen einer Region, auf welche Licht projiziert wird, und einer Region entspricht, auf welche Licht nicht projiziert wird, unter den Bildpunkten ausschließt, welche in der Mehrzahl von erfassten Bildern enthalten sind.
  9. Geometrie-Messsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das Auswahlteil (323) den durchschnittlichen Wert durch ein Gewichten der Differenzwerte basierend auf einer Frequenz des Projektionsmusters berechnet.
  10. Geometrie-Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Quantisierungsteil (322) den Quantisierungswert durch ein Vergleichen des Luminanzwerts von jedem Bildpunkt in der Mehrzahl von erfassten Bildern mit dem Bezugswert erzeugt, wobei der Bezugswert einem zwischenliegenden Luminanzwert zwischen einem Luminanzwert eines ersten erfassten Bilds, welches durch den Abbildungsapparat (2) unter Umständen abgebildet wird, wo Licht nicht auf den zu messenden Gegenstand projiziert wird, und einem Luminanzwert eines zweiten erfassten Bilds entspricht, welches durch den Abbildungsapparat (2) unter Umständen abgebildet wird, wo Licht auf den gesamten zu messenden Gegenstand projiziert wird.
  11. Geometrie-Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Bilderfassungsteil (321) eine Mehrzahl von erfassten Bildgruppen erfasst bzw. erhält, in welchen der zu messende Gegenstand abgebildet ist, während er durch eine Mehrzahl von Projektionsmustergruppen jeweils mit unterschiedlichen Bedingungen projiziert wird, wobei jede Gruppe die Mehrzahl von Projektionsmustern enthält, das Quantisierungsteil (322) einen Quantisierungswert eines Luminanzwerts für jeden Bildpunkt in der Mehrzahl von erfassten Bildern erzeugt bzw. generiert, wobei die Mehrzahl von erfassten Bildern in jeder der Mehrzahl von erfassten Bildgruppen bzw. Gruppen von erfassten Bildern enthalten ist, das Auswahlteil (323) eine Zuverlässigkeit des ausgewählten Bildpunkts im Zusammenhang mit der Mehrzahl von erfassten Bildgruppen basierend auf den Luminanzwerten der Mehrzahl von Bildpunkten bestimmt, und das Geometrie-Identifizierungsteil (324) die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf dem Quantisierungswert entsprechend dem Bildpunkt identifiziert, welcher in einer erfassten Bildgruppe enthalten ist, welche aus der Mehrzahl von erfassten Bildgruppen basierend auf der Zuverlässigkeit ausgewählt ist.
  12. Geometrie-Messapparat, umfassend: ein Bilderfassungsteil (321), welches eine Mehrzahl von erfassten Bildern erhält bzw. erfasst, welche durch ein Abbilden eines zu messenden Gegenstands generiert bzw. erzeugt werden, auf welchen eine Mehrzahl von jeweils unterschiedlichen Projektionsmustern sequentiell projiziert wird; ein Quantisierungsteil (322), welches einen Quantisierungswert eines Luminanz- bzw. Leuchtdichtewerts für jeden Bildpunkt in der Mehrzahl von erfassten Bildern durch ein Vergleichen des Luminanzwerts mit einem vorbestimmten Bezugswert erzeugt; ein Auswahlteil (323), welches basierend auf der Beziehung zwischen dem Bezugswert und dem Luminanzwert für eine Vielzahl von Bildpunkten, welche dieselben Koordinaten in der Mehrzahl von erfassten Bildern aufweisen, einen Bildpunkt, dessen Quantisierungswert für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwenden ist, aus der Mehrzahl von Bildpunkten auswählt; und ein Geometrie-Identifizierungsteil (324), welches die Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf dem Quantisierungswert des durch das Auswahlteil (323) ausgewählten Bildpunkts identifiziert.
  13. Verfahren für eine Geometrieidentifikation, umfassend: einen Schritt, durchgeführt durch einen Projektionsapparat (1), eines Projizierens von Licht einer Mehrzahl von jeweils unterschiedlichen Projektionsmustern auf einen zu messenden Gegenstand; einen Schritt, durchgeführt durch einen Abbildungsapparat (2), eines Generierens einer Mehrzahl von erfassten Bildern durch ein sequentielles Abbilden des zu messenden Gegenstands, während jedes der Mehrzahl von Projektionsmustern projiziert wird; einen Schritt, durchgeführt durch einen Computer, eines Erhaltens bzw. Erfassens der Mehrzahl von erfassten Bildern; einen Schritt, durchgeführt durch den Computer, eines Generierens bzw. Erzeugens eines Quantisierungswerts eines Luminanzwerts für jeden Bildpunkt in der Mehrzahl von erfassten Bildern durch ein Vergleichen des Luminanzwerts mit einem vorbestimmten Referenz- bzw. Bezugswert; einen Schritt, durchgeführt durch den Computer, eines Auswählens basierend auf der Beziehung zwischen dem Bezugswert und dem Luminanzwert für eine Mehrzahl von Bildpunkten, welche dieselben Koordinaten in der Mehrzahl von erfassten Bildern aufweisen, eines Bildpunkts, dessen Quantisierungswert für ein Identifizieren der Geometrie des zu messenden Gegenstands zu verwenden ist, aus der Mehrzahl von Bildpunkten; und einen Schritt, durchgeführt durch den Computer, eines Identifizierens der Geometrie des zu messenden Gegenstands basierend auf dem Quantisierungswert des ausgewählten Bildpunkts.
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