JP6236172B2 - 空間変位ベクトル場を測定するための方法 - Google Patents

空間変位ベクトル場を測定するための方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6236172B2
JP6236172B2 JP2016567511A JP2016567511A JP6236172B2 JP 6236172 B2 JP6236172 B2 JP 6236172B2 JP 2016567511 A JP2016567511 A JP 2016567511A JP 2016567511 A JP2016567511 A JP 2016567511A JP 6236172 B2 JP6236172 B2 JP 6236172B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inspected
image
pattern image
recorded
images
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2016567511A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017516101A (ja
Inventor
ヴィーネケ・ベルンハルト
Original Assignee
ラヴィジオン・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ラヴィジオン・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング filed Critical ラヴィジオン・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
Publication of JP2017516101A publication Critical patent/JP2017516101A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6236172B2 publication Critical patent/JP6236172B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2513Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with several lines being projected in more than one direction, e.g. grids, patterns
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/167Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by projecting a pattern on the object
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/0002Inspection of images, e.g. flaw detection
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/20Analysis of motion
    • G06T7/223Analysis of motion using block-matching
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/50Depth or shape recovery
    • G06T7/521Depth or shape recovery from laser ranging, e.g. using interferometry; from the projection of structured light
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/60Analysis of geometric attributes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10028Range image; Depth image; 3D point clouds
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108Industrial image inspection
    • G06T2207/30164Workpiece; Machine component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

本発明は、被検査物体の空間変位ベクトル場を測定するための方法に関する。当該方法の場合、2種類の像、すなわち
・少なくとも1つの固有パターン像の記録(撮影)時に、この被検査物体が、均一な照射光によって照射される、当該少なくとも1つの固有パターン像と、
・少なくとも1つの投影パターン像の記録時に、この被検査物体が、空間変調され、この被検査物体上に投影される投影パターン像によって照射される、当該少なくとも1つの投影パターン像とが、この被検査物体から記録される。
この場合、
・当該固有パターン像の記録時点におけるこの被検査物体の平面変位ベクトル場が、当該固有パターン像に割り当てられたこの被検査物体の表現として当該固有パターン像から計算され、
・当該投影パターン像の記録時点にこの被検査物体の形状が、当該投影パターン像に割り当てられたこの被検査物体の表現として当該投影パターン像から計算され、この場合、当該空間変位ベクトル場が、当該記録された像に割り当てられたこの被検査物体の表現から測定される。
このような方法は、独国特許出願公開第19509962号明細書から既知である。
例えば材料検査技術において頻繁に発生する問題は、機械的ストレス下にある被検査物体の3次元変形の測定である。この場合、空間変位ベクトル場が探索される。この空間変位ベクトル場は、(測定の分解能限界内で)1つの3次元ベクトルを当該被検査物体の(目に見える)それぞれの表面点に割り当てる。この3次元ベクトルは、その測定時の、当該被検査物体の時間的に遡った基準状態に対するこの3次元ベクトルの変位を示す。ここでは、この空間変位ベクトル場は、同義語的に3次元変形とも記される。
通常は、当該3次元変形は、2つのカメラ(これらのカメラの画像が互いに相関される)を使用するステレオ方式デジタル画像相関法(digital image correlation)と記される方法によって測定される。
しかしながら、1つのカメラだけを必要とする方法も既知である。すなわち、例えば上記の刊行物に開示された方法は、ただ1つのカメラによって被検査物体から2種類の像を記録することを可能にする。特に、いわゆる固有パターン像が記録される。当該被検査物体が、この固有パターン像のためにほぼ均一に照射される。その結果、当該被検査物体の表面上に存在する、特にランダムなパターンが識別可能である。当該パターンは、例えばランダムに分散した液滴のような、被検査物体の自然の表面パターン、人工的に形成されたパターン等でもよい。既定の記録時点に対する固有パターン像を既定の基準時点に記録された固有パターン像と比較することによって、1つの2次元ベクトルが、2次元像上で目に見える当該被検査物体のそれぞれの表面点ごとに測定され得る。当該2次元ベクトルは、基準状態と当該固有パターン像を記録した時点に対する当該被検査物体の状態との間の、当該固有パターン像内の表面点の2次元変位を示す。ここでは、この平面変位ベクトル場は、同義語的に2次元変形とも記される。それ故に、当該2次元変形が、当該固有パターン像から計算され得る限りにおいて、固有パターン像と2次元変形とが、互いに割り当てられている。それ故に、ここでは、当該平面変位ベクトル場、すなわち当該2次元変形は、当該固有パターン像に割り当てられた当該被検査物体の表現と記される。
さらに、被検査物体のいわゆる投影パターン像を記録することが既知である。この投影パターン像は、当該被検査物体がこの投影パターン像を記録するために既知の投影パターンによって照射されることを特徴とする。この投影パターンは、特に周期的で空間的な照射光のID変調である。例えば、バーパターン、格子パターン又は波パターンが、当該被検査物体上に投影され得る。この場合、鮮明な縁部又は連続する移行部分が、当該パターンの明るい領域と暗い領域との間に実現され得る。当該投影パターンが、このようなパターンとして既知である場合、当該被検査物体の3次元形状が、その投影パターン像を記録する時点に当該投影パターンの歪みから推定され得る。当該被検査物体のこの形状を既定の基準時点を代表する当該被検査物体の形状と比較することによって、当該基準時点と当該投影パターン像の記録時点との間の当該被検査物体の形状の変化が推定され得る。それ故に、当該被検査物体の形状が、当該投影パターン像から計算され得る限りにおいて、投影パターン像と当該被検査物体の形状とが、互いに割り当てられている。それ故に、ここでは、当該被検査物体の形状は、当該投影パターン像に割り当てられた当該被検査物体の表現とも記される。
3次元変形を測定するため、上記の2次元変形と被検査物体の形状又は形状の変化を互いに結合することがさらに既知である。すなわち、空間変位ベクトル場を測定するため、平面変位ベクトル場と被検査物体の形状又は形状の変化とが結合される。このために必要な又は可能な数学的な計算規則は、当業者に既知であり、本発明にとってはそれほど重要でない。
固有パターン像と投影パターン像とが、通常は異なる時点に記録される必要があることが、上記の既知の方法の場合に問題である。したがって、3次元変形の測定は、当該固有パターン像の記録時点を代表する表現する3次元変形と、当該投影パターン像の(この記録時点とは異なる)記録時点を代表する被検査物体の形状とに基づく。したがって、当該測定された2次元変形は、所定の1つの時点を代表するものではなくて、不確定性を伴って、固有パターン像と投影パターン像との2つの記録時点間の時間間隔に対して表現するものである。被検査物体内の速く進行する過程、例えばひび割れ過程又は亀裂過程の場合、このことは、当該測定の情報価値を著しく低下させる。
固有パターン像と投影パターン像とを同時に記録することが、上記の刊行物から既知である。この場合、被検査物体が、均一な照射光と異なるスペクトル範囲内にある空間変調された照射光とによって同時に照射される。このとき、「純粋な」固有パターン像と投影パターン像とが、当該記録の後のスペクトル処理によって分離される。当該記録中に空間周波数フィルタリングによって当該「純粋な」像を分離することも考えられる。しかしながら、このことは、著しく多大な労力を要する、つまり実験設備とコンピュータ計算上の後処理とに関して著しく多大な労力を要する。
独国特許出願公開第19509962号明細書
本発明の課題は、正確な時間割り当てを削減した労力で可能にする、被検査物体の3次元変形を測定する方式の方法を提供することにある。
この課題は、請求項1に記載の上位概念に関連して、
・2種類の像のうちの1つの第1種像が、1つの試験時点に記録され、前記2種類の像のうちのそれぞれ1つの第2種像が、この試験時点の前及び後の時間離間した2つの記録時点に記録され、
・前記試験時点に対する前記被検査物体の対応する表現が、平均算出によって、前記2種類の像のうちの複数の前記第2種像に割り当てられ、計算された表現から推定され、
・前記空間変位ベクトル場の測定が、前記2種類の像のうちの前記第1種像に割り当てられ、計算された前記被検査物体の表現と、前記2種類の像のうちの前記第2種像から推定された前記被検査物体の表現とに基づくことによって解決される。
好適な実施の形態は、従属請求項に記載されている。
本発明によれば、2つのだけの像の代わりに、少なくとも3つの像、すなわち1つの固有パターン像及び2つの投影パターン像又は1つの投影パターン像及び2つの固有パターン像が記録される。この場合、1回だけ記録される種類の像が、2回記録される種類の像の時間的に側方に位置される。すなわち、1つの固有パターン像が、当該既定の試験時点に記録されると、それぞれ1つの投影パターン像が、この試験時点の直前及び直後に記録される。これとは反対に、1つの投影パターン像が、当該試験時点に記録されると、それぞれ1つの固有パターン像が、この試験時点の直前及び直後に記録される。したがって、大まかに言うと、当該試験時点に記録される像の種類のうちの第1種像が、像の種類のうちのそれぞれ1つの第2種像の2回の記録の時間的に側方に位置される。次いで、当該被検査物体の割り当てられた表現が、これらの第2種像の側方像からそれぞれ計算される。第2種像の種類の側方像が、投影パターン像である場合、その投影パターン像のそれぞれの記録時点ごとに表現する当該被検査物体の形状が、当該それぞれの投影パターン像から計算される。しかしながら、第2種像の種類の側方像が、固有パターン像である場合は、この固有パターン像のそれぞれの記録時点ごとに表現する2次元変形が、当該それぞれの固有パターン像から計算される。当該必要なそれぞれ3つの像は、例えば単独で記録され得るか又は像の種類が交互して連続して記録される多数の像から選択され得る。後者の実施の形態には、異なる成分(固有像/投影像/固有像又は投影像/固有像/投影像)の複数の像が、対象となる1つの時点の近くごとに3つずつ提供されるという利点がある。
次のステップでは、当該計算された複数の表現が、互いに平均算出される。特に、この場合、当該平均算出は、算術平均処理でもよい。この場合、別の平均値計算も、基本的に使用可能である。したがって、被検査物体の平均形状が、2つの側方投影パターン像の記録時点に対する当該被検査物体の2つの形状から平均化される。この平均形状は、2つの記録時点間に存在する1つの時点を代表するするもの、特に試験時点に対して表現するものと見なされ得る。これに対して、平均2次元変形が、2つの側方固有パターン像の記録時点に対する当該被検査物体の2つの2次元変形から平均化される。この平均2次元変形は、2つの記録時点間の1つの時点を代表するするもの、特に試験時点を代表するものである。したがって、大まかに言うと、割り当てられた像の種類の像が試験時点に記録されなかった、3次元変形を測定するために必要な当該被検査物体の表現が、平均算出によって推定される。
上記のステップの前又は上記のステップと並行して実行され得るさらなるステップでは、試験時点に記録される像に割り当てられた被検査物体の表現が計算される。すなわち、1つの固有パターン像が、当該試験時点に記録された場合、当該試験時点を代表する2次元変形が計算される。これに対して、1つの投影パターン像が、当該試験時点に記録された場合、当該試験時点を代表する当該被検査物体の形状が計算される。
したがって、試験時点に記録された像から直接に計算された表現と、平均算出によって側方像から間接に推定された表現とが、当該試験時点に対する被検査物体を示す表現として提供される。次いで、従来の方法で、当該被検査物体の3次元変形が、これらの2つの表現、すなわち計算された表現及び推定された表現から測定される。したがって、異なる複数の時点に記録された複数の像から直接に計算された被検査物体の表現の代わりに、又は、同時に記録されて労力を要して分離された複数の像から直接に計算された被検査物体の表現の代わりに、本発明によれば、当該3次元変形の測定は、計算された1つの表現と推定された1つの表現とに基づく。
本発明は、「純粋な」固有パターン像及び投影パターン像を1つの試験時点に記録された重畳像から取り出すために機器及び計算上の高い経費をかける必要なしに、3次元変形を所定の正確な1つの試験時点に対して測定することを可能にする。
好ましくは、第2種像の種類の複数の像、すなわち複数の側方像の複数の記録時点が、1つの試験時点から時間的に等間隔に離間されている。このような記録対称性は、本発明の平均算出を簡単にする。しかしながら、時間的に非対称な記録パターンを使用することも可能である。当該時間的に非対称な記録パターンの使用は、必要ならば、適切に変更された平均値計算によって補正され得る。
既に上述したように、当該方法の基本的な2つの実施の形態が考えられる。第1の方法の実施の形態の場合、試験時点に記録される像は、固有パターン像である。その結果、側方像は、必ず投影パターン像である。第2の方法の実施の形態の場合は、条件が反対にされている。この場合、試験時点に記録される像は、投影パターン像である。このとき、側方像は、必ず固有パターン像である。割り当てられた表現に対して得られる結果は、上記で既に説明した。
被検査物体のそれぞれの平面変位ベクトル場、すなわちそれぞれの2次元変形を計算するため、それぞれの固有パターン像が、当該被検査物体の1つの基準時点に記録された1つの固有パターン像と比較されることが有益に提唱されている。この基準時点は、一定の基準時点又は「可変の」基準時点でもよい。後者の可変の基準時点は、特に反復法の場合に適する。当該反復法の場合、3次元変形が、先行するそれぞれ1つの測定時点に対する連続する複数の時点で本発明の方法にしたがって測定される。
基準時点の具体的な選択に関係なく、比較が、複数の像部分で使用される、比較すべき固有パターン像の2次元の相互相関計算として実行されると有益であることが実証されている。このため、互いに比較すべき複数の固有パターン像が、均一な所定の複数の窓に分解され、当該対応する複数の窓が、2次元の相互相関計算法によって互いに相関される。特に、DIC(デジタル画像相関法)として当業者に既知の計算方法が使用され得る。その結果、平面変位ベクトル場が発生する。この平面変位ベクトル場は、1つの2次元変位ベクトルを当該それぞれの窓に割り当てる。この平面変位ベクトル場の分解能が、当該窓の大きさを選択することによって変更され得、個々の状況の要求に適合され得る。複数の別の実施の形態が、当業者に既知である。すなわち、DICの代わりに、例えば「オプティカルフロー」又は「最小二乗マッチング」として既知の方法が使用され得る。全ての方法が、部分的に変更された実施の形態で、すなわち上述したように複数の像を複数の局所交信窓に分解して実行され得るか、又は全体の像でその都度共通に一般的に使用される実施の形態で実行され得る。
さらに、空間変位ベクトル場、すなわち被検査物体の3次元変形の測定が、試験時点に対する計算又は推定された平面変位ベクトル場、すなわち被検査物体の2次元変形に基づくことが有益に提唱されている、したがって基準時点を代表する被検査物体の形状と比較した、試験時点に対して推定又は計算された被検査物体の形状に基づくことが有益に提唱されている。上述したように、試験時点に対する被検査物体の絶対形状だけではなくて、特にこの時点に発生する基準形状と比較した形状の変化が、3次元変形を測定するために重要であり得る。当該基準形状は、抽象的な目標形状又は既定の基準時点に対する具体的な被検査物体の形状でもよい。後者の場合、このことは、上記の2次元変形の基準時点に関連して説明したのと同様に、形状の基準時点に対しても同様に成立する。好ましくは、当該2次元変形に対する基準時点と当該形状に対する基準時点とが、等しく選択される。
特に3次元変形の反復測定の場合、先行する測定のデータが、実際の測定用の基準値として使用されるときに、すなわち2種類の像のうちのいずれの像も、正確な基準時点に存在しないときに、当該基準時点を代表する被検査物体の形状が、当該基準時点の時間的に近くで記録された1つ又は複数の投影パターン像から計算又は推定されることが有益であり得る。したがって、実際の基準時点に対して時間的に近くに記録された投影パターン像から得られる形状が、基準形状として使用され得るか、又は、ここでは基準として使用される先行する平均算出による測定の範囲内で推定された被検査物体の形状が、基準形状として使用され得る。最初に言及した実施の形態は、特に、被検査物体が2つの基準時点間で機械的ストレスに曝されていないときに適する。
以下に、本発明の特徴及び利点を図面に基づいて説明する。
本発明を実行するための測定装置の概略的に示す。 本発明の方法の第1の実施の形態を示す。 本発明の第2の実施の形態を示す。
図面中の同じ符号は、同じ又は同様な構成要素を示す。
図1は、本発明の方法を実行するための測定装置の基本構成を概略的に示す。当該測定装置の目的は、図示されていない機器内で負荷印加矢印12によって示された機械的ストレスに曝されている被検査物体10の3次元変形を測定することである。この被検査物体10が、像検出器14によって観察される。この像検出器14は、制御装置16に接続されていて、この制御装置16から一方では制御命令を受け取り、この像検出器14は、他方ではこの像検出器14の記録されている像データをさらなる処理のためにこの制御装置16に供給する。当該図示された実施の形態では、被検査物体10の像を記録するために必要な照射が、2つの照射装置18,20によって実行される。これらの照射装置18,20は、同様に制御装置16に接続されていて、この制御装置16からこの制御装置16の制御命令を受け取る。
第1照射装置18は、例えば発光ダイオード又はレーザに基づくほぼ均一な光を供給する。第1照射装置18による被検査物体10の照射だけの場合、像検出器14が、いわゆる固有パターン像を記録する。被検査物体10の表面の微小寸法の固有パターン構造が、当該固有パターン像上で識別可能である。この固有パターン構造は、当該物体の表面自体の特性、例えば当該表面の凹凸、粒界又は自然のしみによって発生し得る。しかしながら、この固有パターン構造は、例えば、インクミストを噴霧することによって、又はレーザに基づく第1照射装置18の場合はスペックルパターンとして人工的にも形成され得る。
第2照射装置20は、本来の光源21と投影パターンマスク22とを有する。この投影パターンマスク22は、当該固有パターンに比べて大きい寸法の周期的な投影パターンを、光源21の光に対するより高い透過率の領域とより低い透過率の領域とから成る平面配置として有する。しかしながら、当該投影パターンの周期性と大きい寸法とは必須でないことが実証されている。当該投影パターンが、その詳細において既知でありさえすれば、微細寸法で且つ非周期的な投影パターンも使用され得る。第2照射装置20によって被検査物体10を照射する場合、投影パターンマスク22の投影パターンが、被検査物体10の表面上に投影され、したがってこの被検査物体10の3次元パターンに応じて歪む。第2照射装置20によって照射された被測定物体10を像検出器14で記録すると、投影パターン画像が提供される。投影又は投影機の概念は、本発明の文脈では−ここで説明する実施の形態の文脈に限らず−広義に解する必要があり、1つの不変のマスクを被検査物体10上に投影する従来の投影機と、マルチミラーアレイ(MMA)によってほぼ任意にプログラミング可能な、様々なマスクの選択を可能にする最新の投影機との双方を含む。当該最新の投影機には、固有パターン照射と投影パターン照射との間で当該マルチミラーアレイを再プログラミングすることだけによって切り替えられることで、当該2つの照射装置18,20が、装置的に統合され得るという利点がある。
被検査物体10の形状又は形状の変化を1つ又は複数の投影パターン像から測定するための計算方法が、2次元変形を複数の固有パターン像から測定するための計算方法と同様に当業者に既知である。ここでは、後者の計算方法は、特定の1つの計算方法に限定されることなしにここでは頭文字DICと略記される。同様に、被検査物体10の3次元変形を固有パターン像から計算された2次元変形と、投影パターン像から測定された形状又は形状の変化とから測定するための計算方法が、当業者に既知である。それ故に、ここでは、この計算技術の詳細をさらに説明しない。
図1に図示された装置は、例示にすぎず、本発明を限定することを意味しないことは、当業者にとって自明である。特に、複数の像検出器14が、被検査物体10に対して特に異なる監視角度を成して設けられてもよい。第1照射装置18と第2照射装置20とを単一の照射装置に統合すること、又は代わりに、このような複数の照射装置を設けることも可能である。当然に、被検査物体10を特別な機器によって所定の機械的ストレスの下で設置することも必須でない。熱的な変形又は誘発されるその他の変形も、本発明の測定方法によって容易に測定可能である。
図2は、本発明の方法の好適な実施の形態を示す。固有パターン像100が、試験時点tに記録される。この固有パターン像100が、DICによって、先行する基準時点tに測定された基準固有パターン像100Rと比較され、平面変位ベクトル場110、すなわち試験時点tに対して表現する2次元変形を提供する。
それぞれ1つの側方投影パターン像200Fが、試験時点t前の時間的に左側方に位置する時点tT−と、試験時点t後の時間的に右側方に位置する時点tT+とに記録される。対応する記録時点tT−又はtに対して表現する当該被検査物体の形状210F(側方形状)が、それぞれの側方投影パターン像200Fから計算される。試験時点tに対して表現する形状210が、平均算出によって当該2つの側方形状210Fから推定される。最後の方法ステップでは、試験時点tに対して表現する、計算された2次元変形110と、同じ試験時点tに対して表現する、推定された210とが、探索された3次元変形、すなわち探索された空間変位ベクトル場300になるように一緒に算入される。このため、通常は、図2に示されているように、基準時点tに対して表現する被検査物体10の形状210Rも、一緒に算入される。図2の実施の形態の場合、基準形状210Rは、基準時点tに記録された基準投影パターン像200Rに基づく形状計算の結果である。しかしながら、基準形状210Rは、上記と同様に推定された形状又は制御装置16内に静的に記憶された形状でもよい。当然に、基準形状210Rが、基準時点tに対して時間的にずらして記録された投影パターン像に基づく形状計算の結果である実施の形態も考えられる。特に、被検査物体10が、基準固有パターン像100Rの記録と基準投影パターン像200Rの記録時点との間に機械的ストレスにほとんど曝されないときに、この実施の形態は提唱される。
図3は、本発明の方法の別の実施の形態を示す。この別の実施の形態は、1つの投影パターン像200が、試験時点tに記録され、それぞれ1つの側方固有パターン像100Fが、側方時点tT−及びtに記録される点で、図2に示された実施の形態と主に相違する。これから、3次元変形計算に基づき且つ試験時点tに対して表現する被検査物体10の形状が、投影パターン像200から直接に計算されていることが得られる。これに対して、3次元変形計算に基づき且つ試験時点tに対して表現する2次元変形110は、推定される、すなわち2つの側方2次元変形110Fからの平均算出によって推定される。これらの側方2次元変形110Fはそれぞれ、DICによって、側方固有パターン像100Fと、基準時点tに記録された基準固有パターン像100Rとから得られる。その他の点に関しては、図2に関する上記の説明を十分に参照のこと。
当然に、本明細書中に説明されていて、図面に示されている実施の形態は、本発明の事 例にすぎない。当業者は、本明細書を参照することで様々な実施の形態に想到可能である。
10 被検査物体
12 負荷印加矢印
14 像検出器
16 制御装置
18 第1照射装置
20 第2照射装置
21 20の光源
22 20の投影パターンマスク
100 固有パターン像
100F 側方固有パターン像
100R 基準固有パターン像
110 2次元変形/平面変位ベクトル場
110F 側方2次元変形/平面変位ベクトル場
200 投影パターン像
200F 側方投影パターン像
200R 基準投影パターン像
210 形状
210F 側方形状
210R 基準形状
300 3次元変形/空間変位ベクトル場
試験時点
T−,tT+ 側方記録時点
基準時点

Claims (9)

  1. 被検査物体(10)の空間変位ベクトル場(300)を測定するための方法であって、当該方法の場合、2種類の像、すなわち
    ・少なくとも1つの固有パターン像(100,100F)の記録時に、前記被検査物体(10)が、均一な照射光によって照射される、前記少なくとも1つの固有パターン像(100,100F)と、
    ・少なくとも1つの投影パターン像(200,200F)の記録時に、前記被検査物体(10)が、空間変調され、前記被検査物体上に投影された投影パターン像によって照射される、前記少なくとも1つの投影パターン像(200,200F)とが、前記被検査物体(10)から記録され、
    ・前記固有パターン像(100,100F)の記録時点における前記被検査物体(10)の平面変位ベクトル場(110,110F)が、前記固有パターン像(100,100F)に割り当てられた前記被検査物体(10)の表現として前記固有パターン像(100,100F)から計算され、
    ・前記投影パターン像(200,200F)の記録時点における前記被検査物体(10)の形状が、前記投影パターン像(200,200F)に割り当てられた前記被検査物体(10)の表現として前記投影パターン像(200,200F)から計算され、
    前記空間変位ベクトル場(300)が、当該記録された像(100,100F;200,200F)に割り当てられた前記被検査物体(10)の表現から測定される当該方法において、
    ・2種類の像のうちの1つの第1種像(100;200)が、1つの試験時点(t)に記録され、前記2種類の像のうちのそれぞれ1つの第2種像(100F,200F)が、この試験時点(t)の前及び後の時間離間した2つの記録時点(tT−;tT+)に記録され、
    ・前記試験時点(t)に対する前記被検査物体(10)の対応する表現が、平均算出によって、前記被検査物体(10)の複数の前記第2種像(100F,200R)に割り当てられて計算された表現から推定され、
    ・前記空間変位ベクトル場(300)の測定が、前記第1種像(100,200)に割り当てられて計算された前記被検査物体(10)の表現と、前記第2種像(100F,200F)から推定された前記被検査物体の表現とに基づくことを特徴とする方法。
  2. 前記第2種像の複数の前記像(100F,200F)の複数の前記記録時点(tT−;tT+)が、前記試験時点(t)から時間的に等間隔に離間されていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記試験時点(t)に記録された像は、固有パターン像(100)であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記試験時点(t)に記録された像は、投影パターン像(200)であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
  5. 前記被検査物体(10)のそれぞれの平面変位ベクトル場(110,110F)を計算するため、それぞれの前記固有パターン像(100,100F)が、1つの基準時点(t)に記録された前記被検査物体(10)の1つの固有パターン像(100R)と比較されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 当該比較は、複数の像部分で使用される、比較すべき前記固有パターン像(100,100R;200,200R)の2次元の相互相関計算として実行されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 前記被検査物体(10)の前記空間変位ベクトル場(300)の測定が、前記試験時点(t)に対する計算又は推定された前記被検査物体(10)の前記平面変位ベクトル場(110)に基づき、これに応じて前記基準時点(t)を代表する前記被検査物体(10)の形状(210R)と比較した、前記試験時点(t)に対して推定又は計算された前記被検査物体(10)の形状(210)に基づくことを特徴とする請求項5又は6に記載の方法。
  8. 前記基準時点(t)を代表する前記被検査物体(10)の形状(210R)が、前記基準時点(t)の時間的に近くで記録された1つ又は複数の投影パターン像(200R)から計算又は推定されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 前記投影パターン像は、プログラミング可能なマルチミラーアレイによって生成されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
JP2016567511A 2014-06-19 2015-06-17 空間変位ベクトル場を測定するための方法 Expired - Fee Related JP6236172B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014108643.0A DE102014108643B3 (de) 2014-06-19 2014-06-19 Verfahren zur Ermittlung eines räumlichen Verschiebungsvektorfeldes
DE102014108643.0 2014-06-19
PCT/EP2015/063614 WO2015193383A1 (de) 2014-06-19 2015-06-17 Verfahren zur ermittlung eines räumlichen verschiebungsvektorfeldes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017516101A JP2017516101A (ja) 2017-06-15
JP6236172B2 true JP6236172B2 (ja) 2017-11-22

Family

ID=53275648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016567511A Expired - Fee Related JP6236172B2 (ja) 2014-06-19 2015-06-17 空間変位ベクトル場を測定するための方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9939257B2 (ja)
EP (1) EP3158285B1 (ja)
JP (1) JP6236172B2 (ja)
DE (1) DE102014108643B3 (ja)
WO (1) WO2015193383A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105627942A (zh) * 2015-12-25 2016-06-01 华南理工大学 一种机器视觉检测物体表面微变形的成像装置及其方法
US20210129971A1 (en) * 2019-11-01 2021-05-06 The Boeing Company System and method for measuring localized characteristics of a transparency
JP7525266B2 (ja) * 2020-02-14 2024-07-30 株式会社日立製作所 検査システム及び検査方法
TWI724897B (zh) * 2020-05-14 2021-04-11 財團法人工業技術研究院 應變量測方法及應變量測裝置
CN113758437B (zh) * 2021-11-05 2022-03-18 北京创米智汇物联科技有限公司 一种非接触式变形监测系统和方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4967093A (en) * 1988-06-22 1990-10-30 Hamamatsu Photonics Kabushiki Kaisha Deformation measuring method and device using cross-correlation function between speckle patterns with reference data renewal
DE19509962A1 (de) * 1995-03-18 1996-09-19 Univ Karlsruhe Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von dreidimensionalen Verschiebungsvektorfeldern
DE10359104B3 (de) * 2003-12-17 2005-10-13 Universität Karlsruhe Verfahren zur dynamischen, dreidimensionalen Erfassung und Darstellung einer Oberfläche
DE102004029552A1 (de) * 2004-06-18 2006-01-05 Peter Mäckel Verfahren zur Sichtbarmachung und Messung von Verformungen von schwingenden Objekten mittels einer Kombination einer synchronisierten, stroboskopischen Bildaufzeichnung mit Bildkorrelationsverfahren
US7391515B2 (en) * 2004-10-05 2008-06-24 Gerald Walter Budd Automated visual inspection system for the detection of microbial growth in solutions
KR100674972B1 (ko) * 2005-05-24 2007-01-29 삼성전자주식회사 반도체 소자의 펄스 특성 측정 시스템 및 측정 방법
JP2007071629A (ja) * 2005-09-06 2007-03-22 Advanced Mask Inspection Technology Kk 試料検査装置の支援装置、試料検査方法及びプログラム
JP4361043B2 (ja) * 2005-09-20 2009-11-11 アドバンスド・マスク・インスペクション・テクノロジー株式会社 パタン検査装置
JP4323475B2 (ja) * 2005-09-26 2009-09-02 アドバンスド・マスク・インスペクション・テクノロジー株式会社 試料検査装置、試料検査方法及びプログラム
JP4998711B2 (ja) * 2007-03-12 2012-08-15 Jfeスチール株式会社 面歪の測定装置及び方法
DE102007037726B4 (de) * 2007-08-09 2010-07-08 Lavision Gmbh Verfahren zur berührungslosen Messung von Verformungen einer Oberfläche eines Messobjektes
JP2009266155A (ja) * 2008-04-30 2009-11-12 Toshiba Corp 移動体追跡装置及びその方法
WO2010077625A1 (en) * 2008-12-08 2010-07-08 Refocus Imaging, Inc. Light field data acquisition devices, and methods of using and manufacturing same
US8600147B2 (en) * 2009-06-03 2013-12-03 The United States of America as represented by the Secreatary of the Navy System and method for remote measurement of displacement and strain fields
US8400555B1 (en) * 2009-12-01 2013-03-19 Adobe Systems Incorporated Focused plenoptic camera employing microlenses with different focal lengths

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015193383A1 (de) 2015-12-23
US9939257B2 (en) 2018-04-10
DE102014108643B3 (de) 2015-06-25
US20170059307A1 (en) 2017-03-02
EP3158285B1 (de) 2018-08-22
EP3158285A1 (de) 2017-04-26
JP2017516101A (ja) 2017-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6236172B2 (ja) 空間変位ベクトル場を測定するための方法
JP6795993B2 (ja) 形状測定システム、形状測定装置及び形状測定方法
JP6335011B2 (ja) 計測装置およびその方法
TWI808189B (zh) 使用高密度投射圖樣的距離量測
Grediac et al. 50th anniversary article: effect of sensor noise on the resolution and spatial resolution of displacement and strain maps estimated with the grid method
US10593053B2 (en) Projection pattern creation apparatus and three-dimensional measuring apparatus
US10430962B2 (en) Three-dimensional shape measuring apparatus, three-dimensional shape measuring method, and storage medium that calculate a three-dimensional shape of an object by capturing images of the object from a plurality of directions
US20210344892A1 (en) Method and system for determining optimal exposure time and number of exposures in structured light-based 3d camera
KR101896301B1 (ko) 깊이 영상 처리 장치 및 방법
US20180335298A1 (en) Three-dimensional shape measuring apparatus and control method thereof
JP2017538160A5 (ja)
JP2017110991A5 (ja)
JP2017055310A5 (ja)
JP2009036592A (ja) スジムラ評価装置、スジムラ評価方法、スジムラ評価プログラム、記録媒体及びカラーフィルタの製造方法
US20150206325A1 (en) Three-dimensional measurement apparatus, three-dimensional measurement method and program
JP2014115109A5 (ja)
US20160102972A1 (en) Three-dimensional coordinate measuring apparatus and three-dimensional coordinate measuring method
JP2013254480A5 (ja)
JP6104662B2 (ja) 計測装置、方法及びプログラム
JP2015184056A (ja) 計測装置、方法及びプログラム
US9280829B1 (en) Using linear functions to calculate depth information for scenes illuminated with structured light
JP6214867B2 (ja) 計測装置、方法及びプログラム
Lutzke et al. Experimental comparison of phase-shifting fringe projection and statistical pattern projection for active triangulation systems
JP6340741B2 (ja) 複数の時点で粒子の変化する空間分布を算出するための方法
JP2016004134A5 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170928

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171027

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6236172

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees