像点，并 通过该多个像点计算得到工件上特征点的Η维坐标。本发明的Η维测量方法使用简单方 便、测量精确度高。
[0097] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可W根据上述说明加W改进或变换， 而所有送些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤： 51、 设置微透镜阵列，使该微透镜阵列包括阵列排列的多个单元透镜；并使该微透镜阵 列朝向工件的待测表面，从而使该工件上的待测表面的特征点通过微透镜阵列形成多个像 占. 52、 设置传感平面，使该传感平面与微透镜阵列所在平面平行，使传感平面与微透镜阵 列所在平面之间的距离为传感距离；获取工件上待测表面的特征点在传感平面上所形成的 多个像点； 53、 设置映射平面，并在该映射平面上设置多个映射点；使该多个映射点与特征点的多 个像点一一对应；设置重聚焦平面，并使该重聚焦平面与映射平面平行，且使重聚焦平面与 映射平面之间的距离等于传感距离；在该重聚焦平面上设置会聚点阵列，使该会聚点阵列 包括阵列排列的多个会聚点；并使该多个会聚点与所述多个单元透镜的中心一一对应；且 使该多个会聚点与多个映射点一一对应； 54、 连接特征点的每个像点的映射点与该映射点对应的会聚点，以形成该特征点的多 个重聚焦连线；该多个重聚焦连线相交于重聚焦点；建立工件所在空间的物空间三维坐标 系以及重聚焦点所在空间的重聚焦点三维坐标系；使物空间三维坐标系与重聚焦点三维坐 标系对应；计算该重聚焦点的三维坐标，并根据该重聚焦点的三维坐标、物空间三维坐标系 与重聚焦点三维坐标系的对应关系计算得到特征点的三维坐标； 55、 将该特征点的三维坐标显示出来。2. 根据权利要求1所述的三维测量方法，其特征在于，根据步骤S1-步骤S4通过一次 测量得到工件的待测表面上所有特征点的三维坐标；并根据得到的工件待测表面上所有特 征点的三维坐标绘制出工件待测表面的三维形貌。3. 根据权利要求1所述的三维测量方法，其特征在于，所述传感平面包括一个CCD图像 传感器的传感器面，该传感器面被分割为阵列排列的多个传感区；该多个传感区与多个单 元透镜--对应。4. 根据权利要求1所述的三维测量方法，其特征在于，所述传感平面包括CMOS图像传 感器的传感器面；该CMOS图像传感器的传感器面与微透镜阵列所在平面平行。5. 根据权利要求1所述的三维测量方法，其特征在于，所述步骤S3包括：根据获取的 特征点的多个像点，计算得到该特征点的同名点间距；并根据同名点间距在映射平面上设 置映射点。6. 根据权利要求1所述的三维测量方法，其特征在于，所述步骤S4还包括步骤S41 :转 动工件，使工件上的背向微透镜阵列的特征点朝向该微透镜阵列，并重复步骤S1-步骤S4 以计算得到该工件上的背向微透镜阵列的特征点在工件转动后在物空间三维坐标系中的 三维坐标；然后根据该工件转动的角度，计算得到该特征点在工件转动前在物空间三维坐 标系中的三维坐标。7. 根据权利要求6所述的三维测量方法，其特征在于，根据步骤S1-步骤S4以及步骤 S41得到工件的朝向微透镜阵列和背向微透镜阵列的表面上所有特征点的三维坐标；并根 据得到的工件朝向微透镜阵列和背向微透镜阵列的表面上所有特征点的三维坐标绘制出 工件的三维形貌。8. -种三维测量仪器，其特征在于，该三维测量仪器包括： 微透镜阵列（10)，该微透镜阵列（10)包括阵列排列的多个单元透镜；该微透镜阵列 (10)用于朝向工件的待测表面，使该工件的待测表面的特征点在微透镜阵列（10)的背向 工件的一侧形成多个像点； 图像传感器（210)，该图像传感器（210)的传感器面构成传感平面（200)，该传感平面 (200)与微透镜阵列所在平面平行，传感平面（200)与微透镜阵列所在平面之间的距离为 传感距离；该图像传感器（210)用于获取工件上待测表面的特征点在传感平面（200)上所 形成的多个像点；并将该多个像点的位置关系发送给处理器（500); 处理器（500)，该处理器（500)与图像传感器（210)电性连接，用于接收图像传感器 (210)发送的多个像点的位置关系，并建立映射平面，在该映射平面上设置多个映射点，使 该多个映射点与多个像点一一对应；该处理器（500)还用于建立重聚焦平面，并使该重聚 焦平面与映射平面平行，且使重聚焦平面与映射平面之间的距离等于传感距离；该处理器 (500)还用于在该重聚焦平面上设置会聚点阵列；该会聚点阵列包括阵列排列的多个会 聚点；该多个会聚点与所述多个单元透镜的中心一一对应；且该多个会聚点与多个映射点 --对应；该处理器（500)还用于连接特征点的每个像点的映射点与该映射点对应的会 聚点，以形成该特征点的多个重聚焦连线；该多个重聚焦连线相交于重聚焦点；该处理器 (500)还用于建立工件所在空间的物空间三维坐标系以及重聚焦点所在空间的重聚焦点三 维坐标系；物空间三维坐标系与重聚焦点三维坐标系对应；计算该重聚焦点的三维坐标， 并根据该重聚焦点的三维坐标、物空间三维坐标系与重聚焦点三维坐标系的对应关系计算 得到特征点的三维坐标，然后将该特征点的三维坐标发送给显示设备（900); 存储器（600):该存储器（600)与处理器（500)电性连接，该存储器（600)用于存储映 射平面的方程式、多个映射点的坐标、重聚焦平面的方程式、多个会聚点的坐标、多个重聚 焦连线的方程式、重聚焦点的坐标以及特征点的坐标； 显示设备（900):该显示设备（900)与处理器（500)电性连接、该显示设备（900)用于 接收处理器（500)发送的特征点的三维坐标，并将该特征点的三维坐标显示出来。9. 根据权利要求8所述的三维测量仪器，其特征在于，所述三维测量仪器还包括用于 转动工件，使工件上的背向微透镜阵列的特征点朝向该微透镜阵列的转动机构。10. 根据权利要求8或9所述的三维测量仪器，其特征在于，所述三维测量仪器还包括 设置在工件和微透镜阵列之间的物镜（700);该物镜（700)的轴向垂直于微透镜阵列所在 平面。11. 根据权利要求10所述的三维测量仪器，其特征在于，所述三维测量仪器还包括用 于照亮工件的照明光源设备（800)。12. 根据权利要求10所述的三维测量仪器，其特征在于，所述三维测量仪器还包括设 置在工件与物镜（700)之间、用于照亮工件的环形照明光源设备（800);该环形照明光源设 备（800)的轴向与物镜（700)的轴向在同一直线上；该环形照明光源设备（800)包括环形 的基座（810)以及多个LED灯（820);该多个LED灯（820)等间距地周向排布在基座（810) 上，并朝向工件设置。13. 根据权利要求10所述的三维测量仪器，其特征在于，所述三维测量仪器还包括用 于发出被导入物镜（700)、并沿物镜（700)轴向延伸而照亮工件的光线的同轴光源。14. 根据权利要求10所述的三维测量仪器，其特征在于，所述三维测量仪器还包括用
【专利摘要】本发明提供了一种三维测量方法与仪器，包括以下步骤：设置微透镜阵列使工件上的待测表面的特征点通过微透镜阵列形成多个像点；设置传感平面，获取工件上待测表面的特征点在传感平面上所形成的多个像点；设置映射平面，并在映射平面上设置多个映射点；使多个映射点与多个像点一一对应；设置重聚焦平面，在重聚焦平面上设置会聚点阵列，使会聚点阵列包括阵列排列的多个会聚点；连接映射点与映射点对应的会聚点，以形成特征点的多个重聚焦连线；多个重聚焦连线相交于重聚焦点；计算重聚焦点的三维坐标，并根据重聚焦点的三维坐标计算得到特征点的三维坐标；将特征点的三维坐标显示出来。本发明使用简单方便、测量精确度高。
【IPC分类】G01B11/24
【公开号】CN105277132
【申请号】CN201410357264
【发明人】黎达, 张志辉, 任明俊, 李荣彬, 杜雪
【申请人】香港理工大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年7月25日