检查装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010080761.8 (22)申请日 2020.02.05 (30)优先权数据 2019-021810 2019.02.08 JP (71)申请人 株式会社基恩士 地址 日本大阪府 (72)发明人 大野修平 (74)专利代理机构 北京格罗巴尔知识产权代理 事务所(普通合伙) 11406 代理人 孙德崇 (51)Int.Cl. G01B 11/25(2006.01) (54)发明名称 检查装置 (57)摘要 提供一种检查装置， 其在实现小型化的同时 容易准确地掌握测量对象的。

2、形状和表面状态。 从 光源(111113)发射绿色光、 蓝色光和红色光以 生成白色光。 白色光从图案生成部(118)反射， 并 使白色的多个结构光顺次投射到测量对象上。 摄 像部(120)接收从测量对象反射的光， 并生成多 个图案图像数据。 基于多个图案图像数据生成高 度数据。 从光源(111113)顺次发射绿色光、 蓝 色光和红色光， 这些光从图案生成部(118)反射， 并使绿色光的均匀光、 蓝色光的均匀光和红色光 的均匀光顺次投射到测量对象上。 摄像部(120) 接收测量对象反射的均匀光， 并顺次生成多个纹 理图像数据。 将多个纹理图像数据合成， 由此生 成彩色纹理图像数据。 权利要求书2。

3、页 说明书12页 附图8页 CN 111551130 A 2020.08.18 CN 111551130 A 1.一种检查装置， 包括： 多个光源， 其被配置为设置成分别发射具有相互不同的波长的多个光， 并且使所发射 的多个光在预先设置的共同光路中行进； 图案生成部， 其设置在所述共同光路上， 并且被配置为接收在所述共同光路中行进的 光， 并基于所接收到的光来选择性地生成结构光和均匀光， 以使所生成的结构光或均匀光 在所述共同光路中行进并投射到测量对象上； 光投射控制部， 其被配置为使光从所述多个光源中的至少一个光源发射， 控制所述多 个光源和所述图案生成部以使用从所述至少一个光源发射的光在相。

4、位偏移的同时生成多 个结构光， 并且控制所述多个光源和所述图案生成部以从所述多个光源顺次生成分别具有 多个波长的多个均匀光； 摄像部， 其被配置为通过顺次接收从所述测量对象所反射的多个结构光来顺次生成用 于表示所述测量对象的图像的多个图案图像数据， 并且通过顺次接收从所述测量对象所反 射的多个均匀光来顺次生成用于表示所述测量对象的图像的多个纹理图像数据； 图像数据生成部， 其被配置为基于所述多个图案图像数据来生成用于表示所述测量对 象的高度图像的高度数据， 并且通过将所述多个纹理图像数据合成来生成用于利用与多个 波长相对应的多个颜色表示所述测量对象的图像的彩色纹理图像数据； 以及 检查部， 其。

5、被配置为基于所述高度数据和所述彩色纹理图像数据来执行所述测量对象 的检查。 2.根据权利要求1所述的检查装置， 其中， 所述多个光源包括用于发射绿色光的光源、 用于发射蓝色光的光源和用于发射红色光 的光源， 以及 所述光投射控制部控制所述多个光源和所述图案生成部以从所述多个光源发射绿色 光、 蓝色光和红色光， 并且使用从已发射的绿色光、 蓝色光和红色光所获得的白色光在相位 偏移的同时生成多个结构光。 3.根据权利要求1所述的检查装置， 还包括： 光接收光学系统， 其被配置为包括具有在上下方向上延伸的光轴的光接收透镜， 并且 将从所述测量对象向上反射的结构光或均匀光引导至所述摄像部； 保持构件，。

6、 其被配置为保持所述多个光源， 以使从所述多个光源分别发射的多个光在 所述共同光路中从上方向向着下方向行进； 以及 反射构件， 其被配置为将从所述多个光源分别发射的并且从上方向向着下方向行进的 多个光沿斜向上方向反射， 以远离所述光接收透镜的光轴， 其中， 所述图案生成部包括光生成面， 所述光生成面用于通过将所述反射构件所反射 的多个光的至少一部分在斜向下方向上反射以更靠近所述光接收透镜的光轴， 来选择性地 生成结构光和均匀光。 4.根据权利要求3所述的检查装置， 还包括光投射光学系统， 所述光投射光学系统被配 置为包括具有斜向下地延伸以离所述光接收透镜的光轴更近的光轴的光投射透镜， 并且将 。

7、利用所述光生成面所生成的结构光或均匀光引导至所述测量对象， 其中， 所述测量对象放置在预先设置的放置面上， 以及 所述图案生成部和所述光投射光学系统被布置成使所述图案生成部的所述光生成面 权利要求书 1/2 页 2 CN 111551130 A 2 和所述放置面相对于所述光投射光学系统的主平面遵循Scheimpflug原理。 5.根据权利要求4所述的检查装置， 还包括壳体， 所述壳体被配置为容纳所述多个光 源、 所述保持构件、 所述反射构件、 所述图案生成部、 所述光投射光学系统、 所述光接收光学 系统和所述摄像部。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111551130 A 3 检查装置 技术。

8、领域 0001 本发明涉及用于检查测量对象的高度的检查装置。 背景技术 0002 在三角测量法的检查装置中， 光投射部利用光照射测量对象的表面， 并且包括一 维地或二维地排列的像素的光接收部接收所反射的光。 基于与光接收部所获得的接收光量 分布有关的数据来生成表示测量对象的高度图像的高度数据。 在一些情况下， 使用这样的 高度数据以在诸如工厂等的生产现场检查(在线检查)所生产的测量对象的高度。 0003 另一方面， 在上述检查装置中， 如果除了可以获取到高度数据之外、 还可以获取到 表示测量对象的图像的纹理图像数据， 则可以掌握与测量对象有关的更多信息。 0004 例如， 在日本特开2006-。

9、284215中描述的检查装置中， 在三维测量照射单元利用三 维测量光照射测量对象的状态下， 通过电荷耦合器件(CCD)照相机对测量对象进行摄像。 基 于通过该摄像要获取的图像数据来生成与测量对象有关的三维数据。 此外， 在该检查装置 中， 在二维摄像照射单元利用摄像光照射测量对象的状态下， 通过CCD照相机对测量对象进 行摄像。 基于通过该摄像要获取的图像数据来生成表示测量对象的表面的二维数据。 0005 相对于三维数据对二维数据进行映射， 由此在显示单元上显示包括明暗信息的高 度图像。 0006 以这种方式显示的高度图像使得容易掌握测量对象的质感和现实感。 0007 为了使用日本特开2006。

10、-284215中描述的检查装置来检查例如在带式输送机上流 动的测量对象， 需要在带式输送机的上方确保三维测量照射单元、 二维摄像照射单元和CCD 照相机的安装空间。 在这种情况下， 期望检查装置的小型化以提高检查装置的布局的灵活 性。 0008 此外， 在上述检查装置中， 使用相互不同的两个照射单元来单独进行用于获取三 维数据的摄像和用于获取二维数据的摄像。 因此， 存在如下的可能性： 在这些照射单元中的 一个照射单元与另一照射单元之间可能发生测量对象的表面上的照射可能区域的差异。 在 这种情况下， 所生成的三维数据中的不可测量区域与二维数据中的不可测量区域不匹配。 这使得难以掌握与测量对象的。

11、形状和表面状态有关的准确信息。 发明内容 0009 本发明的目的是提供一种检查装置， 该检查装置使得在实现其小型化的同时容易 准确地掌握测量对象的形状和表面状态。 0010 (1)根据本发明的一种检查装置配备有： 多个光源， 其被配置为设置成分别发射具 有相互不同的波长的多个光， 并且使所发射的多个光在预先设置的共同光路中行进； 图案 生成部， 其设置在所述共同光路上， 并且被配置为接收在所述共同光路中行进的光， 并基于 所接收到的光来选择性地生成结构光和均匀光， 以使所生成的结构光或均匀光在所述共同 光路中行进并投射到测量对象上； 光投射控制部， 其被配置为使光从所述多个光源中的至 说明书 。

12、1/12 页 4 CN 111551130 A 4 少一个光源发射， 控制所述多个光源和所述图案生成部以使用从所述至少一个光源发射的 光在相位偏移的同时生成多个结构光， 并且控制所述多个光源和所述图案生成部以从所述 多个光源顺次生成分别具有多个波长的多个均匀光； 摄像部， 其被配置为通过顺次接收从 所述测量对象所反射的多个结构光来顺次生成用于表示所述测量对象的图像的多个图案 图像数据， 并且通过顺次接收从所述测量对象所反射的多个均匀光来顺次生成用于表示所 述测量对象的图像的多个纹理图像数据； 图像数据生成部， 其被配置为基于所述多个图案 图像数据来生成用于表示所述测量对象的高度图像的高度数据，。

13、 并且通过将所述多个纹理 图像数据合成来生成用于利用与多个波长相对应的多个颜色表示所述测量对象的图像的 彩色纹理图像数据； 以及检查部， 其被配置为基于所述高度数据和所述彩色纹理图像数据 来执行所述测量对象的检查。 0011 在该检查装置中， 从多个光源中的至少一个光源发射光。 所发射的至少一个光入 射到图案生成部， 由此通过在相位偏移的同时生成的多个结构光来顺次照射测量对象。 在 该处理中， 摄像部顺次接收从测量对象反射的多个结构光， 并且顺次生成多个图案图像数 据。 基于所生成的多个图案图像数据来生成高度数据。 0012 此外， 从多个光源顺次发射具有相互不同波长的多个光， 并且这些光入射。

14、到图案 生成部。 因此， 从图案生成部通过具有相互不同波长的多个均匀光来顺次照射测量对象。 摄 像部顺次接收从测量对象反射的多个均匀光， 并且顺次生成多个纹理图像数据。 将所生成 的多个纹理图像数据合成， 由此生成彩色纹理图像数据。 基于高度数据和彩色纹理图像数 据来执行测量对象的检查。 0013 在这种情况下， 共同使用图案生成部和摄像部以生成高度数据和彩色纹理图像数 据。 因此， 不需要单独准备用于生成高度数据的结构和用于生成彩色纹理图像数据的结构。 具体地， 不需要单独准备用于利用结构光照射测量对象的光投射系统和用于利用均匀光照 射测量对象的光投射系统。 此外， 不需要单独准备用于接收从。

15、测量对象反射的结构光的光 接收系统和用于接收从测量对象反射的均匀光的光接收系统。 这可以减少用于生成高度数 据和彩色纹理图像数据的多个光投射和接收系统中的组件的数量。 这允许检查装置的大小 减小和成本降低。 0014 此外， 通过上述结构， 在高度数据的生成时使用的结构光和在彩色纹理图像数据 的生成时使用的均匀光在共同光路中行进， 并且被投射到测量对象上。 因此， 在高度数据的 生成时和彩色纹理图像数据的生成时之间， 没有产生要形成在测量对象上的诸如阴影等的 区域的差异。 因此， 在使高度数据中的不可测量区域和彩色纹理图像数据中的不可测量区 域彼此匹配的状态下维持这两者。 结果， 基于高度数据。

16、和彩色纹理图像数据， 可以容易地掌 握与测量对象的形状和表面状态有关的准确信息。 0015 (2)所述多个光源可以包括用于发射绿色光的光源、 用于发射蓝色光的光源和用 于发射红色光的光源， 以及所述光投射控制部可以控制所述多个光源和所述图案生成部以 从所述多个光源发射绿色光、 蓝色光和红色光， 并且使用从已发射的绿色光、 蓝色光和红色 光所获得的白色光在相位偏移的同时生成多个结构光。 0016 取决于测量对象的颜色， 如果将具有指定波长的光投射到测量对象上， 则在一些 情况下所投射的光在测量对象的表面上被吸收。 在这种情况下， 即使将多个结构光投射到 测量对象上， 也存在由于在测量对象中反射的。

17、结构光的量少因而无法获取到高度数据的可 说明书 2/12 页 5 CN 111551130 A 5 能性。 0017 通过上述结构， 在生成高度数据的情况下， 将包括多个波长的成分的白色的多个 结构光投射到测量对象上。 因此， 独立于测量对象的颜色， 至少一部分的波长的成分可以在 测量对象的表面上被反射。 结果， 可以在测量对象上的扩大范围内生成高度数据。 0018 (3)所述检查装置还配置有： 光接收光学系统， 其被配置为包括具有在上下方向上 延伸的光轴的光接收透镜， 并且将从所述测量对象向上反射的结构光或均匀光引导至所述 摄像部； 保持构件， 其被配置为保持所述多个光源， 以使从所述多个光。

18、源分别发射的多个光 在所述共同光路中从上方向向着下方向行进； 以及反射构件， 其被配置为将从所述多个光 源分别发射的并且从上方向向着下方向行进的多个光沿斜向上方向反射， 以远离所述光接 收透镜的光轴， 其中， 所述图案生成部可以包括光生成面， 所述光生成面用于通过将所述反 射构件所反射的多个光的至少一部分在斜向下方向上反射以更靠近所述光接收透镜的光 轴， 来选择性地生成结构光和均匀光。 0019 在这种情况下， 从由保持构件保持的多个光源发射的多个光中的各光在共同光路 中从上方向向着下方向行进， 并且由反射构件在斜向上方向上反射以远离光接收透镜的光 轴。 由反射构件反射的光的至少一部分被光生成。

19、面在斜向下方向上反射， 以更靠近光接收 透镜的光轴。 在该处理中， 在光生成面中反射的光被作为结构光或均匀光投射到测量对象 上。 从测量对象向上反射的结构光或均匀光通过光接收光学系统入射到摄像部。 0020 利用上述结构， 多个光共同的光路被弯折。 这防止了用于利用结构光和均匀光照 射测量对象的结构在这些光的照射方向上大型化。 此外， 通过上述结构， 在与光接收光学系 统的光轴垂直的方向上， 多个光源、 保持构件和反射构件位于图案生成部与光接收光学系 统的光轴之间。 因此， 可以有效地利用图案生成部与光接收光学系统的光轴之间的在与光 接收光学系统的光轴垂直的方向上的空间。 0021 因此， 可。

20、以进一步使包括多个光源、 保持构件、 反射构件、 图案生成部、 光接收光学 系统和摄像部的多个光投射和接收系统的结构小型化。 0022 (4)所述检查装置还配置有： 光投射光学系统， 所述光投射光学系统被配置为包括 具有斜向下地延伸以离所述光接收透镜的光轴更近的光轴的光投射透镜， 并且将利用所述 光生成面所生成的结构光或均匀光引导至所述测量对象， 其中， 所述测量对象可以放置在 预先设置的放置面上， 以及所述图案生成部和所述光投射光学系统可以被布置成使所述图 案生成部的所述光生成面和所述放置面相对于所述光投射光学系统的主平面遵循 Scheimpflug原理。 0023 在这种情况下， 在光生成。

21、面中生成的结构光或均匀光通过光投射光学系统被投射 到测量对象上。 这里， 图案生成部的光生成面以及放置面相对于光投射光学系统的主平面 遵循Scheimpflug原理， 使得可以将整个光生成面的焦点聚焦在放置面上。 因此， 即使在光 投射透镜具有小的f值的情况下， 整个光生成面的焦点也聚焦在放置面上， 使得可以将照明 设计得更加明亮。 0024 (5)所述检查装置还可以配置有壳体， 所述壳体被配置为容纳所述多个光源、 所述 保持构件、 所述反射构件、 所述图案生成部、 所述光投射光学系统、 所述光接收光学系统和 所述摄像部。 0025 在这种情况下， 可以将包括多个光源、 保持构件、 反射构件、。

22、 图案生成部、 光投射光 说明书 3/12 页 6 CN 111551130 A 6 学系统、 光接收光学系统和摄像部的多个光投射和接收系统紧凑地容纳在壳体内。 这可以 使壳体小型化， 并且可以减小壳体的安装空间。 另外， 诸如检查装置的安装等的处理变得容 易。 0026 根据本发明， 实现了检查装置的小型化， 并且测量对象的形状和表面状态的准确 掌握变得容易。 附图说明 0027 图1是示出根据本发明的一个实施例的检查装置的结构的框图； 0028 图2是用于说明图1中的头部的基本内部结构的示意图； 0029 图3是用于说明三角测量法的原理的图； 0030 图4是示出图1中的检查装置所执行的检。

23、查处理的一个示例的流程图； 0031 图5A和图5B是用于说明结构光的照射方向和均匀光的照射方向与测量对象上的 不可测量区域之间的关系的图； 0032 图6是示出图案生成部和光投射透镜之间的优选位置关系的图； 0033 图7是示出根据第一变形例的检查装置的结构的框图； 以及 0034 图8是示出根据第二变形例的检查装置的结构的框图。 具体实施方式 0035 以下参考附图来说明根据本发明的一个实施例的检查装置。 0036 (1)检查装置的结构 0037 图1是示出根据本发明的一个实施例的检查装置的结构的框图。 如图1所示， 检查 装置300配备有头部100、 控制器部200、 操作部310和显示。

24、部320。 控制器部200连接至诸如可 编程逻辑控制器等的外部装置400。 0038 如图1中粗箭头所示， 多个测量对象S由带式输送机301顺次输送， 以通过头部100 的下方的空间。 在各个测量对象S通过头部100的下方的空间时， 带式输送机301在一定时间 段内停止， 使得相关的测量对象S暂时停在头部100的下方的规定位置处。 0039 头部100例如是光发射和光接收一体化的摄像装置， 并且具有照明部110、 摄像部 120和计算部130容纳在头壳体100c中的结构。 照明部110被配置为允许将具有任意图案的 红色、 蓝色、 绿色或白色的光和不具有图案且均匀的红色、 蓝色、 绿色或白色的光。

25、之间的光 从斜向上方向选择性地照射到测量对象S。 在下文中， 具有任意图案的光被称为结构光， 并 且均匀的光被称为均匀光。 后面描述照明部110的结构。 0040 摄像部120包括摄像元件121以及光接收透镜122和123。 光接收透镜122和123中的 至少光接收透镜122是远心透镜。 被测量对象S向上反射的结构光或均匀光由摄像部120的 光接收透镜122和123会聚且成像， 并且之后由摄像元件121接收。 摄像元件121例如是单色 电荷耦合器件(CCD)， 并且从各个像素输出与光接收量相对应的模拟电气信号， 由此生成图 像数据。 摄像元件121可以是诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像。

26、传感器等的其它摄像 元件。 0041 在本实施例中， 表示在利用结构光照射测量对象S时的测量对象S的图像的图像数 据被称为图案图像数据。 另一方面， 表示在利用具有红色、 蓝色或绿色中的任意的波长的均 说明书 4/12 页 7 CN 111551130 A 7 匀光照射测量对象S时的测量对象S的图像的图像数据被称为纹理图像数据。 0042 计算部130例如由现场可编程门阵列(FPGA)来实现， 并且包括摄像处理部131、 图 像数据生成部132、 存储部133和输出处理部134。 在本实施例中， 计算部130由FPGA来实现， 但本发明不限于此。 计算部130可以由中央计算处理装置(CPU)和。

27、随机存取存储器(RAM)来 实现， 或者可以由微型计算机来实现。 0043 摄像处理部131控制照明部110和摄像部120的操作。 图像数据生成部132基于多个 图案图像数据来生成表示测量对象S的高度图像的高度数据。 此外， 通过将从红色、 蓝色和 绿色的均匀光生成的红色、 蓝色和绿色的纹理图像数据合成， 图像数据生成部132生成表示 测量对象S的彩色图像的彩色纹理图像数据。 存储部133在内部暂时存储摄像部120所生成 的多个图案图像数据和多个纹理图像数据。 此外， 存储部133在内部暂时存储图像数据生成 部132所生成的高度数据和彩色纹理图像数据。 输出处理部134输出存储部133中所存储。

28、的 高度数据或彩色纹理图像数据。 后面描述计算部130的细节。 0044 控制器部200包括头控制部210、 图像存储器220和检查部230。 头控制部210基于外 部装置400所给出的命令来控制头部100的操作。 图像存储器220在内部存储计算部130所输 出的高度数据或彩色纹理图像数据。 0045 检查部230基于用户所指定的检查内容， 针对图像存储器220中所存储的高度数据 或彩色纹理图像数据执行诸如边缘检测或大小测量等的处理。 此外， 检查部230通过将测量 值与规定阈值进行比较来判断测量对象S的质量， 并且将判断结果提供给外部装置400。 0046 操作部310和显示部320连接至控。

29、制器部200。 操作部310包括键盘、 指点装置或专 用控制台。 作为指点装置， 使用鼠标或操纵杆等。 用户可以通过对操作部310进行操作来向 控制器部200指定期望的检查内容。 0047 显示部320例如包括液晶显示器(LCD)面板或者有机电致发光(EL)面板。 显示部 320显示基于图像存储器220中所存储的高度数据的高度图像。 此外， 显示部320显示基于图 像存储器220中所存储的彩色纹理图像数据的测量对象S的彩色图像。 另外， 显示部320显示 检查部230对测量对象S的判断结果。 0048 (2)头部100的基本内部结构 0049 图2是用于说明图1中的头部100的基本内部结构的示。

30、意图。 如图2所示， 摄像部120 固定在头壳体100c的内部中， 使得光接收透镜122和123的共同光轴ax0在上下方向上延伸。 摄像元件121固定在光接收透镜122和123的上方， 以接收沿光接收透镜122和123的共同光 轴ax0从下方向向着上方向行进的光。 此外， 在本示例中， 计算部130在安装至基板的状态下 以位于摄像部120的上方的方式固定在头壳体100c内。 0050 在头壳体100c内， 照明部110是以在水平方向上与摄像部120相邻的方式设置的。 照明部110包括光源111、 112和113、 分色镜114和115、 照明透镜116、 反射镜117、 图案生成部 118、 。

31、光投射透镜119、 第一保持构件110a以及第二保持构件110b。 0051 第一保持构件110a一体地保持光源111、 112和113、 分色镜114和115、 以及照明透 镜116。 第二保持构件110b一体地保持反射镜117、 图案生成部118和光投射透镜119。 第一保 持构件110a以位于第二保持构件110b的上方的方式连接至第二保持构件110b。 彼此连接的 第一保持构件110a和第二保持构件110b以与摄像部120具有一定位置关系的方式固定在头 壳体100c内。 说明书 5/12 页 8 CN 111551130 A 8 0052 光源111、 112和113例如是发光二极管(L。

32、ED)， 并且分别发射绿色光、 蓝色光和红色 光。 光源111113各自可以是除LED以外的光源。 0053 分色镜114由第一保持构件110a以使由光源111发射的绿色光和由光源112发射的 蓝色光彼此重叠的方式保持。 分色镜115由第一保持构件110a以使由分色镜114重叠的光和 由光源113发射的红色光彼此重叠的方式保持。 因此， 从光源111113同时发射的绿色光、 蓝色光和红色光在共同光路上彼此重叠， 由此生成白色光。 0054 此外， 在本实施例中， 光源111113以及分色镜114和115由第一保持构件110a保 持， 使得由光源111113分别发射的多个光在共同光路中从上方向向。

33、着下方向行进。 0055 照明透镜116由第一保持构件110a保持在分色镜115的下方的位置处， 以会聚穿过 了分色镜115或者从分色镜115反射的光。 在头壳体100c内， 由照明透镜116会聚的光进一步 从上方向向着下方向行进。 0056 反射镜117由第二保持构件110b以在保持穿过了照明透镜116的光远离摄像部120 的光轴ax0的同时沿斜向上方向反射该光的方式保持。 图案生成部118由第二保持构件110b 以接收被反射镜117反射的光的方式保持。 图案生成部118例如是数字微镜器件(DMD)， 并且 包括光生成面， 该光生成面沿斜向下方向反射所接收到的光的至少一部分， 以更靠近摄像 。

34、部120的光轴ax0， 由此选择性地生成结构光和均匀光。 图案生成部118可以是LCD或者反射 型液晶元件(LCOS)。 0057 光投射透镜119由第二保持构件110b以光投射透镜119的光轴ax1在更靠近摄像部 120的光轴ax0的同时斜向下地延伸的方式保持。 在本实施例中， 光投射透镜119在使来自图 案生成部118的光扩展的同时利用该光照射图1中的测量对象S。 注意， 光投射透镜119可以 包含远心光学系统， 并且可被配置为使来自图案生成部118的结构光或均匀光扩展且平行， 并且允许将结构光或均匀光照射到测量对象S。 0058 通过上述结构， 从光源111、 112和113发射的多个光。

35、共同的光路被弯折， 并且利用 该光路上的光照射测量对象S。 因此， 第一保持构件110a所保持的各个光学系统没有排列在 第二保持构件110b所保持的光投射透镜119的光轴ax1上。 这防止了用于利用结构光和均匀 光照射测量对象S的结构在其照射方向上大型化。 0059 此外， 通过上述结构， 在与摄像部120的光轴ax0垂直的方向上， 第一保持构件110a 所保持的各个光学系统位于图案生成部118与摄像部120的光轴ax0之间。 因此， 可以有效地 利用图案生成部118与摄像部120的光轴ax0之间的在与摄像部120的光轴ax0垂直的方向上 的空间。 因此， 头壳体100c内的照明部110和摄像。

36、部120的紧凑配置实现了头部100的小型 化， 并且提高了头部100的布局的灵活性。 0060 图1中的计算部130的摄像处理部131根据后面所述的检查处理的流程来单独控制 来自光源111113的光的发射。 此外， 摄像处理部131控制图案生成部118， 使得将期望图案 指派给从照明部110发射的光。 通过该控制， 照明部110选择性地发射包括规定图案的白色 的结构光、 以及绿色、 蓝色或红色的均匀光。 另外， 摄像处理部131根据后面所述的检查处理 的流程， 控制摄像部120， 以与照明部110中的结构光或均匀光的发射同步地对测量对象S进 行摄像。 0061 (3)高度数据的生成 0062 。

37、在检查装置300中， 对头部100定义独有的三维坐标系(在下文中称为装置坐标 说明书 6/12 页 9 CN 111551130 A 9 系)。 该示例中的装置坐标系包括原点、 以及彼此垂直的X轴、 Y轴和Z轴。 在以下说明中， 与装 置坐标系的X轴平行的方向被称为X方向， 与装置坐标系的Y轴平行的方向被称为Y方向， 并 且与装置坐标系的Z轴平行的方向被称为Z方向。 X方向和Y方向在与带式输送机301的顶面 (在下文中称为基准面)平行的面中彼此垂直。 Z方向与基准面垂直。 0063 在头部100中， 通过三角测量法来生成表示测量对象S的高度图像的高度数据。 图3 是用于说明三角测量法的原理的图。

38、。 在图3中， X方向、 Y方向和Z方向分别如箭头所示。 如图3 所示， 照明部110中的光学系统(图2中的光投射透镜119)的光轴ax1与摄像部120中的光学 系统(图2中的光接收透镜122和123)的光轴ax0之间的角度 是预先设置的。 角度 大于0度 且小于90度。 0064 在头部100的下方不存在测量对象S的情况下， 从照明部110发射的光被基准面R上 的点O反射， 并且入射到摄像部120。 与之相对， 在头部100的下方存在测量对象S的情况下， 从照明部110发射的光被测量对象S的表面上的点A反射， 并且入射到摄像部120。 这使得对 测量对象S进行摄像， 并且生成表示测量对象S的。

39、图像的图像数据。 0065 在将点O和点A之间的X方向上的距离设置为d的情况下， 通过hdtan( )给出测 量对象S中的点A相对于基准面R的高度h。 计算部130基于摄像部120所生成的图像数据来计 算距离d。 此外， 计算部130基于所计算出的距离d来计算测量对象S的表面上的点A的高度h。 通过计算测量对象S的表面上的所有点的高度， 可以针对被照射了光的所有点来识别由装 置坐标系表示的坐标。 通过该识别， 生成测量对象S的高度数据。 0066 为了利用光照射测量对象S的表面上的所有点， 从照明部110发射各种类型的结构 光。 在本实施例中， 照明部110在改变具有与Y方向平行且在X方向上排。

40、列的线状截面的条纹 结构光(在下文中称为条纹光)的空间相位的同时， 多次发射该条纹光。 此外， 照明部110在 将具有与Y方向平行的线状截面且具有在X方向上排列的明部和暗部的编码结构光(以下称 为编码光)的明部和暗部改变为格雷编码部分的同时， 多次发射该编码光。 0067 (4)检查处理 0068 图4是示出图1中的检查装置300所执行的检查处理的一个示例的流程图。 在下文 中， 使用图1中的检查装置300的各个组件和图4中的流程图来说明检查处理。 首先， 在头部 100中， 摄像处理部131控制照明部110， 以发射包括规定图案的白色的结构光(步骤S1)。 此 外， 摄像处理部131与步骤S。

41、1中的结构光的发射同步地， 控制摄像部120以对测量对象S进行 摄像(步骤S2)。 因此， 摄像部120生成测量对象S的图案图像数据。 0069 接下来， 摄像处理部131使存储部133在内部存储先前步骤S2中所生成的图案图像 数据(步骤S3)。 此外， 摄像处理部131判断是否执行了规定次数的摄像(步骤S4)。 在未执行 规定次数的摄像的情况下， 摄像处理部131控制图2中的图案生成部118以改变结构光的图 案(步骤S5)， 并且使处理返回到步骤S1。 这里， 改变结构光的图案包括使结构光的图案的相 位偏移。 在执行了规定次数的摄像之前， 重复步骤S1S5的处理。 因此， 在改变图案的同时 。

42、利用条纹光和编码光顺次照射测量对象S时的多个图案图像数据被存储在存储部133中。 注 意， 条纹光和编码光中的任意均可以首先被发射。 0070 在步骤S4中执行了规定次数的摄像的情况下， 图像数据生成部132通过针对存储 部133中所存储的多个图案图像数据进行计算来生成高度数据(步骤S6)。 之后， 输出处理部 134将步骤S6中所生成的高度数据输出至控制器部200(步骤S7)。 因此， 高度数据被累积在 说明书 7/12 页 10 CN 111551130 A 10 控制器部200的图像存储器220中。 0071 接下来， 摄像处理部131从图2的多个光源111、 112和113中选择一个光。

43、源， 并且控 制照明部110以发射与所选择的一个光源相对应的颜色的均匀光(步骤S8)。 此外， 摄像处理 部131与步骤S8中的均匀光的发射同步地， 控制摄像部120以对测量对象S进行摄像(步骤 S9)。 因此， 摄像部120生成与该一个光源相对应的颜色的纹理图像数据。 0072 随后， 摄像处理部131使存储部133在内部存储先前步骤S9中所生成的纹理图像数 据(步骤S10)。 此外， 摄像处理部131判断是否执行了使用所有光源111113的摄像(步骤 S11)。 在未执行使用所有光源111113的摄像的情况下， 摄像处理部131从在先前步骤S7的 处理之后未发射光的一个或多个光源中确定要发。

44、射光的光源(步骤S12)， 并且使处理返回 到步骤S8。 在执行了使用所有光源111113的摄像之前， 重复步骤S8S12的处理。 因此， 在 改变照射测量对象S所利用的光的颜色的同时利用均匀光顺次照射测量对象S时的多个纹 理图像数据被存储在存储部133中。 0073 在步骤S11中执行了使用所有光源111113的摄像的情况下， 图像数据生成部132 通过将存储部133中所存储的多个纹理图像数据合成来生成彩色纹理图像数据(步骤S13)。 之后， 输出处理部134将步骤S13中所生成的彩色纹理图像数据输出至控制器部200(步骤 S14)。 因此， 彩色纹理图像数据被累积在控制器部200的图像存储。

45、器220中。 0074 接下来， 在控制器部200中， 检查部230对在步骤S7和S14中累积在图像存储器220 中的高度数据和彩色纹理图像数据执行图像处理(步骤S15)。 因此， 基于用户预先指定的检 查内容， 执行针对高度数据或彩色纹理图像数据中的预定部分的测量。 具体地， 使用高度数 据来进行与高度方向(Z方向)有关的测量， 并且使用彩色纹理图像数据来进行与X方向或Y 方向有关的测量。 0075 随后， 检查部230通过将步骤S15中所获得的测量值与规定阈值进行比较来判断测 量对象S的质量(步骤S16)， 并且结束测量处理。 0076 这里， 检查部230可以将步骤S16中的判断结果显示。

46、在显示部320上， 或者可以将该 判断结果提供给外部装置400。 此外， 检查部230可以使显示部320显示基于上述步骤S6的处 理中所生成的高度数据的高度图像。 另外， 显示部320可以使显示部320显示基于上述步骤 S13中所生成的彩色纹理图像数据的测量对象S的彩色图像。 0077 在上述的检查处理中， 在执行了步骤S1S7的处理之后， 执行步骤S8S14的处 理， 但本发明不限于此。 可以在执行了步骤S8S14的处理之后执行步骤S1S7的处理。 此 外， 步骤S7和S14的处理可以在执行测量之前的任何时间点执行， 并且可以与其它处理并行 执行。 0078 (5)实施例的效果 0079 (。

47、a)在上述头部100中， 从多个光源111、 112和113发射绿色光、 蓝色光和红色光， 并 且生成白色光。 所生成的白色光入射到图案生成部118， 由此通过要生成的多个结构光顺次 照射测量对象S。 在该处理中， 摄像部120顺次接收从测量对象S反射的多个结构光， 并且顺 次生成多个图案图像数据。 基于所生成的多个图案图像数据来生成高度数据。 0080 此外， 从多个光源111、 112和113顺次发射绿色光、 蓝色光和红色光， 并且这些光入 射到图案生成部118。 在该处理中， 图案生成部118反射已入射的绿色光、 蓝色光和红色光， 由此通过绿色光的均匀光、 蓝色光的均匀光和红色光的均匀光。

48、顺次照射测量对象S。 摄像部 说明书 8/12 页 11 CN 111551130 A 11 120顺次接收从测量对象S反射的多个均匀光， 并且顺次生成多个纹理图像数据。 将所生成 的多个纹理图像数据合成， 由此生成彩色纹理图像数据。 基于高度数据和彩色纹理图像数 据， 执行对测量对象S的检查。 0081 在这种情况下， 共同使用图案生成部118和摄像部120以生成高度数据和彩色纹理 图像数据。 因此， 不需要单独准备用于生成高度数据的结构和用于生成彩色纹理图像数据 的结构。 具体地， 不需要单独准备用于利用结构光照射测量对象S的光投射系统和用于利用 均匀光照射测量对象S的光投射系统。 此外，。

49、 不需要单独准备用于接收从测量对象S反射的 结构光的光接收系统和用于接收从测量对象S反射的均匀光的光接收系统。 这可以减少用 于生成高度数据和彩色纹理图像数据的多个光投射和接收系统中的组件的数量。 这允许检 查装置300的头部100的大小减小和成本降低。 0082 (b)此外， 通过上述结构， 在高度数据的生成时使用的结构光和在彩色纹理图像数 据的生成时使用的均匀光在共同光路中行进， 并且被投射到测量对象S上。 将描述从以上获 得的效果。 0083 图5A和图5B是用于说明结构光的照射方向和均匀光的照射方向与测量对象S上的 不可测量区域之间的关系的图。 图5A示出单独使用用于利用结构光照射测量。

50、对象S的照明 部110P和用于利用均匀光照射测量对象S的照明部110Q来生成高度数据和纹理图像数据的 示例， 作为参考示例。 0084 在图5A的示例中， 为了防止照明部110P和110Q与摄像部120彼此干扰， 将照明部 110P和110Q以及摄像部120布置成排列在水平方向上。 通过这样的结构， 取决于测量对象S 的形状， 在针对测量对象S投射结构光的情况和针对测量对象S投射均匀光的情况之间， 要 形成在测量对象S上的阴影的区域不同。 在这种情况下， 高度数据中的不可测量区域与彩色 纹理图像数据中的不可测量区域不匹配。 0085 图5B示出根据本实施例的检查装置300中的使用用于利用结构光。