專利名稱：用成像傳感器動(dòng)態(tài)記錄圖像的制作方法
用成像傳感器動(dòng)態(tài)記錄圖像
本發(fā)明涉及用圖像記錄系統(tǒng)對(duì)被測(cè)物體的表面進(jìn)行光學(xué)測(cè)定的一 種方法和一種裝置。
當(dāng)釆用圖像記錄系統(tǒng)攝取被測(cè)物體的圖像時(shí)，特別是對(duì)該物體進(jìn) 行測(cè)定時(shí)，必須采取措施防止被攝取的圖像變模糊。倘若在被測(cè)物體 和圖像記錄系統(tǒng)之間存在連續(xù)的運(yùn)動(dòng)，為了產(chǎn)生該物體的快照，則可 能需要使用閃光照明。不過(guò)，當(dāng)已經(jīng)處在比較慢的速度，例如，10
mm/sec，而且曝光時(shí)間為1/5000 sec，則不再可能確實(shí)地完成測(cè)量任務(wù)。 在閃光期間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)己經(jīng)為2微米，或者，用當(dāng)前的攝影機(jī)，大約 為4像素，以致圖像會(huì)相應(yīng)地變模糊。此外，當(dāng)用頻閃閃光燈打光時(shí)， 還有強(qiáng)烈的光的反射，使攝取的圖像質(zhì)量變差。因此，有必要在工作 時(shí)使被測(cè)物體與圖像記錄系統(tǒng)之間的相對(duì)速度非常低，或者運(yùn)動(dòng)以增 量進(jìn)行。
被測(cè)物體與圖像記錄系統(tǒng)之間的這一相對(duì)運(yùn)動(dòng)在進(jìn)行干涉測(cè)量時(shí) 特別具有危害性。另一方面，干涉測(cè)量的原理為在可能條件下應(yīng)當(dāng)開(kāi) 拓的應(yīng)用提供了可選擇的大范圍頻譜。
文件DE 10 2004 047 928 Al披露了一種光學(xué)3維測(cè)量過(guò)程，該過(guò) 程采用一個(gè)短深度視域的透鏡。該透鏡限定一個(gè)在測(cè)量操作過(guò)程中沿 著測(cè)量系統(tǒng)的光軸移動(dòng)的焦點(diǎn)平面(在Z軸方向)。其結(jié)果便是把一 系列圖像記錄下來(lái)。這被稱之為"圖像組A (ImagestackA)"。在最簡(jiǎn) 單的情況下，這個(gè)圖像組是在焦點(diǎn)平面處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)被記錄下來(lái)的， 因?yàn)榻裹c(diǎn)平面對(duì)于被測(cè)物體表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)在圖像攝取之時(shí)是停止 的。另一方面，工作是在焦點(diǎn)平面運(yùn)動(dòng)的情況下完成的，焦點(diǎn)平面運(yùn) 動(dòng)的速度比圖像記錄的速度慢。為了提高圖像記錄速度，在圖像攝取時(shí)，將焦點(diǎn)平面的運(yùn)動(dòng)考慮在內(nèi)。
本發(fā)明的目的是提供一種允許提高圖像記錄速度的測(cè)量裝置。此 外，本發(fā)明的目的還在于提供一種適合該裝置的方法。
作為本發(fā)明的結(jié)果，可以將圖像測(cè)量系統(tǒng)移動(dòng)穿過(guò)被測(cè)物體而不 會(huì)停止，從而記錄被測(cè)物體表面的圖像。這樣便使測(cè)量過(guò)程加快或測(cè) 量時(shí)間縮短。防止了圖像模糊。此外，沒(méi)有必要一次又一次地停止被 測(cè)物體或測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，即將其加速并停止，這樣的做法在實(shí)際應(yīng) 用上會(huì)導(dǎo)致很大的問(wèn)題，例如，由此而產(chǎn)生的振動(dòng)而造成的問(wèn)題。
上述的優(yōu)點(diǎn)是按照本發(fā)明的方法所取得的，因?yàn)閳D像記錄系統(tǒng)或 該系統(tǒng)上至少一個(gè)小質(zhì)量的元件被分配到一個(gè)與掃描運(yùn)動(dòng)方向相反 的，疊加在上述掃描運(yùn)動(dòng)上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由此該相對(duì)運(yùn)動(dòng)所持續(xù)的時(shí) 間分別為圖像攝取的持續(xù)時(shí)間。掃描運(yùn)動(dòng)和重迭運(yùn)動(dòng)的方向相互重合， 因此掃描運(yùn)動(dòng)更是一種等速運(yùn)動(dòng)，而重迭運(yùn)動(dòng)是一種振蕩運(yùn)動(dòng)。重迭 提供相對(duì)運(yùn)動(dòng)的短暫的靜止階段。被測(cè)物體和圖像之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 或者，換句話說(shuō)，被測(cè)物體表面投影在攝影機(jī)芯片上的圖像和攝影機(jī) 芯片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在圖像攝取之時(shí)為零。從而不可能使圖像變模 糊。產(chǎn)生短時(shí)間的圖像記錄間隔，因?yàn)閿z影機(jī)有充足的曝光時(shí)間，并 仍然接收清晰的圖像，甚至在照明較弱或不充足的情況下也是如此。 可以使用許多不同的照明技術(shù)。此項(xiàng)使用并不限制于頻閃或閃光照明 的場(chǎng)合。不再需要使攝影機(jī)或攝影機(jī)頭實(shí)際停止在被測(cè)物體的表面上 方或使被測(cè)物體實(shí)際停止。圖像在攝影機(jī)芯片上的靜態(tài)時(shí)間是通過(guò)移 動(dòng)圖像記錄系統(tǒng)的光學(xué)元件而獲得的，由于此原因，該運(yùn)動(dòng)可以是轉(zhuǎn) 動(dòng)、傾斜或位移運(yùn)動(dòng)，而且幅度很小。被移動(dòng)的元件可以是鏡子、透 鏡、棱鏡、平行板、格柵、攝影機(jī)芯片、攝影機(jī)罩殼、攝影機(jī)支架或 諸如此類的元件。不過(guò)，作用在測(cè)量裝置的軸線上，使作為一個(gè)整體 的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)或被測(cè)物體移動(dòng)的任何影響，都是不必要的。因而， 把執(zhí)行依照本發(fā)明的方法而各個(gè)被移動(dòng)的質(zhì)量保持在最小。
6原則上，可以通過(guò)移動(dòng)被測(cè)物體而觸發(fā)掃描運(yùn)動(dòng)，也可以通過(guò)移 動(dòng)圖像記錄系統(tǒng)而觸發(fā)掃描運(yùn)動(dòng)。如果圖像記錄系統(tǒng)本身相對(duì)緊湊， 重量不大，那么可以以例如等速移動(dòng)被測(cè)物體通過(guò)圖形記錄系統(tǒng)的像 場(chǎng)，而圖像記錄系統(tǒng)本身進(jìn)行振蕩運(yùn)動(dòng)。在振蕩運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，圖像接 收系統(tǒng)短暫地與被測(cè)物體同步運(yùn)動(dòng)。同步運(yùn)動(dòng)的這些階段表示按時(shí)間 順序的圖像記錄間隔，在此期間，可以將實(shí)質(zhì)上靜止的圖像記錄下來(lái)。
這一運(yùn)動(dòng)可能影響整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，因?yàn)樗龅南到y(tǒng)正在發(fā)生振蕩。 振蕩的方向與被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)應(yīng)。不過(guò)，還可以只允許圖像 記錄系統(tǒng)的某些部分發(fā)生振蕩。這樣便將由于加速而在圖像記錄系統(tǒng) 上引起的振動(dòng)的影響最小化。
最可取的是重迭運(yùn)動(dòng)以如下方式限定，即被測(cè)物體和圖像之間的 相對(duì)運(yùn)動(dòng)在圖像記錄間隔期間為零。與此相關(guān)聯(lián)，術(shù)語(yǔ)"圖像A
(ImageA)"被理解為指的是被圖像記錄系統(tǒng)觀察到的被測(cè)物體的區(qū) 域。隨著被測(cè)物體和圖像之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)消失，攝影機(jī)芯片和投影圖 像(即被測(cè)物體表面投影到攝影機(jī)芯片上的圖像)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也 消失。
可以提供一個(gè)伺服回路，所述伺服回路在圖像記錄間隔期間控制 相對(duì)運(yùn)動(dòng)將其設(shè)定為零，因?yàn)橐粋€(gè)對(duì)應(yīng)的重迭運(yùn)動(dòng)得到調(diào)節(jié)。此外， 可以檢測(cè)掃描速度并可以預(yù)先規(guī)定從開(kāi)始時(shí)圖像記錄系統(tǒng)中的受影響 元件的調(diào)節(jié)速度，從而使相對(duì)速度自動(dòng)設(shè)定為零。
通過(guò)均勻運(yùn)動(dòng)，例如多邊鏡子或諸如此類的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，至少在原 則上是可能獲得重迭運(yùn)動(dòng)的。不過(guò)，更可取的是用有可調(diào)節(jié)的參數(shù)(頻 率和振幅)的振蕩運(yùn)動(dòng)。在更可取的情況下，重迭運(yùn)動(dòng)表示穩(wěn)態(tài)第一 次和第二次推導(dǎo)。因此，希望并且得到不發(fā)生振顫的運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)意 義上，具有穩(wěn)態(tài)第一次和第二次推導(dǎo)的曲線被稱為正弦波(正弦波形狀)。不過(guò)，還可以提供不同形式的振蕩運(yùn)動(dòng)，例如，讓振蕩運(yùn)動(dòng)呈 對(duì)稱或不對(duì)稱的曲線，三角形曲線或矩形曲線。與此無(wú)關(guān)的是，每個(gè) 重迭運(yùn)動(dòng)最好呈現(xiàn)4個(gè)階段，即圖像和被測(cè)物體之間的相對(duì)速度為零 的測(cè)量階段，將圖像記錄系統(tǒng)的元件加速到超前或通過(guò)速度的加速階 段，超前速度的元件的運(yùn)動(dòng)以及將元件的速度降低到掃描速度(圖像 和測(cè)量物體之間的相對(duì)速度為零)。在某些情況下，當(dāng)從加速階段直 接過(guò)渡到減速階段時(shí)，超前速度或通過(guò)速度的元件的運(yùn)動(dòng)階段可以被 忽略。
上文所討論的相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)不僅形成了依據(jù)本發(fā)明的方法，并且還 形成了執(zhí)行本方法的相應(yīng)的裝置。用于圖像記錄系統(tǒng)元件運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行 機(jī)構(gòu)最可取的為壓力執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由考慮到如掃描速度 等外部參數(shù)的控制和/或調(diào)節(jié)裝置啟用的。
圖像記錄系統(tǒng)最好是由幾個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如兩個(gè)或三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組 成，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)限定重迭運(yùn)動(dòng)的各個(gè)方向。例如，以這種方式，焦
點(diǎn)平面可以在Z向(光軸的方向)運(yùn)動(dòng)，或者在X向或Y向運(yùn)動(dòng)，因 而即使在空間即3維掃描運(yùn)動(dòng)的情況下，圖像也可以停止在攝影機(jī)芯 片上，以連續(xù)發(fā)生圖像記錄間隔。
本發(fā)明的其他的細(xì)節(jié)和具體實(shí)施內(nèi)容都可以從圖紙、描述和權(quán)利 要求中清楚地了解到。圖紙表現(xiàn)的是發(fā)明的具體實(shí)施示例。它們表現(xiàn) 在
圖l:有被測(cè)物體和圖像記錄系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)示意圖； 圖2:掃描運(yùn)動(dòng)和重迭運(yùn)動(dòng)的速度曲線的按時(shí)間進(jìn)程；
圖2a:由此產(chǎn)生的圖像和攝影機(jī)芯片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以時(shí)間的
軌跡表示；
圖3:由圖像記錄系統(tǒng)組成的測(cè)量系統(tǒng)的一種具體實(shí)施，以產(chǎn)生與 光軸成直角的重迭運(yùn)動(dòng)；
圖4:依據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)的另一幅示意圖；及
8圖5:依據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)的另一種具體實(shí)施的示意圖。


圖1所示為對(duì)被測(cè)物體2進(jìn)行光學(xué)測(cè)定的測(cè)量系統(tǒng)1。該測(cè)量系統(tǒng) 由一個(gè)圖形記錄系統(tǒng)3和被測(cè)物體的支架4組成，這兩個(gè)部分可以相 互作相對(duì)運(yùn)動(dòng)?；旧?，相對(duì)運(yùn)動(dòng)可包括全部三個(gè)空間方向。在當(dāng)前 的具體實(shí)施示例中，以第一幅示圖為基準(zhǔn)，該圖所示為沿著光軸5的
相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該軸線與攝影機(jī)坐標(biāo)系統(tǒng)的w向相重合，并且基本上與被
測(cè)物體的支架(4)或被測(cè)物體2的表面相垂直。攝影機(jī)頭的UVW坐 標(biāo)系統(tǒng)基本上同測(cè)量裝置的XYZ坐標(biāo)系統(tǒng)無(wú)關(guān)。不過(guò)，攝影機(jī)的W軸 偶爾仍被稱作"Z向A (Z-DirectionA)"。但是，本發(fā)明可以特別用于 這樣的情況，即物體和攝影機(jī)之間的運(yùn)動(dòng)發(fā)生在與W向橫切的方向。
測(cè)量系統(tǒng)1實(shí)施本發(fā)明的基本概念，根據(jù)這一系統(tǒng)，為了使圖像 記錄系統(tǒng)和被測(cè)物體之間的光學(xué)相對(duì)運(yùn)動(dòng)在圖像記錄間隔期間短時(shí)間 內(nèi)為零而不致實(shí)際停止運(yùn)動(dòng)，圖像記錄系統(tǒng)3和被測(cè)物體2之間的相 對(duì)運(yùn)動(dòng)是另外疊加的運(yùn)動(dòng)(重迭運(yùn)動(dòng))。重迭運(yùn)動(dòng)既可以是線性運(yùn)動(dòng)， 也可以是繞軸心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖像記錄系統(tǒng)3由帶攝影機(jī)芯片7的攝影機(jī)6組成，被測(cè)物體3 表面的圖像投影在該芯片上。在該芯片上，上述圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)， 輸出到一個(gè)圖像處理裝置上。這是在按時(shí)間圖像記錄間隔期間達(dá)到的， 該間隔也可以由圖像攝取的開(kāi)始和停止定義。為達(dá)到此作用，可在攝 影機(jī)6上提供一個(gè)快門。不過(guò)，也可以在攝影機(jī)芯片7上用電子方式 控制圖像記錄過(guò)程的開(kāi)始和停止，而不需要使用快門。^
此外，舉例來(lái)說(shuō)，圖像記錄系統(tǒng)3由一個(gè)限定焦點(diǎn)平面9的透鏡8 組成。通過(guò)沿光軸5在W向滑動(dòng)透鏡8，可以改變焦點(diǎn)平面9的位置。 例如，為了將焦點(diǎn)平面9在W向位移幾個(gè)微米，可以提供一個(gè)壓力傳 動(dòng)。在這樣做的時(shí)候，可以把W向重迭運(yùn)動(dòng)疊加在W向掃描運(yùn)動(dòng)上， 由此整個(gè)透鏡8 (帶或不帶攝影機(jī)6)在上述重迭運(yùn)動(dòng)期間發(fā)生振蕩。相應(yīng)地，如果掃描發(fā)生在UVW坐標(biāo)系的U向或V向，可以把投影的
圖像在U向或V向移動(dòng)一小段間隔距離。
另一方法是，可以這樣設(shè)計(jì)透鏡8，使焦點(diǎn)平面9可以在U向、V 向或W向移動(dòng)一規(guī)定的量，如幾個(gè)微米，從而使焦點(diǎn)平面9(在W向 掃描時(shí))可以達(dá)到圖1中所示的位置9'?？梢酝ㄟ^(guò)例如有目標(biāo)地調(diào)節(jié) 或重新定位一塊透鏡或透鏡8的任何其他光學(xué)元件而使此位移發(fā)生。 當(dāng)然，這也可以由通過(guò)行IO啟用的壓力執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成。
鑒于圖1所示為圖像記錄系統(tǒng)3的一種具體實(shí)施，其中掃描方向 與W向重合，圖3所示為圖像記錄系統(tǒng)的一種具體實(shí)施，其中掃描方 向是以與W向橫切的方向限定的，例如U向。圖像記錄系統(tǒng)3和被測(cè) 物體支架4或被測(cè)物體2因此而以與光軸5橫切的方向相互移動(dòng)。掃 描方向用箭頭ll表示。除透鏡8和攝影機(jī)6之外，在圖像記錄系統(tǒng)的 光路中提供一個(gè)光學(xué)元件，例如， 一個(gè)安排在U向或V向移動(dòng)在攝影 機(jī)芯片7上生成的被測(cè)物體2的圖像，即平行于攝影機(jī)芯片7表面的 元件。這可以通過(guò)例如轉(zhuǎn)動(dòng)或繞軸旋轉(zhuǎn)平行板12來(lái)完成，用箭頭表示。 為了完成這一運(yùn)動(dòng)，可以提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)13，上述執(zhí)行機(jī)構(gòu)，舉例來(lái)說(shuō)， 可為壓力執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
測(cè)量系統(tǒng)既可以由圖1所示的各部分組成，也可以由圖3所示的 各部分組成。因此，其方向在掃描運(yùn)動(dòng)路徑的每一個(gè)點(diǎn)上都與掃描運(yùn) 動(dòng)的方向相重合的重迭運(yùn)動(dòng)可以疊加在任何直線或曲線掃描運(yùn)動(dòng)上。 重迭運(yùn)動(dòng)的u、 v和w各部分，同掃描運(yùn)動(dòng)的IK v和w各部分重合。
圖4所示為依據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)1的進(jìn)一步方面。圖像記錄系 統(tǒng)3連接到處理裝置M上。舉例來(lái)說(shuō)，上述的處理裝置組態(tài)成一個(gè)圖 像處理裝置并分析由攝影機(jī)芯片7提供的圖像。此外，為了在U向、V 向或W向移動(dòng)焦點(diǎn)平面9，它可以通過(guò)例如行10控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)13或 其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在這樣做的時(shí)候，U向或V向的移動(dòng)被理解為與平行
10于攝影機(jī)芯片7的表面的被測(cè)物體的圖像移動(dòng)的意義相同。
此外，處理站14可以控制執(zhí)行裝置15，用該裝置可使被測(cè)物體支 架4在U向、V向或W向移動(dòng)。因此，執(zhí)行機(jī)構(gòu)15可關(guān)系到例如一 臺(tái)測(cè)量裝置的兩個(gè)或多個(gè)軸線。
在此范圍所描述的圖像記錄裝置3按下文所述工作-圖像記錄系統(tǒng)3目的在于掃描被測(cè)物體2的表面。為完成此目的， 圖像記錄系統(tǒng)3和被測(cè)物體支架4作相互間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，例如，在W 向(圖1)或U向和/或V向(圖3)。這樣運(yùn)動(dòng)時(shí)所覆蓋的路徑顯示 在圖2a中，為一向上傾斜的直線I。這表示例如一個(gè)穩(wěn)定的非加速的 運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)作為一條與t軸平行的直線顯示在圖2中?，F(xiàn)在，疊加在 這一運(yùn)動(dòng)上的是通過(guò)行10輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)13或透鏡8的相應(yīng)的執(zhí)行 機(jī)構(gòu)上的運(yùn)動(dòng)，上述的重迭運(yùn)動(dòng)如圖2所示。這一運(yùn)動(dòng)包含階段II，其 中圖示的重迭運(yùn)動(dòng)的值不為零。在這些階段II之間，存在階段ni，其 中的重迭運(yùn)動(dòng)為一個(gè)負(fù)值。由此而導(dǎo)致的振動(dòng)不需要是對(duì)稱的。不過(guò)， 其正半波之上的整數(shù)等于其負(fù)半波之上的整數(shù)。
由重迭運(yùn)動(dòng)V在焦點(diǎn)平面9或圖像的部位產(chǎn)生的曲線IV然后疊 加一個(gè)運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)反復(fù)產(chǎn)生速度為零的階段。在圖2a，這對(duì)應(yīng)于步 驟功能。從攝影機(jī)6觀察，圖像B，如圖2底部所示，在圖像記錄間隔 V期間為靜止?fàn)顟B(tài)，即它的速度為零。處理裝置14可以設(shè)置為控制速 度V，特別在階段II時(shí)，其控制方式為在圖像記錄間隔V時(shí)圖像達(dá)到 靜止，即在此間隔期間的重迭速度補(bǔ)償掃描速度的這一間隔。
在各個(gè)周期，重迭運(yùn)動(dòng)在四個(gè)階段發(fā)生。在第一階段"a"，圖像記 錄系統(tǒng)以負(fù)掃描速度VMess [Measure]在掃描方向至少以光學(xué)方式實(shí)際移動(dòng) 一段時(shí)間tp。會(huì)發(fā)生圖像記錄。
在階段"b"，圖像記錄系統(tǒng)以正弦加速(實(shí)際)移動(dòng)一段時(shí)間t2，直至達(dá)到超前速度Vv。在第三階段，圖像記錄系統(tǒng)以速度Vv在掃描 方向?qū)嶋H移動(dòng)一段時(shí)間tP (穿過(guò)操作)。在第四階段"d"，圖像記錄系 統(tǒng)以正弦加速實(shí)際移動(dòng)，其上由掃描方向的路徑TK補(bǔ)償?？梢栽俅伍_(kāi) 始圖像記錄間隔。在每次加速和減速操作中，正弦運(yùn)動(dòng)顯示特性，即
速度V的導(dǎo)數(shù)，即V、 V>、 VA和V〉A(chǔ),不含有任何跳躍。這一條件對(duì) 所有正弦和余弦函數(shù)都是符合的。加速和減速階段可能相互對(duì)稱，這
樣就生成簡(jiǎn)單而清楚的條件。下文的例子說(shuō)明這一情況
掃描速度VMess = 1 mm/sec 圖像記錄頻率F= 100 1/sec, n = 2;rF 掃描頻率的振蕩周期TK = 1/F， TK = 0.01 sec
正弦頻率SF確定加速或減速的斜率。若要開(kāi)始，簡(jiǎn)單地假定加速
和減速的斜線和曲線分別是相同的
正弦頻率SF = 200 1/sec， coS = 2兀SF 正弦頻率的振蕩頻率TS = 1/SF， TS =5 l(T3/sec
TP結(jié)果為圖像記錄時(shí)間TP = TK - TS/2， TP = 2 l(T3 sec。
正弦頻率的振幅AO = VMess。
不過(guò)，使加速斜升比減速斜升更快一些是便利的，因?yàn)閽呙璨僮?在減速斜升之后開(kāi)始，并且，以這種方式，掃描操作即圖像攝取可以 有更多的時(shí)間。
圖5所示為本發(fā)明的稍加改動(dòng)的具體實(shí)施，其中測(cè)量系統(tǒng)3進(jìn)行 重迭運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)進(jìn)行至少一個(gè)繞軸旋轉(zhuǎn)部分tJl，并且，還可以選用 一個(gè)線性部分tJ2 (趨向被測(cè)物體，離開(kāi)上述物體)。當(dāng)被測(cè)物體以基 本上與測(cè)量系統(tǒng)3橫切的方向移動(dòng)時(shí)，攝影機(jī)6-由于振蕩的繞軸旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)til作為補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)-可以使攝影機(jī)圖像停止，如圖2所示及以
12上所述，即分別用于短時(shí)的圖像記錄間隔。
為了完整性的目的，應(yīng)當(dāng)注意也可以實(shí)施依據(jù)本發(fā)明的原則，因 為測(cè)量系統(tǒng)3實(shí)施掃描運(yùn)動(dòng)，而被測(cè)物體實(shí)施重迭運(yùn)動(dòng)。在被測(cè)物體 重量輕的情況下，還可以把掃描運(yùn)動(dòng)以及重迭運(yùn)動(dòng)傳遞給被測(cè)物體。 此外，還可以把掃描運(yùn)動(dòng)以及重迭運(yùn)動(dòng)傳遞給測(cè)量系統(tǒng)，讓被測(cè)物體 保持靜止?fàn)顟B(tài)。
在一個(gè)由光學(xué)圖像記錄系統(tǒng)和被測(cè)物體與圖像記錄系統(tǒng)之間的相 對(duì)運(yùn)動(dòng)組成的測(cè)量系統(tǒng)中，規(guī)定為了產(chǎn)生圖像記錄間隔_通過(guò)將焦點(diǎn)
的振蕩運(yùn)動(dòng)與掃描運(yùn)動(dòng)疊加-允許圖像記錄系統(tǒng)3的焦點(diǎn)F在掃描方 向振蕩，在間隔期間，焦點(diǎn)F停止在被測(cè)物體2的表面上，或者相應(yīng) 地，投影在攝影機(jī)芯片7上的圖像停止在攝影機(jī)芯片上。這種現(xiàn)象最 好發(fā)生在被測(cè)物體和圖像記錄系統(tǒng)之間的穩(wěn)態(tài)非加速相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間。 盡管曝光時(shí)間比較長(zhǎng)，照明強(qiáng)度不充足，但還是避免了圖像邊緣模糊。
權(quán)利要求
1.為了記錄一幅圖像，通過(guò)一個(gè)圖像記錄系統(tǒng)(3)對(duì)被測(cè)物體表面進(jìn)行光學(xué)測(cè)定的方法，所述方法由以下特征組成-被測(cè)物體和圖像記錄系統(tǒng)以一個(gè)掃描方向按一個(gè)掃描速度互相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，-為了生成圖像記錄間隔(V)，圖像記錄系統(tǒng)(3)的至少一個(gè)元件(8，12)，所述元件限定被攝取的圖像相對(duì)于被測(cè)物體(2)的位置，或者被測(cè)物體(2)，被傳遞以重迭運(yùn)動(dòng)，從而使被測(cè)物體(2)和圖像之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度至少在一段短時(shí)間內(nèi)明顯低于掃描速度或者等于零。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特性為重迭運(yùn)動(dòng)交替地顯示一個(gè) 同掃描方向相同的運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)的運(yùn)動(dòng)方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特性為重迭運(yùn)動(dòng)被疊加到圖像記 錄系統(tǒng)(3)的小質(zhì)量元件(8， 12)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特性為該元件為一鏡子和/或透鏡和/或棱鏡和/或平行板和/或隔柵和/或攝影機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特性為在測(cè)量期間，被測(cè)物體被保持靜止?fàn)顟B(tài)，以及圖像記錄系統(tǒng)提供掃描運(yùn)動(dòng)以及重迭運(yùn)動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特性為為了進(jìn)行掃描運(yùn)動(dòng)，在測(cè)量期間，被測(cè)物體被移動(dòng)，以及圖像記錄系統(tǒng)或該系統(tǒng)的元件進(jìn)行重迭運(yùn)動(dòng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特性為圖像記錄間隔期間相對(duì)運(yùn) 動(dòng)的速度得到檢測(cè)，以及通過(guò)控制裝置，重迭運(yùn)動(dòng)被引導(dǎo)為在圖像記錄間隔期間產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)確切為零。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特性為掃描運(yùn)動(dòng)的速度得到檢測(cè)， 并用作為重迭運(yùn)動(dòng)的需要值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特性為重迭運(yùn)動(dòng)是一個(gè)振蕩運(yùn)動(dòng)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特性為重迭運(yùn)動(dòng)為一曲線運(yùn)動(dòng)， 顯示穩(wěn)態(tài)第一次和第二次推導(dǎo)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特性為振蕩運(yùn)動(dòng)呈對(duì)稱曲線或 非對(duì)稱曲線，正弦曲線、三角形曲線或矩形曲線。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特性為重迭運(yùn)動(dòng)由至少四個(gè)階 段組成a. —個(gè)測(cè)量階段，在圖像和被測(cè)物體之間產(chǎn)生圖像記錄間隔，其 相對(duì)速度為零，b. —個(gè)加速階段，將元件的速度加速為超前速度， C.元件以超前速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，d.元件減速到掃描速度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特性為在每次圖像記錄間隔期 間一幅圖像被記錄下來(lái)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特性為所記錄的圖像被組合成 一幅整圖。
15. 為了記錄一幅圖像，通過(guò)一個(gè)圖像記錄系統(tǒng)(3)對(duì)一個(gè)被測(cè) 物體(2)的表面進(jìn)行光學(xué)測(cè)定的裝置(1)，包含- 一臺(tái)在被測(cè)物體(2)和圖像記錄系統(tǒng)(3)之間生成以一個(gè)掃描方向按一個(gè)掃描速度進(jìn)行的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置(15)，- 一臺(tái)為圖像記錄系統(tǒng)(3)的至少一個(gè)元件(12)或被測(cè)物體(2) 生成重迭運(yùn)動(dòng)的裝置(13)，該所述運(yùn)動(dòng)為了生成一個(gè)圖像記錄間隔 (V)而限定被記錄圖像相對(duì)于被測(cè)物體(2)的位置，從而使被測(cè)物 體(2)與圖像之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度在至少一段短時(shí)間內(nèi)明顯低于掃 描速度或等于零。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其特性為被傳遞以重迭運(yùn)動(dòng)的圖 像記錄系統(tǒng)(3)的元件，是整個(gè)圖像記錄系統(tǒng)(3)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其特性為被傳遞以重迭運(yùn)動(dòng)的圖 像記錄系統(tǒng)(3)的元件(12)是圖像記錄系統(tǒng)(3)的一個(gè)小質(zhì)量元 件。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其特性為該元件是一圖像移動(dòng)裝置，如鏡子和/或透鏡和/或棱鏡和/或平行板和/或隔柵和/或攝影機(jī)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其特性為為了移動(dòng)該元件(12)， 提供至少一臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其特性為為了移動(dòng)該元件(8， 12)，提供至少兩臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，借助于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使圖像以相互獨(dú)立 的方向作與被測(cè)物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或20的裝置，其特性為執(zhí)行機(jī)構(gòu)為壓力 執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
全文摘要
在一個(gè)由光學(xué)圖像記錄系統(tǒng)和被測(cè)物體與圖像記錄系統(tǒng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)組成的測(cè)量系統(tǒng)中，規(guī)定為了產(chǎn)生圖像記錄間隔-通過(guò)將焦點(diǎn)的振蕩運(yùn)動(dòng)與掃描運(yùn)動(dòng)疊加-允許圖像記錄系統(tǒng)(3)的焦點(diǎn)(F)在掃描方向振蕩，在間隔期間，焦點(diǎn)(F)停止在被測(cè)物體(2)的表面上，或者相應(yīng)地，投影在攝影機(jī)芯片(7)上的圖像停止在攝影機(jī)芯片上。這種現(xiàn)象最好發(fā)生在被測(cè)物體和圖像記錄系統(tǒng)之間的穩(wěn)態(tài)非加速相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間。盡管曝光時(shí)間比較長(zhǎng)，照明強(qiáng)度不充足，但還是避免了圖像邊緣模糊。
文檔編號(hào)G01B11/24GK101495834SQ200780028138
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月25日
發(fā)明者卡爾·弗里德·馬爾, 賴納·齊根拜因 申請(qǐng)人:陸馬爾股份有限公司