物体表面形貌检测方法、物体表面形貌检测系统及装置与流程

本技术涉及测量，尤其涉及一种物体表面形貌检测方法、物体表面形貌检测系统及装置。

背景技术：

1、应实际设计及应用需求，在很多领域，需要快速测量物体的表面形貌：如机加件表面处理后的平面度检测，注塑件分模后的分模线或毛刺高度测量，电路板上元器件外露引脚焊接质量及焊接位点的表面探伤，及具备特殊功能的表面图案厚度、平面度及轮廓检测等场景。

2、常见的表面平整度测量方法，可用千分表沿着一维路径滑动，得到测量路径下的二维图像，再用多组测量的方式，得到材料表面三维形貌图像。但此方法测量周期长，难以测量1μm的平面跳动，且与材料存在应力接触，存在刮伤材料表面的风险。此外，也可以使用三维位移传感器或电子显微镜进行扫描，该方法虽然能获得0.1μm及以下的测量精度，但其设备成本高昂，操作复杂，测量面积小。通常的测量面积一般不超过20*20mm，使其存在使用局限性，无法对较大面积物件表面进行测试。

3、因此，如何快速且无接触地检测物体表面形貌，降低系统测量误差，满足较大面积的高精度测量需求，是需要解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，为解决上述部分或全部技术问题，本技术实施例提供一种物体表面形貌检测方法、物体表面形貌检测系统及装置。

2、第一方面，本技术实施例提供一种物体表面形貌检测方法，该方法包括：获取相机模组对被测物体拍摄的至少两个干涉条纹图像，其中，至少两个干涉条纹图像中的每个干涉条纹图像，为相机模组在被测物体的转动期间拍摄得到；从至少两个干涉条纹图像中的每个干涉条纹图像中，分别确定位于同一位置且具有相同图案特征的图案区域；将图案区域包括的噪声数据从至少两个干涉条纹图像中的每个干涉条纹图像中滤除，得到至少两个滤除后图像；对至少两个滤除后图像进行合成，得到合成干涉条纹图像；利用预设的深度计算公式，对合成干涉条纹图像中的每个条纹上的点进行深度计算，得到每个点的深度值；基于得到的深度值，生成被测物体表面的形貌图。

3、在一个可能的实施方式中，相机模组包括由多个相机组成的相机阵列；获取相机模组对被测物体拍摄的至少两个干涉条纹图像，包括：获取相机阵列对被测物体拍摄的至少两组初始干涉条纹图像，其中，至少两组初始干涉条纹图像中的每组初始干涉条纹图像，为相机模组在被测物体的转动期间拍摄得到；对至少两组初始干涉条纹图像中的每组初始干涉条纹图像进行拼接，得到至少两个干涉条纹图像。

4、在一个可能的实施方式中，获取相机阵列对被测物体拍摄的至少两组初始干涉条纹图像，包括：基于预先标定的图像修正参数，对每个相机拍摄的原始图像中的条纹间距进行修正，得到至少两组初始干涉条纹图像，其中，修正参数预先基于每个相机拍摄的初始干涉图像中的条纹间距与实际测量的条纹间距之间的误差标定得到。

5、第二方面，本技术实施例提供一种物体表面形貌检测系统，该系统包括：相机模组、图像处理装置、光源装置、半反半透镜、光学透光板、旋转载物台；旋转载物台上放置有被测物体，相机模组的拍摄方向与旋转载物台的载物面垂直，光源装置的光线出射方向与旋转载物台的载物面平行；半反半透镜设置在相机阵列和旋转载物台之间，且半反半透镜相对于旋转载物台的表面成设定的第一倾斜角度，以使光源装置的出射光反射到旋转载物台上；光学透光板位于半反半透镜和旋转载物台之间，且光学透光板相对于旋转载物台的表面成设定的第二倾斜角度，以使旋转载物台和光学透光板之间形成用于产生光的干涉现象的楔形劈尖；相机模组用于在旋转载物台的转动期间，拍摄得到至少两个干涉条纹图像；图像处理装置用于基于至少两个干涉条纹图像，执行上述第一方面描述的方法，生成被测物体表面的形貌图。

6、在一个可能的实施方式中，相机模组包括由多个相机组成的相机阵列；相机阵列用于在旋转载物台的转动期间，拍摄得到至少两组初始干涉条纹图像；图像处理装置用于对至少两组初始干涉条纹图像中的每组初始干涉条纹图像进行拼接，得到至少两个干涉条纹图像。

7、在一个可能的实施方式中，光源装置包括激光器模组、扩束镜、偏振片；激光器模组用于发射第一光斑直径的第一平行光束；扩束镜用于对第一光斑直径的光束进行放大，得到第二光斑直径的第二平行光束；偏振片用于将第二平行光束过滤为偏振光。

8、在一个可能的实施方式中，激光器模组包括用于输出激光的光纤和抛物面镜；光纤的激光出射点位于抛物面镜的焦点；抛物面镜用于对光纤发射的激光进行反射，得到第一光斑直径的第一平行光束。

9、在一个可能的实施方式中，偏振片为线偏振片，线偏振片用于将第二平行光束过滤为线偏振光。

10、在一个可能的实施方式中，系统还包括两个升降支架，光学透光板的两个边分别设置在各自对应的升降支架上；两个升降支架用于调整光学透光板的高度和倾斜角度。

11、在一个可能的实施方式中，两个升降支架为电驱动升降支架，电驱动升降支架用于根据接收的驱动信号，调整光学透光板的高度和倾斜角度。

12、第三方面，本技术实施例提供一种物体表面形貌检测装置，该装置包括：获取模块，用于获取相机模组对被测物体拍摄的至少两个干涉条纹图像，其中，至少两个干涉条纹图像中的每个干涉条纹图像，为相机模组在被测物体的转动期间拍摄得到；确定模块，用于从至少两个干涉条纹图像中的每个干涉条纹图像中，分别确定位于同一位置且具有相同图案特征的图案区域；滤除模块，用于将图案区域包括的噪声数据从至少两个干涉条纹图像中的每个干涉条纹图像中滤除，得到至少两个滤除后图像；合成模块，用于对至少两个滤除后图像进行合成，得到合成干涉条纹图像；计算模块，用于利用预设的深度计算公式，对合成干涉条纹图像中的每个条纹上的点进行深度计算，得到每个点的深度值；生成模块，用于基于得到的深度值，生成被测物体表面的形貌图。

13、第四方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行存储器中存储的计算机程序，且计算机程序被执行时，实现本技术上述第一方面的物体表面形貌检测方法中任一实施例的方法。

14、第五方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如上述第一方面的物体表面形貌检测方法中任一实施例的方法。

15、第六方面，本技术实施例提供一种计算机程序，计算机程序包括计算机可读代码，当计算机可读代码在设备上运行时，使得该设备中的处理器实现如上述第一方面的物体表面形貌检测方法中任一实施例的方法。

16、本技术实施例提供的物体表面形貌检测方法、物体表面形貌检测系统及装置，通过利用相机模组对转动的被测物体拍摄至少两个干涉条纹图像，从每个干涉条纹图像中，分别确定位于同一位置且具有相同图案特征的图案区域，再将图案区域从每个干涉条纹图像中滤除，对得到的至少两个滤除后图像进行合成，得到合成干涉条纹图像，然后利用深度计算公式，对合成干涉条纹图像中的每个条纹上的点进行深度计算，得到每个检测点的深度值，最后基于得到的深度值，生成被测物体表面的形貌图。本技术实施例实现了对被测物体旋转特定角度，用不同角度对被测物体进行拍摄，经过图像处理后，可以有效降低因环境、系统及装配引起的测量误差，得到高精度的被测物体表面形貌。采用光学干涉原理测量物体表面形貌，可以实现无接触、高精度地测量，且采用相机拍摄条纹图像进行测量，可以获得较大面积的形貌图，满足不同面积的被测物体表面的测量需求。