用于光學測量的設備及相關方法
【專利摘要】一種用于光學測量可選地光滑的目標對象(106，206)的表面(例如，表面形狀和/或相關的表面缺陷)的設置(101，201)，包括：限定空心的優選彎曲的表面形狀的漫射半透明照明結構(102，202，302)，被配置為至少部分地優選至少大致半球狀地包圍所述目標對象，所述表面進一步具有至少兩個優選地大致針孔狀并且可選地具有透鏡的光圈(212)；若干光源(208)，光學耦合至該漫射照明結構，用于通過所述照明結構的表面照亮目標對象；至少兩個成像裝置(104，204)，每個成像裝置被配置為通過所述至少兩個光圈中的一個光圈對目標對象成像；以及控制實體(210)，被配置為指示所述若干光源形成通過所述照明結構的表面照亮目標對象的一系列預定的照明圖案(即，在目標對象上投射的圖像的視頻序列)，指示所述至少兩個成像裝置獲得目標對象的相對于每個照明圖像的圖像，并且通過利用所利用的所述圖形以及所獲得的圖像，獲得目標對象的預定的與表面相關的性能。還提出了一種相應的測量方法。
【專利說明】用于光學測量的設備及相關方法
【技術領域】
[0001]大體上，本發明涉及光學器件。尤其地，但并非排它地，本發明涉及用于確定目標對象的地形的光學測量。
【背景技術】
[0002]已經證實，在很多情況下，難以測量與各種對象相關的高曲率表面的地形。傳統的光學方法限于平面。對于小型平面，例如，可使用干涉儀，但是干涉儀昂貴、速度慢并且提供的精度不可接受。
[0003]包括與目標對象進行物理接觸的不同方法通常冗長，提供較差的水平分辨率，甚至在進行分析時劃傷或損壞可能精致的表面。根據通常使用的逐點掃描方法，這種缺點相當容易理解。替換的基于機器視覺的設置也運行不太好，尤其是對于光滑的表面。
[0004]至少可以說，實際上通常需要高曲率的光滑對象的形狀測量。目前，例如，在明亮的照明中使用外觀檢查，手動進行光滑的對象的質量控制。這種檢查的結果高度取決于特定的負責檢查人員的專業知識，并且還隨著時間和制造工藝本身變化。使用人工檢查，僅僅可獲得相當模糊的定性結果；更具有特征地，或者至少更確切地說，表示缺陷或3d形狀的數值實際上依然是秘密。然而，很多光滑的產品被視為高質量或‘高端’產品，因此，在其制造期間或者緊接在制造之后，應優選地識別甚至很小的缺陷。
[0005]跟蹤光滑表面的一種光學方法是基于使用平板數字顯示器(例如，TFT顯示器)和照相機。顯示器可被設置為顯示條紋圖案，并且照相機可觀察通過測試表面反射的圖案。然后，關于在原始和反射版本之間的圖案的相變的分析可相當精確地并且在總體的執行時間顯示表面的斜率，但是對象的最大適用曲率相當有限，即，為了獲得適當精度的綜合分析結果，對象依然應當比較平坦。

【發明內容】

[0006]目標在于，至少緩解一個或多個上述問題并且提供一種用于測量可選地具有光滑表面的目標對象的形狀的設備和相關方法。
[0007]該目的通過用于光學測量可選地光滑目標對象的表面(例如，表面形狀和/或表面缺陷)的設備的不同實施方式實現，該設備包括:
[0008]漫射半透明照明結構，限定空心(優選地，彎曲的)表面形狀，被配置為至少部分包圍所述目標對象，優選地至少大致半球狀地包圍所述目標對象，所述表面進一步配備有至少兩個優選大致針孔狀并且可選地具有透鏡的光圈，
[0009]多個光源，光學耦合至所述照明結構，用于通過所述照明結構的表面照亮目標對象，
[0010]至少兩個成像裝置，每個成像裝置被配置為通過該至少兩個光圈中的一個光圈對目標對象成像，以及
[0011]控制實體，被配置為指示所述多個光源在照明結構的表面上形成預定照明圖案的圖像序列，以便使用通過所述表面投射的圖案照亮目標對象，指示至少兩個成像裝置獲得目標對象的相對于每個照明模式的圖像，并且通過利用所利用的所述圖像以及所獲得的圖像，獲得目標對象的預定表面相關性能。
[0012]在一個實施方式中，該設備(尤其是例如控制實體)可被配置為應用多個圖像的圖像數據，通過確定包括兩個成像裝置中的每一個的成像元素的成像元素(例如，像素)對，來確定目標對象的表面元素的位置和/或方向，其中，鑒于所述照明結構的兩個發射光表面位置以及從目標對象的表面元素反射的相關光線，所述表面元素相對于這兩個成像元件成鏡像角(mirroring angle)。
[0013]因此，該設置可被配置為基于所發現的鏡像角來推斷表面元素的實際方向。
[0014]可選地，該設置可進一步被配置為基于所述成像元件對以及關于所述兩個成像裝置之間的不同成像元素的關系的校準信息，確定目標對象的表面元件的位置，所述信息優選地指示關于在成像裝置的成像元件之間的潛在光線交叉點(例如，交叉位置)的知識。
[0015]在另一個補充或替換的實施方式中，該設置被配置為
[0016]基于所獲得的多個圖像的圖像數據，為第一成像裝置的第一成像元素(例如，像素)確定所述照明結構的匹配的第一發射光表面位置，所述第一光傳輸表面位置通過目標對象的實際的鏡像表面(mirroring surface,鏡面)元件將光提供給第一成像元件，
[0017]利用所述第一成像元件和所述照明結構的相關的第一光圈，確定第一線路，第一線路限定了多個潛在的表面元素，每個潛在的表面元素具有確定的(certain，某個)方向并且相對于所述第一表面位置和所述第一成像元素成鏡像角，所述多個潛在的表面元素還包含所述實際的鏡像表面元素，
[0018]基于所獲得的多個圖像的圖像數據，通過照明結構的匹配的第二發射光表面位置，確定第二成像裝置的第二成像元件(例如，像素)，其中，所述第二圖像元件和照明結構的相關的第二光圈限定第二線路，所述第二線路與所述第一線路在所述多個潛在的表面元件中的一個潛在的表面元素有成交叉點，第二線路還相對于所述第二表面位置和所述第二成像元素成鏡像角，因此，所述多個潛在的表面元素中的所述一個表示包括其方向的所述實際的鏡像表面元素，以及
[0019]利用與所述設備有關的成像裝置的第一成像元件、第二成像元件以及相關的相互校準信息，確定所述實際的鏡像表面元件的位置。
[0020]可選地，該設備可被配置為通過所述元素的表面法線的表示來模制和/或指示包括所述實際的鏡像表面元件的潛在的表面元件的方向。
[0021]在進一步的補充或替換的實施方式中，至少一個成像裝置包括照相機，該照相機優選地包括光敏輻射傳感器表面或傳感器矩陣。例如，可利用基于CMOS(互補金屬氧化物半導體)或CCD (電荷耦合裝置)技術的解決方案。可使用特定的場景，確定測量波長，并且可相應地選擇適用的光源/成像機構(gear，齒輪)。
[0022]在又一個補充或替換的實施方式中，至少一個光源已經在物理上連接至照明結構，與該照明結構可選地集成。可選地，至少一個光源已經至少部分嵌入照明結構內。適當的模制技術(例如，注射成型)可用于該目的。照明結構可配備有多個預定義的表面形式，例如，用于容納所述至少一個光源的至少一部分的槽。
[0023]在又一個補充或替換的實施方式中，至少一個光源包括LED (發光二極管)，例如，LED芯片或LED封裝。或者/此外，至少一個光源可包括投影儀裝置，例如，所謂的數據投影儀裝置或幻燈片投影裝置。
[0024]在進一步的補充或替換的實施方式中，照明結構單獨地或者與用于目標對象的載體表面一起大致限定從由球形、圓頂形、半球形、圓錐形、截錐形以及圓柱形構成的組中選擇的至少一個形狀。
[0025]在進一步的補充或替換的實施方式中，至少一個光源通過驅動電壓或電流控制、脈沖寬度控制或脈沖密度調制控制來控制。
[0026]在進一步的補充或替換的實施方式中，照明結構的材料包括塑料或玻璃材料。
[0027]在進一步的補充或替換的實施方式中，該設備被配置為確定目標對象的至少一個與表面相關的性能，所述至少一個與表面相關的性能選自由在經測量的表面性能中(例如，在表面方向或表面法線方向)的斷裂、表面方向、表面形狀、表面尺寸以及目標對象的尺寸、大小或體積或其一部分。例如，這種性能(例如，斷裂)可指示表面缺陷。
[0028]在進一步的補充或替換的實施方式中，該設置被配置為應用至少一個照明圖案(圖像)，該照明圖案包括線性強度斜坡或正弦圖案，例如，具有正弦改變的強度的正弦條紋圖案。形成在照明結構上的模式圖案優選地具有周期性并且包含多個周期，周期的總數量可選地在從大約十個到大約一百個周期的范圍內。
[0029]在進一步的補充或替換的實施方式中，該設備被配置為應用由至少四個(優選地至少六個)照明圖案的序列，以至少獲得相應數量的圖像，用于確定期望的表面性能。
[0030]在進一步的補充或替換的實施方式中，至少一個成像裝置與照明結構集成一體，例如，可選地與其活動地連接。例如，該集成可促使在實際測量之前采取所需要的校準措施。
[0031]另一方面，一種用于光學測量目標對象的測量的方法，包括:
[0032]獲得限定空心(優選地彎曲的)表面形狀的漫射半透明照明結構，所述漫射半透明照明結構被配置為至少部分包圍所述目標對象，優選地至少大致半球狀地包圍所述目標對象，所述表面進一步具有至少兩個優選地大致針孔狀并且可選地具有透鏡的光圈，其中，多個光源光學耦合至所述照明結構，用于通過所述照明結構的表面照亮目標對象，
[0033]獲得至少兩個成像裝置，每個成像裝置均被配置為通過所述至少兩個光圈中的一個光圈對目標對象成像，
[0034]控制所述多個光源，以在照明結構的表面上形成預定的照明圖案的圖像序列，以便使用通過所述表面投射的所述圖案照亮所述目標對象，并且指示所述至少兩個成像裝置獲得目標對象的相對于每個照明圖案的圖像，以及
[0035]通過利用所利用的所述圖案以及所獲得的圖像，獲得預定的與表面相關的性能，例如，目標對象的形狀和/或尺寸或者其至少一部分。
[0036]技術人員會理解的是，關于該設置的各種實施方式的上述考慮可靈活地應用于已做適當修改的方法的實施方式。
[0037]根據該實施方式，由多個不同的問題引起本發明的效用。所設計的解決方案能夠測量各種光滑物品和相關表面(例如，水龍頭、瓷器、餐具、玻璃、鏡子以及各種其他例如鍍鉻、噴漆或涂漆表面)的3d形狀、方向以及尺寸。甚至可檢測小的斷裂/缺陷。
[0038]所提供的技術設備進一步能夠形成各種照明圖案，用于不同目標對象的光滑(鏡面)和散射(漫射)的表面的不同測量方法中。通過利用甚至無光澤的光度成像，即，可分析高度散射的表面，例如，結合本發明檢測的表面缺陷。所實現的測量精度良好并且結果通
常非常可靠。
[0039]能夠制造所提供的設置，并且可與經測試的可容易獲得的硬件一起使用。硬件控制和圖像分析的相關程序快速，并且也不需要特別的硬件。普通的計算元件(例如，微控制器、微處理器和/或DSP (數字信號處理器))可與合適的外部存儲器芯片或集成內存一起使用。例如，當代膝上型計算機或臺式計算機可被配置為控制該設備和/或分析所獲得的圖像。
[0040]表達式“若干(a number of)”在本文中表示從1(1)開始的任何正整數，例如，1、2或3。
[0041]表達式“多個”在本文中表示從2 (2)開始的任何正整數，例如，2、3或4。
[0042]術語“表面元素”在本文中可表示由所提出的光學測量裝置檢查的目標對象的表面點或區域。因此，表面元素可表示基本單元，從該基本單元中，根據測量，目標對象被視為至少在邏輯上形成。在很多測量中，這種表面元素的位置和方向適合于測量員。表面元素的尺寸或大小總體上可隨著測量設備的分辨率變化，包括所應用的成像裝置的分辨率、光源的間距和性質、照明結構的配置等。
[0043]術語“大致針孔狀光圈”在本文中表示優選地大約為針孔或者略微更大的光圈。例如，該光圈可具有大約幾百微米或更小。該光圈可選地由光學元件(例如，透鏡)補充，即，具有小光圈的透鏡可用于實現本發明的至少一個大致針孔狀光圈。例如，透鏡可適用于補償由光圈提供給成像裝置的傳感器的不充足的曝光。提供透鏡的光圈優選地具有大約幾毫米或更小(在直徑上)。
[0044]在本文中使用的術語“a”和“an”限定為一個或多于一個。
[0045]在所附權利要求中還公開了本發明的各種不同的實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]接下來，參照附圖更詳細地描述本發明，其中
[0047]圖1示出了根據本發明的設備的實施方式的基本原理；
[0048]圖2示出了根據本發明的設備的實施方式的各種元件；
[0049]圖3描述了與本發明的各實施方式相結合的可行角度定義和計算的一個實例。
[0050]圖4a示出了根據本發明的表面測量的實施方式的工序；
[0051]圖4b示出了上述表面測量的實施方式的另外的方面；
[0052]圖5為根據本發明的用于測量目標對象的表面的方法的實施方式的流程圖；
[0053]圖6更詳細地示出了與圖2的實施方式大致相似的設備的一個實施方式；
[0054]圖7示出了用于成像的適用的針孔光學器件的實施方式；
[0055]圖8進一步示出了與針孔光學器件相結合的適用透鏡配置的一個實施方式。
【具體實施方式】
[0056]在圖1中，示出了照明結構，尤其是圓頂結構，102的一個實施方式，該照明結構用于朝著設置在諸如普通桌面或薄板的預定載體表面上并且由照明結構102呈大致半球形地包圍，即，位于載體表面的水平之上的基本上自由形態的目標對象或‘樣品’ 106，投射由多個嵌入式或者至少光學耦合的光源提供的光。在一些其他實施方式中，根據照明結構的性質，對象106可懸掛在例如細繩下或者可由諸如底座的特定支撐結構支撐。
[0057]對象106可位于照明結構102的大致中心。照明結構102可大致具有對稱形狀，如圖中所示。在很多實施方式中，兩個光敏傳感器裝置或‘成像裝置’ 104(例如，數碼照相機)相對于照明結構102定位，以便捕捉由光源發射并且由樣品106朝結構102反射回的光線。有利地，成像裝置104對準，以使相同的樣品區域(或樣品空間)從不同的角度成像。例如，可將稱為光圈的小開口提供給結構102，以便能夠通過該光圈朝成像裝置104傳輸光。
[0058]成像裝置104均可包含通常稱為‘像素’的多個成像元素的大致平面光敏矩陣。該矩陣可包括例如1000x1000個像素或更多。
[0059]在一些其他實施方式中，從本發明的角度來看，單個外殼或單個主機設備可包含多個成像裝置104，例如，多個照相機傳感器。
[0060]由結構102發射并且從樣品106的表面朝結構102尤其朝相關的成像裝置104反射回的各種光線已經在圖中被描述為實線和虛線，用于進行說明。
[0061]該設備通過識別和分析在照明結構102和成像裝置104的光敏傳感器表面之間傳播的光線，可測量在大致面向照明結構102的樣品106的頂部表面明確限定的基本上所有或至少大部分點，該傳播包括在樣品106表面上的反射現象。
[0062]適用于形狀檢測的由樣品106表面提供的反射率優選地為鏡面反射，或者至少包括充足的鏡面元素。還可包含漫射元件。在狹義上，如下文所提出的，可由該設備分析甚至高度散射的表面(無光澤表面)。
[0063]圖2描繪了所建議的用于進行光學測量(例如，形狀和/或尺寸測量)的設備的實施方式的更詳細的示圖。
[0064]潛在的高曲率樣品206置于載體表面212上,例如,該載體表面可由光滑的、平板(例如，桌子上表面)提供。照明結構202包括幾乎封裝該照明結構與載體表面212之間的樣品206的大致圓頂狀形態。該形態優選地包含或者由半透明的漫射(半透明)材料構成。可選地至少在功能上被組織為LED矩陣的諸如LED208的多個光源已經被布置為光學耦合至照明結構202，使得結構202可建立期望的照明模式并且朝樣品206傳送，用于隨后進行成像。
[0065]可選地，諸如LED芯片或LED封裝的光源已經嵌入照明結構202的材料內。例如，為了該目的，可利用適當的模制技術和/或預先雕刻容納至少部分光源208的槽。或者/此外，數據投影儀或者例如幻燈片投影系統可用作光源。光源208還可為照明結構202的外部和/或非接觸元件。
[0066]已經在照明結構202的外部提供諸如CMOS或CXD照相機的兩個成像裝置204，以便通過檢測從樣品206中反射的光，通過各個針孔212對樣品成像。每個成像裝置204優選地被配置為通過專用的針孔型開口對樣品成像。在一些其他實施方式中，根據各種因素，例如，相關視場的期望覆蓋范圍、照明結構的配置和尺寸以及目標對象的幾何形狀，可利用不同數量的成像裝置204，例如，三個裝置。
[0067]?’ 210表示用于進行控制(例如，同步)的控制電子器件，例如，處理裝置210b、存儲器210c以及I/O元件210a(例如，數據傳輸或通信接口、數據可視化元件(例如，顯示器、打印機或繪圖機)、數據輸入元件(例如，鍵盤、鼠標等))，這些測量程序涉及光源208和成像裝置204。例如，涉及光源控制的照明模式變化可相對于成像裝置204的成像動作同步，以提高測量速度。
[0068]控制實體210可構成也適合于其他用途的更通用的計算機裝置或者可由更通用的計算機裝置構成。例如，處理裝置210b可包括微處理器、微控制器、DSP、可編程邏輯陣列或所期望的多個任何上述元件。存儲器210c可包括至少一個專用存儲器芯片或與處理器210b集成的存儲器。存儲器210c可被配置為容納計算機程序，該計算機程序包括具有計算機可執行指令和相關的其他數據的形式的代碼元件，用于控制該設備。進一步地，存儲器210c可用于托管測量數據和相關的分析結果。計算機程序可包含在諸如存儲卡或光盤的承載介質上。
[0069]關于LED208或其他光源的尺寸和間距，理論上，LED等越小并且位置越接近，可越精確地在樣品206上產生和投射照明圖案。在光源之間的最小理論距離為O。在那種情況下，不需要額外的漫射照明結構，并且光源矩陣本身可用作例如圓頂狀顯示器或‘照明結構’，用于照亮樣品。然而，由于所需要的光源的數量以及該設置的所需布線、復雜性以及所產生的總體價格大幅增大，所以在實際情況下，這種零幅度的間距有時不能實行。
[0070]然而，在光源之間的間距增大時，由于其光點照明性質，所以在照明模式和拍攝的圖像中可見單光源。這通常可使用在光源與樣品之間的更有效地漫射的照明結構材料來解決，以使照明平滑。例如，在很多實施方式中，在例如LED型光源之間的適用距離可在從大約2mm到大約1mm的范圍內。隨著間距增大，照明結構(例如，圓頂)的漫射功率需要增大。根據要成像的對象以及期望的解決方案的其他因素，照明結構的形狀可自然地變化。除了圓頂或者具體而言例如半球形以外，理論上還可利用實心球、圓柱形、圓錐形或基本上幾乎任何自由形式的形狀。
[0071]鑒于不同的樣品尺寸以及例如光源，照明結構的尺寸可伸縮。為了一次獲得所測量的整個樣品，應定位為保持在所有成像裝置204的觀察區域內，S卩，在照相機視圖內，并且在由照明結構202限定的圍繞形狀內部。照明結構202的材料可包括塑料、玻璃等，優選地包括半透明的材料。
[0072]例如，利用例如電流控制或者更精確的脈沖寬度或脈沖密度調制，可實現對光源208發射的光的強度的控制。通過例如根據行和列掃描光源矩陣，可靈活地實現對諸如LED的光源的特定控制。
[0073]參照圖3，接下來，簡要地回顧利用圖像數據的3d計算的原理。該圖尤其示出了在所公開的計算方法中利用的角度定義α和φ。
[0074]在所示出的具有圓頂狀照明結構302的場景中，X軸表示水平軸，Y軸表示垂直軸。下面的表I描述了所利用的潛在照明圖案。例如，使用不同的照明圖案，采用6個圖像，可計算圓頂上的從對象表面(表面元素)向照相機像素反射的點或位置。圖案I和2可用于限定高度角α，然而，圖案3到6可用于限定旋轉角度Φ。
[0075]表1:照明圖案
[0076]
【權利要求】
1.一種用于光學測量可選的光滑目標對象(106,206)的表面的設備(101,201,601),測量例如表面形狀和/或相關的表面缺陷，所述設備包括: 漫射半透明照明結構(102，202，302)，其限定空心表面形狀，優選彎曲表面形狀，所述漫射半透明照明結構被配置為至少部分包圍所述目標對象，優選地至少大致半球狀地包圍所述目標對象，所述表面進一步配備有優選大致針孔狀并且可選地配備有透鏡的至少兩個光圈(212，712)， 若干光源(208)，光學耦合至所述照明結構，用于通過所述照明結構的所述表面照亮所述目標對象， 至少兩個成像裝置(104,204),均被配置為通過所述至少兩個光圈中的一個光圈對所述目標對象成像，以及 控制實體(210)，被配置為指示所述若干光源在所述照明結構的所述表面上形成預定的照明圖案的圖像序列，以便使用通過所述表面投射的所述圖案照亮所述目標對象，指示所述至少兩個成像裝置獲得所述目標對象的相對于每個照明圖案的圖像，并且通過利用所利用的所述圖案以及所獲得的圖像，獲得所述目標對象的預定的與表面相關的性能。
2.根據權利要求1所述的設備，被配置為應用多個圖像的圖像數據，通過確定包括兩個成像裝置(104，204)中的每一個的成像元素的成像元素對(404，405)，確定所述目標對象的表面元素(406)的位置和/或方向，其中所述成像元素對例如為像素對，其中，鑒于所述照明結構的兩個發射光表面位置(408，409)以及從目標對象的表面元素反射的相關光線，所述表面元素相對于這兩個成像元素成鏡像角。
3.根據權利要求2所 述的設備，被配置為基于在所述成像元素對確定期間發現的所述鏡像角來確定所述表面兀素(406)的方向(406a)。
4.根據權利要求2或3所述的設備，被配置為基于所述成像元素對和關于所述兩個成像裝置之間的不同成像元素的關系的校準信息，確定所述目標對象的所述表面元素(406)的位置，所述信息優選地指示關于所述成像裝置的所述成像元素之間的諸如交叉位置的潛在光線交叉點的知識，任選地指示關于交叉點與如同所述成像裝置的多個參考點相距的距離的知識。
5.根據前述權利要求中任一項所述的設備，被配置為 基于所獲得的多個圖像的圖像數據，為第一成像裝置的諸如像素的第一成像元素(404)確定所述照明結構的匹配的第一發射光表面位置(408),所述匹配的第一發射光表面位置通過所述目標對象的實際的鏡像表面元素(406)將光提供給所述第一成像元素， 通過利用所述第一成像元素和所述照明結構的相關的第一光圈確定第一線路(410)，所述第一線路限定多個潛在的表面元素，每個所述潛在的表面元素具有確定的方向(406a)并且相對于所述第一表面位置和所述第一成像元素成鏡像角，所述多個潛在的表面元素還包含所述實際的鏡像表面元素(406)， 基于所獲得的多個圖像的圖像數據，通過所述照明結構的匹配的第二發射光表面位置(409)，確定第二成像裝置的諸如像素的第二成像元素(405)，其中，所述第二成像元素和所述照明結構的相關的第二光圈限定第二線路，所述第二線路與所述第一線路在所述多個潛在的表面元素中的一個潛在的表面元素有交叉點，所述第二線路還相對于所述第二表面位置和所述第二成像元素成鏡像角，因此，所述多個潛在的表面元件中的所述一個潛在的表面元素表示包括其方向的所述實際的鏡像表面元素，以及 利用與所述設備有關的所述成像裝置的所述第一成像元素、第二成像元素以及相關的相互校準信息，確定所述實際的鏡像表面元素(406)的位置。
6.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中，至少一個成像裝置包括諸如基于CMOS (互補金屬氧化物半導體)或CCD(電荷耦合裝置)技術的照相機的照相機。
7.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中，至少一個光源包括LED(發光二極管)芯片、LED封裝或諸如OLED (有機LED)的其他基于LED的或與LED相關的光源。
8.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中，至少一個光源已經與所述照明結構集成為一體，可選地至少部分在所述照明結構內部模制。
9.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中，所述照明結構大致限定從由球形、圓頂形、半球形、圓錐形、截錐形以及圓柱形構成的組中選擇的至少一個形狀。
10.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中，至少一個所述光圈(712)與透鏡設備(604a，604b，701，801)相關聯，所述透鏡設備包括多個透鏡(706、708)，可選地包括至少一個單或雙透鏡。
11.根據權利要求10所述的設備，其中，所述透鏡設備包括串行排列的多個透鏡，并且在光路上設置在所述多個透鏡中的至少一個其他透鏡(708)之前的所述多個透鏡中的一個透鏡(706)具有比所述其他透鏡(708)小的直徑。
12.根據權利要求10或11所述的設備，其中，所述透鏡設備(801)包括具有斜邊(716)的面向所述光圈(712)的主體部(714)，用于減少所述透鏡設備的相對于所述照明結構(712)的遮蔽效應。
13.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中，至少一個光源通過脈沖寬度或脈沖密度調制來控制。
14.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中，所述照明結構包含塑料或玻璃材料或者基本由塑料或玻璃材料組成。
15.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其中，所述設備被配置為確定目標對象的至少一個與表面相關的性能，所述至少一個與表面相關的性能選自由表面方向、在經測量的表面性能中例如在表面方向的表示中的空間斷裂、表面形狀、表面尺寸、對象尺寸、對象大小以及對象體積構成的組。
16.根據前述權利要求中任一項所述的設備，被配置為應用至少一個優選地周期性的照明圖案，所述周期性的照明圖案包括線性強度斜坡或者諸如具有正弦改變的強度的正弦條紋圖案的正弦圖案。
17.根據前述權利要求中任一項所述的設備，被配置為應用至少四個優選地至少六個照明圖案的序列，以優選地為每個成像裝置至少獲得相應數量的圖像，用于確定期望的表面性能。
18.根據前述權利要求中任一項所述的設備，被配置為應用光度立體照明圖案和成像，用于測量目標物體的散射表面的諸如潛在地表示表面缺陷的斷裂的預定表面性能。
19.根據前述權利要求中任一項所述的設備，包括作為至少一個光源的投影儀裝置。
20.—種用于光學測量目標對象的表面的方法,包括: 獲得(504)限定空心表面形狀優選彎曲表面形狀的漫射半透明照明結構，所述漫射半透明照明結構被配置為至少部分包圍所述目標對象，優選地至少大致半球狀地包圍所述目標對象，所述表面進一步配備有優選大致針孔狀并且可選地配備有透鏡的至少兩個光圈，其中，若干光源光學耦合至所述照明結構，用于通過所述照明結構的所述表面照亮所述目標對象， 獲得(504，506)至少兩個成像裝置，每個所述成像裝置都被配置為通過所述至少兩個光圈中的光圈對所述目標對象成像， 控制(508，510)所述多個光源，以在所述照明結構的所述表面上形成預定的照明圖案的圖像序列，以便使用通過所述表面投射的所述圖案照亮所述目標對象，并且指示所述至少兩個成像裝置獲得所述目標對象的相對于每個照明圖案的圖像，以及 通過利用所利用的所述圖案以及所獲得的圖像，獲得(512)所述目標對象的諸如形狀和/或尺寸或者至少形狀和/或尺寸的一部分的預定的與表面相關的性能。
21.一種包括代碼裝置的計算機程序，適于在計算機設備上運行時，其適合于與測量設備對目標對象的表面的分析相結合，執行根據權利要求20所述的控制和獲得的條目，其中，限定空心表面形狀優選彎曲表面形狀的漫射半透明照明結構被配置為至少部分包圍所述目標對象，優選地至少大致半球狀地包圍所述目標對象，所述表面進一步配備有至少兩個大致針孔狀光圈，進一步地，其中，若干光源光學耦合至該漫射照明結構，用于通過所述照明結構的表面照亮所述目標對象，并且其中，至少兩個成像裝置被配置為通過所述至少兩個光圈中的對應光 圈對所述目標對象成像。
22.—種承載介質，例如存儲卡、存儲棒或光盤，被配置為包含根據權利要求21所述的計算機程序。
【文檔編號】G01B11/245GK104040287SQ201280066177
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年12月20日 優先權日:2012年1月5日
【發明者】海莫·凱雷寧, 彼得里·萊赫托寧 申請人:合歐米成像公司