已知相機探針用于捕捉待檢測物體的圖像。相機探針繞物體移動，例如通過移動設備，并采集物體的圖像。在某一時刻(例如，可以是緊接在它們被捕捉之后或在采集之后的某一時間)，處理圖像以確定關于該物體的信息。這可通過相機探針上的處理器，或相機探針外部的處理器來進行。

在一些情形中，期望使用相機探針來檢測當相機探針繞物體移動時物體上的選擇特征。例如，可需要檢測物體中的一個或多個孔/洞/孔隙，例如，以確定它們的大小和/或形式。

WO2009/141606和WO2010/139950公開用于使用相機探針來測量孔的已知技術。WO2009/141606公開使用激光束照射物體，該激光束穿過相機鏡頭系統(tǒng)投射。光斑投射到待測量的邊緣的部分上，以將其安放到剪影中。相機視野是這樣的：它只能看到孔的邊緣的小部分(因此，相機探針僅能看到孔的部分剪影)，并且因此相機被環(huán)繞驅動以沿著該邊緣而行，并獲得隨后拼接在一起的一系列圖像。在WO2010/139950中，由經照明光點(該光點穿過鏡頭被投射到邊緣上)形成剪影，對該剪影的焦點進行測量，以用于尋找孔的特定部分的邊緣，并用于幫助相機探針沿孔的邊緣而行。在WO2009/141606和WO2010/139950中，相機的景深足夠淺以使得聚焦區(qū)域的高度是已知的，并使得可以直接測得邊緣的實際位置。換句話說，利用這些文件的技術，其類似于引入接觸式探針的觸針針尖來觸碰所關注的邊緣從而直接測量它。

本發(fā)明涉及一種用于獲得有關物體(具體來說，有關在物體中的孔)的計量信息的替代技術。本發(fā)明提供一種技術，其包括從一個視角獲得孔的剪影的至少一個圖像，并處理該至少一個圖像以推斷有關孔的計量信息。例如，本發(fā)明提供一種技術，其包括從不同視角獲得孔的剪影的多個圖像，并處理那些圖像以獲得有關孔的計量信息。

根據本發(fā)明的第一方面，提供一種利用安裝在坐標定位機上的相機探針來檢測工件中的孔的方法，其包括：關于至少一個(例如，多個不同的)視角從孔的第一末端獲得孔的剪影的至少一個圖像(例如，以獲得孔的剪影圖像的集合)，并使用該孔的剪影圖像(例如，剪影圖像的集合)來推斷孔的邊界的至少部分，例如，在孔的表面上的至少一個點(例如，多個點)的位置。

使用剪影圖像(例如，剪影圖像的集合)來推斷孔輪廓信息使得孔/洞/孔隙(在本文中提到的“孔”可與“孔隙”和“洞”互換)能夠被快速和可靠地檢測。當從孔的第一末端獲得圖像時，這意味著可以只從單側來檢測孔，即使部分的孔在位于第一末端的孔的開口的遠側。盡管與直接測量(類似在WO2009/141606和WO2010/139950中的)截然不同地來推斷孔的邊界信息，但是已發(fā)現(xiàn)仍可足夠精確地推斷孔的表面上的位置，且尤其適合于檢測孔的某些方面，例如，孔的最小橫截面面積。

從本說明書可以清楚的是，本發(fā)明的方法可用于僅推斷孔的表面上(例如，其內表面上)的一個離散點。任選地，本發(fā)明的方法可用于推斷孔的表面(例如，內表面)上的多個離散點。任選地，多個點可繞孔的表面(例如，內表面)的周邊擴展，并且例如，可全部包含在理論測量表面(例如，平面)內。任選地，本發(fā)明的方法可用于沿著孔的長度的至少部分，和任選地沿著其整個長度，來推斷孔的三維模型。

使用根據本發(fā)明的相機探針獲得的剪影可以由處于不同的(例如，未知的)高度/深度處的孔的不同的(例如，未知的)部分來產生。也就是說，至少一個圖像的剪影可以由處于不同高度/深度處的孔的不同部分來產生。因此，該方法可以包括：使用至少一個圖像來推斷孔內處于至少兩個不同高度處的孔的表面上的至少一個點。例如，該方法可以包括：從至少一個圖像來推斷接近孔的第一末端的至少一個點的位置。任選地，該方法包括：從至少一個圖像來推斷在孔的第一末端的遠側的至少一個點的位置。例如，該方法可以包括：推斷在孔的第一末端的遠側的孔的末端的點(例如，推斷在孔的底部的點)。例如，該方法可以包括，從至少一個圖像來推斷接近孔的第一末端的至少一個點的位置和在孔的第一末端的遠側的至少一個點的位置(例如，推斷在孔的頂部和底部的點)。

本發(fā)明的方法可以包括從該剪影圖像提取在至少一個高度/深度處(例如，在至少兩個高度/深度處)的孔的位置信息(例如，點的信息，例如，輪廓信息)。因此，本發(fā)明的方法可以包括處理剪影圖像以識別在至少兩個不同高度/深度處的該孔的邊界的至少部分。因此，方法可以包括關于待檢測的孔來選擇一個或多個高度，和使用剪影圖像的集合來推斷在該一個或多個高度處的孔的邊界的至少部分。

可以理解的是，視角可為已知的視角。例如，至少視角的相對位置和/或定向可為已知的。舉例來說，對于圖像集合來說，視角的相對位置/定向可為已知的。任選地，視角相對于物體的相對位置/定向可為已知的。任選地，坐標定位設備的測量體積內的視角的絕對位置/定向是已知的。

這樣的視角可從來自坐標定位機的數據得知，該坐標定位機安裝在該視角上。例如，可從坐標定位機的位置(和，例如，定向)的了解來得知視角/相機透視中心，例如，從對坐標定位機的位置傳感器的輸出進行讀取。

推斷可包括針對給定(例如，已知/預定)的(孔的)高度/深度，假定剪影的邊緣由該高度/深度處的孔的邊界(例如，孔壁/孔的內表面)所產生?？梢岳斫獾氖牵摳叨?深度可為坐標定位機的測量體積內的、給定/已知/預定的高度/深度(例如，在第一維度上)(例如，Z維度)。同樣地，該確定邊界的至少部分的位置可以是，關于該給定/已知/預定的高度/深度，確定坐標定位機的測量體積內的孔的邊界的至少部分的側向位置/定位(例如，在第二和第三彼此垂直的維度上)(例如，X和Y維度)。

因此，該方法可以包括使用孔的該剪影圖像來推斷在給定高度/深度處的孔的邊界的至少部分(例如，在孔的邊界上的至少一個點)的位置。如下文更詳細所解釋的，該方法還可以包括，關于多個不同的給定/已知/預定的高度/深度，使用孔的該剪影圖像來推斷孔的邊界的至少部分的位置(例如，在孔的邊界上的至少一個點的位置)。

使用該剪影圖像(該剪影圖像的集合)可以包括識別該剪影中的邊緣。任選地，使用該剪影圖像(該剪影圖像的集合)可以包括對圖像使用邊緣偵測處理以在圖像中識別該圖像中的剪影的邊緣上的至少一個點。任選地，該方法可以包括使用邊緣偵測處理以在一幅圖像內識別在該孔的第一高度/深度(例如，孔的第一末端/頂部)處的孔的邊界上的至少第一點，以及在該孔的第二高度/深度(例如，孔的第二末端/底部)處的孔的邊界上的至少第二點。

任選地，該方法包括推斷圖像中的剪影的哪一部分與在第一高度/深度(例如，孔的第一末端/頂部)處的孔的部分相關，以及推斷圖像中的剪影的哪一部分與在第二高度/深度(例如，孔的第二末端/底部)處的孔的部分相關。

可以理解的是，該至少一個高度/深度相對于相機探針可以為任意的。推斷孔的邊界的至少部分所在的至少一個高度/深度(例如，推斷在孔的表面上一個或多個點的側向位置所在的至少一個高度/深度)，可以獨立于相機探針來選定(例如，獨立于相機探針的光學裝置，例如，任意的并獨立于相機探針的物體焦平面)?？梢岳斫獾氖?，在此意義上的任意未必意味著隨機，而是可意味著高度/深度可為個別的選擇(例如，不受限制)。因此，當獲得圖像時，所關注的/待檢測的特征不需要位于相機探針的物體焦平面或靠近相機探針的物體焦平面。

任選地，該方法可以包括推斷孔的邊界的至少部分(例如，推斷該至少一個點)，其沒有位于多個圖像中的任一個的相機物體焦平面上。換句話說，該方法可以包括推斷離開相機物體焦平面的孔的邊界的至少部分。因此，該方法可以包括，關于沒有位于相機的物體焦平面上(相機的物體焦平面處于獲取圖像的點處)的至少一個高度/深度，使用剪影圖像的該集合來推斷在該高度/深度處的孔的邊界的至少部分(例如，推斷孔的內表面/孔壁上的至少一個點(例如，多個點)的位置/定位)。因此，該方法可以用于推斷處于相機物體焦平面以外的孔的邊界的至少部分(例如，在孔的內表面/孔壁上的一個或多個點的定位)，而沒有受限于只檢測位于相機探針的物體焦平面上(相機探針的物體焦平面處于獲得圖像的點處)的那些點的孔。

該方法可以包括，關于多個不同的視角(例如，關于多個不同的位置關系)，從孔的第一末端獲得孔的整個(或“完整”)剪影的至少一個圖像。因此，相機探針的視場可被布置成包括孔的整個第一末端。

該方法可以包括，關于多個不同的視角(例如，關于多個不同的位置關系)從孔的第一末端獲得工件中的多個孔的剪影的至少一個圖像。這可使得能夠使用相同圖像來檢測多個孔。

因此，該方法可以包括，使用該多個孔的剪影圖像的該集合來推斷多個孔的邊界的至少部分的位置(例如，在多個孔的(內)表面/孔壁上的至少一個點)。任選地，所推斷的該孔的邊界的至少部分處于相同高度/深度(例如，點全部處于相同高度/深度)。例如，任選地，該方法可以包括，關于至少一個給定/已知的高度，使用該多個孔的剪影圖像的該集合來推斷在該高度處的每個孔的孔邊界的至少部分(例如，在孔表面的每一表面上的至少一個點的位置/定位)。

上述給定的(例如，已知的)高度/深度可以包括給定的(例如，已知的)理論測量表面。因此，該經推斷的點(例如，多個點)可包括在該理論測量表面內。例如，該方法可以包括，使用該孔(或多個孔)的剪影圖像的該集合來推斷在理論測量表面上的孔(或孔的)的邊界的至少部分，該理論測量表面橫穿該孔。

這種理論表面的實例是平面。然而，可以理解的是，理論表面不一定是平面的，而替代地可以在一個或多個維度上是非線性的(例如，弧形的)。例如，理論表面可以是圓柱形、球形或例如圓錐形。在一些情況下，有利的是，該理論表面具有與其中布置有孔的物體的大體形狀相對應的形狀(例如，對于平面物體來說，理論表面可以是平面的，而對于圓柱形物體來說，理論表面也可以是圓柱形的)。該理論表面的其它合適的術語包括理論測量表面、虛擬表面和抽象幾何結構。該理論表面可穿過孔的縱軸。例如，該理論表面可以大致垂直于孔的縱軸(即，至少在其與孔的縱軸交叉的點處)。

該理論表面可以位于孔的端之間。任選地，該理論表面接近或位于第一末端遠側的孔的末端。

孔可以是通孔。也就是說，孔可以具有至少兩個開口端。任選地，物體基本上是片狀。任選地，物體是葉片，例如，渦輪機葉片。物體可以大體上是平面的。物體可以是非平面的，例如，弧形或波形。例如，物體的形狀可以是大體圓柱形的。舉例來說，物體可以是大體環(huán)形物體，其具有穿過環(huán)壁延展的至少一個孔。

該方法可以包括，關于至少兩個不同的高度/深度中的每一個(例如，至少兩個不同的理論表面)，使用孔的剪影圖像的該集合來推斷在孔的表面上的至少一個點的位置，優(yōu)選地多個點的位置。任選地，從相同圖像推斷至少兩個不同的高度/深度(例如，兩個不同的理論表面)的孔的表面上的點的位置。

該方法(例如，該推斷)可以包括利用對物體的一個或多個特征的定位的認識。例如，該方法可以包括利用對包含孔的頂部的物體的表面的定位的認識，和/或對包含孔的底部的物體的表面的定位的認識。此類認識可以從直接測量此類特征(例如，界定孔的頂部開口的物體的表面)來確定。此類認識可以從直接測量物體的和/或該物體所固定到的另一個物體(例如，夾具)的不同特征來確定。例如，包含孔的底部的物體表面的定位可以通過直接測量界定孔的頂部的表面并根據對物體的厚度的認識而得知。

因此，該方法可以包括測量孔的高度/深度的位置(例如，測量理論表面的位置)，在該高度/深度處推斷孔的邊界。例如，理論表面可以包含孔的第一末端。該方法可以包括測量包含孔的第一末端的表面的位置?？梢允褂脺y量探針(例如，接觸式或非接觸式探針)直接測量理論表面的位置。任選地，測量探針是不同于相機探針的探針。

相機可以包括用于在圖像傳感器上形成圖像的一個或多個鏡頭。優(yōu)選地，相機探針是非遠心的，即，它具有透視失真。盡管這有助于使得相機具有大景深以使得整個孔聚焦，但不一定是這種情況。可以理解的是，孔的一些部分(或甚至所有部分)可以在一定程度上(例如，在圖像分析技術/軟件的限制內)離焦，而圖像分析軟件可用于識別由相機捕捉的剪影的邊緣。

該方法可以包括，一個相機探針用于獲得剪影圖像的該集合中的多個(或全部)圖像。在此情況下，可以通過在獲得圖像之間移動相機探針來實現(xiàn)不同視角。然而，任選地，相機可以(例如)具有多個透視中心。例如，相機探針可包括光場相機(也被稱作全光相機)。在另一個實例中，相機探針可包括用于在不同的傳感器上形成多個圖像(或任選地，選擇性地在一個傳感器上形成多個圖像)的多光學系統(tǒng)，即，相機探針可實質上包括多個獨立的相機。任選地，相機探針可以包括可內部移動的透視中心以提供視角的改變。因此，可實現(xiàn)不同視角而不用相對于孔來物理地移動相機探針，例如，通過使用相機的不同透視中心來獲得圖像，或通過移動相機的透視中心(例如，通過移動相機內的光學裝置)來獲得圖像。

因此，該方法可以包括，關于至少一個(例如，已知的)相機透視中心，從孔的第一末端獲得孔的剪影的至少一個圖像，以獲得孔的剪影圖像，孔是背光的以形成該剪影，以及使用孔的該剪影圖像來推斷在給定高度處的孔的邊界的至少部分。任選地，單個相機探針被用于獲得在剪影圖像的該集合中的全部圖像，且該方法包括相對地移動相機探針和物體以實現(xiàn)該不同的視角。因此，該方法可以包括，關于相機探針和物體/孔之間的多個不同的位置關系，從孔的第一末端獲得孔的剪影的至少一個圖像，以獲得孔的剪影圖像集合。

任選地，提供多個獨立的相機探針，每一個都具有孔/物體的不同視角。在此情況下，該方法可以包括，不同的相機探針從不同視角獲得孔的剪影的圖像。

可以理解的是，任何一個剪影圖像提供的數據中都可能存在模糊。舉例來說，經成像的剪影的邊界上的任何一個點都可以已經由在坐標定位機的測量體積中的多個不同點處的孔來產生。推斷可包括降低任何此類模糊或不確定性的程度(例如，至少部分地解決)。如所提到，這可通過利用對有關(在坐標定位機的測量體積中的)物體的一個或多個特征的定位的認識來完成。任選地，這可通過使用多個剪影圖像來完成。例如，該方法可以包括使用多個剪影圖像以推斷可行的孔邊界或可行的孔體積。

可以理解的是，本發(fā)明的方法可以包括利用對有關(例如，在獲得圖像的點處)物體相機探針的相對位置(和例如，定向)的認識。例如，該方法可以包括確定在獲得圖像的點處的物體和相機探針的相對位置(和例如，定向)。例如，這可以包括讀取在坐標定位機上的位置傳感器(例如，編碼器)的輸出。

不同的視角意味著可以在相對于孔的不同的位置高度處、和/或相對于孔的不同的橫軸面位置處、和/或相對于孔的不同的角度定向處，來獲得圖像。可以理解的是，用于不同圖像的相機透視中心可以在相對于孔的不同位置處(在遠心相機探針的情況下，透視中心可被視為具有特定的x、y維度值但位于z維度的無限處的位置中心(在此情況下，遠心相機的不同透視中心可以涉及在x與y維度上相機探針和孔之間的相對位置的改變))。

因此，相機探針和/或物體可以被安裝以使得它/它們可以相對于另一者以至少一個線性自由度、任選地至少兩個正交線性自由度、舉例來說三個正交自由度來移動。任選地，相機探針和/或物體可被安裝，以使得它/它們可相對于另一者繞至少一個旋轉軸、任選地繞至少兩個(例如，正交)旋轉軸、舉例來說繞至少三個(例如，正交)旋轉軸來移動。

坐標定位機可以為笛卡爾式或非笛卡爾式坐標定位機。坐標定位機可以為機床、坐標測量機(CMM)、鉸接臂等等。任選地，相機探針被安裝在鉸接頭上，該鉸接頭提供至少一個旋轉自由度，任選地提供至少兩個正交自由度。鉸接頭可以為分度頭(其具有有限數量的可分度定向)或連續(xù)頭(continuous head)。相機探針可安裝在坐標定位機的套管軸上，該坐標定位機提供在至少一個、任選地至少兩個和例如至少三個正交線性維度上的套管軸的移動(以及因此，提供安裝于其上的鉸接頭部和/或相機探針的移動)。任選地，待檢測物體安裝在可移動的臺子，例如轉臺上。

任選地，可以利用相對靜止的相機和物體來獲得圖像。任選地，可以利用相對于彼此移動的相機和物體來獲得圖像。當相機探針被安裝在連續(xù)鉸接頭上時可以獲得圖像，而同時通過該頭部重新定向相機探針。

該方法可以包括根據該圖像(例如，圖像的集合)來產生表示孔的至少一個理論幾何結構，并使用該至少一個理論幾何結構來推斷該孔的邊界的至少部分。這可以包括為從不同視角獲得的該多個圖像中的每一個產生已知適配該孔的至少一個理論幾何結構。該理論幾何結構可以用于推斷孔的邊界的至少部分。例如，該方法可以包括合并關于每一視角所確定的該理論幾何結構以提供合成理論幾何結構(其接著用于推斷該孔的邊界的至少部分)。例如，該理論幾何結構可以包括表示經推論已經穿過該孔的光線的向量束。任選地，該理論幾何結構可以包括表示孔的至少部分的至少一個幾何形狀。

推斷可以包括對產生剪影的光線執(zhí)行向量分析以確定在給定(例如，已知的)高度/深度處的剪影的邊界。因此，推斷可以包括確定穿過孔(例如，擦過孔的邊界/邊緣)的至少一個光線的向量以產生剪影的邊界?？梢岳斫獾氖牵蛄?光線可以是來自背光、穿過孔、穿過相機的透視中心并到達相機的傳感器上的直線。例如，該方法可以包括產生表示穿過孔的光線的多個(例如，一束)向量，以形成類似于根據不同位置關系獲得的剪影圖像。因此，不同的向量/光線可以用于表示孔周圍的邊緣/邊界的不同點。也就是說，不同的向量/光線可擦過孔周圍的邊緣/邊界的不同點。該方法可以包括分析向量(例如，多個向量)以推斷關于孔的計量信息，例如，孔邊界信息，例如，橫截面輪廓信息。例如，該方法可以包括產生三維模型，該三維模型在由該多個向量界定的邊界內適配。例如，該方法可以包括，關于橫穿向量束的至少一個理論表面(例如，平面)，識別于該理論表面處由該向量界定的邊界上的至少一個點。該方法可以包括，關于橫穿向量束的多個理論表面，識別于在該理論表面中的每一個表面處由該向量界定的邊界上的至少一個點。因此，例如，可以從由橫穿該理論表面的向量束界定的邊界，來推斷在任何特定理論表面處的孔的橫截面形狀和/或大小?？梢岳斫獾氖?，通過推斷在多個不同的深度處的孔的橫截面形狀/大小，可產生孔沿著其長度的經推斷輪廓。

任選地，孔是背光的(即，來自與獲得圖像的末端相對的末端；根據上述，來自第一末端的遠側的末端)。因此，任選地，孔在相機的圖像傳感器上呈現(xiàn)為亮斑。

根據本發(fā)明的第二方面，提供一種設備，其包括：安裝在坐標定位設備上的至少一個相機探針，其用于獲得包括至少一個待檢測的孔的工件的圖像；控制器，其經配置以控制相機探針，以使得關于至少一個(例如，多個不同的)視角從孔的第一末端獲得孔的剪影的至少一個圖像(例如，以獲得孔的剪影圖像集合)；以及處理器，其經配置以使用孔的該剪影圖像(集合)來推斷孔的邊界的至少部分。

根據本發(fā)明的第三方面，提供一種利用安裝在坐標定位機上的相機探針來檢測多個孔的方法，其包括：關于多個不同的位置關系，從孔的第一末端獲得多個孔的剪影的至少一個圖像，以及處理剪影圖像以確定關于多個孔的計量信息。例如，該方法可以被用于確定至少一個高度/深度處的孔輪廓信息(例如，橫截面輪廓信息)，諸如孔的形式、形狀、維度、大小等(例如，關于穿過孔的至少一個理論表面)。

根據本發(fā)明的另一方面，提供一種利用安裝在坐標定位機上的至少一個相機探針來檢測工件中的孔的方法。該方法包括：獲得孔的剪影的至少一個圖像，以及處理該圖像以識別在至少兩個不同的高度/深度處的該孔的邊界的至少部分。因此，該方法可以包括僅處理一個圖像以識別在至少兩個不同的高度/深度處的該孔的邊界的至少部分。例如，該方法可以包括處理該圖像以識別位于或朝向孔的第一末端的邊界的至少部分(例如至少一個點，例如多個點)和位于或朝向孔的第二末端的邊界的至少部分(例如至少一個點，例如多個點)。例如，該方法可以包括處理該圖像以識別在孔的底部邊緣的邊界的至少部分(例如至少一個點，例如多個點)和在孔的頂部邊緣的邊界的至少部分(例如至少一個點，例如多個點)?？芍貜瓦@一過程用于不同圖像，例如，從不同視角獲得的不同圖像。

因此，該方法可以包括推斷圖像中的剪影的哪一部分與在第一高度/深度(例如，孔的第一末端/頂部)處的孔的部分相關，以及剪影的哪一部分與在第二高度/深度(例如，孔的第二末端/底部)處的孔的部分相關。

該處理可以包括在該剪影圖像中識別邊緣。因此，該處理可以包括使用邊緣偵測方法。該方法可以包括推斷該所識別的邊緣的至少一個點在坐標定位機的測量體積內的位置。此推斷可以基于對在獲得該至少一個圖像的點處的相機探針的位置的認識。此推斷可以基于對物體的至少部分的位置的認識。例如，此推斷可以基于對物體的表面(例如，包含孔口的表面)的定位的認識。因此，該方法可以包括測量物體的至少部分的位置，例如，測量包含孔口的表面的位置。

可以理解的是，上文結合本發(fā)明的其它實施例所描述的特征適用于本發(fā)明的此實施例，且反之亦然。例如，如上文結合本發(fā)明的其它實施例所描述的方法可以包括從多個不同的視角獲得孔的剪影的至少一個圖像。因此，該方法可以包括處理多個圖像以在該多個圖像中的每一個中識別在至少兩個不同的高度/深度處的該孔的邊界的至少部分。

并且，如上文結合本發(fā)明的其它實施例所描述的，該方法可以用于同時檢測多個孔。因此，該方法可以包括獲得多個孔的剪影的至少一個圖像，并處理該圖像以針對多個該孔，識別在至少兩個不同的高度/深度處的孔的邊界的至少部分。

現(xiàn)將僅通過實例并且參考以下附圖描述本發(fā)明的實施例，其中：

圖1示出了用于測量物體的安裝在坐標測量機(CMM)的鉸接頭部上的相機探針；

圖2a、2b和2c示出了從三個不同位置獲得的三個不同的剪影圖像；

圖3a、3b和3c示出了對應圖2a、2b和2c中的剪影圖像的向量圖；

圖4a和4b分別示出了不規(guī)則孔的剪影和其對應的向量圖；

圖5a和5b分別示出了從不同相機位置獲得的各種剪影圖像和那些不同相機位置的向量圖。

圖5c和5d示意性地示出了根據穿過圖5a和5b的孔的給定平面中的多個向量識別孔的邊界；

圖6a和6b示意性地示出了根據用于穿過圖5a和5b的孔的多個不同平面的多個向量識別孔的邊界；

圖7a、7b和7c示意性地示出了根據用于穿過孔的多個不同的平面的多個向量識別孔的邊界；

圖8a、8b和8c示意性地示出了根據本發(fā)明的從多個不同的視角獲得的剪影推斷孔的邊界信息的另一技術；以及

圖9a和9b分別示出了在一個圖像中獲得的多個孔剪影和用于來自多個不同的相機位置的多個孔的向量。

圖1示出了根據本發(fā)明的物體檢測設備，其包括坐標測量機(CMM)10、相機探針20、控制器22和主機23。CMM 10包括物體16可以安裝到其上的臺子12和相對于臺子12可在三個正交線性維度X、Y和Z上移動的套管軸14。鉸接探頭18被安裝在套管軸14上，并提供繞至少兩個正交軸A1、A2的旋轉。相機探針20被安裝到鉸接探頭18上，并經配置以獲得位于臺子12上的物體16的圖像。因此，可通過CMM 10在X、Y和Z上移動相機探針20，并可通過鉸接探頭18繞A1和A2軸旋轉相機探針20。CMM或鉸接探頭可以提供額外運動，例如，鉸接探頭可提供繞視頻探針的縱線A3的旋轉。任選地，物體16可被安裝在轉臺上以提供旋轉自由度。

通過主機23計算出相機探針20相對于物體16的所期望的運動軌跡/路線，并將其饋送到控制器22。在CMM 10和鉸接探頭18中提供電動機(未圖示)以在控制器22的控制下驅動相機探針20到所期望的位置/定向上，該控制器22發(fā)送驅動信號到CMM 10和鉸接探頭18。CMM 10和鉸接探頭18的各種軸的位置和定向是通過例如位置編碼器(未圖示)的轉換器來確定的，并且該位置被反饋到控制器22。可以理解的是，可以在獲得關于所關注的特征的計量信息期間，使用位置和定向信息。

相機探針20可拆卸地被安裝到鉸接探頭18上。不同的(接觸式或非接觸式)探針可被安裝在鉸接探頭18上來代替相機探針20。例如，包括用于接觸物體16的可偏轉觸針的接觸式探針可被安裝在鉸接探頭18上。接觸式探針可為觸發(fā)式探針，其提供探測與物體16相接觸而導致的觸針偏轉的信號，或者，接觸式探針可為模擬(或掃描)探針，其提供對與物體16相接觸而導致的觸針偏轉(在至少一個、兩個或三個維度上)的測量。CMM 10可以包括用于存儲多個不同探針(例如，接觸式和/或非接觸式)的托架，其位于鉸接頭部18的操作體積內，使得探針在鉸接頭部18上可自動地互換。

如圖1所示，待檢測的物體16包括孔17的多個19(或孔17的集合19)。在此實施例中，孔17是通孔，因為它們一路穿過物體16。

根據本發(fā)明的檢測物體16中的孔17的方法將參考其余的圖式加以描述。關于圖2和圖3來說明根據本發(fā)明的第一方法。在此情況下，孔17具有已知的形式(在此情況下，為通常圓柱形)，并且該技術用于確認孔的末端的形狀和大小。從圖2a開始，如果相機探針20被放置在孔17的軸上(即，從而其成像軸與孔的軸一致)，并且使用光源30(圖1中未示出)背光照射孔17，那么所產生的相機圖像將示出孔17的剪影為亮圓形，其中背光照耀穿過孔，如圖2a中所示，由于相機探針的鏡頭的透視失真，孔17的前面在圖像上比孔的后面呈現(xiàn)得更大，因此(基于孔17通常是圓柱形的假定知識)可假定全部測量點36都涉及孔17的后邊緣32。

如圖2b所示，如果相機探針20的位置移動遠離孔17的軸(例如，如果相機探針20在垂直于孔的縱軸的第一方向上平移移動)，則形成不同的圖像?；诳?7通常是圓柱形的假定知識，圖像分析可用于將亮剪影的二分之一歸為孔17的前面34，且另一半歸為孔17的后面32。這允許產生用于孔17的前邊緣34的測量點38的一個集合，以及添加用于孔17的后邊緣32的測量點36的集合。

接著在不同的方向上移動相機探針20的位置遠離孔17的軸，例如，如果相機探針20在與第一方向完全相等但相反的第二方向上平移移動，則會形成另一個不同的圖像，如圖2c所示。再次，(基于孔17通常是圓柱形的假定知識)可將亮剪影的二分之一歸為孔17的前面34，且另一半歸為孔17的后面32。這允許將額外的測量點38添加到用于孔17的前邊緣34的測量點集合中，以及允許將額外的測量點36添加到用于孔17的后邊緣32的測量點集合中。

在此情況下，孔的前邊緣34和后邊緣32(或頂部和底部)的位置是已知的。例如，這可通過直接測量物體16的平坦面來得知，例如，通過使用接觸式探針觸碰其來得知。

圖像分析可用于識別圖像上亮剪影的邊緣周圍的測量點36的集合。例如，可以使用已知的邊緣偵測算法，諸如檢索方法(例如，坎尼(Canny)算法)、零交叉方法(例如，高斯拉普拉斯(Laplacian of Gaussian))。具體的實例程序可以涉及以下步驟：i)將高斯平滑化濾波器應用到整個圖像上；ii)根據已知的相機位置和圖像中孔形狀的質心，估計近邊緣和遠邊緣兩者的邊緣中心的圖像位置；iii)關于兩個邊緣，估計可在剪影中看到該邊緣的自中心的角度范圍；iv)關于兩個邊緣，內插經平滑的圖像，以在從邊緣中心輻射的角度范圍內獲得沿著多個‘輻條’線的圖像強度數據；v)關于每一輻條，計算強度數據的導數，并搜索最小值(使用內插法以給出子像素精度)；以及vi)使用相機校準，并根據表面的已知位置，計算圖像邊緣點的3D位置。可只對一個圖像執(zhí)行此技術，并且為了獲得增加了的點密度和/或出于覆蓋度的目的，對其它圖像重復此技術(例如，因為在不同的圖像中，孔的不同部分/側面將是可見的/將是不可見的)。

圖3a到圖3c分別示意性地示出了圖2a到圖2c中的剪影圖像的光學情形。光線示出到達相機探針的圖像傳感器40的光的邊界。如圖3a中可見，當相機探針的光軸至少大致上與孔的縱軸對準時，落在該圖像傳感器40上的剪影由孔17的后邊緣32產生。然而，如圖3b和圖3c所示，當相機探針20大體上為離軸時，部分剪影由孔17的前邊緣32產生，和部分剪影由孔17的后邊緣34產生。為簡單起見且為了輔助對本發(fā)明的理解，在圖3a到圖3c中示出相機探針20使用針孔相機模型，但可以理解的是，相機探針20可以包括一個或多個鏡頭以在圖像傳感器40上形成圖像，并且相同的光學圖示也適用。

本發(fā)明的技術還可用于檢測更復雜的孔和/或未知形式的孔。在其中集合19內的孔21中的至少一個不是圓形的情況下，和/或前面34和后面32之間的大小出現(xiàn)變化的情況下，任何給定的剪影圖像上的任何測量點都難以歸為在3D空間中的孔17的特定點。圖4a示出了當利用大致安置在孔的軸線上的相機來觀察時所產生的不規(guī)則孔21的剪影。如圖4b中所示，在剪影的邊緣上的點可以被轉換成3D向量，但無法只從一個圖像來確定這些向量擦過孔壁(即，其“內表面”或“孔的邊界”)的3D位置。(為簡單起見，在圖4a或隨后圖式中未示出相機探針的圖像傳感器40)。

如果相機移動到多個不同的位置，那么一系列不同的剪影被捕捉到，如圖5a中所示。如圖5b中所示，剪影圖像可經分析以產生與不同的相機視角相關聯(lián)的3D向量束，并且已知這些向量全部穿過孔，并在一些點處擦過孔壁。

向量束50可經進一步處理以推斷孔21的形狀。如圖5c中所示，一種方法是在CMM 10的測量體積內的給定/已知位置和定向處(具體來說，在已知將與孔21交叉的位置和定向處)產生理論測量表面52(在此情況下，虛擬測量平面52)。接著可計算向量穿過此平面52的點58。在圖5d中示出此類點在測量平面上的典型分布54。分布中的最外點(結合線56示出)近似虛擬測量平面中的孔壁的形狀，而所有其它點可舍棄。已知方法(例如，“凸包”算法或“非凸包”算法(也被稱作“凹包”算法)可用于推斷分布中的最外點。在所描述的實施例中，理論測量表面52是平面的，但可以理解的是，不一定是這種情況，例如，理論測量表面可為弧形的，例如圓錐形、球形、圓柱形或具有任何規(guī)則/不規(guī)則的形式。

如圖6a中所示，可通過以下步驟來推斷孔21的整個3D輪廓：在孔21的前面34和后面32(物體16的前面34和后面32可根據對它們的直接測量得知(如上文所描述))之間，產生多個理論測量表面52a到52e(例如，虛擬測量平面52a到52e)；并計算在每一平面中近似孔21的壁的輪廓的點集合(如上文結合圖5c和圖5d所描述)。接著，可從點的所有集合來構建孔21沿著其長度的所推斷形式。圖6b示出了從向量束50推斷孔21的形式為粗線60，其疊加在物體16的實際形式上。可以理解的是，相機位置的數量越多，向量的數量越多，并且因此，所推斷的孔的形式的精確度越高。

圖7a示出了孔25的實例，其具有不垂直于物體16的前面34和后面32的縱軸線，其中典型的向量束50從四個不同的相機視角穿過孔。當計算孔25的輪廓時，測量平面52a到52e可在任何所需的定向中構建。圖7b和圖7c示出了兩個可能的選擇。圖7b示出了平行于零件的前表面34和后表面32的平面52a到52b，以及圖7c示出了垂直于孔25的縱軸的平面52a到52e。取決于所需的測量數據的應用和形式，每一方法都可以具有其優(yōu)點。例如，通過采用垂直于孔25的軸線的平面，可更加易于計算孔25的橫截面面積。

可以理解的是，其它技術可用于處理剪影來推斷孔邊界信息。例如，參考圖8a到圖8c，說明根據本發(fā)明的另一實施例。其中，例如通過直接測量其中存在孔17的物體16的頂部和/或底部表面來產生界限表面15。在圖8a所示出的第一步驟中，關于第一視角/相機透視中心，建立穿過孔17的“有效”或“可行”體積13。這可(例如)為二維多邊形的集合(例如，其中的一個在圖8a中示出)或三維截頭圓錐形體積。在圖8b所示的第二步驟中，相機的視角/透視中心移動到用于產生新剪影的新位置上。產生用于那一剪影和視角的可行體積，并將其用于延展先前確定的有效/可行體積13，例如，通過布爾(Boolean)或運算?？梢园葱柚貜?如圖8c中所示)上述的移動到新視角/透視中心、獲得孔17的剪影的新圖像以及延展可行體積13的過程，例如，直到不存在可見的剪影和/或已得知關于孔的內部的足夠信息。此技術可尤其適合于確定孔17內是否存在任何多余的材料。

上述實施例示出了本發(fā)明用于檢測單個孔。本發(fā)明還可用于同時檢測多個孔。舉例來說，圖9a示出了從不同視角獲得的孔的陣列19的三個圖像。可以理解的是，上文結合圖1到圖8所描述的技術中的任一個都可以用于推斷陣列19中的每一個孔的邊界。例如，圖9b示意性地示出了根據這些圖像所產生的向量束。可行體積可適配用于孔中的每一個的向量束(例如，如在圖8到圖8c的實施例中)。任選地，橫穿這些向量束的理論測量表面，例如平面，可用于推斷在理論測量表面處的每一孔的橫截面形狀(例如，如在圖4到圖7的實施例中)。另外地或可替代地，還可使用圖2的實施例，其需要更多關于孔的定位和假定形狀的認識以使用圖像處理技術，從而識別剪影圖像的哪些點涉及孔的前面和后面。圖9示出了本發(fā)明用于檢測孔的一維陣列，但可以理解的是，本發(fā)明可用于檢測物體中的孔的多維(例如，二維)陣列。

在上述實施例中，相機探針經移動以從不同視角獲得圖像。然而，作為相機探針移動的替代或添加，可移動物體19。此外，可以理解的是，可避免相對移動，例如通過提供具有不同視角的多個相機探針，和/或(例如)具有可內部移動的透視中心和/或多個透視中心的相機探針。