用成像传感器动态记录图像制造技术

在一个由光学图像记录系统和被测物体与图像记录系统之间的相对运动组成的测量系统中，规定为了产生图像记录间隔－通过将焦点的振荡运动与扫描运动叠加－允许图像记录系统（３）的焦点（Ｆ）在扫描方向振荡，在间隔期间，焦点（Ｆ）停止在被测物体（２）的表面上，或者相应地，投影在摄影机芯片（７）上的图像停止在摄影机芯片上。这种现象最好发生在被测物体和图像记录系统之间的稳态非加速相对运动期间。尽管曝光时间比较长，照明强度不充足，但还是避免了图像边缘模糊。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用成像传感器动态记录图像本专利技术涉及用图像记录系统对被测物体的表面进行光学测定的一 种方法和一种装置。当釆用图像记录系统摄取被测物体的图像时，特别是对该物体进 行测定时，必须采取措施防止被摄取的图像变模糊。倘若在被测物体 和图像记录系统之间存在连续的运动，为了产生该物体的快照，则可 能需要使用闪光照明。不过，当已经处在比较慢的速度，例如，10mm/sec，而且曝光时间为1/5000 sec，则不再可能确实地完成测量任务。 在闪光期间的相对运动己经为2微米，或者，用当前的摄影机，大约 为4像素，以致图像会相应地变模糊。此外，当用频闪闪光灯打光时， 还有强烈的光的反射，使摄取的图像质量变差。因此，有必要在工作 时使被测物体与图像记录系统之间的相对速度非常低，或者运动以增 量进行。被测物体与图像记录系统之间的这一相对运动在进行干涉测量时 特别具有危害性。另一方面，干涉测量的原理为在可能条件下应当开 拓的应用提供了可选择的大范围频谱。文件DE 10 2004 047 928 Al披露了一种光学3维测量过程，该过 程采用一个短深度视域的透镜。该透镜限定一个在测量操作过程中沿 着测量系统的光轴移动的焦点平面(在Z轴方向)。其结果便是把一 系列图像记录下来。这被称之为"图像组A (ImagestackA)"。在最简 单的情况下，这个图像组是在焦点平面处于静止状态时被记录下来的， 因为焦点平面对于被测物体表面的相对运动在图像摄取之时是停止 的。另一方面，工作是在焦点平面运动的情况下完成的，焦点平面运 动的速度比图像记录的速度慢。为了提高图像记录速度，在图像摄取时，将焦点平面的运动考虑在内。本专利技术的目的是提供一种允许提高图像记录速度的测量装置。此 外，本专利技术的目的还在于提供一种适合该装置的方法。作为本专利技术的结果，可以将图像测量系统移动穿过被测物体而不 会停止，从而记录被测物体表面的图像。这样便使测量过程加快或测 量时间缩短。防止了图像模糊。此外，没有必要一次又一次地停止被 测物体或测量系统的运动，即将其加速并停止，这样的做法在实际应 用上会导致很大的问题，例如，由此而产生的振动而造成的问题。上述的优点是按照本专利技术的方法所取得的，因为图像记录系统或 该系统上至少一个小质量的元件被分配到一个与扫描运动方向相反 的，叠加在上述扫描运动上的相对运动，由此该相对运动所持续的时 间分别为图像摄取的持续时间。扫描运动和重迭运动的方向相互重合， 因此扫描运动更是一种等速运动，而重迭运动是一种振荡运动。重迭 提供相对运动的短暂的静止阶段。被测物体和图像之间的相对运动， 或者，换句话说，被测物体表面投影在摄影机芯片上的图像和摄影机 芯片之间的相对运动，在图像摄取之时为零。从而不可能使图像变模 糊。产生短时间的图像记录间隔，因为摄影机有充足的曝光时间，并 仍然接收清晰的图像，甚至在照明较弱或不充足的情况下也是如此。 可以使用许多不同的照明技术。此项使用并不限制于频闪或闪光照明 的场合。不再需要使摄影机或摄影机头实际停止在被测物体的表面上 方或使被测物体实际停止。图像在摄影机芯片上的静态时间是通过移 动图像记录系统的光学元件而获得的，由于此原因，该运动可以是转 动、倾斜或位移运动，而且幅度很小。被移动的元件可以是镜子、透 镜、棱镜、平行板、格栅、摄影机芯片、摄影机罩壳、摄影机支架或 诸如此类的元件。不过，作用在测量装置的轴线上，使作为一个整体 的光学测量系统或被测物体移动的任何影响，都是不必要的。因而， 把执行依照本专利技术的方法而各个被移动的质量保持在最小。6原则上，可以通过移动被测物体而触发扫描运动，也可以通过移 动图像记录系统而触发扫描运动。如果图像记录系统本身相对紧凑， 重量不大，那么可以以例如等速移动被测物体通过图形记录系统的像 场，而图像记录系统本身进行振荡运动。在振荡运动过程中，图像接 收系统短暂地与被测物体同步运动。同步运动的这些阶段表示按时间 顺序的图像记录间隔，在此期间，可以将实质上静止的图像记录下来。这一运动可能影响整个测量系统，因为所述的系统正在发生振荡。 振荡的方向与被测物体的运动方向相对应。不过，还可以只允许图像 记录系统的某些部分发生振荡。这样便将由于加速而在图像记录系统 上引起的振动的影响最小化。最可取的是重迭运动以如下方式限定，即被测物体和图像之间的 相对运动在图像记录间隔期间为零。与此相关联，术语"图像A(ImageA)"被理解为指的是被图像记录系统观察到的被测物体的区 域。随着被测物体和图像之间的相对运动消失，摄影机芯片和投影图 像(即被测物体表面投影到摄影机芯片上的图像)之间的相对运动也 消失。可以提供一个伺服回路，所述伺服回路在图像记录间隔期间控制 相对运动将其设定为零，因为一个对应的重迭运动得到调节。此外， 可以检测扫描速度并可以预先规定从开始时图像记录系统中的受影响 元件的调节速度，从而使相对速度自动设定为零。通过均匀运动，例如多边镜子或诸如此类的旋转运动，至少在原 则上是可能获得重迭运动的。不过，更可取的是用有可调节的参数(频 率和振幅)的振荡运动。在更可取的情况下，重迭运动表示稳态第一 次和第二次推导。因此，希望并且得到不发生振颤的运动。在这个意 义上，具有稳态第一次和第二次推导的曲线被称为正弦波(正弦波形状)。不过，还可以提供不同形式的振荡运动，例如，让振荡运动呈 对称或不对称的曲线，三角形曲线或矩形曲线。与此无关的是，每个 重迭运动最好呈现4个阶段，即图像和被测物体之间的相对速度为零 的测量阶段，将图像记录系统的元件加速到超前或通过速度的加速阶 段，超前速度的元件的运动以及将元件的速度降低到扫描速度(图像 和测量物体之间的相对速度为零)。在某些情况下，当从加速阶段直 接过渡到减速阶段时，超前速度或通过速度的元件的运动阶段可以被 忽略。上文所讨论的相应的优点不仅形成了依据本专利技术的方法，并且还 形成了执行本方法的相应的装置。用于图像记录系统元件运动的执行 机构最可取的为压力执行机构。这些执行机构是由考虑到如扫描速度 等外部参数的控制和/或调节装置启用的。图像记录系统最好是由几个执行机构，如两个或三个执行机构组 成，这些执行机构限定重迭运动的各个方向。例如，以这种方式，焦点平面可以在Z向(光轴的方向)运动，或者在X向或Y向运动，因 而即使在空间即3维扫描运动的情况下，图像也可以停止在摄影机芯 片上，以连续发生图像记录间隔。本专利技术的其他的细节和具体实施内容都可以从图纸、描述和权利 要求中清楚地了解到。图纸表现的是专利技术的具体实施示例。它们表现 在图l:有被测物体和图像记录系统的测量系统示意图； 图2:扫描运动和重迭运动的速度曲线的按时间进程；图2a:由此产生的图像和摄影机芯片之间的相对运动，以时间的轨迹表示；图3:由图像记录系统组成的测量系统的一种具体实施，以产生与 光轴成直角的重迭运动；图4:依据本专利技术的测量系统的另一幅示意图；及8图5:依据本专利技术的测量系统的另一种具体实施的示意图。附图说明图1所示为对被测物体2进行光学测定的测量系统1。该测量系统 由一个图形记录系统3和被测物体的支架4组成，这两个部分可以相 互作相对运动。基本上，相对运动可包括全部三个空间方向。在当前 的具体实施示例本文档来自技高网...

【技术保护点】
为了记录一幅图像，通过一个图像记录系统（３）对被测物体表面进行光学测定的方法，所述方法由以下特征组成：　－被测物体和图像记录系统以一个扫描方向按一个扫描速度互相作相对运动，　－为了生成图像记录间隔（Ｖ），图像记录系统（３）的至少一个元件（８，１２），所述元件限定被摄取的图像相对于被测物体（２）的位置，或者被测物体（２），被传递以重迭运动，从而使被测物体（２）和图像之间的相对运动的速度至少在一段短时间内明显低于扫描速度或者等于零。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖纳齐根拜因，卡尔弗里德马尔，
申请(专利权)人：陆马尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]