[发明专利]非接触式物体检查

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于非接触式物体检查的方法和设备，尤其涉及通过分析投映到物体表面上的图案来进行物体检查的方法和设备。

背景技术

非接触式光学测量系统用于通过物体上的光学图案的相位分析来测量表面的表面状况是已知的。非接触式光学测量系统通常包括投影仪和照相机，该投影仪向物体上投映结构光图案，该照相机记录物体上的结构光图案，例如使物体上的结构光图案成像。物体引起图案的扭曲，并且与物体有关的表面状况(topographical)数据可以利用通过照相机成像的该扭曲进行计算。国际专利申请PCT/GB2008/002759(公开号为WO2009/024757)中描述了这种系统的具体示例。

利用这种系统，可能难以确定所投映的图案的哪个部分落到物体的哪个部分上(对于重复性图案的情况而言尤其是这样)，因此可能难以确定物体的绝对位置，即物体和照相机之间的距离。由于2π模糊问题，该问题在结构光分析领域通常是已知的。

克服这种问题的一种已知方式包括投映标记特征以便识别图案中的独特的点。该系统可以校准，使得可以根据该标记特征在照相机的传感器上的位置来确定标记特征落到物体上的点与照相机之间的距离。然后可将其用作基准点以便确定标记特征所落的面的其余部分的绝对尺寸。然而，在复杂物体的情况下，标记特征可能未落到感兴趣的面上并且/或者可能存在不同的未知相对高度的多个面。

其它已知解决方案包括投映一系列不同图案，具有伪随机变动以便允许各种点的独特识别的图案，或者(如WO2009/024757中所描述的)使用摄影测量技术以便建立物体上的至少一个点的绝对位置。然而，视物体和/或观察点而定，可能不能识别用于摄影测量的合适点。例如，在延伸的光滑表面的情况下，可能不能从一个以上的视角中看到边界。

发明内容

本发明提供了一种用于检查物体的方法，取得光线图案投映到其上的物体的图像，从该图像确定描绘物体的表面状况的数据，其中使用物体的取自第二视角的第二图像解决任何2π模糊，在物体上，所述光线图案在落到物体上时不同于第一图像的光学图案。

根据本发明的第一方面，提供了一种通过分析投映到物体上的图案的相位来检查物体的一区域的表面状况的非接触式方法，包括i)取得物体的第一图像，该第一图像从第一视角获得，光线图案投映到物体上；ii)取得物体的第二图像，该第二图像从第二视角获得，光线图案投映到物体上，第二图像中的光线图案在落到物体上时不同于第一图像中的光线图案；以及iii)基于与在第一图像中成像时的光学图案的至少一个区域的相位有关的相位数据确定描绘物体的至少一个区域的表面状况的数据，其中，从物体的在第二图像中成像时的对应区域获得的相位数据用于解决从第一图像获得的表面状况数据或相位中的任何模糊。

相应地，本发明使得能通过分析物体的从不同视角获得的图像来获得物体表面状况数据，其中光学图案投映到图像中的物体上。使用从不同视角获得的第二图像解决整个区域的任何2π模糊。

如WO2009/024757中描述的，使用摄像测量方法来识别与区域相连的一个或多个离散特征点的绝对高度，然后将该绝对高度数据用在区域表面状况数据的生成中。相比之下，在本发明的方法中，在单个处理中生成针对整个区域的绝对表面状况(高度)数据，即，不需要独立地识别和测量离散特征点。

源自针对区域的第一图像的数据可以与源自针对至少一个区域的第二图像的数据相比较，以便识别相互关联(例如相互匹配)的区域数据，从而解决任何模糊。特别地，该方法可以包括迭代比较源自第一和第二图像的数据、尤其是区域数据，以便通过推导解决任何模糊。相应地，可以通过迭代比较法推导正确的表面状况数据。所比较的数据可以直接或间接地与从图像获得的相位数据、尤其是如下面更详细地说明的解包裹相位数据相关联。可选的是，所比较的数据可以包括源自相位数据的表面状况数据

相应地，该方法包括使用来自图像的数据的区域，例如相位数据的区域，以便解决任何2π模糊。如可以理解的，数据区域区别于数据点。例如，任何这种区域都可以包括在图像传感器上基本以二维延伸的范围(area)。例如这可以包括至少一个高度和宽度的至少约10像素、优选至少一个高度和宽度的至少约100像素的一组彼此相邻的像素。这可以是图像的高度或宽度的至少1％。相应地，该2D范围可以是图像的总范围的至少0.01％。可选的是，该2D范围可以是图像的总范围的至少0.1％、优选为至少1％。如可以理解的，该2D范围可以远大于整个图像范围的1％、例如至少10％以及甚至是不大于整个图像范围的任何值。