專利名稱：使用結(jié)構(gòu)化光線于檢測(cè)缺陷的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于使用機(jī)器視覺來(lái)檢測(cè)所制造物品中的局部缺陷。更特定而言，其是 關(guān)于使用投射至一物品上的結(jié)構(gòu)化光線來(lái)檢測(cè)配合表面的對(duì)準(zhǔn)誤差，同時(shí)減少由所檢驗(yàn)的 表面中的小擾動(dòng)引起的偽缺陷指示。
背景技術(shù)：
許多制造物品通過兩個(gè)或兩個(gè)以上組件組裝的外包裝而區(qū)分。制造商常常想要的 特征是使經(jīng)組裝的組件具有無(wú)縫外觀。此使所述經(jīng)制造組件達(dá)到當(dāng)將所述組裝時(shí)組件之間 的接縫不可容易地辨別的容忍度來(lái)達(dá)成。不管制造零件所達(dá)到的容忍度如何，在待配合的 零件中皆會(huì)出現(xiàn)小的變化，此時(shí)出現(xiàn)關(guān)于組裝方法的問題。對(duì)此問題的一種解決方案為在 將物品組裝的后檢驗(yàn)所述物品以判定表面是否已有可接受的精確度配合。最簡(jiǎn)單解決方案為以肉眼人工檢驗(yàn)制成物品以判定其是否可接受。雖然人類相對(duì) 較容易訓(xùn)練及替換，但使用人工檢驗(yàn)的困難包括隨時(shí)間的不一致結(jié)果，及難以進(jìn)行關(guān)于所 檢驗(yàn)的物品的定量判斷。舉例而言，可通過向一人員展示好物品及壞物品來(lái)訓(xùn)練其檢驗(yàn)物 品，且可接著預(yù)期該人員視類似于所展示實(shí)例的程度而接受或拒絕其它物品。然而，在人工 檢驗(yàn)員進(jìn)行定性而非定量決策時(shí)，出現(xiàn)困難。此使得非常難以相對(duì)于特定數(shù)字容忍度檢驗(yàn) 零件，此意謂不同檢驗(yàn)員可能會(huì)將相同零件不同地歸類。此傾向使確保一致外觀的檢驗(yàn)物 品目的失敗。當(dāng)所述零件碰巧由不同材料制成時(shí)，諸如當(dāng)需要一塑料零件與一鋁零件配合 時(shí)，此尤其困難。為確保一致外觀且實(shí)施關(guān)于質(zhì)量的定量標(biāo)準(zhǔn)，可使用機(jī)器視覺系統(tǒng)來(lái)檢驗(yàn)物品。 依賴于色彩或灰度階影像的2D機(jī)器視覺系統(tǒng)在表面配合應(yīng)用中具有與人類在定量量測(cè)異 常方面相同的困難。出于此原因，有時(shí)使用3D視覺來(lái)檢驗(yàn)表面。存在許多不同的自表面擷 取3D信息的方法，所述方法中的每一者關(guān)于分辨率、精確度及速度不同。最適于解決此表 面檢驗(yàn)問題的3D量測(cè)方法的子集涉及將光線圖案(「結(jié)構(gòu)化光線」)投射于一表面上且量 測(cè)圖案的局部位移以擷取關(guān)于該表面的3D信息。結(jié)構(gòu)化光線可以若干不同方式在一物品的表面上產(chǎn)生。我們關(guān)注的方法是將聚 焦圖案投射于表面上且接著通過獲取該圖案的一影像或多個(gè)影像，量測(cè)該圖案的部分的2D 位置且以幾何方式計(jì)算點(diǎn)的高度來(lái)擷取關(guān)于該表面的信息。在圖1中展示現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)化 光線系統(tǒng)的示意圖。結(jié)構(gòu)化光線投射器2將結(jié)構(gòu)化光線4投射至物品6上，其中由相機(jī)8 成像以形成影像10，該影像10由計(jì)算機(jī)12獲取并處理。圖2展示現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)化光線系 統(tǒng)可如何形成具有物品上的不連續(xù)邊緣的影像的一實(shí)例。在此圖中，結(jié)構(gòu)化光線投射器14 將條帶16投射至包含上表面20及下表面22的物品18上。將條帶16投射至表面20及22 上以形成投射圖案24及26。此些圖案24及26由相機(jī)28成像且隨后由計(jì)算機(jī)30獲取以 形成待隨后由計(jì)算機(jī)30處理的影像32。該影像32示意性地展示表面20與22之間的不連 續(xù)性如何作為經(jīng)成像的線條34及36的群之間的位移顯現(xiàn)。計(jì)算機(jī)30典型地使用結(jié)構(gòu)化 光線的位移來(lái)測(cè)定一物品的一部分的相對(duì)高度。
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圖3為說(shuō)明可如何使用現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)化光線系統(tǒng)來(lái)基于幾何學(xué)計(jì)算表面上的點(diǎn) 的相對(duì)高度的示意圖。在圖3中，結(jié)構(gòu)化光線投射器40投射線條，將其中之一者展示為42。 此線條延伸至該圖的平面中且延伸出該圖的平面外，且照射具有兩個(gè)表面44及46的物品 52，該物品52非常類似圖2中的物品。來(lái)自物品68反射的線條62的光線由相機(jī)/透鏡系 統(tǒng)(未圖標(biāo))成像至一影像感應(yīng)器平面54上。在此狀況下，該影像感應(yīng)器平面54將在點(diǎn) 56處與自表面44反射的光線48相交且在點(diǎn)58處與自表面46反射的光線50相交。應(yīng)注 意，表面44與46之間的高度差異(在圖3中標(biāo)記為「B」)引起影像感應(yīng)器平面54上點(diǎn)56 與58之間的差異(在影像平面中標(biāo)記為「A」)。實(shí)際上，可使用熟知機(jī)器視覺技術(shù)來(lái)測(cè)定 影像平面中點(diǎn)56與58的位置且量測(cè)距離A。在此實(shí)例中，距離A由以下方程序與距離B相 關(guān)1)A = B (1+tan (a) /tan (b)),其中a及b分別為作為照明在圖3中指示的角度及視角。此方法的一實(shí)例由發(fā)明者B. Shawn Buckley等人描述于美國(guó)專利第6，064，759號(hào) 中。在此實(shí)例中，使用單一相機(jī)位置獲取投射至一表面上的結(jié)構(gòu)化光線的影像，其后使幾何 模型與該表面配合。使用該表面影像中的多個(gè)點(diǎn)形成單一 3D點(diǎn)，此提高量測(cè)的精確度。由Oleksandr等人描述于「以有色結(jié)構(gòu)化光線的使用于相位量測(cè)和表面重現(xiàn)的技 術(shù)Technique for Phase Measurement and Surface Reconstruction by Use of Colored Structured Light」(應(yīng)用光學(xué)，第41卷，第29期，第6104至6117頁(yè)(2002))中的類似方 法投射多個(gè)有色圖案以區(qū)分 所投射的光線且嘗試提高3D量測(cè)的精確度。其論述使用結(jié)構(gòu) 化光線以使用微分方程式自結(jié)構(gòu)化光線影像擷取3D信息，以測(cè)定汽車擋風(fēng)玻璃的表面狀 況。使用此些方法存在兩個(gè)問題。第一為速度。產(chǎn)生整個(gè)表面的3D地圖為耗時(shí)的。在 我們于本文中預(yù)期的應(yīng)用中，我們不關(guān)注整個(gè)表面，而僅關(guān)注與組件之間的接縫相鄰的小 區(qū)域。現(xiàn)有技術(shù)方法的目標(biāo)在于表征整個(gè)表面或物品，而非僅擷取關(guān)于兩個(gè)表面的匹配的 信息。因此現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)執(zhí)行比此應(yīng)用所需要的計(jì)算多得多。第二個(gè)問題由圖4說(shuō)明。在圖4中，一結(jié)構(gòu)化光線投射器60將由線條組成的圖案 投射至物品68上，將所述線條中的一者展示為62。光線線條62在兩個(gè)表面64、66處與物 品68相交。與所述表面相交的光線由相機(jī)/透鏡系統(tǒng)(未圖標(biāo))成像至感應(yīng)器的影像平 面76上。來(lái)自條帶62的光線由頂面66反射以形成在點(diǎn)78處與影像感應(yīng)器平面76相交 的光射線70。在此實(shí)例中，反射離開底面64的光線由于表面中的小缺陷72自預(yù)期方向偏 離至新方向74上，使光射線74在點(diǎn)80處與影像感應(yīng)器平面76相交。當(dāng)使用機(jī)器視覺技 術(shù)量測(cè)影像感應(yīng)器平面上點(diǎn)78與80之間的距離時(shí)，此產(chǎn)生量測(cè)距離A。若在預(yù)期可精確地 估算距離D的情況下將上文方程式1中展示的計(jì)算應(yīng)用于量測(cè)C，則將產(chǎn)生一誤差。在目前 應(yīng)用中，我們關(guān)注檢測(cè)表面中的小缺陷且將其與由不匹配表面引起的表面中的更具系統(tǒng)性 差異相區(qū)分。上文提及的方法將局部缺陷濾出或?qū)⑵渚砣胗?jì)算中，使局部缺陷與配對(duì)表面 之間的系統(tǒng)性差異不可區(qū)分。此些結(jié)果中的兩者對(duì)于目前應(yīng)用均不合意。由于此些原因， 對(duì)使用結(jié)構(gòu)化光線有效且精確地檢測(cè)不匹配表面同時(shí)拒絕由局部缺陷引起的誤報(bào)(false positive)的方法的存在需要。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目標(biāo)在于提供一種呈結(jié)構(gòu)化光線機(jī)器視覺系統(tǒng)的形式的方法及 裝置，其具有檢測(cè)兩個(gè)表面之間的配對(duì)中的變化同時(shí)忽略由任一表面中的小缺陷引起的異 常，且以比現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)少的計(jì)算執(zhí)行此些任務(wù)的經(jīng)改良能力。根據(jù)本發(fā)明的目的為達(dá)成 前述及其它目標(biāo)，如本文所實(shí)施及廣泛描述，而揭示一種方法與裝置。本發(fā)明的一具體實(shí)例使用兩個(gè)相機(jī)自兩個(gè)不同方向觀察一物品，其每一者觀察由 個(gè)別結(jié)構(gòu)化光線投射器照明的一物品。在圖5中展示此系統(tǒng)的示意圖。在此實(shí)施例中，第 一結(jié)構(gòu)化光線投射器90將第一結(jié)構(gòu)化光線圖案92投射至物品94上，隨后第一相機(jī)96形 成結(jié)構(gòu)化光線圖案92的影像，該影像接著由計(jì)算機(jī)95獲取并處理。隨后，第二結(jié)構(gòu)化光線 投射器97將第二結(jié)構(gòu)化光線圖案98投射至物品94上，隨后由第二相機(jī)99成像且接著由 計(jì)算機(jī)95獲取并處理。此實(shí)施例可分離表面之間的高度上的真實(shí)差異與局部缺陷，此歸 因于表面相對(duì)于另一表面將表現(xiàn)為具有相同相對(duì)高度而與觀察其的方向無(wú)關(guān)，而一局部缺 陷在自不同角度觀察時(shí)將可能表現(xiàn)高度上的改變的事實(shí)。此在圖6及圖7中說(shuō)明。在圖6 中，兩個(gè)結(jié)構(gòu)化光線投射器100、104自相反方向照明一物品108。如影像感應(yīng)器平面122及 124處所量測(cè)的表面110與112之間的高度差異實(shí)質(zhì)上相同。觀看圖7，吾人可見在存在一 局部缺陷158的情況下，148及154處的影像感應(yīng)器量測(cè)表面140相對(duì)于表面142的高度為 不同值。用于檢測(cè)局部瑕疵的算法涉及自兩個(gè)不同方向獲取結(jié)構(gòu)化光線影像。通常該兩個(gè) 方向分開180度且結(jié)構(gòu)化光線投射器與相機(jī)兩者相對(duì)于該物品成相同角度，但并不要求此 舉。使相機(jī)及投射器對(duì)稱地設(shè)立以稍微簡(jiǎn)單的計(jì)算且將在不喪失一般性的情況下在本文中 使用以說(shuō)明所述方法。每一相機(jī)及結(jié)構(gòu)化光線投射器對(duì)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)以便能夠觀察投射至該物品 上的結(jié)構(gòu)化光線的反射的大部分。詳言之，兩個(gè)相機(jī)應(yīng)能夠觀察投射至該物品的需要檢驗(yàn) 的區(qū)域上的結(jié)構(gòu)化光線的部分。本發(fā)明的一態(tài)樣為獲取結(jié)構(gòu)化光線影像后，典型地并不處理所述結(jié)構(gòu)化光線影像 產(chǎn)生關(guān)于所檢驗(yàn)物品的全體信息。可通過使用關(guān)于該物品位置及該物品上待檢驗(yàn)區(qū)域的位 置的現(xiàn)有信息而減少計(jì)算時(shí)間。對(duì)待檢驗(yàn)區(qū)域的位置的了解允許該方法僅計(jì)算出關(guān)于構(gòu)成 一物品的兩個(gè)或兩個(gè)以上組件之間的接縫或多個(gè)接縫的質(zhì)量的測(cè)定將需要的那些數(shù)據(jù)點(diǎn)。 此方法假設(shè)已知關(guān)于視野中物品的位置及待檢驗(yàn)接縫的位置的信息。此可通過將待檢驗(yàn) 物品以相對(duì)于相機(jī)及光線投射器的已知位置固持于一夾具中來(lái)保證。另外，關(guān)于該物品上 待檢驗(yàn)位置的信息可自工程制圖或關(guān)于物品的其它信息預(yù)先編制，或可自該物品上結(jié)構(gòu)化 光線圖案的測(cè)試影像推斷。作為以上方法的一替代，在該物品于檢驗(yàn)的前未固定或以其它 方式安置于已知位置的狀況下，可使用熟知機(jī)器視覺技術(shù)來(lái)定位該物品且以此定位以待檢 驗(yàn)。此定位步驟可使用所投射的結(jié)構(gòu)化光線或另一非結(jié)構(gòu)化光源來(lái)執(zhí)行。


圖1為一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)化光線系統(tǒng)的示意圖。圖2為一展示經(jīng)投影光線與影像之間的關(guān)系的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)化光線系統(tǒng)的示意 圖。圖3為一展示不匹配邊緣如何由結(jié)構(gòu)化光線系統(tǒng)檢測(cè)的圖。
圖4為一展示一局部缺陷如何由結(jié)構(gòu)化光線系統(tǒng)檢測(cè)的圖。圖5為一結(jié)構(gòu)化光線系統(tǒng)的示意圖。圖6為一展示由結(jié)構(gòu)化光線系統(tǒng)檢測(cè)的一不匹配邊緣的對(duì)稱性的圖。圖7為一展示由結(jié)構(gòu)化光線系統(tǒng)檢測(cè)的一局部缺陷的不對(duì)稱性的圖。圖8為一用以使用結(jié)構(gòu)化光線系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)缺陷的算法的流程圖。
具體實(shí)施例方式產(chǎn)品外觀對(duì)于任何計(jì)算機(jī)銷售產(chǎn)品而言極為重要。產(chǎn)品外觀的一個(gè)非常重要的方 面為「符合度與完整度(fit and finish)」，其指代產(chǎn)品的整體感受質(zhì)量。高質(zhì)量符合度 與完整度可增加產(chǎn)品感受價(jià)值且以此增加銷售及利潤(rùn)率，且因此無(wú)可非議地為制造商所想 要。符合度與完整度的尤其困難方面是使組件配合以形成連續(xù)表面，其中所述組件之間的 接縫經(jīng)設(shè)計(jì)以對(duì)于使用者近乎不可見。達(dá)成普通制造容忍度且確保所有產(chǎn)品滿足所建立的 符合度與完整度標(biāo)準(zhǔn)為困難的，典型地對(duì)產(chǎn)品加以檢驗(yàn)。配合表面的符合度與完整度檢驗(yàn)需要檢測(cè)出表面高度上的細(xì)微差異。此些差異可 能在視覺上不能容易地辨別，而僅當(dāng)例如通過人類手指在接縫上經(jīng)過而檢驗(yàn)表面時(shí)才變得 明顯。此意謂平常2D機(jī)器視覺技術(shù)不能有效地用于檢測(cè)配合表面中的瑕疵。可獲得多種3D視覺技術(shù)；然而，現(xiàn)有3D視覺技術(shù)由于兩個(gè)因素而對(duì)于此類型的應(yīng) 用為較不合意。第一為速度。一般而言，3D視覺技術(shù)是用以表征整個(gè)物品或表面。在此實(shí) 例中，吾人僅關(guān)注檢驗(yàn)一物品的單一方面，亦即量化沿兩個(gè)組件配合處的接縫的兩個(gè)表面 之間的符合度。典型3D應(yīng)用計(jì)算比獲得我們所關(guān)注的信息所需數(shù)據(jù)點(diǎn)多得多。因此，僅計(jì) 算接縫附近的數(shù)據(jù)點(diǎn)的本發(fā)明提供比傳統(tǒng)3D視覺方法高的效能。另一問題為待檢驗(yàn)的物品有時(shí)展現(xiàn)可被誤認(rèn)為錯(cuò)配組件的待檢驗(yàn)接縫附近的小 瑕疵。典型地，3D檢驗(yàn)程序具有將該瑕疵值平均至一較大區(qū)域中或?qū)⑵渫耆珵V出的步驟。 本發(fā)明通過區(qū)分表面中的小疵點(diǎn)與表面之間相對(duì)高度上的實(shí)際差異而對(duì)其加以改良。圖5為本發(fā)明的一具體實(shí)例的示意圖。第一結(jié)構(gòu)化光線投射器90將第一聚焦結(jié) 構(gòu)化光線圖案92投射至一物品94上。此第一結(jié)構(gòu)化光線圖案由第一相機(jī)96成像且由計(jì) 算機(jī)95獲取以進(jìn)行后續(xù)處理。第二結(jié)構(gòu)化光線投射器97將第二聚焦結(jié)構(gòu)化光線圖案98 投射至一物品94上的相同區(qū)域上，其中其由相機(jī)99成像且由計(jì)算機(jī)95獲取并處理。在此 具體實(shí)例中，該投射器及相機(jī)的光軸經(jīng)配置在與由待檢驗(yàn)表面形成的平面大體垂直的平面 中。本發(fā)明并不需要此配置，但確實(shí)使計(jì)算稍微容易且因此較快速地執(zhí)行。實(shí)際上，該投射 器可幾乎為任何角度，只要光線可到達(dá)表面而不會(huì)由目標(biāo)的零件阻擋即可。該系統(tǒng)的分辨 率將取決于該結(jié)構(gòu)化光線投射器相對(duì)于待檢驗(yàn)表面的角度，其中當(dāng)該投射器角度自投射器 俯視幾乎垂直于表面的較大角移動(dòng)至該投射器角度幾乎平行于表面的掠入角時(shí)在分辨率 與精確度之間取舍。對(duì)于此具體實(shí)例而言，該投射器角度與表面成30度與60度之間的角 度，更佳地與表面成45度。該相機(jī)接著以類似于該投射器角度的角度與投射器相對(duì)地置 放。應(yīng)注意，該相機(jī)可以可清楚地看見該結(jié)構(gòu)化光線的任何角度置放，但關(guān)于分辨率與精確 度存在相同的取舍。在此具體實(shí)例中，該第二投射器及相機(jī)與該第一投射器及相機(jī)對(duì)稱地配置，該第 二投射器及相機(jī)與該第一投射器及相機(jī)在同一垂直平面上且與該第一投射器及相機(jī)成180度相對(duì)。此組態(tài)為便利的且使計(jì)算較簡(jiǎn)單，但肝第二投射器及相機(jī)可處于任何角度，只要表 面上的所關(guān)注區(qū)域由兩個(gè)投射器照明且能夠由兩個(gè)相機(jī)觀察即可。圖6示意性展示本發(fā)明 的一具體實(shí)例如何工作。一柵格圖案100被投射102至一工件108的表面110上，產(chǎn)生反 射118。類似地，一柵格圖案104被投射至一工件的表面110上且反射116。當(dāng)該工件表面 110移動(dòng)至新高度112時(shí)，所述柵格圖案100及104現(xiàn)分別經(jīng)反射為120及114，其中所述 反射圖案124及122各自的位移與該工件表面高度的變化126成比例。因?yàn)閮蓚€(gè)位移124 及122大致相等，因此可假定所述位移是因?yàn)樵摴ぜ叨鹊目傮w變化126。圖7展示此具體 實(shí)例如何回復(fù)工件的缺陷。在圖7中，柵格圖案130被投射至一工件表面142上且反射于 144。同樣，第二柵格圖案134被投射136至該工件表面142上且反射于150。圖7亦展示 當(dāng)該工件移動(dòng)至第二高度時(shí)發(fā)生何事，140表示高度變化156，且一缺陷158經(jīng)引入表面中。 所投射132的柵格圖案130現(xiàn)自該工件表面140上的缺陷158反射于146，產(chǎn)生該柵格圖案 的所量測(cè)位移148，而所投射136的柵格圖案134自該工件表面140上的缺陷158反射于 152，產(chǎn)生該柵格圖案的所量測(cè)位移154。應(yīng)注意所量測(cè)位移148及154由于該缺陷158對(duì) 反射146及152的影響而不大致相等，且因此指示存在一缺陷。在此具體實(shí)例中，該結(jié)構(gòu)化光線投射器及相機(jī)在投射其圖案與獲取影像方面交替 以便不彼此干擾。用于保持圖案分離的其它方案為可能的。在其它具體實(shí)例中，該圖案可 使用不同波長(zhǎng)的光線及置放于相機(jī)上的光學(xué)濾光片投射以區(qū)別所述圖案。類似地，該圖案 可使用正交極化投射，其中在該相機(jī)上有分析器以分離所述圖案。此些具體實(shí)例所具有的 共同之處在于其允許同時(shí)地而非連續(xù)地獲取圖案。另外，用以將該結(jié)構(gòu)化光線圖案投射至 該物品上的光學(xué)器件及/或由該相機(jī)使用以使該結(jié)構(gòu)化光線圖案成像的光學(xué)器件可經(jīng)設(shè) 計(jì)以抑制如零件表面修整的細(xì)節(jié)且增強(qiáng)結(jié)構(gòu)化光線圖案的細(xì)節(jié)。舉例而言，該投射器可使 用紅外光投射圖案，且該相機(jī)可具有濾光片以消除除了來(lái)自影像的紅外光的所有光。在本 發(fā)明的一具體實(shí)例中用以處理數(shù)據(jù)的算法展示于圖8中。在該影像數(shù)據(jù)由該計(jì)算機(jī)獲取之 后，通過識(shí)別待處理影像中的區(qū)域或多個(gè)區(qū)域160開始處理。此允許算法僅處理將有助于 所要結(jié)果的那些區(qū)域，由此增加系統(tǒng)通量。一旦選定區(qū)域，則典型地將該影像數(shù)據(jù)過濾以減 少噪聲162。在過濾之后，以高精度檢測(cè)影像中的結(jié)構(gòu)化光線特征。舉例而言，若該結(jié)構(gòu)化 光線特征為線條，則可使用熟知機(jī)器視覺算法以子像素精度檢測(cè)線條的中心164。在對(duì)該 特征進(jìn)行高精度檢測(cè)之后，可推斷該特征下方表面的高度166。如此進(jìn)行的一種說(shuō)明于圖3 中方法且由上文的方程式1描述。假設(shè)選擇表面44作為高度量測(cè)的原點(diǎn)，則對(duì)條帶42的 位置的量測(cè)將偏移影像中的量A。在使用方程式1的計(jì)算之后，因此條帶42的高度及物品 52的表面46將自任意選擇的原點(diǎn)44建立為-B。計(jì)算出高度168后，自此數(shù)據(jù)對(duì)符合度與完整度的測(cè)定取決于兩個(gè)后續(xù)分析步 驟。首先將影像數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)比較170且測(cè)試以判定所量測(cè)表面高度是否相等172。在大多 數(shù)狀況下，兩個(gè)數(shù)據(jù)組將相同174。在此些狀況下，該輸出數(shù)據(jù)將為該輸入像素中的任一者。 在輸入高度量測(cè)值不相等176的狀況下，該輸出像素將經(jīng)標(biāo)記且將注意到差異的量值。隨 后將結(jié)果合并178為單一影像。在像素相同的狀況下，將檢驗(yàn)接縫的已知位置的任一側(cè)上 的區(qū)域以判定其是否足夠接近而通過檢驗(yàn)。若像素不同，意謂在表面位置中存在差異，則應(yīng) 注意到差異且進(jìn)行至用于決定該物品是否通過檢驗(yàn)180的程序的其它部分。在所述值不同 的狀況下，應(yīng)注意該位置并不意謂所述表面處于不同高度，而是存在阻止系統(tǒng)進(jìn)行有效量
7測(cè)的表面疵點(diǎn)。該程序必須接著決定該疵點(diǎn)是否足夠大以致保證拒絕或可能該物品是否應(yīng) 由人工來(lái)檢驗(yàn)以判定其可接受性。可使用許多不同結(jié)構(gòu)化光線圖案來(lái)照明物品以擷取所要信息。一具體實(shí)例使用垂 直于待檢驗(yàn)接縫投射至表面上的條帶來(lái)檢測(cè)接縫任一側(cè)上的高度的改變?？墒褂闷渌鼒D 案，例如，將點(diǎn)圖案投射至表面上。幾乎可使用任何圖案，只要其能夠清楚地成像，圖案要素 可以子像素精確度定位，且所述要素可在影像中正確地識(shí)別即可。本發(fā)明的另一具體實(shí)例將使用相對(duì)立配置的單一結(jié)構(gòu)化光線投射器與相機(jī)對(duì)。在 此具體實(shí)例中，所述投射器/相機(jī)對(duì)獲取物品的第一影像，接著該物品相對(duì)于所述投射器/ 相機(jī)對(duì)旋轉(zhuǎn)且獲取另一影像。該物品、所述投射器/相機(jī)對(duì)或兩者可旋轉(zhuǎn)以便獲取該物品 的相反視圖以供處理。一旦獲取影像，即可如上文描述繼續(xù)進(jìn)行處理。其它具體實(shí)例涉及自更多角度獲取更多影像來(lái)全面測(cè)定表面的高度且改良量測(cè) 的精確度。同樣，該結(jié)構(gòu)化光線圖案可指向整個(gè)表面且可獲取多個(gè)影像以便增加表面量測(cè) 的樣本密度。對(duì)于熟悉此項(xiàng)技術(shù)者將顯而易見，可在不悖離本發(fā)明的基本原理的情況下對(duì)本發(fā) 明的上述具體實(shí)例的細(xì)節(jié)進(jìn)行許多改變。因此，本發(fā)明的范疇?wèi)?yīng)僅由以下申請(qǐng)專利范圍確定。
權(quán)利要求
一種用于將一物品中的缺陷歸類的經(jīng)改良方法，其包括將光線圖案投射至該物品上，使用一影像感應(yīng)器獲取該所投射圖案的影像，將所述影像傳輸至一計(jì)算機(jī)，及使用該計(jì)算機(jī)處理所述影像的步驟，其特征在于，該改良包含以下步驟將第一圖案自第一方向投射至該物品上；使用第一影像感應(yīng)器獲取該第一圖案的第一影像；將該第一影像自該第一感應(yīng)器傳輸至該計(jì)算機(jī)；將第二圖案自第二方向投射至該物品上；使用第二影像感應(yīng)器獲取該第二圖案的第二影像；將該第二影像自該第二影像感應(yīng)器傳輸至該計(jì)算機(jī)；及使用該計(jì)算機(jī)處理該第一影像及該第二影像以檢測(cè)所述影像之間的差異且以此將該物品中的缺陷歸類。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一方向與該第二方向?yàn)橄喾从^察。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一圖案與該第二圖案相同。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一影像感應(yīng)器與該第二影像感應(yīng)器為一單一影像感應(yīng)器。
5.一種用于將一物品中的缺陷歸類的經(jīng)改良方法，其包括將光線圖案投射至該物品 上，使用一影像感應(yīng)器獲取該所投射圖案的影像，將所述影像傳輸至一計(jì)算機(jī)，及使用該計(jì) 算機(jī)處理所述影像的步驟，其特征在于，該改良包含以下其它步驟將一圖案自一方向投射至該物品上； 使用一影像感應(yīng)器獲取該圖案的第一影像； 將該第一影像自該感應(yīng)器傳輸至該計(jì)算機(jī)； 旋轉(zhuǎn)該物品；將該圖案自一方向投射至該經(jīng)旋轉(zhuǎn)的物品上； 使用該影像感應(yīng)器獲取該圖案的第二影像； 將該第二影像自該影像感應(yīng)器傳輸至該計(jì)算機(jī)；使用該計(jì)算機(jī)處理該第一影像及該第二影像以檢測(cè)所述影像之間的差異且以此將該 物品中的缺陷歸類。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，使該物品旋轉(zhuǎn)180度。
7.一種用于使用經(jīng)投射的光線圖案、影像感應(yīng)器及計(jì)算機(jī)將一物品中的缺陷歸類的經(jīng) 改良系統(tǒng)，其特征在于，該改良包含經(jīng)配置以將圖案自第一及第二方向投射至該物品上的相同位置上的第一及第二經(jīng)圖 案化的光線投射器；經(jīng)配置以獲取該第一及該第二經(jīng)圖案化光線的第一及第二影像的第一及第二影像感 應(yīng)器；及一與第一及第二影像感應(yīng)器通信以獲取影像且處理所述影像以檢測(cè)所述影像之間的 差異且以此將缺陷歸類的計(jì)算機(jī)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該第一方向與該第二方向?yàn)橄喾从^察。
全文摘要
呈現(xiàn)使用結(jié)構(gòu)化光線用于檢測(cè)關(guān)于所制造物品的符合度與完整度的問題的經(jīng)改良的方法與裝置。使用自相反方向獲取的兩個(gè)或兩個(gè)以上結(jié)構(gòu)化光線影像來(lái)量測(cè)配合表面的符合度，同時(shí)避免由接縫附近的小缺陷引起的誤報(bào)。
文檔編號(hào)G06T7/00GK101983330SQ200980110490
公開日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者約瑟·J·伊莫瑞, 里歐·鮑德溫 申請(qǐng)人:伊雷克托科學(xué)工業(yè)股份有限公司