專利名稱：測量三維形狀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實施例涉及一種三維形狀測量設(shè)備和一種三維形狀測量方法。更具體地講，本發(fā)明的示例性實施例涉及能夠減少測量時間的一種三維形狀測量設(shè)備和一種三維形狀測量方法。
背景技術(shù)：
通常，三維形狀測量設(shè)備通過利用拍攝的圖像對測量目標(biāo)的三維形狀進行測量。 三維形狀測量設(shè)備可包括投影部，將光照射到測量目標(biāo)；照相機部，利用被測量目標(biāo)反射的光來拍攝圖像；控制部，控制投影部和照相機部，并對圖像進行算術(shù)處理以測量三維形狀。如上所描述的，由于三維形狀測量設(shè)備對拍攝的測量目標(biāo)的圖像進行算術(shù)處理以測量三維形狀，所以減少對測量目標(biāo)的三維形狀測量的時間提高了工作的速度和效率，從而減少測量成本。因此，測量時間是非常重要的因素。在傳統(tǒng)的三維形狀測量設(shè)備中，下面的例子會是增加上述測量時間的因素。首先，測量時間根據(jù)拍攝方法和光柵移動方法而增加。圖I是示出使用傳統(tǒng)的三維形狀測量設(shè)備測量三維形狀的方法的框圖。參照圖1，當(dāng)使用兩個投影部時，通常地，在第一投影部的光柵移動時拍攝多個圖像，然后在第二投影部的光柵移動時拍攝多個圖像。然而，由于光柵在照相機拍攝之后移動，所以獨立地需要拍攝時間和光柵的移動時間。因此，增加了總的測量時間，而且總的測量時間隨著投影部的數(shù)量的增加而更多地增加。第二，當(dāng)具有相對大的區(qū)域的測量目標(biāo)被分成多個測量區(qū)域并被測量時，需要長的測量時間。在相對具有相對大區(qū)域的測量目標(biāo)為每個測量區(qū)域拍攝圖像并利用所述圖像對測量目標(biāo)的三維形狀進行測量的情況下，需要照相機部為任一個測量區(qū)域拍攝圖像，此后， 對圖像進行算術(shù)處理，以測量出測量區(qū)域中的三維形狀。然而，在對拍攝的圖像進行的算術(shù)處理變得有點長的情況下，將測量目標(biāo)區(qū)域移動到測量目標(biāo)的每一個測量區(qū)域會需要長的時間，另外，三維形狀測量設(shè)備測量所有測量區(qū)域的三維形狀。第三，減少照相機的拍攝時間和光柵元件的移動時間受到限制。為了快速地檢查板，需要減少照相機的拍攝時間和光柵元件的移動時間。然而，當(dāng)減少照相機的拍攝時間時，沒有充分地接收反射光柵圖像，從而妨礙了精確的檢查。另外， 光柵元件的移動時間極大地受限。因此，難以顯著地減少檢查時間。
第四，在測量目標(biāo)具有相對小尺寸的情況下，測量時間不必要地增加了。為了檢查具有相對小尺寸的測量目標(biāo),例如，LED條,在測量目標(biāo)被安裝在諸如夾具的檢查板上的狀況下檢查多個測量目標(biāo)。因此，測量目標(biāo)存在的部分和測量目標(biāo)不存在的部分均在照相機的視場中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實施例提供了一種能夠縮短對三維形狀的測量時間的三維形狀測量設(shè)備本發(fā)明的示例性實施例還提供了一種能夠縮短對三維形狀的測量時間的三維形狀測量方法。本發(fā)明的示例性實施例還提供了能夠縮短測量時間并提高測量質(zhì)量的一種板檢查設(shè)備和一種使用該板檢查設(shè)備對板進行測量的方法。本發(fā)明的示例性實施例還提供了一種測量三維形狀的方法，所述方法能夠僅對測量目標(biāo)存在的區(qū)域進行選擇性的測量，從而縮短了測量時間。本發(fā)明的示例性實施例公開了一種三維形狀測量設(shè)備。所述三維形狀測量設(shè)備包括:m個投影部，每個投影部包括光源和光柵元件，并且每個投影部在光柵元件移動η次時對每次移動將光柵圖案光投影到測量目標(biāo)上，其中，η和m是大于或等于2的自然數(shù)；成像部，拍攝被測量目標(biāo)反射的光柵圖案圖像；控制部，在利用m個投影部之一拍攝光柵圖案圖像的同時控制至少另一個投影部的光柵元件移動。當(dāng)m為2時，在利用第一個投影部對光柵圖案圖像進行一次拍攝的同時，控制部可以使第二個投影部的光柵元件移動2 π/n，然后在利用第二個投影部對光柵圖案圖像進行一次拍攝的同時，控制部可以使第一個投影部的光柵元件移動2 π /η。當(dāng)m大于或等于3時，控制部可以從第一個投影部到第m個投影部分別利用一次投影部對光柵圖案圖像進行m次的拍攝，并可以在非拍攝時間內(nèi)將m次中的在拍攝時間內(nèi)沒有使用的投影部的光柵元件移動2 π /η。控制部可以控制每個投影部在至少兩次拍攝時間之前使該投影部的光柵元件在投影光柵圖案光之前移動?？刂撇靠梢赃M行如下控制利用m個投影部中的一個投影部拍攝光柵圖案圖像， 然后在緊接著的另一投影部的拍攝時間內(nèi)，移動所述一個投影部的光柵元件。本發(fā)明的示例性實施例公開了一種測量三維形狀的方法。所述方法包括如下步驟拍攝測量目標(biāo)的第一測量區(qū)域中的第一圖像；通過第一中央處理單元對第一圖像進行算術(shù)處理，以生成第一測量區(qū)域中的三維形狀；在第一中央處理單元對第一圖像進行算術(shù)處理的同時，拍攝測量目標(biāo)的第二測量區(qū)域中的第二圖像；通過第二中央處理單元對第二圖像進行算術(shù)處理，以生成第二測量區(qū)域中的三維形狀。所述方法還可以包括在第二中央處理單元對第二圖像進行算術(shù)處理的同時，拍攝測量目標(biāo)的第三測量區(qū)域中的第三圖像；通過第一中央處理單元對第三圖像進行算術(shù)處理，以生成第三測量區(qū)域中的三維形狀。第一圖像和第二圖像均包括相對于測量目標(biāo)沿不同的方向拍攝的多路圖像。對第一圖像和第二圖像中的每個圖像進行算術(shù)處理的步驟是通過對每個圖像獨立地進行算術(shù)處理并對第一圖像和第二圖像的算術(shù)處理的數(shù)據(jù)進行合并來執(zhí)行的。
本發(fā)明的示例性實施例公開了一種測量三維形狀的方法。所述方法包括如下步驟沿第一方向和第二方向拍攝測量目標(biāo)的第一測量區(qū)域中的第一圖像；在拍攝第一圖像之后，至少沿第一方向和第二方向拍攝測量目標(biāo)的第二測量區(qū)域中的第二圖像；將第一圖像劃分為與第一方向?qū)?yīng)的圖像和與第二方向?qū)?yīng)的圖像，并通過多個中央處理單元對所劃分的圖像進行算術(shù)處理，以生成第一測量區(qū)域中的三維形狀。所述中央處理單元可以包括第一中央處理單元，對與第一方向?qū)?yīng)的圖像進行算術(shù)處理；第二中央處理單元，對與第二方向?qū)?yīng)的圖像進行算術(shù)處理。第一中央處理單元和第二中央處理單元中的至少一個可以將與第一方向?qū)?yīng)的圖像的算術(shù)處理過的數(shù)據(jù)和與第二方向?qū)?yīng)的圖像的算術(shù)處理過的數(shù)據(jù)進行合并。劃分第一圖像并對所劃分的圖像進行算術(shù)處理以生成三維形狀的步驟可以包括 將第一圖像劃分為多個片斷，并通過中央處理單元對所劃分的片斷進行算術(shù)處理。本發(fā)明的示例性實施例公開了一種板檢查設(shè)備。所述板檢查設(shè)備包括臺，支撐板；投影部，包括光源和光柵元件，投影部將光柵圖案光照射到板上；照相機，從第一線到最后一線順序地打開，以接收被板反射的反射光柵圖像。至少在照相機從第一線到最后一線打開的時間間隔內(nèi)移動光柵元件。在所有行的照相機同時接收反射光柵圖像的時間間隔內(nèi)，光柵元件可以不移動。 在最后一線打開的時間和第一線關(guān)閉的時間之間存在的預(yù)定的時間間隔內(nèi)，可以通過投影部照射光柵圖案光。光柵元件可以每一次移動2 π /n并且總其移動η-l次，照相機可以對應(yīng)于光柵元件的移動接收反射光柵圖像η次，其中，η為大于或等于2的自然數(shù)。本發(fā)明的示例性實施例公開了一種利用至少兩個投影部和照相機對板進行檢查的方法，每個投影部包括光源和光柵元件。所述方法包括如下步驟從第一線到最后一線順序地打開照相機；利用投影部中的第一投影部將光柵圖案光照射到板上；在最后一線打開的時間和第一線關(guān)閉的時間之間存在的預(yù)定的時間間隔內(nèi)，使包括在不同于第一投影部的至少一個第二投影部中的光柵元件移動。在最后一線打開的時間和第一線關(guān)閉的時間之間存在的預(yù)定的時間間隔內(nèi)，第一投影部可以照射光柵圖案光。本發(fā)明的示例性實施例公開了一種對板進行檢查的方法。所述方法包括如下步驟將設(shè)置有多個測量目標(biāo)的檢查板裝載到檢查設(shè)備；劃分測量目標(biāo)在照相機的視場中所處的檢查區(qū)域，以獲取每個檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)；利用所獲取的每個檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)檢查測量目標(biāo)的形狀。劃分檢查區(qū)域以獲取圖像數(shù)據(jù)的步驟可以包括將圖案光照射到測量目標(biāo)上，并利用照相機接收被測量目標(biāo)反射的反射圖案光。測量目標(biāo)可以對應(yīng)于沿預(yù)定的方向設(shè)置成多行的板。檢查板可以對應(yīng)于用來固定測量目標(biāo)的固定支撐件。檢查測量目標(biāo)的形狀的步驟可以包括將所獲取的每個檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)進行映射，以生成每個測量目標(biāo)的整個圖像。根據(jù)本發(fā)明，同時執(zhí)行照相機的拍攝和光柵的移動，從而極大地縮短了對三維形狀的測量時間。另外，由于縮短了測量時間，所以可以充分地增加照相機的拍攝時間，從而確保拍攝所需的光量。
此外，通過使用多個中央處理單元對多個圖像進行算術(shù)處理，從而提高了對圖像的處理速度。此外，在利用一個投影部和照相機移動光柵元件和拍攝多個相位變化的圖像的過程中，在照相機的沒有執(zhí)行拍攝圖像的卷簾時間內(nèi)使光柵元件移動，從而縮短了測量時間。此外，在利用至少兩個投影部拍攝測量目標(biāo)的圖像的過程中，在相關(guān)的投影部不照射光的幀間隔內(nèi)使光柵元件移動，從而更多地縮短了測量時間。此外，在測量安裝有多個測量目標(biāo)的檢查板的過程中，僅僅測量測量目標(biāo)所處的檢查區(qū)域，從而縮短了照相機的拍攝時間。此外，僅使用了檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，可以縮短需要處理的數(shù)據(jù)量，尤其是，可以縮短在映射圖像時用于比較的數(shù)據(jù)量，從而極大地縮短了測量時間。應(yīng)該理解的是，前面的總體描述和以下的詳細(xì)描述都是示例性的和說明性的，并且意圖對所要求保護的本發(fā)明提供進一步的解釋。


附圖示出了本發(fā)明的各實施例并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理，包括所述附圖以提供對本發(fā)明的進一步的理解，所述附圖被并入且構(gòu)成說明書的一部分。圖I是示出使用傳統(tǒng)的三維形狀測量設(shè)備測量三維形狀的方法的框圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的三維形狀測量設(shè)備的示意圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的驅(qū)動包括三個投影部的三維形狀測量設(shè)備的方法的框圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的驅(qū)動包括三個投影部的三維形狀測量設(shè)備的方法框圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的三維形狀測量設(shè)備的示意圖。圖6和圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的對多個圖像進行算術(shù)處理的方法的框圖。圖8是示出通過使用單CPU來對多個圖像進行算術(shù)處理的過程的框圖。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的對多個圖像進行算術(shù)處理的方法的框圖。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的對多個圖像進行算術(shù)處理的方法的框圖。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的板檢查設(shè)備的示意圖。圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的對板進行檢查的方法的時序圖。圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的對板進行檢查的方法的時序圖。圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的板檢查設(shè)備的示意圖。圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的對板進行檢查的方法的流程圖。圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的檢查板的平面圖。圖17是示出圖16中的檢查板的局部圖像的平面圖，所述局部圖像由照相機拍攝。
具體實施方式
在下文中參照示出本發(fā)明的示例實施例的附圖來更充分地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實施，并且不應(yīng)被解釋成局限于這里闡述的示例實施例。相反，提供這些示例實施例以使本公開將是徹底的和完全的，并將把本發(fā)明的范圍充分傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰起見，可能夸大層和區(qū)域的尺寸和相對尺寸。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件或?qū)颖恢赋觥霸凇绷硪辉驅(qū)印吧稀?、“連接到”或“結(jié)合到”另一元件或?qū)訒r，該元件或?qū)涌芍苯釉诹硪辉驅(qū)由?、直接連接到或直接結(jié)合到另一元件或?qū)?，或者可以存在中間元件或中間層。相反，當(dāng)元件被指出“直接在”另一元件或?qū)印吧稀薄?“直接連接到”或“直接結(jié)合到”另一元件或?qū)訒r，不存在中間元件或中間層。相同的標(biāo)號始終表示相同的元件。如這里所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)所列的項目的任意組合和所有組合。應(yīng)當(dāng)理解，雖然在這里可使用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各個元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅僅用來將一個元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一個區(qū)域、層或部分區(qū)分開來。因此， 在不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一元件、第一組件、第一區(qū)域、第一層或第一部分可以被稱為第二元件、第二組件、第二區(qū)域、第二層或第二部分。可在這里使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下面的”、“在…上方”、“上面的”等空間關(guān)系術(shù)語來容易地描述圖中所示的一個元件或特征與其他元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解，除了附圖中描述的方位以外，空間關(guān)系術(shù)語還意圖包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的裝置翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件的方位隨后將被定位在其他元件或特征的“上方”。因此，示例性術(shù)語“在…下方”可以包括 “在…上方”和“在…下方”兩種方位。裝置可以位于另外的方位(旋轉(zhuǎn)90度或者在其他方位)，進而這里使用的空間關(guān)系描述符應(yīng)該被相應(yīng)地解釋。這里使用的術(shù)語僅僅是為了描述特定的示例實施例，而非意圖限制本發(fā)明。如這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式。還將理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，說明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。這里參照剖視圖來描述本發(fā)明的示例實施例，所述剖視圖是本發(fā)明的理想化示例實施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖。這樣，預(yù)計會出現(xiàn)例如由制造技術(shù)和/或公差引起的圖示的形狀變化。因此，本發(fā)明的示例實施例不應(yīng)該被解釋為局限于在此示出的區(qū)域的具體形狀，而應(yīng)該包括例如由制造導(dǎo)致的形狀上的偏差。例如，示出為矩形的注入?yún)^(qū)域在其邊緣通常具有倒圓或曲線的特征和/或注入濃度的梯度，而不是從注入?yún)^(qū)域到非注入?yún)^(qū)域的二元變化。同樣地，通過注入形成的埋區(qū)可導(dǎo)致在埋區(qū)和通過其發(fā)生注入的表面之間的區(qū)域中出現(xiàn)一定程度的注入。因此，在圖中示出的區(qū)域?qū)嶋H上是示意性的，它們的形狀并不意圖示出裝置的區(qū)域的實際形狀，也不意圖限制本發(fā)明的范圍。除非另有定義，否則這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的意思相同的意思。將進一步理解，除非這里明確定義，否則術(shù)語(例如在通用的字典中定義的術(shù)語)應(yīng)該被解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域的上下文中它們的意思相同的意思，而不是理想地或者過于形式化地解釋它們的意思。6/16 頁以下，將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實施例。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的三維形狀測量設(shè)備的示意圖。參照圖2，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的三維形狀測量設(shè)備100包括投影部110， 其數(shù)量是“m” ;成像部120 ;控制部130。所述“m”是大于或等于2的自然數(shù)。m個投影部110中的每一個將光柵圖案光投影到固定于工作臺140的測量目標(biāo) 150上。投影部110可布置成照射相對于測量目標(biāo)150的法線以預(yù)定的角度傾斜的光柵圖案光。例如，三維形狀測量設(shè)備100可包括2、3、4或6個投影部110，多個投影部110可相對于測量目標(biāo)的法線對稱地布置。投影部110中的每一個包括光源111和光柵元件112。每個投影部110還可包括投影透鏡部件113。光源111朝著測量目標(biāo)150照射光。光柵元件112將從光源111產(chǎn)生的光轉(zhuǎn)換成根據(jù)它的光柵圖案的光柵圖案光。利用諸如致動器的光柵移動器件(未示出) 使光柵元件112每一次移動2 n /n并且總共移動η次，以產(chǎn)生相位變化(phase-transited) 的光柵圖案光?！唉恰笔谴笥诨虻扔?的自然數(shù)。投影透鏡部件113將光柵元件112產(chǎn)生的光柵圖案光投影到測量目標(biāo)150上。投影透鏡部件113可包括例如多個透鏡的組合并聚焦光柵元件112產(chǎn)生的光柵圖案光，以將經(jīng)聚焦的光柵圖案光投影到測量目標(biāo)150上。因此， 在光柵元件112移動η次時，每一個投影部110針對每次移動將光柵圖案光投影到測量目標(biāo)150上。成像部120拍攝因投影到測量目標(biāo)150上的光柵圖案光而從測量目標(biāo)150反射的光柵圖案圖像。由于三維形狀測量設(shè)備100包括m個投影部110并相對于每個投影部110 執(zhí)行拍攝η次，所以圖像部120拍攝光柵圖案圖像nXm次。成像部120可包括照相機121 和成像透鏡部件122，以拍攝光柵圖案圖像。照相機121可采用CXD或CMOS照相機。因此， 被測量目標(biāo)150反射的光柵圖案圖像經(jīng)由成像透鏡部件122被照相機121拍攝?？刂撇?30通常控制包括在三維形狀測量設(shè)備100中的組件。控制部130移動光柵元件η次，并控制投影部110，以針對每次移動將光柵圖案光投影到測量目標(biāo)150上。另外，控制部130控制成像部120，以拍攝被測量目標(biāo)150反射的光柵圖案圖像。為了減少三維形狀測量設(shè)備100的總測量時間，當(dāng)利用m個投影部110中的一個拍攝光柵圖案圖像時，控制部130控制移動至少一個其他的投影部110的光柵元件112。例如，通過利用m個投影部110中的一個投影部110拍攝光柵圖案圖像，然后對于緊接著的另一投影部110的拍攝時間，控制部130可使一個投影部110的光柵元件112移動2 π /η。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的驅(qū)動包括兩個投影部的三維形狀測量設(shè)備的方法的框圖。參照圖2和圖3，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的三維形狀測量設(shè)備100包括兩個投影部110，例如第一投影部IlOa和第二投影部110b。在利用第一投影部IlOa拍攝圖案圖像I 一次的同時，控制部130使第二投影部 IlOb的光柵元件112移動與2 π /n的相位對應(yīng)的距離。然后，在利用第二投影部IlOb拍攝圖案圖像2 —次的同時，控制部130使第一投影部IlOa的光柵元件112移動與2 π /n的相位對應(yīng)的距離。換句話說，通過利用第一投影部IlOa拍攝光柵圖案圖像1，然后對于緊接著的第二投影部IlOb的拍攝時間，控制部130移動第一投影部IlOa的光柵元件112。然后， 控制部130通過使用第一投影部IlOa和第二投影部IlOb重復(fù)上述過程，以控制光柵圖案
9圖像3至光柵圖案圖像8的拍攝。此后，控制部130組合通過使用第一投影部IlOa拍攝的光柵圖案圖像I、光柵圖案圖像3、光柵圖案圖像5和光柵圖案圖像7，以獲取第一相位信息，并且組合通過使用第二投影部IlOb拍攝的光柵圖案圖像2、光柵圖案圖像4、光柵圖案圖像6和光柵圖案圖像8，以獲取第二相位信息，然后通過利用第一相位信息和第二相位信息來測量出測量目標(biāo)150的三維形狀。如上所描述的，當(dāng)照相機的拍攝和光柵的移動同時執(zhí)行時，與圖I中描述的方法相比，大大減少了測量時間。另外，由于測量時間的減少，可以充分增加照相機的拍攝時間， 從而可獲取拍攝所需要的光量。在圖3中，例如，描述了對于每個投影部110執(zhí)行四次拍攝的4桶方法(4-bucket method)?？蛇x擇地，可將上述方法應(yīng)用到諸如3桶的各種桶方法。同時，當(dāng)三維形狀測量設(shè)備100包括三個或更多個投影部110時，控制部130通過分別使用第一個投影部至最后一個投影部(即，第m投影部)一次，來控制光柵圖案圖像的拍攝m次，同時，在第m次的拍攝時間中的沒有使用的投影部的光柵元件在非拍攝時間中移動2 π /η。例如，將參照圖4來描述針對在三維形狀測量設(shè)備包括三個投影部的情況下的驅(qū)動方法。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的驅(qū)動包括三個投影部的三維形狀測量設(shè)備的框圖。參照圖4，三維形狀測量設(shè)備可包括三個投影部，例如，第一投影部、第二投影部和第三投影部。例如，三個投影部可被布置為關(guān)于測量目標(biāo)的中心相互分離120度角。當(dāng)使用三個投影部中的第一投影部來拍攝光柵圖案圖像I時，將剩余投影部中的一個(例如，第三投影部)的光柵元件移動與2 π/n的相位對應(yīng)的距離。然后，當(dāng)使用第二投影部來拍攝光柵圖案圖像2時，將剩余投影部中的一個(例如，第一投影部)的光柵元件移動與2 π /n的相位對應(yīng)的距離。然后，當(dāng)使用第三投影部來拍攝光柵圖案圖像3時，將剩余投影部中的一個(例如，第二投影部)的光柵元件移動與2 π/n的相位對應(yīng)的距離。然后，使用第一投影部、第二投影部和第三投影部來重復(fù)上述過程以拍攝光柵圖案圖像4至光柵圖案圖像12。由于拍攝時間的減少，可相對地增加光柵元件的移動時間。例如，當(dāng)拍攝時間是大約5ms，并且光柵元件的移動時間是大約7ms時，光柵元件的移動時間變得比拍攝時間長大約2ms。因此，由于在一個拍攝時間內(nèi)光柵元件是不能移動的，所以對于兩個拍攝時間來移動光柵元件的移動。因此，在投影光柵圖案光之前的至少兩個拍攝時間之前，每個投影部可優(yōu)選地移動該投影部的光柵元件。例如，在拍攝光柵圖案圖像4之前，第一投影部可優(yōu)選地對于光柵圖案圖像2和光柵圖案圖像3的兩個拍攝時間移動第一投影部的光柵元件。為此， 直接在拍攝光柵圖案圖像之后，每個投影部可優(yōu)選地移動該投影部的光柵元件。在完成光柵圖案圖像I至光柵圖案圖像12的拍攝之后，將使用第一投影部拍攝的光柵圖案圖像1、4、7和10組合以獲取第一相位信息，將使用第二投影部拍攝的光柵圖案圖像2、5、8和11組合以獲取第二相位信息，將使用第三投影部拍攝的光柵圖案圖像3、6、9和 12組合以獲取第三相位信息。然后，使用第一相位信息、第二相位信息和第三相位信息來測量測量目標(biāo)的三維形狀。
在圖4中，例如，描述了 4桶方法，在該方法中對每個投影部執(zhí)行4次拍攝?？蛇x的，可將上述方法應(yīng)用到各種桶方法，例如，3桶。另外，可將圖4中的方法應(yīng)用到包括4個或4個以上投影部的三維形狀測量設(shè)備。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的三維形狀測量設(shè)備的示意圖。參照圖5，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的三維形狀測量設(shè)備300包括投影部310、照相機部320和控制部330。例如，三維形狀測量設(shè)備300測量形成在基礎(chǔ)板10上的預(yù)定測量目標(biāo)20的三維形狀。投影部310被設(shè)置在基礎(chǔ)板10上方以將光照射到形成在基礎(chǔ)板10上的測量目標(biāo) 20。投影部310包括至少一個照射單元，例如，可包括第一照射單元312和第二照射單元 314。第一照射單元312被設(shè)置在基礎(chǔ)板10上方沿相對于測量目標(biāo)20傾斜的第一方向照射第一光。第二照射單元314沿與第一方向相對于基礎(chǔ)板10對稱的第二方向照射第二光。具體地，第一照射單元312可向測量目標(biāo)20照射第一光柵圖案光，第二照射單元 314可向測量目標(biāo)20照射第二光柵圖案光。在示例性實施例中，第一照射單元312和第二照射單元314中的每一個可包括光源(未不出)，產(chǎn)生光；光柵單兀，來自光源的光穿過該光柵單兀以形成第一光柵圖案光或第二光柵圖案光；投影透鏡(未示出)，將第一光柵圖案光或第二光柵圖案光照射在測量目標(biāo)20上。光柵單元可具有各種形狀。例如，可在玻璃基底上圖案化具有屏蔽部分和透射部分的光柵圖案，以形成光柵單元，或者可使用液晶顯示面板形成光柵單元。第一照射單元 312和第二照射單元314中的每一個還可包括精密地移動光柵單元的致動器(未示出)。例如，可通過組合多個透鏡來形成投影透鏡，投影透鏡將光柵單元產(chǎn)生的第一光柵圖案光或第二光柵圖案光聚焦在測量目標(biāo)20上。照相機部320被設(shè)置在基礎(chǔ)板10上方，以拍攝被測量目標(biāo)20反射的反射光。換言之，照相機部320可捕獲被測量目標(biāo)20反射的第一光柵圖案光或第二光柵圖案光。照相機部320可被設(shè)置在第一照射單元312和第二照射單元314之間的中部。照相機部320可包括例如，照相機單元(未示出)，捕獲第一光柵圖案光或第二光柵圖案光；接收透鏡，聚焦第一光柵圖案光或第二光柵圖案光以提供照相機。控制部330控制投影透鏡310和照相機部320，并處理照相機部320捕獲的第一光柵圖案光和第二光柵圖案光以測量二維形狀和/或三維形狀。具體地，控制部330將第一照射控制信號SI和第二照射控制信號S2分別提供給第一投影部312和第二投影部314，從而控制第一光柵圖案光和第二光柵圖案光的產(chǎn)生、光量、強度等。另外，控制部330將拍攝控制信號Con提供給照相機部320，從而控制照相機部320以在適當(dāng)?shù)臅r間捕獲第一光柵圖案光和第二光柵圖案光，并從照相機部320接收包括捕獲的光柵圖案光的數(shù)據(jù)Dat。三維形狀測量設(shè)備300還可測量與圖5中的測量目標(biāo)不同的具有相對大面積的大面積測量目標(biāo)(未示出)。為了測量大面積測量目標(biāo)的三維形狀，可需要將大面積測量目標(biāo)劃分為多個測量區(qū)域。換言之，三維形狀測量設(shè)備300測量并組合測量區(qū)域的三維形狀，從而測量大面積測量目標(biāo)的三維形狀。因此，三維形狀測量設(shè)備300拍攝在任一個測量區(qū)域中的圖像，然后可需要拍攝在另一測量區(qū)域中的圖像。當(dāng)在先前時間拍攝的在“一個測量區(qū)域”中的圖像定義為“先前圖像”時，在下一時間拍攝的在“另一測量區(qū)域”中的圖像定義為“當(dāng)前圖像”，三維形狀測量設(shè)備300在拍攝當(dāng)前圖像時使用多個中央處理單元算術(shù)地處理已經(jīng)拍攝的先前圖像。例如，控制部330可包括第一中央處理單元CPUl和第二中央處理單元CPU2以在拍攝當(dāng)前圖像時算術(shù)地處理先前圖像。圖6和圖7是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的算術(shù)地處理多個圖像的方法的框圖。具體地，圖6示出使用兩個中央處理單元CPUl和CPU2算術(shù)地處理多個圖像的過程，圖 7示出使用三個中央處理單元CPU1、CPU2和CPU3算術(shù)地處理多個圖像的過程。在示例性實施例中，三維形狀測量設(shè)備基本上與圖5中示出的三維形狀測量設(shè)備 300相同，因此將省略任何進一步的描述。參照圖6，在示例性實施例中，可通過將測量目標(biāo)劃分為多個測量區(qū)域F0V1、 F0V2、F0V3、F0V4、…等來測量測量目標(biāo)。例如，三維形狀測量設(shè)備測量在第一測量區(qū)域FOVl 中的三維形狀，然后將測量目標(biāo)區(qū)域移動到第二測量區(qū)域F0V2。然后，三維形狀測量設(shè)備測量在第二測量區(qū)域F0V2中的三維形狀，然后將測量目標(biāo)區(qū)域移動到第三測量區(qū)域F0V3。 如上所述，三維形狀測量設(shè)備可重復(fù)對每個測量區(qū)域的三維形狀測量和測量目標(biāo)區(qū)域的移動。在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的算術(shù)地處理多個圖像的方法中，首先，使用三維形狀測量設(shè)備在測量目標(biāo)的第一測量區(qū)域FOVl拍攝第一圖像。第一圖像可包括針對測量目標(biāo)沿不同方向拍攝的多路圖像(way image)。例如,第一圖像可包括第一路圖像和第二路圖像。通過來自圖5中的第一照射單元312的光形成第一路圖像，通過來自圖5中的第二照射單元314的光形成第二路圖像。在第一測量區(qū)域FOVl拍攝第一圖像之后，第一中央處理單元CPUl算術(shù)地處理第一圖像。算術(shù)地處理第一圖像的方法可包括算術(shù)地處理第一路圖像的步驟、算術(shù)地處理第二路圖像的步驟、合并第一路圖像和第二路圖像的步驟。第一中央處理單元CPUl可被包括在圖5中的控制部330中。當(dāng)?shù)谝恢醒胩幚韱卧狢PUl算術(shù)地處理第一圖像時，三維形狀測量設(shè)備的測量目標(biāo)區(qū)域從第一測量區(qū)域FOVl移動到第二測量區(qū)域F0V2，并在第二測量區(qū)域F0V2中拍攝第二圖像。與第一圖像相同，第二圖像可包括兩路圖像。在第二測量區(qū)域F0V2中拍攝第二圖像之后，與第一中央處理單元CPUl不同的第二中央處理單元CPU2算術(shù)地處理第二圖像。算術(shù)地處理第二圖像的方法與算術(shù)地處理第一圖像的方法基本相同。當(dāng)?shù)诙醒胩幚韱卧狢PU2算術(shù)地處理第二圖像時，三維形狀測量設(shè)備的測量目標(biāo)區(qū)域從第二測量區(qū)域F0V2移動到第三測量區(qū)域F0V3，并在第三測量區(qū)域F0V3中拍攝第三圖像。與第一圖像和第二圖像相同，第三圖像可包括兩路圖像。同時，在示例性實施例中，在拍攝第三圖像完成之前，結(jié)束第一中央處理單元CPUl 算術(shù)地處理第一圖像的處理。在第三測量區(qū)域F0V3中拍攝第三圖像之后，第一中央處理單元CPUl算術(shù)地處理第三圖像。算術(shù)地處理第三圖像的方法與算術(shù)地處理第一圖像和第二圖像的方法基本相同。如上所述，當(dāng)三維形狀測量設(shè)備的測量目標(biāo)區(qū)域?qū)γ總€測量區(qū)域移動時，測量多個圖像，并且圖像可被劃分并使用第一中央處理單元CPUl和第二中央處理單元CPU2算術(shù)地處理。換言之，第一中央處理單元CPUl可算術(shù)地處理在奇數(shù)測量區(qū)域中拍攝的圖像，第二中央處理單元CP2可算術(shù)地處理在偶數(shù)測量區(qū)域中拍攝的圖像。參照圖7，可使用三個中央處理單元CPU1、CPU2和CPU3對在測量目標(biāo)的測量區(qū)域中拍攝的圖像進行圖像處理。換言之，第一中央處理單元CPUl可算術(shù)地處理在標(biāo)號為1、4、 7、…等測量區(qū)域中拍攝的圖像，第二中央處理單元CPU2可算術(shù)地處理在標(biāo)號為2、5、8、… 等測量區(qū)域中拍攝的圖像，第三中央處理單元CPU3可算術(shù)地處理在標(biāo)號為3、6、9、…等測量區(qū)域中拍攝的圖像。結(jié)果，從在第一測量區(qū)域FOVl中的拍攝結(jié)束的時間至在第四測量區(qū)域F0V4中的拍攝結(jié)束的時間，第一中央處理單元CPUl可算術(shù)地處理在第一測量區(qū)域FOVl 中拍攝的第一圖像。另外，對于與第一中央處理單元CPUl可進行算術(shù)的處理的時間基本上相同的時間，第二中央處理單元CPU2和第三中央處理單元CPU3可算術(shù)地處理在每個測量區(qū)域中的圖像。在圖6和圖7中，使用兩個或三個中央處理單元來算術(shù)地處理每個測量區(qū)域的圖像?？蛇x地，可使用四個或四個以上的中央處理單元來算術(shù)地處理對于每個測量區(qū)域的圖像。圖8是示出使用單個中央處理單元算術(shù)地處理多個圖像的過程的框圖。參照圖8，當(dāng)使用單個中央處理單元CPU來算術(shù)地處理在每個測量區(qū)域中拍攝的多個圖像時，可延長對測量目標(biāo)的三維形狀進行測量時的測量時間。即，由于單個中央處理單元CPU算術(shù)地處理的在每個測量區(qū)域中拍攝的所有圖像，所以三維形狀測量設(shè)備可具有在測量區(qū)域的拍攝區(qū)域之間的等待時間。因此，用于拍攝測量目標(biāo)的三維形狀的測量時間可被延長。然而，在本實施例中，使用多個中央處理單元來算術(shù)的處理每個測量區(qū)域的圖像， 因此，可去除在測量區(qū)域的拍攝處理之間的等待時間，從而減少對測量目標(biāo)的三維形狀進行測量的時間。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的算術(shù)地處理多個圖像的方法的框圖。除第一中央處理單元CPUl和第二中央處理單元CPU2的算術(shù)處理之外，圖9中的算術(shù)地處理多個圖像的方法與圖6中描述的算術(shù)地處理多個圖像的方法基本相同。因此， 將省略除第一中央處理單元CPUl和第二中央處理單元CPU2的算術(shù)處理之外的任何進一步描述。參照圖9，第一中央處理單元CPUl算術(shù)地處理在每個測量區(qū)域中拍攝的圖像的一部分，第二中央處理單元CPU2算術(shù)地處理圖像的剩余部分。例如，第一中央處理單元CPUl 算術(shù)地處理在第一測量區(qū)域中拍攝的第一圖像的一部分，第二中央處理單元CPU2算術(shù)地處理第一圖像的剩余部分。在示例性實施例中，在每個測量區(qū)域中拍攝的圖像包括沿不同方向拍攝的第一路圖像和第二路圖像，因此，第一中央處理單元CPUl可算術(shù)處理第一路圖像，第二中央處理單元CPU2可算術(shù)地處理第二路圖像。第一中央處理單元CPUl和第二中央處理單元CPU2
13中的一個算術(shù)地處理用于第一路圖像和第二路圖像的算術(shù)地處理過的數(shù)據(jù)的合并。根據(jù)本實施例，當(dāng)在每個測量區(qū)域中拍攝的圖像包括多路圖像時，中央處理單元 (中央處理單元的數(shù)量與多路圖像的數(shù)量相同)分別算術(shù)地處理多路圖像。因此，可減少用于測量目標(biāo)的三維形狀的測量時間。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的算術(shù)地處理多個圖像的方法。除第一中央處理單元CPUl和第二中央處理單元CPU2的算術(shù)處理之外，圖10中的算術(shù)地處理多個圖像的方法與圖6中的算術(shù)地處理多個圖像的方法基本相同。因此，將省略除第一中央處理單元CPUl和第二中央處理單元CPU2的算術(shù)處理之外的任何進一步描述。參照圖10，在每個測量區(qū)域中拍攝的圖像被劃分為多個片段(segment)，并且多個中央處理單元算術(shù)地處理劃分的片段。例如，當(dāng)在每個測量區(qū)域中拍攝的圖像包括沿不同方向拍攝的第一路圖像和第二路圖像時，用于第一路圖像和第二路圖像中的每一個的算術(shù)處理可被劃分為八個片段F1、 F2、F3、F4、F5、F6、F7和F8。第一中央處理單元CPUl可算術(shù)地處理奇數(shù)片段FI、F3、F5和 F7，第二中央處理單元CPU2可算術(shù)地處理偶數(shù)片段F2、F4、F6和F8。合并用于第一路圖像和第二路圖像的算術(shù)地處理過的數(shù)據(jù)的處理也可被劃分為多個片段。例如，合并處理可被劃分為四個片段M1、M2、M3和M4。第一中央處理單元CPUl 可合并第一片段Ml和第三片段M3，第二中央處理單元CPU2可合并第二片段M2和第四片段 M4。根據(jù)本實施例，在每個測量區(qū)域中拍攝的圖像被劃分為多個片段，并且多個中央處理器單元算術(shù)地處理片段。因此，可減少用于測量目標(biāo)的三維測量形狀的測量時間。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的板檢查設(shè)備。參照圖11，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的板檢查設(shè)備500包括臺540，支撐并移動形成有測量目標(biāo)的板550 ;至少一個投影部510，將光柵圖案光照射到板550 ;照相機530， 拍攝被板550反射的反射光柵圖像。此外，板檢查設(shè)備500還可包括照射部520，設(shè)置為與臺540相鄰以與投影部510無關(guān)地將光照射到板550。投影部510將用于獲取三維信息(例如，高度信息、可見度信息等)的光柵圖案光照射到板550上，以測量形成在板550上的測量目標(biāo)的三維形狀。例如，投影部510包括光源512,產(chǎn)生光；光柵兀件514,將來自光源512的光轉(zhuǎn)換為光柵圖案光；光柵移動器件516, 柵距式移動光柵元件514 ;投影透鏡518，將光柵元件514轉(zhuǎn)換的光柵圖案光照射到測量目標(biāo)上。為了光柵圖案光的相位變化，可使用光柵移動器件516(例如，壓電(PZT)致動器) 來移動光柵元件514每次2 π/n并總共移動n-Ι次。“η”是大于或等于2的自然數(shù)。多個投影部710可被設(shè)置為關(guān)于照相機530的中心相互分離為基本恒定角度，從而增加檢查精度。照射部520可具有圓環(huán)形狀，并安裝為與臺540相鄰。照射部520將光照射到板 550以設(shè)置板550的初始對齊、檢查區(qū)域等。例如，照射部520可包括產(chǎn)生白光的熒光燈或包括分別產(chǎn)生紅光、綠光和藍光的紅色發(fā)光二極管(LED)、綠色LED和藍色LED中的至少一個的LED。照相機530通過來自投影部510的光柵圖案光來拍攝板550的反射光柵圖像，并通過來自照射部520的光來拍攝板550的反射圖像。例如，照相機530可設(shè)置在板550上方。在示例性實施例中，照相機530可采用具有卷簾式快門模式(rolling shutter mode)的使用CMOS傳感器的照相機。具有卷簾式快門的照相機530不拍攝整個圖像的用于測量目標(biāo)的一個幀的快照(snapshot)，而是沿從上至下的線或行順序地掃描用于測量目標(biāo)的一個幀的圖像，以獲取圖像數(shù)據(jù)。具有上述結(jié)構(gòu)的板檢查設(shè)備500使用投影部510或照射部520將光照射到板550 上并且使用照相機550拍攝板550的圖像，從而測量板550的三維圖像和二維圖像。圖11 中示出的板檢查設(shè)備500僅是示例，并且可將板檢查設(shè)備500不同地修改為包括一個或多個投影部和照相機。以下，將詳細(xì)描述使用具有上述結(jié)構(gòu)的板檢查設(shè)備500檢查板的方法。圖12是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的檢查板的方法的時序圖。在圖12中，描述了使用一個投影部和具有卷簾式快門的照相機來檢查板的方法。參照圖11和圖12，為了拍攝形成在板550上的測量目標(biāo)的圖像，照相機530對從按矩陣排列來形成一個幀的像素的第一線610至最后一線620的每條線順序的打開快門， 以接收被板550反射的反射光柵圖像。S卩，CMOS圖像傳感器具有電子快門功能，并且由于該功能與對每條線順序地掃描二維地排列的像素并獲得其信號的卷簾式快門模式對應(yīng)，所以曝光時間對于每條線不同。因此，從第一線610至最后一線620，越來越遲地打開照相機 530的快門。例如，從第一線610的打開時間PO至最后一線620的打開時間Pl延遲卷簾時間RT。投影部510對于在第一時間Pl與第二時間P2之間存在的預(yù)定第一時間間隔tl 將光柵圖案光照射到測量目標(biāo)上，其中，快門在第一時間Pl對于最后一線620打開，快門在第二時間P2對于第一線610關(guān)閉。換言之，包括在投影部510中的光源512產(chǎn)生用于第一時間間隔tl的光，并且從光源512產(chǎn)生的光被光柵兀件514轉(zhuǎn)換為光柵圖案光以照射形成在板550上的測量目標(biāo)。當(dāng)對于與打開時間PO和第一時間Pl之間的時間間隔對應(yīng)的卷簾時間RT照射光時，其中，快門在打開時間PO對于第一線610打開，快門在第一時間Pl對于最后一線620 打開，照相機530無法完整地拍攝一個幀的全部圖像。因此，可照射光柵圖案光除卷簾時間 RT之外的時間，從而保持測量質(zhì)量。此外，為了保持測量質(zhì)量并允許測量時間盡可能得短， 例如，從快門對于最后一線620打開的第一時間P1，對于第一時間間隔tl投影部510將光柵圖案光照射到測量目標(biāo)。第一時間間隔tl表示照相機530可充分地拍攝一個幀的圖像的所需的最少時間。投影部510可對于比第一時間間隔tl長的時間將光柵圖案光照射到測量目標(biāo)上。當(dāng)通過一次照射光柵圖案光來完成一個幀的拍攝反射光柵圖像時，使用光柵移動器件516來移動光柵兀件514達2 π /n,并對下一巾貞拍攝反射光柵圖像?！唉恰笔谴笥诘扔? 的自然數(shù)。為了減少檢查時間，對于這種時間間隔移動光柵元件514，S卩，對于該時間間隔從第一線610至最后一線620打開快門。例如，對于第三時間Ρ3與第四時間Ρ4之間的第二時間間隔t2移動光柵元件514，其中，在第三時間P3完成投影部510的照射，在第四時間P4對于最后一線620關(guān)閉快門。換言之，使用光源512不產(chǎn)生光的時間和快門的卷簾時間 RT來移動光柵元件514。換言之，對于照相機530的所有線同時地接收反射光柵圖像的時間間隔，不移動光柵元件514。通常，使用光柵移動器件516(例如，壓電(PZT)致動器)移動一次光柵元件514的第二時間間隔t2大于為了獲取圖像而執(zhí)行照射的第一時間間隔tl， 并且大于或等于照相機530的卷簾時間RT。因此，拍攝用于一個幀的圖像所需的時間與第一時間間隔tl加上移動光柵元件 514的第二時間間隔t2的時間對應(yīng)。同時，由于板檢查設(shè)備500采用η桶算法，所以光柵元件514每次移動2 π /n并且總共移動n-Ι次，照相機530接收與光柵元件514的移動對應(yīng)的反射光柵圖像η次。如上所述,在利用一個投影部510和照相機530在光柵元件514移動時拍攝多個相位變化的圖像的過程中，光柵元件514移動照相機530的實際上沒有拍攝圖像的卷簾時間RT，從而保持測量質(zhì)量并縮短測量時間。圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的檢查板的方法的時序圖。在圖13中， 描述了利用兩個或兩個以上的投影部和具有卷簾式快門(rolling shutter)模式的照相機來檢查板的方法。參照圖11和圖13，為了拍攝形成在板550上的測量目標(biāo)的圖像，對于一幀，照相機 530對按矩陣形式布置的像素的從第一線610至最后一線620的每條線順序地打開快門。 從第一線610打開的打開時間PO到最后一線620打開的打開時間Pl延遲卷簾時間RT。例如，在第一幀中，在用于最后一線620的快門打開的第一時間Pl和用于第一線 610的快門關(guān)閉的第二時間P2之間的第一時間間隔tl內(nèi)，與至少兩個投影部510之一對應(yīng)的第一投影部510a將光柵圖案光照射到測量目標(biāo)上。換言之，在第一時間間隔tl，包括在第一投影部510a中的光源512產(chǎn)生光，光柵元件514將光源512產(chǎn)生的光轉(zhuǎn)換為光柵圖案光以照射形成在板550上的測量目標(biāo)。投影部510可以根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格而照射光柵圖案光的時間間隔比第一時間間隔tl長。為了保持測量質(zhì)量并使測量時間能夠盡可能得短，例如，第一投影部510a從用于最后一線620的快門打開的第一時間Pl將光柵圖案光照射到測量目標(biāo)上達第一時間間隔 tl。第一時間間隔tl表示照相機530可以充分地拍攝一幀的圖像的最少時間。當(dāng)利用第一投影部510a對第一幀完成拍攝圖像時，移動光柵元件514，需要再次對圖像進行拍攝。如圖12所示，當(dāng)順序地執(zhí)行光源512的照射和光柵元件514的移動時， 拍攝一巾貞的圖像所需要的最少時間對應(yīng)于光源512的照射時間加上光柵兀件514移動的時間。然而，在圖12中，當(dāng)使用至少兩個投影部510時，交替地使用投影部510來拍攝圖像， 從而更多地縮短了測量時間。具體地講，利用第一投影部510a拍攝第一幀的圖像，利用除第一投影部510a之外的另一投影部510 (例如，第二投影部510b)拍攝接下來第二幀的圖像。也就是說，在第二幀內(nèi)，在用于最后一線620的快門打開的第一時間Pl和用于第一線610的快門關(guān)閉的第二時間P2之間的第一時間間隔tl內(nèi)，第二投影部510b將光柵圖案光照射到測量目標(biāo)上。換言之，在第一時間間隔11,包括在第二投影部510b中的光源512產(chǎn)生光,光柵兀件514將光源512產(chǎn)生的光轉(zhuǎn)換為光柵圖案光以沿著與第一投影部510a的方向不同的方向照射形成在板550上的測量目標(biāo)。
為了縮短檢查時間，在投影部510不照射光的幀間隔移動光柵元件514。例如，在使用第一投影部510a拍攝反射光柵圖像的第一幀，移動包括在第二投影部510b中的第二光柵元件514 ;在使用第二投影部510b拍攝反射光柵圖像的第二幀，移動包括在第一投影部510a中的第一光柵元件514。換言之，在第一幀內(nèi)，在存在于用于最后一線620的快門打開的第一時間Pl和用于最后一線620的快門關(guān)閉的第三時間P3之間的預(yù)定的第二時間間隔t2內(nèi)，移動包括在第二投影部510b中的第二光柵元件514。例如，從第一時間Pl在第二時間間隔t2內(nèi)移動第二光柵元件514。通常，使用諸如壓電(PZT)致動器的光柵移動器件516將光柵元件514移動一次的第二時間間隔t2大于為獲取圖像而執(zhí)行照射的第一時間間隔tl，且大于或等于照相機530的卷簾時間RT。因此,拍攝一巾貞的圖像所需的時間對應(yīng)于光源512照射光的第一時間間隔tl加上從第一線610打開的打開時間PO到最后一線620打開的打開時間Pl的卷簾時間RT。在本實施例中，采用了兩個投影部510作為示例?？蛇x擇地，當(dāng)采用三個或三個以上的投影部510時，可以應(yīng)用基本相同的投影方法。如上所述，在利用兩個或兩個以上的投影部510拍攝測量目標(biāo)的圖像的過程中， 在相關(guān)的投影部510不照射光的幀間隔內(nèi)移動光柵元件514，從而保持測量質(zhì)量并更多地縮短測量時間。圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的板檢查設(shè)備的示意圖。在圖14中，可以對板或檢查板以標(biāo)號750標(biāo)示。參照圖14，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的板檢查設(shè)備700包括臺740，支撐并移動形成有測量目標(biāo)的板750 ;至少一個投影部710，將圖案光照射到板750上；照相機730，拍攝板750的圖像。此外，板檢查設(shè)備700還可以包括與臺740相鄰設(shè)置的照明部720，以獨立于投影部710地將光照射到板750上。投影部710將用來獲取諸如高度信息、可見度信息等的三維信息的圖案光照射到板750上，以對形成在板750上的測量目標(biāo)的三維形狀進行測量。例如，投影部710包括產(chǎn)生光的光源712、將光源712的光轉(zhuǎn)換為圖案光的光柵兀件714、使光柵兀件714柵距式移動的光柵移動器件716和將光柵元件714轉(zhuǎn)換的圖案光投影到測量目標(biāo)上的投影透鏡718。 對于圖案光的相位變化，可以利用諸如壓電(PZT)致動器的光柵移動器件716使光柵元件 714每一次移動2 π/n，并且總共移動n次?！唉恰睘榇笥诨虻扔?的自然數(shù)?？梢詫⒍鄠€投影部710相對于照相機730的中心以基本恒定的角度彼此分隔開設(shè)置，以提高測量精度。照明部720可以呈圓環(huán)形，并且可以與臺740相鄰地設(shè)置。照明部720將光照射到板750上，以建立板750的初始對齊、檢查區(qū)域等。例如，照明部720可以包括產(chǎn)生白光的熒光燈，或者包括具有產(chǎn)生紅光的紅色發(fā)光二極管(LED)、產(chǎn)生綠光的綠色LED和產(chǎn)生藍光的藍色LED中的至少一種的LED。照相機730通過來自投影部710的圖案光拍攝板750的圖像，通過來自照明部720 的光拍攝板750的圖像。例如，照相機730可以設(shè)置在板750的上方。照相機730可以采用使用CMOS傳感器的具有卷簾式快門模式的照相機。具有卷簾式快門模式的照相機730 以線為單位對二維布置的像素進行掃描，以獲取圖像數(shù)據(jù)?？蛇x擇地，照相機730可以采用使用C⑶傳感器的具有全局快門(global shutter)模式的照相機。具有全局快門模式的照相機730在對視場內(nèi)的圖像拍攝快照，以一次性獲取圖像數(shù)據(jù)。
具有以上結(jié)構(gòu)的板檢查設(shè)備700利用投影部710或照明部720將光照射到板750 上，利用照相機730拍攝板750的圖像，從而測量板750的三維圖像和二維圖像。圖14中示出的板檢查設(shè)備700只是示例，可以對板檢查設(shè)備700進行各種方式的修改，以包括一個或多個投影部710及照相機730。在下文中，將詳細(xì)描述使用具有以上結(jié)構(gòu)的板檢查設(shè)備700對板進行檢查的方法。在示例性實施例中，將描述對各種測量目標(biāo)例如安裝在檢查板(如夾具)上的LED條 (bar)進行檢查的方法。圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的對板進行檢查的方法的流程圖。圖16 是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的檢查板的平面圖。參照圖14、圖15和圖16，為了檢查測量目標(biāo)，在步驟S100，將其上設(shè)置了多個測量目標(biāo)810的檢查板750裝載到板檢查設(shè)備700上。例如，測量目標(biāo)810可以包括以規(guī)則的間隔安裝了 LED芯片812的LED條。檢查板750可以對應(yīng)于例如固定支撐件，在固定支撐件處形成有凹槽用來容納測量目標(biāo)810。例如，可以將測量目標(biāo)810設(shè)置在檢查板750上而沿恒定的方向布置成多行。在將檢查板750裝載到板檢查設(shè)備700上之后，使檢查板750根據(jù)臺740的移動而移動到測量位置。在檢查板750移動到測量位置之后，利用投影部710或照明部720以及照相機730 拍攝檢查板750的圖像。即，在利用投影部710將圖案光照射到檢查板750上之后，照相機 730捕獲被測量目標(biāo)810反射的圖案光，以拍攝檢查板750的圖像。當(dāng)檢查板750的尺寸大時，檢查板750的全部區(qū)域可能不在照相機730的視場FOV內(nèi)。因此，如圖16所示，將檢查板750分成與照相機730的視場FOV對應(yīng)的多個區(qū)域，并對檢查板750進行測量。圖17是示出了由照相機拍攝的圖16中的檢查板的局部圖像的平面圖。參照圖14、圖15和圖17，當(dāng)利用照相機730拍攝檢查板750的特定區(qū)域時，如圖 17所示，存在有測量目標(biāo)810存在于照相機730的視場FOV內(nèi)的部分和測量目標(biāo)810沒有存在于照相機730的視場FOV內(nèi)的部分。因此，板檢查設(shè)備700僅僅檢查除了測量目標(biāo)810 不存在的部分之外的存在有測量目標(biāo)810的部分,從而縮短測量時間。具體地講，在步驟SI 10，板檢查設(shè)備700劃分測量目標(biāo)810在照相機730的視場 FOV內(nèi)所處的檢查區(qū)域(可設(shè)定界面窗，window of interest)W0I,以獲取每個檢查區(qū)域 WOI的圖像數(shù)據(jù)。檢查區(qū)域WOI被確定得與測量目標(biāo)810至少相同或比測量目標(biāo)810稍大， 以對測量目標(biāo)810進行測量。隨著檢查區(qū)域WOI變大，用來處理的圖像數(shù)據(jù)增多，因此將檢查區(qū)域WOI確定得與測量目標(biāo)810的基本上被測量的范圍相似，從而減少用來處理的數(shù)據(jù)并縮短數(shù)據(jù)處理時間。在獲取圖像數(shù)據(jù)之前確定檢查區(qū)域W0I。例如，可以通過用戶自己對板檢查設(shè)備 700輸入測量目標(biāo)810在檢查板750上的位置的方法來確定檢查區(qū)域WOI?？蛇x擇地，可以利用板檢查設(shè)備700對檢查板750的示教來確定檢查區(qū)域WOI。S卩，通過照相機730對裝載到板檢查設(shè)備700上的檢查板750進行拍攝來區(qū)分測量目標(biāo)810存在的區(qū)域，并將所區(qū)分出的區(qū)域確定為檢查區(qū)域W0I。如上所述獲得的對于檢查區(qū)域WOI的信息可以用作隨后執(zhí)行的映射的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。獲取圖像數(shù)據(jù)的方法可以根據(jù)照相機730的種類而不同。
例如，照相機730可以采用使用CMOS圖像傳感器的具有卷簾式快門模式的照相機。具有卷簾式快門模式的照相機730以線為單位對二維布置的像素進行順序的掃描，以獲取圖像數(shù)據(jù)。具有卷簾式快門模式的照相機730并不掃描照相機730的視場FOV的整個區(qū)域，而只是以線為單位來掃描所確定的檢查區(qū)域W0I，以獲取每個檢查區(qū)域WOI的圖像數(shù)據(jù)。如上所述，通過具有卷簾式快門模式的照相機730在照相機730的視場FOV內(nèi)對檢查區(qū)域WOI進行選擇性的掃描，以獲取測量目標(biāo)810的圖像數(shù)據(jù)，從而縮短了照相機730 的掃描時間和照相機730的總體拍攝時間?？蛇x擇地，照相機730可以采用使用CXD圖像傳感器的具有全局快門模式的照相機。具有全局快門模式的照相機730對視場FOV的全部區(qū)域拍攝快景，以選擇性地獲取視場FOV的全部區(qū)域中的檢查區(qū)域WOI的圖像數(shù)據(jù)。在獲取每個檢查區(qū)域WOI的圖像數(shù)據(jù)之后，在步驟S120中，利用圖像數(shù)據(jù)來檢查測量目標(biāo)810的形狀。在檢查測量目標(biāo)810時，根據(jù)照相機730的視場FOV將一個測量目標(biāo)810分成多個要被拍攝的區(qū)域。因此，組合對每個區(qū)域的拍攝圖像，以形成測量目標(biāo)810的整個圖像。具體地講，在將檢查板750分為多個視場FOV并拍攝視場FOV之后，板檢查設(shè)備 700拍攝有少許疊置的視場F0V，并將所拍攝的圖像進行映射，從而形成測量目標(biāo)810的整個圖像。在映射圖像的過程中，將疊置區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)相互進行比較，以形成視場FOV 之間的邊界部分的圖像。在映射圖像的過程中，關(guān)于疊置區(qū)域的全部區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)不進行比較，而比較僅僅與檢查區(qū)域WOI對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)。換言之，利用通過測量檢查區(qū)域WOI 而獲取的每個檢查區(qū)域WOI的圖像數(shù)據(jù)來映射圖像。如上所述，在將相對于照相機730的視場FOV之間的疊置區(qū)域的圖像進行映射的過程中，比較的是僅僅對應(yīng)于檢查區(qū)域WOI而非全部區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，從而減少了用來處理的數(shù)據(jù)，并縮短了數(shù)據(jù)處理時間。利用通過上述的圖像映射而獲取的測量目標(biāo)810的整個圖像的圖像數(shù)據(jù)來檢查測量目標(biāo)810。例如，在測量目標(biāo)810是LED條的情形下，檢查的是LED芯片812精確地安裝在板上。除了測量目標(biāo)分開地安裝在檢查板上的情形之外，還可以將上面描述的對板進行檢查的方法應(yīng)用于用于檢查的區(qū)域在一個板上是分開的情形。如上所述，在對安裝有多個測量目標(biāo)的檢查板進行測量的過程中，對測量目標(biāo)所處的檢查區(qū)域僅僅進行選擇性的測量，從而縮短了照相機的拍攝時間。此外，由于僅僅使用了檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，所以減少了用來處理的數(shù)據(jù)，尤其是，減少了在將圖像映射時用來比較的數(shù)據(jù)，從而極大地縮短了測量時間。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以在本發(fā)明中做出各種修改和變形。因此，本發(fā)明意圖覆蓋本發(fā)明的修改和變形，只要這些修改和變形落在權(quán)利要求書及其等同物的范圍內(nèi)。
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權(quán)利要求
1.一種測量三維形狀的方法，所述方法包括如下步驟拍攝測量目標(biāo)的第一測量區(qū)域中的第一圖像；通過第一中央處理單元對第一圖像進行算術(shù)處理，以生成第一測量區(qū)域中的三維形狀；在第一中央處理單元對第一圖像進行算術(shù)處理的同時，拍攝測量目標(biāo)的第二測量區(qū)域中的第二圖像；通過第二中央處理單元對第二圖像進行算術(shù)處理，以生成第二測量區(qū)域中的三維形狀。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，所述方法還包括如下步驟在第二中央處理單元對第二圖像進行算術(shù)處理的同時，拍攝測量目標(biāo)的第三測量區(qū)域中的第三圖像；通過第一中央處理單元對第三圖像進行算術(shù)處理，以生成第三測量區(qū)域中的三維形狀。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，第一圖像和第二圖像均包括相對于測量目標(biāo)沿不同的方向拍攝的多路圖像，對第一圖像和第二圖像中的每個圖像進行算術(shù)處理的步驟是通過對每個圖像獨立地進行算術(shù)處理并對第一圖像和第二圖像的算術(shù)處理的數(shù)據(jù)進行合并來執(zhí)行的。
4.一種測量三維形狀的方法，所述方法包括如下步驟沿第一方向和第二方向拍攝測量目標(biāo)的第一測量區(qū)域中的第一圖像；在拍攝第一圖像之后，至少沿第一方向和第二方向拍攝測量目標(biāo)的第二測量區(qū)域中的第二圖像；將第一圖像劃分為與第一方向?qū)?yīng)的圖像和與第二方向?qū)?yīng)的圖像，并通過多個中央處理單元對所劃分的圖像進行算術(shù)處理，以生成第一測量區(qū)域中的三維形狀。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述中央處理單元包括第一中央處理單元，對與第一方向?qū)?yīng)的圖像進行算術(shù)處理；第二中央處理單元，對與第二方向?qū)?yīng)的圖像進行算術(shù)處理，其中，第一中央處理單元和第二中央處理單元中的至少一個將與第一方向?qū)?yīng)的圖像的算術(shù)處理過的數(shù)據(jù)和與第二方向?qū)?yīng)的圖像的算術(shù)處理過的數(shù)據(jù)進行合并。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，劃分第一圖像并對所劃分的圖像進行算術(shù)處理以生成三維形狀的步驟包括將第一圖像劃分為多個片斷，并通過中央處理單元對所劃分的片斷進行算術(shù)處理。
7.一種對板進行檢查的方法，所述方法包括如下步驟將設(shè)置有多個測量目標(biāo)的檢查板裝載到檢查設(shè)備；劃分測量目標(biāo)在照相機的視場中所處的檢查區(qū)域，以獲取每個檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)； 利用所獲取的每個檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)檢查測量目標(biāo)的形狀。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，劃分檢查區(qū)域以獲取圖像數(shù)據(jù)的步驟包括將圖案光照射到測量目標(biāo)上，并利用照相機接收被測量目標(biāo)反射的反射圖案光。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，測量目標(biāo)對應(yīng)于沿預(yù)定的方向設(shè)置成多行的板。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，檢查板對應(yīng)于用來固定測量目標(biāo)的固定支撐件。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，檢查測量目標(biāo)的形狀的步驟包括將所獲取的每個檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)進行映射，以生成每個測量目標(biāo)的整個圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維形狀測量設(shè)備和一種三維形狀測量方法。三維形狀測量方法包括如下步驟拍攝測量目標(biāo)的第一測量區(qū)域中的第一圖像；通過第一中央處理單元對第一圖像進行算術(shù)處理，以生成第一測量區(qū)域中的三維形狀；在第一中央處理單元對第一圖像進行算術(shù)處理的同時，拍攝測量目標(biāo)的第二測量區(qū)域中的第二圖像；通過第二中央處理單元對第二圖像進行算術(shù)處理，以生成第二測量區(qū)域中的三維形狀。因此，可以縮短測量時間。
文檔編號G01B11/25GK102589475SQ20111042203
公開日2012年7月18日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者宋在明, 柳希昱, 金浩, 高光一 申請人:株式會社高永科技