用于產(chǎn)生測(cè)量對(duì)象的至少一個(gè)虛擬圖像的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生測(cè)量對(duì)象的至少一個(gè)虛擬圖像的方法和設(shè)備，所述測(cè)量對(duì)象通過(guò)坐標(biāo)測(cè)量裝置測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002]已知一些坐標(biāo)測(cè)量裝置，其光學(xué)地測(cè)量測(cè)量對(duì)象、例如待測(cè)量的工件。為此，這樣的坐標(biāo)測(cè)量裝置包括至少一個(gè)圖像檢測(cè)裝置，借助所述至少一個(gè)圖像檢測(cè)裝置可以產(chǎn)生測(cè)量對(duì)象的圖像，其中，例如基于所述圖像確定幾何尺寸。
[0003]因此，DE 202 21 476 Ul描述了一種光學(xué)的精密測(cè)量裝置，其包括至少一個(gè)圖像拍攝裝置和至少一個(gè)圖像處理裝置。該文獻(xiàn)描述了，為了在探測(cè)邊緣時(shí)最大化探測(cè)可靠性并且為了在確定邊緣位置時(shí)最小化位置偏差，通過(guò)模擬可以獲得關(guān)于圖像場(chǎng)景的合成產(chǎn)生的圖像信息。為此，可能需要了解關(guān)于材料的反射特性和透射特性、邊緣過(guò)渡的方式和照明條件。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的方法可以模擬圖像信息。
[0004]DE 10 2010 000 473 Al描述了一種用于在使用具有像素的CT探測(cè)器的情況下校正用于CT重建的投影數(shù)據(jù)的方法。在此，可以借助CT測(cè)量來(lái)測(cè)量工件。該文獻(xiàn)公開(kāi)了，借助成像的模擬，優(yōu)選通過(guò)對(duì)輻射衰減、散射和/或探測(cè)器靈敏度的模擬從工件數(shù)據(jù)求取用于相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)位置所必需的輻射能量，以便使透射圖像獲得可分析處理的對(duì)比度。
[0005]DE 103 27 019 Al描述了一種用于確定光學(xué)成像系統(tǒng)的成像品質(zhì)的方法。在此，所謂的澤爾尼克系數(shù)用于描述成像品質(zhì)。
[0006]對(duì)于通過(guò)坐標(biāo)測(cè)量裝置對(duì)測(cè)量對(duì)象的所期望的測(cè)量、尤其是完整的測(cè)量，通?；蚨嗷蛏俚卦O(shè)立一些復(fù)雜的測(cè)試計(jì)劃。所述測(cè)試計(jì)劃例如包含關(guān)于軌跡的信息，例如坐標(biāo)測(cè)量裝置的觸覺(jué)-或者光學(xué)傳感器在測(cè)量期間應(yīng)沿著所述軌跡相對(duì)于測(cè)量對(duì)象運(yùn)動(dòng)。
[0007]在光學(xué)測(cè)量中，通常僅僅當(dāng)坐標(biāo)測(cè)量裝置的圖像檢測(cè)裝置同時(shí)運(yùn)行時(shí)才創(chuàng)建這樣的測(cè)試計(jì)劃，因?yàn)閮H僅基于所產(chǎn)生的圖像才能夠決定測(cè)試計(jì)劃的質(zhì)量。
[0008]在用于運(yùn)行這樣的坐標(biāo)測(cè)量裝置的培訓(xùn)中通常需要運(yùn)行圖像檢測(cè)裝置，因?yàn)閮H僅基于所產(chǎn)生的圖像才能夠?qū)崿F(xiàn)所期望的培訓(xùn)效果。然而在此不利地得出，在這些情況下分別在使用一個(gè)坐標(biāo)測(cè)量裝置時(shí)僅可培訓(xùn)一個(gè)人，或者多個(gè)人必須在一個(gè)坐標(biāo)測(cè)量裝置上培訓(xùn)。
[0009]因此，技術(shù)問(wèn)題是，提供一種方法和設(shè)備，其能夠?qū)崿F(xiàn):在圖像檢測(cè)裝置不運(yùn)行的情況下也能進(jìn)行基于坐標(biāo)測(cè)量裝置的圖像檢測(cè)裝置的圖像的進(jìn)程，其中，這些進(jìn)程盡可能少地?fù)p害其質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的基本構(gòu)思是，盡可能真實(shí)地模擬由坐標(biāo)測(cè)量裝置的圖像檢測(cè)裝置產(chǎn)生的圖像。在此，在模擬時(shí)尤其應(yīng)盡可能接近現(xiàn)實(shí)地考慮圖像檢測(cè)裝置的和配置給所述圖像檢測(cè)裝置的光學(xué)元件的成像特性、工件的光學(xué)特性以及照明條件。
[0011]建議一種用于產(chǎn)生測(cè)量對(duì)象的至少一個(gè)虛擬圖像的方法。測(cè)量對(duì)象在此表示待由坐標(biāo)測(cè)量裝置測(cè)量的、尤其是光學(xué)待測(cè)量的測(cè)量對(duì)象。在此，虛擬圖像模擬由測(cè)量對(duì)象通過(guò)坐標(biāo)測(cè)量裝置的至少一個(gè)圖像檢測(cè)裝置產(chǎn)生的真實(shí)圖像，所述測(cè)量對(duì)象應(yīng)通過(guò)坐標(biāo)測(cè)量裝置測(cè)量。
[0012]在此，確定所述測(cè)量對(duì)象的虛擬位置和/或虛擬定向。所述虛擬位置和/或定向在此可在虛擬參考坐標(biāo)系中確定。所述虛擬位置和/或定向尤其可以根據(jù)測(cè)量對(duì)象在實(shí)際測(cè)量中的實(shí)際的位置和/或定向來(lái)確定。在此，實(shí)際的位置和/或定向可在真實(shí)的參考坐標(biāo)系中、例如在機(jī)器坐標(biāo)系中確定。在這種情況下，虛擬的位置和/或定向可通過(guò)將實(shí)際的位置和/或定向轉(zhuǎn)換到虛擬參考坐標(biāo)系中來(lái)確定。
[0013]此外，確定坐標(biāo)測(cè)量裝置的至少一個(gè)圖像檢測(cè)裝置的虛擬位置和/或虛擬定向。這也可以參照虛擬參考坐標(biāo)系來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述圖像檢測(cè)裝置的虛擬位置和/或定向尤其可根據(jù)圖像檢測(cè)裝置在實(shí)際測(cè)量中的實(shí)際的位置和/或定向來(lái)確定。
[0014]虛擬參考坐標(biāo)系例如可以是相對(duì)于圖像檢測(cè)裝置位置固定的坐標(biāo)系。
[0015]此外，根據(jù)測(cè)量對(duì)象的幾何數(shù)據(jù)并且根據(jù)測(cè)量對(duì)象的光學(xué)特性產(chǎn)生虛擬圖像。在此，也可以根據(jù)前述的虛擬位置和/或定向來(lái)確定虛擬圖像。
[0016]測(cè)量對(duì)象的幾何數(shù)據(jù)例如可以由CAD數(shù)據(jù)(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)據(jù))來(lái)確定。根據(jù)幾何數(shù)據(jù)例如可以確定測(cè)量對(duì)象的表面或者表面的多個(gè)區(qū)域的空間構(gòu)造、尤其是布置、拓?fù)浜?或走向。因此，幾何數(shù)據(jù)允許在虛擬參考坐標(biāo)系中說(shuō)明和顯示測(cè)量對(duì)象。
[0017]測(cè)量對(duì)象的光學(xué)特性在此表示測(cè)量對(duì)象的一些影響電磁射束、尤其是光、進(jìn)一步尤其是在可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的特性。光學(xué)特性例如并且非窮盡地包括透明度、反射特性、散射特性、衍射特性、透射特性、折射特性、偏振特性、質(zhì)地和/或影響測(cè)量對(duì)象與光的相互作用的其它特性。因此，光學(xué)特性允許說(shuō)明測(cè)量對(duì)象為了產(chǎn)生圖像如何輻射可利用的射束。換言之，由此可實(shí)現(xiàn)以射電源模型的形式說(shuō)明測(cè)量對(duì)象。在此，源模型也可以包括對(duì)測(cè)量對(duì)象照明的描述，例如根據(jù)下面還待詳細(xì)闡述的至少一個(gè)光源的位置和/或定向和/或發(fā)射參數(shù)。在這種情況下，源模型將測(cè)量對(duì)象的光學(xué)特性以及照明特性進(jìn)行組合。因此，在確定的照明特性下合成的輻射特征可以通過(guò)照明模型來(lái)模擬。
[0018]可能的是，根據(jù)測(cè)量對(duì)象的材料特性確定光學(xué)特性。材料特性在此例如并且又非窮盡地包括表面品質(zhì)、粗糙度、顏色、光澤度、密度、元素在材料組分中的份額和/或分布、結(jié)構(gòu)特性和/或其它材料特性，其描述與光相互作用的材料和其結(jié)構(gòu)。
[0019]此外可能的是，根據(jù)前述幾何特性確定光學(xué)特性。例如，可以根據(jù)測(cè)量對(duì)象的表面拓?fù)浯_定光學(xué)特性。
[0020]前述的光學(xué)特性、材料特性和幾何特性尤其是可被確定用于測(cè)量對(duì)象的在光學(xué)測(cè)量時(shí)與光形成相互作用的區(qū)域或者區(qū)段、尤其是用于測(cè)量對(duì)象的表面或者表面的部分區(qū)域。
[0021]顯然也可能的是，根據(jù)測(cè)量環(huán)境的光學(xué)特性產(chǎn)生虛擬圖像。光學(xué)特性相應(yīng)于先前列舉用于測(cè)量對(duì)象的光學(xué)特性并且涉及測(cè)量對(duì)象的環(huán)境。由此可以例如考慮，在測(cè)量環(huán)境中是否存在霧。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，虛擬圖像附加地根據(jù)所述圖像檢測(cè)裝置的成像參數(shù)產(chǎn)生。成像參數(shù)描述布置在圖像檢測(cè)裝置的檢測(cè)區(qū)域中的對(duì)象如何根據(jù)其空間的位置和/或定向來(lái)成像，例如成像到圖像傳感器上。如在下面還詳細(xì)闡述的那樣，這也可以包括代表圖像的電信號(hào)的產(chǎn)生。成像參數(shù)在此例如并且非窮盡地包括圖像檢測(cè)裝置的孔徑、放大或縮小、長(zhǎng)寬比、投影模式、孔徑角、光學(xué)特性，例如衍射特性、散射特性、折射特性和偏振特性、焦距、抗反射涂層的品質(zhì)、失真特性、圖像傳感器的分辨率、圖像傳感器的關(guān)于從光轉(zhuǎn)換到電信號(hào)(傳感器參數(shù))的轉(zhuǎn)換特性和其它的描述通過(guò)圖像檢測(cè)裝置產(chǎn)生的電的并且代表圖像的信號(hào)的特性。根據(jù)成像參數(shù)也可以描述在成像時(shí)出現(xiàn)的效應(yīng)，例如透鏡反射、失真、景深、色成像誤差、非球面透鏡折射和所謂的散景效應(yīng)(Bokeh-Effekte)。
[0023]概念“圖像檢測(cè)裝置”在此也可以包括用于成像的光學(xué)元件，例如透鏡、物鏡、反光鏡和用于射束引導(dǎo)的其它光學(xué)元件，其參與圖像通過(guò)圖像檢測(cè)裝置的產(chǎn)生。因此，成像參數(shù)也包括光學(xué)元件的成像參數(shù)、尤其物鏡的成像誤差。
[0024]成像參數(shù)例如可以通過(guò)所謂的澤爾尼克系數(shù)和/或通過(guò)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)來(lái)描述。澤爾尼克系數(shù)表示用于描述圖像檢測(cè)裝置中的相對(duì)測(cè)量軸線的成像誤差的冪級(jí)數(shù)函數(shù)的系數(shù)，所述測(cè)量軸線例如可以是圖像檢測(cè)裝置的光學(xué)軸線。這樣的澤爾尼克系數(shù)在DE 103 27019 Al中作為用于描述成像品質(zhì)的特征數(shù)來(lái)描述。成像參數(shù)也可以是與波長(zhǎng)相關(guān)的，其中，成像參數(shù)可以與波長(zhǎng)相關(guān)地確定。
[0025]然后，可以根據(jù)前述的、測(cè)量對(duì)象的和圖像檢測(cè)裝置的虛擬位置和/或定向來(lái)確定測(cè)量對(duì)象在圖像檢測(cè)裝置的檢測(cè)區(qū)域中的虛擬位置和/或定向。因此，也可以確定測(cè)量對(duì)象到圖像檢測(cè)裝置或者到圖像檢測(cè)裝置的光學(xué)元件的工作間距。也可以確定