ITBZ20100024A1 - MEASUREMENT DEVICE FOR THREE-DIMENSIONAL MICROSCOPIC STRUCTURES - Google Patents
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
Description
Descrizione del’invenzione industriale dal titolo: Description of the industrial invention entitled:
DISPOSITIVO PER LA MISURAZIONE DI STRUTTURE TRIDIMENSIONALI MICROSCOPICHE DEVICE FOR THE MEASUREMENT OF THREE-DIMENSIONAL MICROSCOPIC STRUCTURES
DESCRIZIONE DESCRIPTION
L’invenzione concerne un dispositivo per la misurazione semplice, senza contatto, della forma e delle dimensioni di strutture regolari microscopiche utilizzando delle sorgenti luminose, almeno una camera fotografica riflettori passivi, eventuali specchi semitrasparenti, lenti o obiettivi (diverse lenti e diaframmi) ed un eventuale microcontrollore. The invention relates to a device for the simple, non-contact measurement of the shape and size of regular microscopic structures using light sources, at least one passive reflector photographic camera, any semi-transparent mirrors, lenses or objectives (different lenses and diaphragms) and a possible microcontroller.
Sono noti sistemi diversi per la misurazione di strutture tridimensionali: - utilizzando il microscopio elettronico a scansione, Different systems are known for measuring three-dimensional structures: - using the scanning electron microscope,
- sfruttando il principio di triangolazione (rete a linee luminose oppure rete a punti luminosi, - using the triangulation principle (network with light lines or network with light points,
- eseguendo un rilevamento basato sull’interferenza luminosa, - eseguendo un rilevamento meccanico (ago). - performing a detection based on light interference, - performing a mechanical detection (needle).
Il microscopio elettronico a scansione permette l’esecuzione di rilevamenti più precisi rendendo possibile un ingrandimento fino a 100.000 volte, gli svantaggi sono un dispendio elevato per quanto riguarda la strumentazione e la preparazione del materiale da sottoporre a rilevamenti, inoltre non è possibile eseguire rilevamenti su oggetti vivi biologici perché devono essere assolutamente disidratati; è possibile ottenere soltanto immagini in bianco e nero ed il procedimento è lento e costoso. The scanning electron microscope allows the execution of more precise detections making possible a magnification up to 100,000 times, the disadvantages are a high expenditure regarding the instrumentation and the preparation of the material to be subjected to detections, moreover it is not possible to perform surveys on living biological objects because they must be absolutely dehydrated; you can only get black and white images and the process is slow and expensive.
Nell’esecuzione di rilevamenti sfruttando l’interferenza di luce bianca viene esaminata l’interferenza di onde aventi la stessa ampiezza. Sommando delle singole interferenze (diverse) si ottiene lo spettro dell’interferenza. Siccome le interferenze vengono generate soltanto ad una distanza nominale (pochi micrometri) dallo spettro delle interferenze è possibile ricavare delle informazioni riguardanti le estensioni tridimensionali. La precisione del rilevamento risulta limitata su superfici ruvide mentre su superfici lisce è possibile ottenere risoluzioni molto elevate. L'oggetto sottoposto a rilevamenti viene scomposto in dischetti, scattando una serie di immagini le quali presentano interferenze nei punti dove sull’asse Z è presente una superficie, sovrapponendo dette immagini singole si ottiene un’immagine tridimensionale. Gli svantaggi di questo sistema sono: il posizionamento meccanico molto delicato del sensore rispetto all’oggetto da sottoporre a rilevamenti, l’esecuzione di una sequenza di immagini e di rilevamenti rende il procedimento lento, l’apparecchio di rilevamento è relativamente ingombrante e non è possibile rendere visibili eventuali sottosquadri. In carrying out measurements using the interference of white light, the interference of waves having the same amplitude is examined. By adding together the individual (different) interferences, the interference spectrum is obtained. Since the interferences are generated only at a nominal distance (a few micrometers) from the interference spectrum, it is possible to obtain information regarding the three-dimensional extensions. Detection accuracy is limited on rough surfaces while very high resolutions can be achieved on smooth surfaces. The object subjected to surveys is decomposed into disks, taking a series of images which have interference in the points where there is a surface on the Z axis, by superimposing these single images, a three-dimensional image is obtained. The disadvantages of this system are: the very delicate mechanical positioning of the sensor with respect to the object to be detected, the execution of a sequence of images and detections makes the procedure slow, the detection device is relatively bulky and is not possible to make any undercuts visible.
Il rilevamento basato sull’esecuzione di una serie di focalizzazioni ha delle similitudini con il procedimento precedente. In questo caso viene scattata una serie di immagini, da distanze diverse rispetto all'oggetto sottoposto a rilevamenti con l’impiego di un’ottica avente una profondità di campo possibilmente limitata. Sulle immagini viene definita tramite algoritmi la zona a fuoco e trasferita sull’asse Z. Le singole immagini parziali a fuoco infine vengono composte per ottenere un'immagine tridimensionale. Gli svantaggi di questo procedimento sono simili a quelli indicati per il procedimento precedente in più i rilevamenti sono meno precisi, non sono visibili eventuali sottosquadri ed un eventuale effetto neve sull’immagine comporta errori di rilevamento. The survey based on the execution of a series of focuses has similarities with the previous procedure. In this case, a series of images are taken from different distances from the object undergoing surveys with the use of an optics having a possibly limited depth of field. The area in focus is defined on the images by algorithms and transferred to the Z axis. The individual partial images in focus are finally composed to obtain a three-dimensional image. The disadvantages of this procedure are similar to those indicated for the previous procedure plus the detections are less precise, any undercuts are not visible and any snow effect on the image leads to detection errors.
Il rilevamento tramite stereoscopia o stereofotogrammetria prevede la realizzazione di immagini accoppiate riprese da due camere vicine, sfruttando il fatto del leggero differimento laterale per calcolare matematicamente la posizione in profondità di ciascun punto. Mentre la stereoscopia è applicata principalmente per scopi fotografici e cinematografici, la stereofotogrammetria è applicata per rilevamenti eseguite su riprese aeree e satellitari, gli strumenti di rilevamento e di analisi per detti rilevamenti sono relativamente complessi. Detection by stereoscopy or stereophotogrammetry involves the creation of coupled images taken from two neighboring cameras, exploiting the fact of the slight lateral delay to mathematically calculate the position in depth of each point. While stereoscopy is mainly applied for photographic and cinematographic purposes, stereophotogrammetry is applied for surveys carried out on aerial and satellite shots, the detection and analysis tools for said surveys are relatively complex.
L’invenzione si pone il compito di realizzare uno strumento di misurazione del tipo sopra esposto adatto alla misurazione semplice e senza venire a contatto con l’oggetto sottoposto a misurazione, come per esempio per rilevamenti e misurazioni su punti minimali su lastre flessografiche, su rilievi Braille e su graffature, su stampati in serigrafia o a getto d’inchiostro, realizzabile meccanicamente ed otticamente in modo semplice, adatto per fornire immagini reali e quindi immediatamente interpretabili da parte dell’utente ed adatte a fornire anche ulteriori informazioni per derivazione diretta come per esempio la visione di eventuali sottosquadri, inclinazioni, deformazioni, pendenze, ecc. Per la costruzione relativamente semplice e per le componenti reperibili facilmente e di produzione standardizzata, lo strumento è di produzione economica, esso è anche poco ingombrante, di funzionamento affidabile e non richiede una manutenzione particolare. The invention has the task of realizing a measuring instrument of the type described above suitable for simple measurement and without coming into contact with the object being measured, as for example for detections and measurements on minimal points on flexographic plates, on reliefs. Braille and staples, silk-screen or inkjet printed matter, mechanically and optically achievable in a simple way, suitable for providing real images and therefore immediately interpretable by the user and also suitable for providing further information for direct derivation such as for example the vision of any undercuts, inclinations, deformations, slopes, etc. Due to its relatively simple construction and easily available components of standardized production, the instrument is of economical production, it is also not bulky, reliable in operation and does not require particular maintenance.
Per adempiere a questo compito l’invenzione propone l’osservazione dell’oggetto sottoposto a rilevamenti, da posizioni laterali ad una angolazione fissa rispetto alla superficie del supporto della struttura illuminandolo contemporaneamente o successivamente, da angolazioni diverse allo scopo di rendere le singole caratteristiche della struttura da sottoporre a misurazione visibili con elevato contrasto e misurabili. Le immagini ottenute in questo modo vengono riprese da una camera ed elaborate in posizioni sovrapposte. Allo scopo di poter rilevare meglio le superfici piane della struttura, è possibile prevedere una seconda camera disposta con l’asse visivo ortogonale rispetto al piano del supporto delle strutture oppure detti due punti di osservazione (laterale ed ortogonale) possono essere proiettati tramite specchi verso una unica camera. To fulfill this task, the invention proposes the observation of the object subjected to surveys, from lateral positions at a fixed angle with respect to the surface of the support of the structure, illuminating it simultaneously or subsequently, from different angles in order to render the individual characteristics of the structure to be measured visible with high contrast and measurable. The images obtained in this way are taken by a camera and processed in superimposed positions. In order to better detect the flat surfaces of the structure, it is possible to provide a second chamber arranged with the visual axis orthogonal to the plane of the support of the structures or said two observation points (lateral and orthogonal) can be projected through mirrors towards a only room.
L’intensità delle varie illuminazioni può essere costante oppure essa può essere adattata tramite microprocessore alle richieste tenendo conto delle caratteristiche dell’oggetto sottoposto a rilevamenti per esempio aumentando l’intensità luminosa in caso di struttura di colore scuro opaco assorbente luminosità, rispettivamente diminuendo l’intensità luminosa in caso di struttura di colore chiaro e/o riflettente. The intensity of the various illuminations can be constant or it can be adapted by means of a microprocessor to the requests taking into account the characteristics of the object subjected to detections, for example by increasing the light intensity in the case of an opaque dark color structure absorbing brightness, respectively decreasing the light intensity in the case of a light-colored and / or reflective structure.
I dispositivi per la misurazione secondo l'invenzione possono essere attrezzati per impieghi specifici su strutture aventi determinate caratteristiche oppure essi possono essere attrezzati per effettuare diversi rilevamenti su strutture aventi caratteristiche diverse di forma, di disposizione e/o di dimensioni degli singoli elementi strutturali e di opacità/trasparenza del materiale. In particolare nell’ultimo caso la variazione dell'angolo visivo e/o di illuminazione costituisce un valore determinante per il calcolo delle dimensioni in altezza (secondo l’asse Z). The measuring devices according to the invention can be equipped for specific uses on structures having certain characteristics or they can be equipped to carry out different measurements on structures having different characteristics of shape, arrangement and / or size of the individual structural elements and of opacity / transparency of the material. In particular, in the latter case, the variation of the visual angle and / or lighting is a determining value for the calculation of the dimensions in height (according to the Z axis).
Le misurazioni tramite il dispositivo secondo l’invenzione avvengono, previo posizionamento a fuoco dell’oggetto in esame, accendendo in relazione al tipo ed alla disposizione degli elementi strutturali presenti sul supporto, una o più illuminazioni per riprendere tramite la camera una o più immagini (con illuminazioni singole diverse/o con più illuminazioni diversamente combinate. Il calcolatore individua dalla sequenza fotografica l’immagine con contrasto ottimale. In seguito all’analisi dell’immagine, rispettivamente alla combinazione di più immagini o parti di immagini selezionate, sottoposte a compensazione di eventuali distorsioni causate per esempio dalla proiezione o dall’applicazione del principio Scheimpflug, è possibile effettuare tramite calcolatore le misurazioni sull'immagine dell’elemento strutturale o su parti di esso. The measurements by means of the device according to the invention take place, after positioning the object under examination in focus, switching on, in relation to the type and arrangement of the structural elements present on the support, one or more lights to take one or more images through the camera ( with different single illuminations / or with several differently combined illuminations. The calculator identifies the image with optimal contrast from the photographic sequence. possible distortions caused for example by the projection or by the application of the Scheimpflug principle, it is possible to carry out the measurements on the image of the structural element or on parts of it by means of a computer.
L'invenzione viene spiegata più da vicino in base ad alcuni schemi di funzionamento riguardanti un dispositivo di misurazione di elementi strutturali tridimensionali microscopiche secondo l'invenzione, illustrati schematicamente nei disegni allegati i quali hanno scopo puramente esplicativo e non limitativo. The invention is explained more closely on the basis of some operating diagrams concerning a device for measuring microscopic three-dimensional structural elements according to the invention, schematically illustrated in the attached drawings which have a purely explanatory and non-limiting purpose.
La Fig. 1 illustra in vista prospettica lo schema di funzionamento complessivo di un dispositivo di misurazione di strutture tridimensionali microscopiche secondo l’invenzione adatto per effettuare misurazioni su elementi strutturali disposti a distanze diverse fra di loro in ambo i sensi di estensione del piano del supporto, con possibilità di effettuare rilevamenti (Z) sia sul profilo in altezza che sulle estensioni del piano del supporto (X, Y) e rispetto a piani paralleli a quello del supporto, comprendendo inoltre rilevamenti su elementi strutturali in materiale trasparente e su supporto trasparente. Fig. 1 illustrates in perspective view the overall operating diagram of a device for measuring microscopic three-dimensional structures according to the invention, suitable for carrying out measurements on structural elements arranged at different distances from each other in both directions of extension of the support plane. , with the possibility of carrying out surveys (Z) both on the height profile and on the extensions of the support plane (X, Y) and with respect to planes parallel to that of the support, also including surveys on structural elements in transparent material and on transparent support.
La Fig. 2 illustra in vista prospettica lo schema di funzionamento per un dispositivo di misurazione secondo l’invenzione predisposto per misurazioni riguardanti il profilo in altezza di strutture microscopiche disposte essenzialmente in una unica fila. Fig. 2 illustrates in perspective view the operating diagram for a measuring device according to the invention designed for measurements concerning the height profile of microscopic structures essentially arranged in a single row.
La Fig. 3 illustra in vista prospettica lo schema di funzionamento per un dispositivo di misurazione secondo l’invenzione predisposto per misurazioni riguardanti essenzialmente le estensioni (X, Y) delle strutture secondo il piano del supporto ed i piani paralleli rispetto a quello del supporto, essendo le strutture ed il supporto in materiale trasparente. Fig. 3 illustrates in a perspective view the operating diagram for a measuring device according to the invention arranged for measurements essentially concerning the extensions (X, Y) of the structures according to the plane of the support and the planes parallel to that of the support, being the structures and the support in transparent material.
La Fig. 4 illustra in vista laterale la variazione degli angoli di incidenza dell’angolo visivo e di quello di illuminazione laterale e frontale. Fig. 4 illustrates in side view the variation of the angles of incidence of the visual angle and of the lateral and frontal illumination angle.
Nella seguente descrizione tutti gli angoli vengono indicati con riferimento al piano del supporto 1 degli elementi strutturali 1a, 1c da sottoporre a misurazioni, detto piano è quindi definito dall’angolo = 0°. In the following description all angles are indicated with reference to the plane of the support 1 of the structural elements 1a, 1c to be subjected to measurements, said plane is therefore defined by the angle = 0 °.
L'oggetto sottoposto a rilevamenti è costituito da un supporto piano 1 in materiale opaco o trasparente sul quale è presente una struttura superficiale costituita da elementi strutturali tridimensionali 1a, 1c applicati in materiale opaco o trasparente, per esempio in gomma, elastomero, resina sintetica, vernice, oppure da parti in rilievo sporgenti ottenute, per esempio tramite stampaggio in rilievo, punzonatura, graffatura, su cartone, carta, metallo, ecc. The object subjected to surveys consists of a flat support 1 in opaque or transparent material on which there is a surface structure consisting of three-dimensional structural elements 1a, 1c applied in opaque or transparent material, for example in rubber, elastomer, synthetic resin, paint, or from protruding relief parts obtained, for example by embossing, punching, stapling, on cardboard, paper, metal, etc.
In posizione distanziata dal supporto 1 , dalla parte dove esso è dotato di elementi strutturali 1a, sono previsti, disposti con opportuna angolazione rispetto alla superficie piana del supporto 1 ed in modo convergente verso uno degli elementi 1a costituenti la struttura, lenti o obiettivi 2 per la formazione dell’immagine degli elementi strutturali 1a, 1c sulla camera 3, 3a, rispettivamente su un riflettore passivo, sorgenti luminose laterali 4a, 4b, una sorgente luminosa frontale 4c, una sorgente luminosa 4e per l’illuminazione coassiale con deviazione dei raggi luminosi mediante specchio semitrasparente 5, detta illuminazione può essere sostituita eventualmente da una illuminazione circolare. In posizione distanziata dal supporto 1 , dalla parte non provvista di elementi strutturali 1a o comunque non sottoposta a rilevamenti, è prevista una sorgente luminosa 4d per l'illuminazione in trasparenza allo scopo di poter ottimare i rilevamenti in caso di supporto 1 ed elementi strutturali 1a trasparenti). In a position spaced from the support 1, on the part where it is equipped with structural elements 1a, lenses or objectives 2 are provided, arranged at a suitable angle with respect to the flat surface of the support 1 and converging towards one of the elements 1a constituting the structure. the formation of the image of the structural elements 1a, 1c on the chamber 3, 3a, respectively on a passive reflector, lateral light sources 4a, 4b, a front light source 4c, a light source 4e for coaxial illumination with deviation of the light rays by means of a semitransparent mirror 5, said illumination can possibly be replaced by a circular illumination. In a position spaced from the support 1, from the part not provided with structural elements 1a or in any case not subjected to surveys, a light source 4d is provided for transparent lighting in order to be able to optimize the detections in the case of support 1 and structural elements 1a transparent).
La disposizione delle camere 3, 3a, rispettivamente dei riflettori passivi previsti per la deviazione dell’immagine verso una delle camere, convenientemente è tale da formare con la superficie del supporto 1 un angolo a piuttosto acuto da ca. 5° a ca. 35° in modo che: The arrangement of the chambers 3, 3a, respectively of the passive reflectors provided for the deflection of the image towards one of the chambers, is conveniently such as to form with the surface of the support 1 a rather acute angle a of approx. 5 ° to approx. 35 ° so that:
- il fianco 1d dell’elemento strutturale 1a disposto al lato opposto rispetto al lato di osservazione non sia visibile, - the side 1d of the structural element 1a arranged on the opposite side with respect to the observation side is not visible,
- la zona 1 e sull'elemento strutturale 1a visibile tangenzialmente sia possibilmente piccola, - the zone 1 and on the tangentially visible structural element 1a is possibly small,
È comunque da notare che l’angolo a non deve essere troppo acuto altrimenti l’elemento strutturale 1a in osservazione potrebbe essere coperto dall’elemento strutturale 1c in posizione anteriore. L’angolo di visione può essere variato in base alle caratteristiche della struttura (distanza D fra gli elementi strutturali 1a, 1 c ed altezza H degli stessi). Dalla Fig. 4 risulta che, per la struttura ivi illustrata, l'angolo a di visione è ottimale perché la zona tangenzialmente visibile oltre la zona di massima elevazione H dell’elemento strutturale 1a è strettissima, mentre l’angolo β risulta troppo grande perché la zona tangenzialmente visibile 1e è troppo ampia. However, it should be noted that the angle a must not be too acute otherwise the structural element 1a under observation could be covered by the structural element 1c in an anterior position. The viewing angle can be varied according to the characteristics of the structure (distance D between the structural elements 1a, 1 c and height H of the same). From Fig. 4 it results that, for the structure illustrated therein, the viewing angle a is optimal because the tangentially visible area beyond the area of maximum elevation H of the structural element 1a is very narrow, while the angle β is too large because the tangentially visible area 1e is too large.
Per la definizione dell’angolo a ottimale si deve prendere in considerazione l’altezza H probabile o presumibile dell'elemento strutturale 1a e la distanza minima D fra gli elementi strutturali 1a, 1c. L'immagine della ripresa laterale incide sulla camera 3, 3a perpendicolarmente oppure con una certa inclinazione, detta inclinazione permette (principio Scheimpflug) di ottenere una maggiore profondità di campo, rispettivamente permette il miglioramento della risoluzione secondo l’asse Z. For the definition of the optimal angle a, the probable or presumable height H of the structural element 1a and the minimum distance D between the structural elements 1a, 1c must be taken into consideration. The image of the lateral shooting affects the chamber 3, 3a perpendicularly or with a certain inclination, said inclination allows (Scheimpflug principle) to obtain a greater depth of field, respectively it allows the improvement of the resolution according to the Z axis.
L’illuminazione tramite le sorgenti luminose 4a, 4b laterali L, azionate contemporaneamente oppure in modo sequenziale comporta la formazione della zona, rispettivamente delle zone d'ombra 1b. vicino alla base dell'elemento strutturale 1a. L'angolo del fascio di luce incidente sulla superficie piana del supporto 1 convenientemente è piuttosto acuto (≤ 20°) in modo che l’elemento strutturale 1a sottoposto a rilevamenti possa proiettare una zona d’ombra laterale sulla superficie del supporto 1 senza essere illuminato sul lato non esposto direttamente al fascio luminoso. Per la determinazione dell’angolo ottimale di illuminazione valgono gli stessi criteri già sopra esposti in concomitanza con l’angolo visivo. The lighting through the lateral light sources 4a, 4b L, operated simultaneously or sequentially, involves the formation of the zone, respectively of the shaded areas 1b. near the base of the structural member 1a. The angle of the light beam incident on the flat surface of the support 1 is conveniently rather acute (≤ 20 °) so that the structural element 1a subjected to surveys can project a lateral shadow area on the surface of the support 1 without being illuminated on the side not directly exposed to the light beam. For the determination of the optimal lighting angle, the same criteria already mentioned above apply in conjunction with the viewing angle.
In caso di elemento strutturale 1 a trasparente, l’ombra 1 b è visibile sulla superficie piana del supporto (superficie di rilevamento), detta superficie risulta più scura rispetto al fianco dell’elemento strutturale 1a esposto all'illuminazione. In caso di supporto 1 opaco il fianco dell’elemento strutturale 1a non esposto all'illuminazione risulta più scuro rispetto alla zona della superficie piana del supportai giacente dietro l'elemento strutturale 1a. In the case of a transparent structural element 1 a, the shadow 1 b is visible on the flat surface of the support (detection surface), said surface is darker than the side of the structural element 1a exposed to lighting. In the case of opaque support 1, the side of the structural element 1a not exposed to lighting is darker than the area of the flat surface of the support lying behind the structural element 1a.
Utilizzando l’illuminazione 4c frontale F si presentano le seguenti condizioni: Using the 4c front lighting F, the following conditions occur:
- in caso di elementi strutturali 1a trasparenti la pendenza del fianco, per la luce passante, rispettivamente deviata, si presenta in diversi toni di grigio (scala grigi); - in the case of transparent structural elements 1a, the slope of the side, due to the passing light, respectively deflected, is presented in different shades of gray (gray scale);
- in caso di elementi strutturali 1 a opachi 1 a, il lato 1f rivolto verso l'osservazione laterale L risulta all’ombra e lo spigolo frontale formato con la superfìcie piana del supporto 1 risulta ben visibile. L’illuminazione frontale F tramite sorgente luminosa 4c convenientemente viene effettuata ad un angolo simile all’angolo con il quale avviene l’osservazione laterale L senza colpire direttamente la camera 3, 3a -oppure esso è talmente acuto in modo che la proiezione del riflesso avviene inferiormente rispetto alla camera 3, 3a. - in the case of opaque structural elements 1 a 1 a, the side 1f facing the lateral observation L is in the shade and the front edge formed with the flat surface of the support 1 is clearly visible. The frontal illumination F by means of the light source 4c is conveniently carried out at an angle similar to the angle with which the lateral observation L takes place without directly striking the chamber 3, 3a - or it is so acute that the projection of the reflection takes place below the chamber 3, 3a.
Un’illuminazione 4c frontale F ad angolo molto acuto (per esempio ca 5°) è particolarmente adatta in caso di elementi strutturali 1a isolati perché in questo caso il lato rivolto verso l'osservazione risulta scuro a forte contrasto. A 4c frontal lighting F with a very acute angle (for example about 5 °) is particularly suitable in the case of isolated structural elements 1a because in this case the side facing the observation is dark with strong contrast.
L’illuminazione coassiale 4e viene ottenuta tramite deviazione mediante specchio semitrasparente 5 oppure con l’impiego di una illuminazione circolare disposta verticalmente sopra all’elemento strutturale 1a passante; essa viene impiegata per i seguenti casi: The coaxial lighting 4e is obtained by deviation by means of a semitransparent mirror 5 or with the use of a circular lighting arranged vertically above the passing structural element 1a; it is used for the following cases:
- per l’adattamento dell’illuminazione base in modo che le gli elementi strutturali 1a risultino visibili in modo ottimale entro la dinamica della camera, - for the adaptation of the basic lighting so that the structural elements 1a are optimally visible within the dynamics of the room,
- per la ripresa delle superfici piane degli elementi strutturali 1a, essendo la forma e l’estensione delle stesse non abbastanza definibili se viste lateralmente L. - for the recovery of the flat surfaces of the structural elements 1a, as their shape and extension are not sufficiently definable when viewed from the side L.
L’illuminazione per trasmissione 4d per l’esecuzione di rilevamenti su supporti 1 trasparenti con elementi strutturali trasparenti 1a permette: 4d transmission lighting for carrying out surveys on transparent supports 1 with transparent structural elements 1a allows:
- l’adeguamento dell’illuminazione in modo da rendere visibile in modo ottimale gli elementi strutturali 1a entro la dinamica della camera; - the adaptation of lighting in order to make the structural elements 1a optimally visible within the dynamics of the room;
- la ripresa delle superfici piane (plateau) degli elementi strutturali 1a essendo la forma e l'estensione delle stesse non abbastanza definibili se viste lateralmente L. - the recovery of the flat surfaces (plateaus) of the structural elements 1a being the shape and extension of the same not sufficiently definable if viewed from the side L.
Le varie sorgenti luminose (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) possono essere alimentate con corrente costante la cui intensità viene determinata in fase di taratura dello strumento oppure essa viene regolata da un microcontrollore in base alla richiesta di intensità luminosa da parte della struttura e/o del supporto 1 della stessa. The various light sources (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) can be supplied with constant current whose intensity is determined during the calibration of the instrument or it is adjusted by a microcontroller based on the request for light intensity by the structure and / or support 1 of the same.
Lo specchio semitrasparente 5 convenientemente è di spessore possibilmente sottile allo scopo di evitare la formazione di immagini sdoppiate oppure esso è di spessore tanto grosso da permettere un agevole sdoppiagio delle due immagini. The semitransparent mirror 5 is conveniently of a thickness possibly thin in order to avoid the formation of split images or it is of such thick thickness as to allow easy splitting of the two images.
In base all'utilizzo del dispositivo ed alla struttura da sottoporre a misurazioni, allo scopo di effettuare delle misurazioni ripetibili e precise, possono esser richieste tutte le posizioni di osservazione (laterale L, ortogonale S e frontale F) oppure soltanto una delle posizioni laterali (L, F) come pure possono essere richieste tutte le illuminazioni laterali 4a, 4b, quella frontale 4c, ortogonale 4e e trasmissiva 4d oppure soltanto una o parte delle illuminazioni elencate. Depending on the use of the device and the structure to be subjected to measurements, in order to carry out repeatable and precise measurements, all observation positions (lateral L, orthogonal S and frontal F) or only one of the lateral positions ( L, F) as well as all the lateral illuminations 4a, 4b, the front illumination 4c, orthogonal 4e and transmissive 4d or only one or part of the illuminations listed may be required.
Per effettuare le misurazioni tramite il dispositivo secondo l’invenzione esso viene posizionato in modo tale da avere l'elemento strutturale 1a in esame in posizione focale, successivamente vengono accese una o più illuminazioni 4a, 4b, 4c, 4d, 4e e con la camera 3, 3a viene ripresa l'immagine, rispettivamente viene ripresa una sequenza di immagini per esempio con illuminazioni singole diverse o/e con più illuminazioni diversamente combinate. Dalla sequenza fotografica viene individuata e segnalata tramite calcolatore l'immagine con contrasto ottimale. In base all’immagine selezionata, in seguito ad una analisi dell’immagine con riconoscimento oggetti, l’elemento strutturale 1a può essere sottoposto a misurazioni, rispettivamente le singole caratteristiche dell’elemento strutturale 1a possono essere estratte dalle singole immagini per essere sottoposte a misurazioni. È possibile inoltre fornire all'utente del dispositivo suggerimenti tramite apposita interfaccia utente. To carry out the measurements by means of the device according to the invention, it is positioned in such a way as to have the structural element 1a under examination in a focal position, then one or more lights 4a, 4b, 4c, 4d, 4e are switched on and with the camera 3, 3a the image is taken, respectively a sequence of images is taken, for example with different single illuminations or / and with several differently combined illuminations. From the photographic sequence the image with optimal contrast is identified and reported by means of a computer. Based on the selected image, following an image analysis with object recognition, the structural element 1a can be subjected to measurements, respectively, the individual characteristics of the structural element 1a can be extracted from the individual images to be subjected to measurements . It is also possible to provide the device user with suggestions via a specific user interface.
La misurazione comprende la compensazione, tramite calcolatore, di deformazioni dovute alla proiezione delle immagini, rispettivamente dall'applicazione del principio Scheimpflug, in modo da ottenere valori assoluti di misurazione per quanto riguarda: l'altezza, la larghezza rispettivamente il diametro alla base dell'elemento strutturale 1a e/o del “plateau” oppure in qualsiasi punto verticalmente diverso, la pendenza dei fianchi, la forma dei fianchi, la curvatura dei fianchi, ecc. The measurement includes the compensation, by means of a computer, of deformations due to the projection of the images, respectively by the application of the Scheimpflug principle, in order to obtain absolute measurement values regarding: the height, the width respectively the diameter at the base of the structural element 1a and / or of the "plateau" or in any vertically different point, the slope of the sides, the shape of the sides, the curvature of the sides, etc.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000024A ITBZ20100024A1 (en) | 2010-06-25 | 2010-06-25 | MEASUREMENT DEVICE FOR THREE-DIMENSIONAL MICROSCOPIC STRUCTURES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000024A ITBZ20100024A1 (en) | 2010-06-25 | 2010-06-25 | MEASUREMENT DEVICE FOR THREE-DIMENSIONAL MICROSCOPIC STRUCTURES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITBZ20100024A1 true ITBZ20100024A1 (en) | 2011-12-26 |
Family
ID=43447860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000024A ITBZ20100024A1 (en) | 2010-06-25 | 2010-06-25 | MEASUREMENT DEVICE FOR THREE-DIMENSIONAL MICROSCOPIC STRUCTURES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITBZ20100024A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2693167A2 (en) | 2012-08-02 | 2014-02-05 | Cornelius Hahlweg | Optical device and method for measuring microscopic structures |
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-
2010
- 2010-06-25 IT IT000024A patent/ITBZ20100024A1/en unknown
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