(57)【要約】      （修正有）【課題】光学計測を使用して物体の高さを測定できる測定システムを提供する。【解決手段】検出領域に第１の光線１２０を提供する第１の光源１１０及び第２の光線１５０を提供する第２の光源１４０と、第１及び第２の光線を離れて検知し、第１及び第２の光線により物体の上部に生成される１以上のパターンを示す１以上の出力信号を発生するように構成された１以上の光検出器１６２を備え、１以上のプロセッサ１６４がコンピュータ実行可能命令を実行することにより、前記出力信号を受信し、１以上のパターンにおいて第２の光線に対する第１の光線の位置を分析して物体の高さを判定する少なくとも１つの画像処理システム１６０と、を含む方法及びシステム１００を提供する。第１の光線１２０は検査ベース１８０上の予め決められた距離で第２の光線１５０と交錯する。【選択図】図１Ａ
2015083959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査ベースと、
検出領域へ第１の光線を提供する第１の光源と、
前記第１の光源から離して設けられ、前記検出領域へ第２の光線を提供する第２の光源と、
前記第１の光源及び前記第２の光源を制御する少なくとも１つの光源コントローラと、
少なくとも１つの画像処理システムと、
を備え、
前記第１の光線が前記検査ベース上の予め決められた距離において前記第２の光線と交錯し、前記第１の光線は前記第２の光線から区別可能であり、
前記少なくとも１つの画像処理システムは、
前記第１の光線及び前記第２の光線を離れて検知し、前記第１の光線及び前記第２の光線によって物体の上部に生成される１以上のパターンを示す出力信号を発生するように構成された１以上の光検出器と、
コンピュータ実行可能命令を実行することにより、前記出力信号を受信し、前記１以上のパターンにおいて前記第２の光線に対する前記第１の光線の位置を分析して、前記物体の前記上部の高さを判定する１以上のプロセッサと、を含む、システム。
【請求項２】
前記光検出器がカメラである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記画像処理システムがカメラベースのマシンビジョン光学計測システムの一部である請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の光線が、前記予め決められた距離で前記第２の光線と同一線上に重なり、該第１の光線の中央点が前記第２の光線の中央点と同じ位置にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２の光線に対する前記第１の光線の位置が、前記第２の光線の前記中央点に対する前記第１の光線の前記中央点の位置に基づく、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
１以上の前記光線が人の可視領域外の波長である、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の光線が第１のパターンであり、前記第２の光線が第２のパターンである、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の光線が第１の時間で提供され且つ前記第２の光線が第２の時間で提供され、これら第１の時間及び第２の時間は異なる時点である、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記１以上のプロセッサは、コンピュータ実行可能命令にアクセスし、該コンピュータ実行可能命令を実行することにより、前記第２の光線における少なくとも２点に対する前記第１の光線における少なくとも２点の位置にさらに基づいて、前記１以上のパターン範囲内の前記物体の高さを判定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の光線が第１の色で、前記第２の光線が第２の色である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記１以上のプロセッサは、コンピュータ実行可能命令にアクセスし、該コンピュータ実行可能命令を実行することにより、前記第１及び第２の光線の色のパターンに基づいて、前記１以上のパターン範囲内の前記物体の高さを判定する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサがコンピュータ実行可能命令を実行することにより、前記画像処理システムが、少なくとも１つの前記光線の色及び長さにさらに基づいて、前記１以上のパターン範囲内の前記物体の高さを判定する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１の光源及び前記第２の光源は、交互シーケンスで前記第１の光線と前記第２の光線を提供するように構成され、
前記プロセッサがコンピュータ実行可能命令を実行することにより、前記画像処理システムがさらに、前記第１の光線を前記第２の光線から区別できるように、前記第１の光線及び前記第２の光線の前記交互シーケンスに同期して前記光検出器からの入力を受信する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１の光線が第１のサブパターンを有し且つ前記第２の光線が第２のサブパターンを有し、前記第１のサブパターンと前記第２のサブパターンとは異なるものであり、
前記プロセッサがコンピュータ実行可能命令を実行することにより、前記画像処理システムが、さらに前記光線の前記サブパターンに少なくとも部分的に基づいて、前記光線範囲内の前記物体の高さを判定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
検出領域内に第１の波長の第１の光線を提供する第１の光源と、
前記検出領域内に第２の波長の第２の光線を提供する第２の光源と、
前記第１及び第２の光源を制御する少なくとも１つの光源コントローラと、
少なくとも１つの画像処理システムと、
を備え、
前記第１の光線が前記第１の光源及び前記第２の光源から予め決められた距離で前記第２の光線と交錯し、
前記少なくとも１つの画像処理システムは、
前記第１の光線を離れて検知し、前記第１の光線により物体の上部に生成される１以上のパターンを示す第１の出力信号を発生するように構成され、前記第２の光線の波長を含まない第１の予め決められた光波長の範囲に対し感度を有する第１のカメラと、
前記第２の光線を離れて検知し、前記第２の光線により前記物体の前記上部に生成される１以上のパターンを示す第２の出力信号を発生するように構成され、前記第１の光線の波長を含まない第２の予め決められた光波長の範囲に対し感度を有する第２のカメラと、
コンピュータ実行可能命令を実行することにより、前記第１及び第２の出力信号を受信し、前記第２の光線に対する前記第１の光線の位置により形成されるパターンを分析して、前記物体の前記上部の高さを判定する１以上のプロセッサと、を含む、システム。
【請求項１６】
検出領域内に第１の偏光の第１の光線を提供する第１の光源と、
前記検出領域内に第２の偏光の第２の光線を提供する第２の光源と、
前記第１及び第２の光源を制御する少なくとも１つの光源コントローラと、
少なくとも１つの画像処理システムと、
を備え、
前記第１の光線が前記第１の光源及び前記第２の光源から予め決められた距離で前記第２の光線と交錯し、
前記少なくとも１つの画像処理システムは、
前記第１の光線を離れて検知し、前記第１の光線により物体の上部に生成される１以上のパターンを示す第１の出力信号を発生するように構成され、前記第１の光線をカメラへ通すように構成された前記第１の偏光方向をもつ第１の偏光フィルタを有する第１のカメラと、
前記第２の光線を離れて検知し、前記第２の光線により前記物体の前記上部に生成される１以上のパターンを示す第２の出力信号を発生するように構成され、前記第２の光線をカメラへ通すように構成された前記第２の偏光方向をもつ第２の偏光フィルタを有する第２のカメラと、
コンピュータ実行可能命令を実行することにより、前記第１及び第２の出力信号を受信し、前記１以上のパターンにおいて前記第２の光線に対する前記第１の光線の位置を分析して、前記物体の前記上部の高さを判定する１以上のプロセッサと、を含む、システム。
【請求項１７】
間隔をあけた第１の光線群からなる第１の光カーテンを検出領域内へ提供する第１の光源と、
間隔をあけた第２の光線群からなる第２の光カーテンを前記検出領域内へ提供する、前記第１の光源とは別に設けられた第２の光源と、
前記第１の光源及び前記第２の光源を制御する少なくとも１つの光源コントローラと、
少なくとも１つの画像処理システムと、
を備え、
前記第１の光源及び前記第２の光源から予め決められた距離で少なくとも１つの前記第１の光線が少なくとも１つの前記第２の光線と整列し、前記第１の光線群は前記第２の光線群から区別可能であり、
前記少なくとも１つの画像処理システムは、
物体の上部に少なくとも部分的に配向された前記少なくとも１つの第１の光線及び前記少なくとも１つの第２の光線を離れて検知し、前記少なくとも１つの第１の光線及び前記少なくとも１つの第２の光線により生成される１以上のパターンを示す出力信号を発生するように構成された１以上の光検出器と、
コンピュータ実行可能命令を実行することにより、前記出力信号を受信し、前記１以上のパターンにおいて前記少なくとも１つの第２の光線に対する前記少なくとも１つの第１の光線の位置を分析して、前記物体の前記上部の高さを判定する１以上のプロセッサと、を含む、システム。
【請求項１８】
前記光検出器がカメラベースのマシンビジョン光学計測システムの一部である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記予め決められた距離が第１の予め決められた距離であり、前記第１の光カーテンのうちの別の前記第１の光線が、第２の予め決められた距離で前記第２の光カーテンのうちの別の前記第２の光線と整列する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記間隔をあけた第１の光線群の少なくとも１つの第１の光線が第１の角度で提供され、前記間隔をあけた第２の光線群の少なくとも１つの第２の光線が第２の角度で提供される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
１以上の前記光線が人の可視領域外の波長である、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
物体の高さを測定する光学計測システム及び方法に関し開示する。具体的には、検出領域に複数の光線を提供し、この光線を画像処理システムにより検出して、その光線の位置及び様相（現れ方）のいずれか又は両方に基づいて検出領域内にある物体の高さを判定することに関し、開示する。
【背景技術】
【０００２】
副尺視力は、例えば副尺を読むときなど、分かれた２つの線の整列又は不整列を検出する能力を必要とする視力の一面である。副尺は、均等に割り振られた直線の又は円形の測定目盛を直接読み取るよりも精密に距離又は角度を読み取れるようにする補助目盛である。副尺を用いている一例が、計測に使用されるノギスである。
【０００３】
人は比較的良い副尺視力をもち、したがって、副尺を読むときなどの分かれた２つの線の整列を読み取ることができる。さらに、マシンビジョンシステムやその他の計測システムが、パターンを検出して該検出パターンを予定パターンと比較する能力に加えて、分かれた線の整列又は不整列を検出する副尺視力型能力をもち得る。マシンビジョンシステムの一例がコネックスビジョンシステムやキーエンスビジョンシステムである。しかしながら、マシンビジョンシステムは、二次元的に幅及び長さを測定するが、高さを測定できない。
【０００４】
また、現在では物体の測定に光を利用するシステムが存在する。しかし、現存するシステムは、測定すべき距離について読むのが難しく且つ不確かである。さらに、このシステムは、小さな変位に対し感度がよくない。当該システムは、一般に、測定が一方向に限られ、測定の精度が落ちるというような、利用可能な測定の範囲に制限を有する。光学測定システムは、物体が最適な厚さ又は高さを上回るか下回るかどうかを視覚的に現すのに必要とされ、物体の精密測定を可能にする。
【発明の概要】
【０００５】
一つの方法とシステムが開示される。光学計測を使用して物体の高さ及び厚さのいずれか又は両方を測定するときの課題に対しては、複数の光線を検出領域に提供し、この光線を画像処理システムで検出して、検出領域内にある物体の高さ／厚さを、その光線及び光線パターンのいずれか又は両方の少なくとも位置又は様相に基づいて判定することを通して、解決が図られる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本明細書に組み入れられて一部をなす図面は、本明細書に記載される１以上の実施形態を図示し、明細書の記載と共に実施形態を説明する。図面は、必ずしも正確な縮尺ではない。明確性の観点から、例えば空気を通し投射される光線の描写など、通常は裸眼では見えない発明の側面がいくつか、図面に描かれている。
【図１Ａ】本発明に係る例示測定システムの一部の前面を示し、光線を可視化して描写してある概略図。
【図１Ｂ】図１Ａの例示測定システムの側面を示す概略図。
【図２Ａ】図１Ａ及び図１Ｂの例示測定システムによって取得された、予定の高さをもつ物体の画像を示す概略図。
【図２Ｂ】図１Ａ及び図１Ｂの例示測定システムによって取得された、予定の高さを越えている物体の画像を示す概略図。
【図２Ｃ】図１Ａ及び図１Ｂの例示測定システムによって取得された、予定の高さに達していない物体の画像を示す概略図。
【図３Ａ】図１Ａ及び図１Ｂの例示測定システムによって取得された、予定の高さをもつ物体の別の画像を示す概略図。
【図３Ｂ】図１Ａ及び図１Ｂの例示測定システムによって取得された、予定の高さを越えている物体の別の画像を示す概略図。
【図３Ｃ】図１Ａ及び図１Ｂの例示測定システムによって取得された、予定の高さに達していない物体の別の画像を示す概略図。
【図４Ａ】扇形パターンにした第２の光線群をもつ光カーテンを使用する例示測定システムの側面を示し、光線を可視化して描写してある概略図。
【図４Ｂ】図４Ａのシステムの前面を示し、光線を可視化して描写してある図。
【図５Ａ】図４Ａ及び図４Ｂの例示測定システムによって取得された、予定の高さをもつ物体の画像を示す概略図。
【図５Ｂ】図４Ａ及び図４Ｂの例示測定システムによって取得された、予定の高さをもつ物体の別の画像を示す概略図であり、第１の光線群が部分的に物体上に投射されている。
【図５Ｃ】図４Ａ及び図４Ｂの例示測定システムによって取得された、予定の高さを越えている物体の画像を示す概略図。
【図５Ｄ】図４Ａ及び図４Ｂの例示測定システムによって取得された、予定の高さに達していない物体の画像を示す概略図。
【図６Ａ】互いに平行な第２の光線群と光カーテンを使用する例示測定システムの側面を示し、光線を可視化して描写してある概略図。
【図６Ｂ】図６Ａの例示測定システムの側面を示し、光線を可視化して描写してある概略図であり、第２の光線群が図６Ａと異なるより大きな角度をもっている。
【図７Ａ】図６Ａの例示測定システムによって取得された、予定の高さをもつ物体の画像を示す概略図。
【図７Ｂ】図６Ａの例示測定システムによって取得された、予定の高さを越えている物体の画像を示す概略図。
【図７Ｃ】図６Ａの例示測定システムによって取得された、予定の高さに達していない物体の画像を示す概略図。
【図８Ａ】交差するように配向した光線を使用する、本発明に係る例示測定システムの斜視概略図であり、光線を可視化して描写してあり、物体は予定の高さをもっている。
【図８Ｂ】図８Ａのシステムの上面を示し、光線を可視化して描写してある。
【図９Ａ】図８Ａの例示測定システムの斜視概略図であり、物体は予定の高さを超えており、光線を可視化して描写してある。
【図９Ｂ】図９Ａのシステムの上面を示し、光線を可視化して描写してある。
【図１０Ａ】図８Ａの例示測定システムの斜視概略図であり、物体は予定の高さに達しておらず、光線を可視化して描写してある。
【図１０Ｂ】図１０Ａのシステムの上面を示し、光線を可視化して描写してある。  ＜課題を解決するための手段＞
【０００７】
図面を参照して以下に詳述する。図中の同じ参照符号は同じか又は類似の要素を示す。
【０００８】
ここに提案するメカニズムは、前述の問題を回避する。光分析を通した光学計測用のシステムが記載される。一態様によれば、検出領域において個別に識別可能である複数の光線が提供される。該光線は、画像処理システムによって検出され、この画像処理システムが、光線及び光線パターンのいずれか又は両方の少なくとも位置又は様相に基づいて、検出領域内にある物体の高さ（厚さ）を判定する。自動化システムにおいては、ターゲットを正しい高さへ移動させるか、又は、ターゲットの厚さを補正するべくシステムがアジャストされる、あるいはこれら両方の、自動補正が可能になる。検査システムであれば、厚すぎる物体、薄すぎる物体、正しい物体の選別が可能になる。
【０００９】
一態様において、システムは、検査ベースと、検出領域へ第１の光線を提供する第１の光源と、第１の光源とは別に設けられ、検出領域へ第２の光線を提供する第２の光源とを含む。第１の光線は、検査ベース上の予め決められた距離のところで第２の光線と交錯する。第１の光線は第２の光線と区別することが可能である。本システムは、少なくとも１つの画像処理システムに加え、第１の光源及び第２の光源を制御する少なくとも１つの光源コントローラも含む。画像処理システムは、第１の光線及び第２の光線を離れて検知し、第１の光線及び第２の光線により物体の上部に生成される１以上のパターンを示す出力信号を発生するのに適した１以上の光検出器、例えば１以上のカメラ等を含む。画像処理システムは、コンピュータ実行可能な命令を実行する１以上のプロセッサも含み、この命令を実行する１以上のプロセッサは、前記出力信号を受信し、１以上のパターンにおいて第２の光線に対する第１の光線の位置を分析し、物体上部の高さを判定する。
【００１０】
一態様において、システムは、検出領域へ第１の光カーテンを提供する第１の光源と、第１の光源とは別に設けられ、検出領域へ第２の光カーテンを提供する第２の光源とを含む。第１の光カーテンは、間隔をあけた複数の第１の光線群からなり、第２の光カーテンは、間隔をあけた複数の第２の光線群からなる。少なくとも１つの第１の光線は、第１の光源及び第２の光源から予め決められた距離のところで少なくとも１つの第２の光線と整列する。第１の光線は第２の光線と区別することが可能である。本システムは、第１の光源及び第２の光源を制御する少なくとも１つの光源コントローラと、少なくとも１つの画像処理システムも含む。画像処理システムは、少なくとも１つの第１の光線及び少なくとも１つの第２の光線を離れて検知し、少なくとも１つの第１の光線及び少なくとも１つの第２の光線により生成される１以上のパターンを示す出力信号を発生する１以上の光検出器、例えば１以上のカメラ等を含み、少なくとも１つの光線は少なくとも部分的に物体の上部に配向されている。画像処理システムは、コンピュータ実行可能命令を実行する１以上のプロセッサも含み、この命令を実行する１以上のプロセッサは、前記出力信号を受信し、１以上のパターンにおいて少なくとも１つの第２の光線に対する少なくとも１つの第１の光線の位置を分析して、物体上部の高さを判定する。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここに使用する表現「備える」「備えている」「含む」「含んでいる」「有する」「有している」又はこれらの言葉のその他のバリエーションは、非排他的包括を担うように意図されている。例えば、列挙した要素を備える工程（プロセス）、方法、物品、又は装置は、必ずしもそれら要素だけに限定されるわけではなく、敢えて列挙はしていないか、あるいは当該工程（プロセス）、方法、物品、又は装置に本来備わっている、他の要素を含み得る。さらに、敢えて反対の意に言及しない限り、「又は」は、排他的論理和ではなくて、包括的論理和を表す。例えば、条件Ａ又はＢは、次のいずれか一つを満足する：Ａが真（存在）且つＢが偽（不在）；Ａが偽（不在）且つＢが真（存在）；ＡとＢの両方が真（存在）。
【００１２】
また、不定冠詞が、実施形態の要素及び部品（成分）を記述するために使用される。これは、単なる便宜上と、単に発明思想の一般的観念を提供するためである。この記述は、他の意味であることが明白でない限り、１以上及び単数を含み、複数もまた含む、と読み取られるべきである。
【００１３】
さらに、「複数」との表現の使用は、特に反対の意に言及しない限り、「１よりも多い」ことを伝える意味である。
【００１４】
最後に、「一実施形態」又は「（ある）実施形態」とした場合、当該実施形態との関連で述べられる具体的な要素、特徴、構造、又は属性は、少なくとも１つの実施形態に含まれるという意味である。本明細書の随所に出てくる「一実施形態において」は、必ずしも全てが同じ実施形態に言及しているわけではない。
【００１５】
ソフトウエアは、１以上のコンピュータ実行可能命令を含み、１以上のコンピュータで実行されることにより、構成要素に特定の機能を実行させる。ここに記載するアルゴリズムは１以上の非一時的メモリに記憶されると理解すべきである。非一時的メモリは、例示すると、ランダムアクセスメモリ、リードオンリメモリ、フラッシュメモリ、又は同様のものを含む。このような非一時的メモリは、電気的又は光学的なものとし得る。
【００１６】
光の説明に関連する単語「色」の使用は、人の目に可視又は不可視の光波長のスペクトルの部分を表す。可視光の非排他的例に、赤、青、及び緑の光が含まれる。人の目に不可視の光の非排他的例には、紫外光（ＵＶ）及び赤外光（ＩＲ）が含まれる。
【００１７】
前述したように、物体の測定に光を使用する現存のシステムは、読み取りにくく、不確かで、精密ではなく、小さい変位に鈍感である。本発明は、これらの欠点に対し、光線及び光線パターンのいずれか又は両方の少なくとも位置又は様相を分析して物体の高さ／厚さを測定する方法論とシステムで、対応する。一実施形態において、このシステムは、二次元（ｘ軸及びｙ軸）カメラ検査光学測定システム（別名「マシンビジョン」システム）を用いて、物体の厚さ／高さ（ｚ軸）の測定を可能にする。一実施形態において、測定システムは、検出領域にある物体の高さを、少なくとも部分的に、１以上の光線の位置又は光線中の１以上の特定点に基づいて、判定することができる。
【００１８】
光線の角度及び姿勢は、１以上の光線が、予定の高さにある物体の表面に単線や１点などの原パターン（原型）として現れるように、決定することができる。個々に識別可能とした複数の光線が物体上及び場合によって物体近傍にも投射され、例えば、物体が予定の高さ又は予定の距離にある場合に上から見たときに、原パターンとして現れる。しかしながら、物体の高さが、当該物体の予定の高さと違っていると、このときのパターンは、変位部位やオフセット部位とも称する、異形部位をもって現れる。同様に、線形光線が、異なる高さのある１つの表面又は表面群を横切るように投射される場合、この光線は、その表面の上のビューポイントから観察すると、表面の高さが変化するところで光の線にオフセットを伴い「不連続」で現れる。
【００１９】
予定の高さに対する物体の高さの違いが大きくなると、光の認識部位又はオフセットも大きくなる。異形部位又はオフセット部位を伴ったパターンの認識は、予定の高さに対する物体の高さの差を判定するために使用できる。
【００２０】
物体の高さ／厚さの判定は、高さ／厚さに関する自動補正を可能にし、又は、予定の高さ／厚さの物体と予定の高さ／厚さを下回る／上回る物体とを選別する検査システムにおける使用を可能にし、あるいはこれらを同時に可能とする。方向を含んだ光線の位置取りの評価により、物体の高さを補正することが可能になる。例えば、本測定システムを通過する物体に関し、該物体の厚さを制御する工程は、方向を含んだ光線の位置取りに基づいて厚さを変更するように、修正することができる。物体の厚さを制御可能な工程の例として、加圧ローラ、フライス盤、平削り盤、又は押出成形機のスリットなどが含まれる。
【００２１】
図１Ａを参照すると、本発明に係る例示測定システム１００の一部前面の概略図が示されている。図１Ｂは、図１Ａの例示測定システム１００の側面の概略図を示す。例示測定システム１００は、検出領域１３０中に第１の光線１２０を提供する第１の光源１１０と、検出領域１３０中に第２の光線１５０を提供する第２の光源１４０と、少なくとも１つの光源コントローラ１５５と、少なくとも１つの画像処理システム１６０と、を備える。画像処理システム１６０は、測定システム１００内において、第１の光線１２０及び第２の光線１５０を検出可能である場所に配置される。画像処理システム１６０は、以下に詳述するけれども、概して言うと、画像カメラ等の１以上の光検出器１６２ａ〜１６２ｎと、１以上のプロセッサ１６４とを備える。
【００２２】
第１の光源１１０及び第２の光源１４０は、画像処理システム１６０により区別可能な光のビーム（光線と称する）を発生可能な適切な光源である。第２の光源１４０は、第１の光源１１０から距離をおいて配置される。光源１１０，１４０の例として、レーザー、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＬＥＤパターンプロジェクターが含まれる。ＬＥＤパターンプロジェクターは、明滅効果がなく、細い光線を発生することができる。レーザー、ＬＥＤ、ＬＥＤパターンプロジェクターは、異なる色の光りを発生し、又は、特有の光のパターンを構成可能であり、あるいはこれらを同時に実施することが可能である。１以上の光源を一筋の光線を発生するために使用できることも当然理解される。
【００２３】
第１の光線１２０は、第１の光源１１０からの光の投射によって形成される。第２の光線１５０は、第２の光源１４０からの光の投射によって形成される。第１及び第２の光線１２０，１５０は、線又は点などの断面形状を有する。これに加えて、あるいはこれに代えて、パターンメーカー又はマスク（図示せず）を、光源１１０，１４０と検出領域１３０との間に適用し、線や点などの予定の断面形状に光線１２０，１５０を形成することもできる。２個より多い光線を利用可能であることは当然理解される。
【００２４】
第１の光線１２０を第２の光線１５０から区別できるように、第１の光線１２０は、第２の光線１５０に対し曖昧さを残さずに識別可能である。第１の光線１２０及び第２の光線１５０は、視覚的に明らかな差異をもつ。視覚的に明らかな差異の例として、色／波長の差、光のサブパターンの差、及び光線１２０，１５０が現れる時系列の差のうちのいずれか１つ以上があげられる。第１及び第２の光線１２０，１５０は、画像処理システム１６０によって高さを判定する物体１７０上で、画像処理システム１６０により第１及び第２の光線１２０，１５０を識別可能である限り、どのような色／波長でもよい。第１及び第２の光線１２０，１５０は、１以上の識別可能な光サブパターン、例えば、連続した光のダッシュ、他の領域よりも光線１２０，１５０が明るい領域、又は光線１２０，１５０が暗いか欠落している領域、を有する。第１の光線１２０を第１の時間で提供し、第２の光線１５０を第２の時間で提供することにより、第１の光線１２０と第２の光線１５０とを識別可能な差異を生成することもできる。第１の光線１２０と第２の光線１５０とは、同じサイズであるか、又は、予め決められた距離において異なるサイズである。
【００２５】
検出領域１３０は、概して言うと、例えば測定のために、物体１７０が置かれるか又は通過する領域である。検出領域１３０はいかなるサイズにもでき得る。測定システム１００は、検査のために物体１７０を置くか又は通過させるブロック等の検査ベース１８０を検出領域１３０内に含む。検出領域１３０として、例えばコンベヤや製造ステーションの一部など、製造ラインの一部が含まれる。本実施形態の場合、検査ベース１８０は、コンベヤ又は製造ステーションの一部である。
【００２６】
第１の光源１１０及び第２の光源１４０は、第１の光線１２０と第２の光線１５０とが、検査ベース１８０より上の予め決められた距離において予め決められた量、同一線上に（共線的に）重なるか又は整列するように、第１の光線１２０及び第２の光線１５０を提供する。予め決められた距離は、検出領域１３０における物体１７０の検査ベース１８０からの予定の高さＨであり、第１及び第２の光源１１０，１４０からの予め決められた距離Ｃとして測定されるか又は表される。予定の高さＨと予め決められた距離Ｃとを合わせると、第１及び第２の光源１１０，１４０から検査ベース１８０までの距離になる。
【００２７】
図１Ａ及び図１Ｂにおいて、検出領域１３０にある物体１７０は、光源１１０，１４０から投射される光線１２０，１５０の範囲内にある。物体１７０は、予め決められた距離Ｃ、予め決められた距離Ｃに達しない距離Ｄ、あるいは、予め決められた距離Ｃを越える距離Ｅにおいて、第１及び第２の光源１１０，１４０が提供する光と交差する。測定システム１００は、これら物体１７０に関する高さの変動を測定可能である。
【００２８】
光源１１０，１４０は、物体１７０が光源１１０，１４０から予め決められた距離Ｃ、つまり予定の高さＨである場合に、その提供する第１及び第２の光線１２０，１５０が物体１７０の上部１８６と交差すると、光線１２０，１５０の交点に関して既知の位置で予め決められた光パターンが生成されるように、位置合わせされる。物体１７０が予定の高さＨにない場合は、物体１７０の上部１８６及び光線１２０，１５０の交差領域が変化し、光パターンが予め決められたパターンから変化、すなわち、物体１７０の上部１８６において光線１２０，１５０が部分的又は全体的に変位するか、あるいは異なるサイズ又は形状になり、もしくはこれら両方によって、違ったパターンを形成する。分かりやすいように、物体の１７０の上部１８６について、物体１７０の上部１８６が予定の高さＨである場合、予定の高さＨを越える場合、予定の高さに達しない場合でそれぞれ上部１８６ｄ、上部１８６ａ、上部１８６ｂとし、物体１７０の高さに応じて区別する。
【００２９】
第１の光線１２０と第２の光線１５０とは区別可能なので、光線１２０，１５０の変化は容易に現れる。第１及び第２の光線１２０，１５０のパターンの視覚的に識別可能な変化は、検出領域１３０にある物体１７０が予定の高さＨであるか、これを下回るか、あるいは上回るか、について視覚判定を可能にする。例えば、第１の光線１２０及び第２の光線１５０のパターンの量及び方向の変化は、物体１７０の高さが予定の高さＨを上回っている場合又は下回っている場合を判定するために使用可能である。第１及び第２の光線１２０，１５０のパターンに基づく物体１７０の高さの視覚的判定は作業者又は装置により実行され得ることが当然理解される。
【００３０】
一例として、図２Ａ〜図２Ｃに、検出領域１３０にある物体１７０の上部１８６における光線１２０，１５０の上からの画像３００を示す。図２Ａ〜図２Ｂにおいて、光線１２０，１５０は、物体１７０の上部１８６との交差で、画像３００中の円形点のように現れる断面形状を有する。図１Ａに示すように、光線１２０は、第１側部１８２ａと第２側部１８２ｂとを有する。第１の光線１２０は、ｘ軸に沿って、第１の光源１１０から離れるにつれて第１側部１８２ａから第２側部１８２ｂまでの距離を変化させる分岐角度１８２ｃも含む。同様に、光線１５０は、第１側部１８４ａと第２側部１８４ｂとを有する。第２の光線１５０は、ｘ軸に沿って、第２の光源１４０から離れるにつれて第１側部１８４ａから第２側部１８４ｂまでの距離を変化させる分岐角度１８４ｃも含む。
【００３１】
図１Ａに示す例において、第１側部１８２ａ，１８４ａは、検査ベース１８０の上面１８８と同時に物体１７０の上部１８６に対して垂直に配向される。一方、第２側部１８２ｂ，１８４ｂは、上面１８８及び物体１７０の上部１８６に対する垂直から、分岐角度１８２ｃ，１８４ｃで分岐する。
【００３２】
図２Ａ〜図２Ｃに示す例示システムにおいて、光線１２０，１５０は、物体１７０の上部１８６と交差したときに画像３００において２以上の点（ドット）として現れる断面形状を有する。図２Ａは、物体１７０が予定の高さＨ（すなわち、予め決められた距離Ｃ）であるときの画像３００を示す。この場合、第１及び第２の光源１１０，１４０は、物体１７０の上部１８６ｄが予定の高さＨ（予め決められた距離Ｃ）のときに第１の光線１２０の第１側部１８２ａと第２の光線１５０の第２側部１８４ｂとが重なって光の第１の交点１９０を生じるように、且つ、物体１７０の上部１８６ｄが予定の高さＨ（予め決められた距離Ｃ）のときに第１の光線１２０の第２側部１８２ｂと第２の光線１５０の第１側部１８４ａとが重なって光の第２の交点１９２を生じるように、位置合わせされる。第１の光線１２０が第１の色で第２の光線１５０が第２の色である場合、光線１２０，１５０が互いに重畳するパターンの部分は、その第１及び第２の色が混ざり合った第３の色になって現れる。同様に、第１の光線１２０が第１の光サブパターンをもち且つ第２の光線１５０が第２の光サブパターンをもつ場合、光線１２０，１５０が互いに重なるパターンの部分は、その第１及び第２の光サブパターンの組み合わせとなる第３の光サブパターンをもって現れる。図２Ａに示す例では、第１の光源１１０が、第１及び第２側部１８２ａ，１８２ｂに沿った交点のパターンを生成するように設計され、第２の光源１４０が、第１及び第２側部１８４ａ，１８４ｂに沿った交点のパターンを生成するように設計される。したがって、第１及び第２の光線１２０，１５０の重なりで、第１及び第２の交点１９０，１９２が生成されている。
【００３３】
予め決められた距離Ｃではない場合（すなわち、物体１７０が予定の高さＨではない場合）、第１及び第２の光線１２０，１５０の少なくともいずれか一方のパターンが、物体１７０が予定の高さＨ（予め決められた距離Ｃ）であるときとは違う現れ方をする。
【００３４】
例えば、図２Ｂは、物体１７０が予定の高さＨを越えた高さをもっている場合、一例として、上部１８６ａが図１Ａ中に点線で示すように距離Ｄに位置する場合の画像３００を示している。この場合、第１の光線１２０及び第２の光線１５０は、重ならないか、又は部分的にしか重ならない。もっと言えば、第１の光線１２０の第１及び第２側部１８２ａ，１８２ｂが光の２つの交点の画像を生成しており、少なくともそのうちの１つが、物体１７０が予定の高さＨ（予め決められた距離Ｃ）である場合の光の交点１９２の位置に比べて、ｘ軸に沿って左へ横方向に変位している。第２の光線１５０の第１及び第２側部１８４ａ，１８４ｂも光の２つの交点の画像を生成しており、少なくともそのうちの１つが、物体１７０が予定の高さＨ（予め決められた距離Ｃ）である場合の光の交点１９０の位置に比べて、ｘ軸に沿って右へ変位している。図示の例において、第１及び第２の光線１２０，１５０の第２側部１８２ｂ，１８４ｂにより生成される交点は、物体１７０の上部１８６に対する垂直から分岐する第２側部１８２ｂ，１８４ｂの角度１８２ｃ，１８４ｃに従って変位する。当該光の交点の画像のサイズ及び形状の少なくとも一方も、物体１７０が予定の高さＨではない高さである場合に、異なる現れ方をしていてよい。
【００３５】
図２Ｃは、物体１７０が予定の高さＨに達していない高さをもつ場合、一例として、上部１８６ｂが図１Ａ中の点線で示すように距離Ｅにある場合の画像３００を示している。この場合もまた、第１の光線１２０と第２の光線１５０とは重ならない。さらに言えば、第１の光線１２０の第１及び第２側部１８２ａ，１８２ｂは、光の２つの交点の画像を生成し、そのうちの少なくとも１つが、物体１７０が予定の高さＨ（予め決められた距離Ｃ）である場合の光の交点１９２の位置に比べて、ｘ軸に沿って右へ変位している。第２の光線１５０の第１及び第２側部１８４ａ，１８４ｂも、光の２つの交点の画像を生成し、そのうちの少なくとも１つが、物体１７０が予定の高さＨ（予め決められた距離Ｃ）である場合の光の交点１９０の位置に比べて、ｘ軸に沿って左へ変位している。画像３００中の光の交点は、光源１１０，１４０の位置決めと光線１２０，１５０の第１及び第２側部１８２ａ，１８２ｂ，１８４ａ，１８４ｂの角度（図１Ａ参照）に基づいて別の位置及び変位となり得ることが当然理解される。
【００３６】
図３Ａ〜図３Ｃは、検出領域１３０にある物体１７０の上部１８６における光線１２０，１５０の別の例の上から撮った画像３００ａを示す。図３Ａ〜図３Ｃにおいて、光線１２０，１５０は、物体１７０の上部１８６と第１及び第２光線１２０，１５０が交差することよって画像３００ａ中に線状で現れる断面形状を有する。例えば、図３Ａの画像３００ａを見ると、第１の光源１１０は、物体１７０の予定の高さＨ（予め決められた距離Ｃ）でＡ点からＢ点まで延伸する第１の光線１２０を提供する。第２の光源１４０も、予め決められた距離ＣでＡ点からＢ点まで延伸する第２の光線１５０を提供する。予め決められた距離Ｃにおいて、第１の光線１２０の中央点Ｍ１は、第２の光線１５０の中央点Ｍ２と同じ位置にある。第１の光線１２０及び第２の光線１５０は、予め決められた距離Ｃにおいて同じ長さであり、全体が重なり合う。第１及び第２の光線１２０，１５０の中央点Ｍ１，Ｍ２は、Ａ点及びＢ点の間の中央点Ｍ３と一致する。
【００３７】
この例において、図３Ａに示す画像３００ａを見てみると、上部１８６ｄが予定の高さＨ（第１及び第２光源１１０，１４０から予め決められた距離Ｃ）である場合、第１の光線１２０と第２の光線１５０とは、同一線上に全体が重畳し且つちょうどＡ点からＢ点までに延伸して、第１及び第２の光線１２０，１５０がＡ点及びＢ点を超えて延伸することはなく、Ａ点とＢ点との間に単一線１９４のパターンの様相（現れ方）を現す。第１の光線１２０が第１の色で第２の光線１５０が第２の色であれば、光線１２０，１５０が互いに重畳するパターンの所には、その第１及び第２の色が混じり合った第３の色が現れる。同様に、第１の光線１２０が第１の光サブパターンをもち、第２の光線１５０が第２の光サブパターンをもつ場合は、光線１２０，１５０が互いに重畳するパターンの所には、その第１及び第２の光サブパターンの組み合わせとなる第３の光サブパターンが現れる。
【００３８】
予定の高さＨ（予め決められた距離Ｃ）以外の距離では、第１及び第２の光線１２０，１５０は違うパターンで現れる。例えば、第１及び第２の光線１２０，１５０は、物体１７０の高さが予定の高さＨ（光源１１０，１４０から予め決められた距離Ｃ）であるときの位置に対し、ｘ軸に沿って変位して現れ、そして、ちょうどＡ点からＢ点までに延伸するのではなくて、違う長さで現れる。予定の高さＨ（予め決められた距離Ｃ）以外の距離において、第１の光線１２０の中央点Ｍ１は、第２の光線１５０の中央点Ｍ２と同じ位置にならない。さらに、この例の場合、第１の光線１２０の中央点Ｍ１及び第２の光線１５０の中央点Ｍ２は、Ａ点及びＢ点の間の中央点Ｍ３と一致しない。
【００３９】
一例として図３Ｂに、物体１７０の上部１８６ａが距離Ｄにある場合、すなわち、物体１７０が予定の高さＨよりも高い場合の画像３００ａを概略的に示す。図３Ｂにおいて、第１及び第２の光線１２０，１５０は、図示の通りＡ点からＢ点まで延伸していない。第１及び第２の光線１２０，１５０は、一部分が同一線上に重畳して線１９４ａのパターンの様相を現す。その第１の光線１２０の中央点Ｍ１は、第２の光線１５０の中央点Ｍ２とは異なる位置にある。この例の場合、第１の光線１２０の中央点Ｍ１はＡ点及びＢ点の間の中央点Ｍ３の左にあり、第２の光線１５０の中央点Ｍ２はＡ点及びＢ点の間の中央点Ｍ３の右にある。第１の光源１１０及び第２の光源１４０からの距離Ｄで同一線上に重畳する第１及び第２の光線１２０，１５０の一部分は、物体１７０の上部１８６ｄが予め決められた距離Ｃにあるときに重畳する第１及び第２の光線１２０，１５０の部分に比べて短くなる。この場合も、第１の光線１２０が第１の色で第２の光線１５０が第２の色であれば、重畳部分は、その第１及び第２の色が混ざり合った第３の色で現れる。
【００４０】
別の例として図３Ｃに、物体の上部１８６ｂが第１の光源１１０及び第２の光源１４０から距離Ｅにある、すなわち、物体１７０が予定の高さＨよりも低い場合の画像３００ａを概略的に示す。図３Ｃの場合、第１及び第２の光線１２０，１５０は、Ａ点からＢ点までの距離を超えて延伸し、線１９４ｂのパターンの様相を現す。第１及び第２の光線１２０，１５０は、Ａ点及びＢ点の間で重畳し且つＡ点及びＢ点を超えて延伸している。第１の光線１２０の中央点Ｍ１と第２の光線１５０の中央点Ｍ２とＡ点及びＢ点の間の中央点Ｍ３とは、互いに異なる位置にある。この例において、第１の光線１２０の中央点Ｍ１はＡ点及びＢ点の間の中央点Ｍ３の右にあり、第２の光線１５０の中央点Ｍ２はＡ点及びＢ点の間の中央点Ｍ３の左にある。物体１７０の上部１８６ｂが距離Ｅにあるときに同一線上に重畳する第１及び第２の光線１２０，１５０の部分は、予め決められた距離Ｃで生成される重畳に似ているが、物体１７０の上部１８６ｂが距離Ｅにあるときの第１及び第２の光線１２０，１５０の組み合わせは、Ａ点及びＢ点を超えて延伸し、より長いものとして現れる。
【００４１】
これまでの例から分かるように、画像３００／３００ａにおける第１及び第２の光線１２０，１５０の少なくとも位置又は様相により形成されるパターンは、検出領域１３０にある物体１７０の高さ／厚さに従う。検出領域１３０にあって光線１２０，１５０の範囲内にある物体１７０の高さ／厚さの変化（すなわち、第１及び第２の光源１１０，１４０からの距離の変化）は、画像３００／３００ａ中に現れる、重なった光線１２０，１５０の量（範囲）、上から見た光線１２０，１５０の長さ、光線１２０，１５０中の特定点の位置を変化させる。光線１２０，１５０の中央点Ｍ１，Ｍ２の位置は、図２Ａ〜図２Ｃ及び図３Ａ〜図３Ｃに示すように、上から見て、ｘ軸に沿って変化する。
【００４２】
物体１７０の上部１８６ｄが予め決められた距離Ｃにあるときの第１の光線１２０及び第２の光線１５０の同一線上重畳の量は、例えば、画像３００，３００ａの画像ラスターの内容を分析することにより検出される重畳及び整列のいずれか又は両方の量又は欠如など、予め決定されて既知の重畳又は整列の量であると、理解される。ある実施形態では、第１及び第２の光線１２０，１５０は、物体１７０の上部１８６ｄが予め決められた距離Ｃにあるときに重ならない。そして、第１の光線１２０と第２の光線１５０とは、既知の違う長さである。
【００４３】
図１Ａを参照すると、少なくとも１つの光源コントローラ１５５が、少なくとも第１の光源１１０又は第２の光源１４０を制御する。光源コントローラ１５５は、光源１１０，１４０の整列、距離、角度、色／波長、パターン、タイミング、及びその他の属性の１つ以上を制御する。なお、光源コントローラ１５５は、画像処理システム１６０の一部として、あるいはこれとは別にして、設けることができる。例えば、光源コントローラ１５５は、１以上のプロセッサ１６４の一部であるか、又は、画像処理システム１６０とは別にされる。
【００４４】
図１Ａは、本発明に係る例示画像処理システム１６０の概略も示す。上述したように、画像処理システム１６０は、１以上の光検出器１６２ａ〜１６２ｎ及び１以上のプロセッサ１６４を含む。
【００４５】
少なくとも第１の光線１２０及び第２の光線１５０のいずれかなどの光線を検出可能である光検出器１６２が使用される。光検出器１６２の一例が、多数の個々の検出器ユニットをマトリックス型に配列した電荷結合素子技術（ＣＣＤとして知られる）をベースとするカメラである。光検出器１６２の別の例として、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）技術をベースとするデジタルカメラが含まれる。撮像カメラは、物体１７０の上部１８６において第１及び第２の光線１２０，１５０のいずれか又は両方により生成される１以上のパターンの様相を示すファイルを作成する。光検出器１６２は、第１及び第２の光線１２０，１５０の少なくともいずれかにより物体１７０の上部１８６に生成される１以上のパターンの様相を含めて、第１の光線１２０及び第２の光線１５０を離れた所から検知するように構成される。例えば、第１及び第２の光線１２０，１５０の少なくともいずれかにより生成される１以上のパターンの様相は、第１の光線１２０及び第２の光線１５０の重畳パターンを含んでいる。
【００４６】
光検出器１６２は、人の可視範囲内、又は、紫外光（ＵＶ）や赤外光（ＩＲ）などの人の可視範囲外の光を検知するように構成される。人の目に認識されない光を検知するように構成された光検出器１６２の一適用例が、人の可視光には透明であるが紫外光又は赤外光には不透明である物体の検査に対してである。
【００４７】
光検出器１６２は、第１の光線１２０及び第２の光線１５０により物体１７０の上部１８６に生成される１以上のパターンを示す出力信号１６６を発生する。出力信号１６６は、光線１２０，１５０の位置、上から見た光線１２０，１５０の長さ、光線１２０，１５０の色、光線１２０，１５０の色の混合、光線１２０，１５０の光サブパターン、光線１２０，１５０の周波数、光線１２０，１５０中の特定点、光線属性及びパターンの少なくともいずれかの組み合わせなど、光線の属性に基づいた１以上のパターンを示す。出力信号１６６は、ピクセル内ロケーション、寸法測定値（例えば、ピクセルロケーション差を長さに変換することによる）、赤−緑−青（ＲＧＢ）色評価、パターン整合品質に関する値（例えば、理想直線に対する類似度のパーセンテージ）、及び装置製造者によるその他のデータオプションの少なくともいずれかと共に、画像ファイルを含む。ＲＧＢ色は、一般的に、黒（Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０）から白（Ｒ２５５，Ｇ２５５，Ｂ２５５）の間で調整される。画像処理システム１６０及び光検出器１６２の少なくもいずれかは、混合色中の個々の色など、複数の光線１２０，１５０から個々の要素を判別できる。例えば、第１の光線１２０が赤（Ｒ）で第２の光線１５０が緑（Ｇ）であり且つ第１の光線１２０と第２の光線１５０とが部分的に重なる場合、画像処理システム１６０は、当パターンの一部が赤色光だけであり（例えば、緑又は青色成分のないＲ２００）、当パターンの一部が緑色光だけであり（例えば、赤及び青色成分のないＧ２００）、当パターンの一部（重畳）が赤及び緑色の光の混合である（例えば、青色成分のないＲ２００，Ｇ２００）ことを判別することができる。
【００４８】
１以上のプロセッサ１６４は、コンピュータ又はコンピュータの一部である。１以上のプロセッサ１６４は、コンピュータ実行可能命令を実行し、該命令を実行するプロセッサ１６４は、１以上の光検出器１６２から出力信号を受信し、１以上のパターンにおいて第２の光線１５０に対する第１の光線１２０の位置を分析し、物体１７０の上部１８６の高さを判定する。第２の光線１５０に対する第１の光線１２０の位置の分析は、例えば第１の光線１２０の中央点Ｍ１及び第２の光線１５０の中央点Ｍ２といった、第１及び第２の光線１２０，１５０における１以上の特定点の位置など、１以上の光線の属性に基づく。なお、物体１７０の上部１８６までの高さ以外の物体１７０の高さも、第１及び第２の光線１２０，１５０を予定の高さＨにそろえることによる同様の手法によって分析可能であることが当然理解される。
【００４９】
画像処理システム１６０は、第１の物体１７０の上部１８６が予定の高さＨにあるときの第１及び第２の光線１２０，１５０の既知／予め決められたパターンに対する実際のパターンの関係を使用し、第２の物体１７０の実際の高さを計算する。
【００５０】
一実施形態において、画像処理システム１６０は、マシンビジョン光学計測システムをベースとするカメラである。「マシンビジョン」システムとも呼ぶマシンビジョン光学計測システムをベースとするカメラの例には、コネックスビジョンシステムやキーエンスビジョンシステムが含まれる。マシンビジョンシステムは、基本的には二次元で動作する。マシンビジョンシステムは、検出領域１３０にある物体１７０の特定パターン及び差を探して認識するようにプログラム可能である。例えば、マシンビジョンシステムは、予め決められた長さ、光サブパターン、及び色／波長の少なくともいずれかをもつ直線に一致するパターンを探すようにプログラムされる。概してマシンビジョンシステムは、検出された物体１７０の特徴が目的のパターンにどれだけ近いかを示す値と、検出された物体１７０の特徴の位置を示す値とを生成する。特定の長さ及び属性（色／波長又は光サブパターンなど）の少なくともいずれかをもつ直線が予定のパターンである場合、マシンビジョンシステムは、同一線上の２以上の線が単独及び組み合わせのいずれか又は両方で予定の直線パターンにどれだけ良く一致しているかを示す値を報告するように、プログラムされる。
【００５１】
本発明と共に適用されるマシンビジョンシステムは、検出領域１３０にある物体１７０の上部１８６の高さを、光線１２０，１５０のパターンを分析することにより（例えば、予定の直線パターンと光線１２０，１５０により形成される実際のパターンとの間の差）、又は、予定のパターンと実際の光線１２０，１５０との間の他の光線属性の差を分析することにより、あるいは、これら分析の両方により、判定する。光線１２０，１５０のパターンに基づく高さ／厚さの判定は、マシンビジョンシステムの能力を二次元測定から三次元測定へと拡張する。
【００５２】
一実施形態において、第１の光源１１０及び第２の光源１４０は、交互の順序で第１の光線１２０と第２の光線１５０を提供するように構成される。光源コントローラ１５５は、第１及び第２の光源１１０，１４０のいずれか又は両方を制御し、第１の光線１２０及び第２の光線１５０の交互シーケンスを生成し、そして、１以上のプロセッサ１６４に信号を出力して一連の画像の計算及び分析をその交互シーケンスに同期させる。例えば、１以上のプロセッサ１６４は、画像処理システム１６０に、第１の光線１２０が物体１７０に現れるときにカメラ等の光検出器１６２から第１の入力を受信させ且つ第２の光線１５０が物体１７０に現れるときに光検出器１６２から第２の入力を受信させる。そして画像処理システム１６０は、第１及び第２の入力を分析して検査ベース１８０に対する物体１７０の上部１８６の高さを計算する。本実施形態の場合、第１の光線１２０及び第２の光線１５０は、色及びパターンのいずれか又は両方が同じであっても、光源コントローラ１５５及び画像処理システム１６０の間の同期によって、個々に識別可能である。
【００５３】
一実施形態において、第１の光線１２０が第１のサブパターンをもち、第２の光線１５０が第２のサブパターンをもつ。第１のサブパターンと第２のサブパターンは異なっている。１以上のプロセッサ１６４は、コンピュータ実行可能命令を実行することにより、１以上のパターンにおいて第２の光線１５０に対する第１の光線１２０の位置を分析し、さらに光線１２０，１５０のサブパターンの少なくとも一部に基づいて、光線１２０，１５０の範囲内にある物体１７０の高さ／厚さを判定する。
【００５４】
第１の光線１２０が第１の色で第２の光線１５０が第２の色である（すなわち、第１の光線１２０が第１の波長で第２の光線１５０が第２の波長である）実施形態の場合、画像処理システム１６０は、図１Ａに示すように、複数の光検出器１６２ａ〜１６２ｎを有する。一例として、画像処理システム１６０は、例えば第１のカメラの形態で第１の光検出器１６２ａを有し、該第１の光検出器１６２ａは、第１の光線１２０を離れて検知するように構成され、第１の色フィルタを使用するなどにより、第２の光線波長を含まない第１の予め決められた光波長の範囲に対し感度をもつ。第１の色フィルタは、第１の光検出器１６２ａによる第２の光線１５０の検知を抑制する。第１の光検出器１６２ａは、第１の光線１２０により物体１７０の上部１８６に生成される１以上のパターンを示す第１の出力信号１６６ａを発生するように構成される。画像処理システム１６０は、例えば第２のカメラの形態で第２の光検出器１６２ｂを有し、該第２の光検出器１６２ｂは、第２の光線１５０を離れて検知し、例えば第２の光検出器１６２ｂによる第１の光線１２０の検知を抑制する第２の色フィルタを使用するなどにより、第１の光線波長を含まない第２の予め決められた光波長の範囲に対し感度をもつ。第２の光検出器１６２ｂは、第２の光線１５０により物体１７０の上部１８６に生成される１以上のパターンを示す第２の出力信号１６６ｂを発生するように構成される。１以上のプロセッサ１６４が第１及び第２の出力信号１６６ａ，１６６ｂを受信し、この１以上のプロセッサ１６４は、コンピュータ実行可能命令を実行することにより、１以上のパターンにおいて第２の光線１５０に対する第１の光線１２０の位置を分析して、検出ベース１８０に対し、光線１２０，１５０の範囲内にある物体１７０の上部１８６の高さ／厚さを判定する。なお、２以上の光検出器１６２ａ・・・１６２ｎを使用可能であり、また、複数のフィルタ等により感度を多くした単一の光検出器１６２を使用可能であることが当然理解される。加えて、第１及び第２の光検出器１６２ａ，１６２ｂは、フィルタを使用せずとも１以上の光信号（赤、緑、又は青など）を無視するようにプログラムされた、コンピュータ制御のデジタルカメラとしてもよいことが、当然理解される。さらには、フィルタの代わりに特定の感度をもつ光検出器１６２を使用可能であることが、当然理解される。例えば、第１の光検出器１６２ａを赤外光に感度のないカラーカメラとし、第２の光検出器１６２ｂを赤外光に感度をもつ白黒カメラとすることができる。このような例の場合、白黒カメラにフィルタを使用して、赤外光の検出を許容する一方で特定のタイプの色（例えば青）をブロックし、他方の赤外光に感度のないカラーカメラは、フィルタを適用しないで青色光を検出するように使用することができる。
【００５５】
一実施形態において、第１の光線１２０は第１の偏光であり、第２の光線１５０は第２の偏光である。画像処理システム１６０ａは、カメラ等の第１の光検出器１６２ａも含み、この第１の光検出器１６２ａは、第１の光線１２０を離れて検知するように構成され、そして、第１の光線１２０を第１の光検出器１６２ａへ通す一方で違う偏光の光線１５０は抑制するように構成された第１の偏光方向をもつ第１の偏光フィルタを有する。第１の光検出器１６２ａは、第１の光線１２０により物体１７０の上部１８６に生成される１以上のパターンを示す第１の出力信号１６６ａを発生するように構成される。画像処理システム１６０は、カメラ等の第２の光検出器１６２ｂを有し、この第２の光検出器１６２ｂは、第２の光線１５０を離れて検知するように構成され、第２の光線１５０を第２の光検出器１６２ｂへ通す一方で違う偏光の光線１２０は抑制するように構成された第２の偏光方向をもつ第２の偏光フィルタを有する。第２の光検出器１６２ｂは、第２の光線１５０により物体１７０の上部１８６に生成される１以上のパターンを示す第２の出力信号１６６ｂを発生するように構成される。１以上のプロセッサ１６４は、第１及び第２の出力信号１６６ａ，１６６ｂを受信し、コンピュータ実行可能命令を実行して、１以上のパターンにおいて第２の光線１５０に対し第１の光線１２０により形成されるパターンを分析し、少なくとも部分的に、検査ベース１８０に対する物体１７０の上部１８６の高さを判定する。なお、当然ながら、２以上の光検出器１６２ａ・・・１６２ｎを使用可能である。
【００５６】
一実施形態において、例示測定システム１００ａは、第１の光カーテン３２０を提供する第１の光源３１０と、検出領域１３０に第２の光カーテン３５０を提供する第２の光源３４０と、少なくとも１つの光源コントローラ１５５と、少なくとも１つの画像処理システム１６０とを含む。第１の光カーテン３２０は、検出領域１３０内に又は検出領域１３０に隣接して、あるいはこれら両方において、提供される。図４Ａに、第１の光カーテン３２０及び第２の光カーテン３５０を含む例示測定システム１００ａの一部側面概略を示す。図４Ｂには、図４Ａの例示測定システム１００ａの前面を示してあり、例えば煙りを通して見えるようにするというような方法で仮に光線を可視化して、光線のカーテンが描写されている。画像処理システム１６０及び光源コントローラ１５５は、図１Ａに図示したのと同様である。
【００５７】
第１及び第２の光カーテン３２０，３５０は、好適な光源３１０，３４０により提供される。第２の光源３４０は、第１の光源３１０とは別に配置される。上述したように、光源３１０，３４０の例として、レーザー、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＬＥＤパターンプロジェクターがあげられる。なお、複数の光源３１０，３４０を、１以上の光カーテン３２０，３５０及び光線１２０，１５０のどちらか又は両方を提供するために使用可能であることが当然理解される。複数の第１及び第２の光線１２０，１５０は、上述した第１及び第２の光線１２０，１５０に関する属性を有する。
【００５８】
図４Ｂに示すように、第１の光カーテン３２０は、間隔をあけた複数の第１の光線が物体１７０と交差しないように投射されるというように、投射される。一実施形態において、第１の光カーテン３２０は、図５Ｂを参照して後述するように、部分的又は全体的に物体１７０と交差するようにも投射され得る。
【００５９】
図４Ａに示すように、第１の光カーテン３２０は、ｙ軸方向に間隔をおいた複数の第１の光線１２０を有する。一例として、図４Ａには、第１の光線群１２０−Ａ，１２０−Ｂ，１２０−Ｃ，１２０−Ｄ，１２０−Ｅ，１２０−Ｆ，１２０−Ｇ，１２０−Ｈ，１２０−Ｉ，１２０−Ｊ，１２０−Ｋ，１２０−Ｌを描写してある。第２の光カーテン３５０は、ｙ軸方向に間隔をおいた複数の第２の光線１５０、例えば、１５０−Ａ，１５０−Ｂ，１５０−Ｃ，１５０−Ｄ，１５０−Ｅ，１５０−Ｆ，１５０−Ｇ，１５０−Ｈ，１５０−Ｉ，１５０−Ｊ，１５０−Ｋ，１５０−Ｌを有する。より多数又は少数の光線群でもよいことが当然理解される。
【００６０】
第１の光線群１２０は、第２の光線群１５０と同じ間隔又は異なる間隔をもつ。さらに、第１の光線群１２０は、互いに平行か又は扇形パターンとされる。第２の光線群１５０は、互いに平行か又は扇形パターンとされる。第１の光線群１２０は、検査ベース１８０の表面１８８に対し、第１の角度２００又は一連の角度２００で提供される。第２の光線群１５０は、検査ベース１８０の表面１８８に対し、第２の角度２０２又は一連の角度２０２Ａ〜２０２Ｌで提供される。第１及び第２の角度２００，２０２は、互いに異なっている。図４Ａに例示する一連の角度２０２Ａ〜２０２Ｌのように、一連の角度中の各角度も異なっている。第１及び第２の光線群１２０，１５０は、検査ベース１８０の表面１８８に対し垂直か、又は検査ベース１８０に対し垂直以外の角度か、あるいはこれら角度の組み合わせとされる。第１の光線群１２０は、部分的又は全体的に物体１７０と交差するように配向されるか、又は、部分的又は全体的に物体１７０と交差しないように配向される。第２の光線群１５０は、部分的又は全体的に物体１７０と交差するように配向される。
【００６１】
第１の光線群１２０及び第２の光線群１５０は、図４Ａに示す側方から見たときに、検査ベース１８０上の予め決められた距離において互いに交錯する配向に又は並び方に、あるいは、互いに交錯して見えるように、予め決められる。側方から見て互いに交錯するように現れる同種の第１及び第２光線群１２０，１５０は、上方から見たときに、予め決められた距離において光線が互いに整列するパターンを生成するように現れる。その予め決められた距離は、図４Ｂに示すように、検出領域１３０にある物体１７０の検査ベース１８０からの予定の高さＨであり、第１及び第２の光源３１０，３４０からの予め決められた距離Ｆとして測定され又は表される。予定の高さＨと予め決められた距離Ｆを合計すると、第１及び第２の光源３１０，３４０から検査ベース１８０までの距離Ｇとなる。第１の光線群１２０は、例えば、第１の光線群１２０が検査ベース１８０の表面１８８に投射されたときに、あるいは、第１の光線群１２０が物体１７０の上部１８６ｄに予め決められた距離Ｆで投射されたときに、上から見て、１以上の第１の光線１２０が１以上の第２の光線１５０と整列したり重なったりするように、投射される。
【００６２】
概説すれば、物体１７０の高さが予定の高さＨに対し変動する場合、検査ベース１８０に対して垂直ではない角度（すなわち、９０°以外の角度）にある第１及び第２の光線群１２０，１５０は、上から見て、ｙ軸方向に位置を変えて現れる。物体１７０の上部１８６が、垂直以外の角度とした第１又は第２（あるいは第１及び第２）の光線群１２０，１５０と、検査ベース１８０から異なる距離で、言い換えると、光源３１０，３４０（のいずれか又は両方）から第１又は第２（あるいは第１及び第２）の光線群１２０，１５０の方向において異なる距離で、交差するとき、当該光線群１２０，１５０のいずれか又は両方は、予定の高さＨ（すなわち、光源３１０，３４０からの予め決められた距離Ｆ）において生成されるパターンに対して、物体１７０の上部１８６において異なるパターンを生成する。
【００６３】
例示の図４Ａ及び図４Ｂにおいて、第１の光カーテン３２０は、予め決められた距離Ｇで投射され且つ物体１７０と交差しないように配向された間隔をおいて互いに平行の第１の光線群１２０を生成する。この例の予め決められた距離Ｇは、予め決められた距離Ｆの先にある検出領域１３０の検査ベース１８０の表面１８８までである。本例において、第２の光カーテン３５０は、予め決められた距離Ｆ（物体１７０の予定の高さＨ）で投射され且つ物体１７０と交差するように配向された扇形パターンの第２の光線群１５０を生成する。扇形パターンの第２の光線群１５０は、検査ベース１８０の表面１８８に対し垂直である１つの光線、例えば１５０−Ａを有し、その他の光線、例えば１５０−Ｂ〜１５０−Ｌは、検査ベース１８０の表面１８８及び第１の光線群１２０に対し、垂直以外の１つ以上の角度２０２−Ａ〜２０２−Ｌである。したがって、物体１７０の上部１８６の高さが変わると、傾斜した第２の光線群１５０の軸方向に沿った異なる所で上部１８６と第２の光線群１５０とが交差するので、第２の光線群１５０は、上から見て、ｙ軸方向において位置が変化して現れる。これに対し、本例における第１の光線群１２０と検査ベース１８０との間の角度２００は９０°であるから、物体１７０の上部１８６の高さが変わっても、第１の光線群１２０は、上から見て、位置を変化させずに現れる。位置を変えない様相の第１の光線群１２０は、位置を変える第２の光線群１５０に対する基準として使用できる。上述したように、第１の光線群１２０も、１つ以上の垂直以外の角度２０２又は扇形パターン、あるいは１つ以上の垂直以外の角度２０２及び扇形パターンである場合は、第１及び第２の光線群１２０，１５０により形成されるパターンの全変化を使用できることが当然理解される。
【００６４】
光源コントローラ１５５及び画像処理システム１６０は上述したとおりである。画像処理システム１６０は、マシンビジョンシステムとし得る。例えば１以上のカメラである１以上の光検出器１６２ａ〜１６２ｎは、第１及び第２の光線群１２０，１５０を離れて検知し、第１及び第２の光線群１２０，１５０により生成される１以上のパターンを示す１以上の出力信号１６６を発生する。第１及び第２の光線群１２０，１５０の少なくとも一方は、物体１７０の上部１８６に少なくとも部分的に１以上のパターンを生成するように配向される。
【００６５】
１以上のプロセッサ１６４は、コンピュータ実行可能命令を実行して、１以上の光検出器１６２ａ〜１６２ｎからの１以上の出力信号１６６を受信し、１以上のパターンにおいて第２の光線１５０に対する第１の光線１２０の位置を分析することによって、物体１７０の高さ／厚さを判定する。
【００６６】
パターンは、上から見た１以上の第１及び第２の光線１２０，１５０の整列又は不整列による、直線の連続線と不連続線の様相を含んでいる。なお、他の予め決められたパターンでもよいことは当然理解される。例えば、図４Ｂには、物体１７０と交差しないように投射される光線群１２０を示しているが、第１及び第２の光線群１２０，１５０は、両方が、物体１７０の上部１８６と部分的又は全体的に交差するように投射してもよい。この場合、パターンは、図５Ｂを参照して後述するように、上から見て重なっている光線１２０，１５０を含む。
【００６７】
画像処理システム１６０は、第１及び第２の光線１２０，１５０の同一線上整列（又は不整列）の量（程度）、すなわち、第１の光線群１２０の１つと第２の光線群１５０の１つとが上から見た様相における連続直線の形成にどのくらい迫っているか、を計算する。その量は数値化される。当該量は、マシンビジョンシステムなどの画像処理システム１６０により検出される。正確な同一線上整列がない場合には、画像処理システム１６０は、最も良く整列している同一線上整列を選択するように使用される。同等の不正確さをもった光線の同一線上整列が２つある場合、画像処理システムは、そのペアの両者が単独で最高の同一線性を達成したと判定した結果の単純平均など、最良の妥協策を選択する。
【００６８】
図５Ａは、物体１７０の上部１８６ｄが予定の高さＨ（すなわち、第１及び第２の光源３１０，３４０からの予め決められた距離Ｆ）にあるときに、図４Ａ及び図４Ｂの例示測定システム１００ａによりキャプチャされた、物体１７０の上部１８６における第２の光線群１５０と検査ベース１８０の表面１８８における第１の光線群１２０との例示画像３００ｂを概略的に示す。第１の光線群１２０の少なくとも１つは、第１及び第２の光源３１０，３４０からの予め決められた距離Ｆにおいて、第２の光線群１５０の少なくとも１つと同一線上に整列するように提供される。第１の光線群１２０は、予め決められた距離で、第２の光線群１５０と同じ長さでもよいし、第２の光線群１５０とは違う長さでもよい。一実施形態において、第１の光線群１２０は、例えば図５Ａ〜図５Ｄに示すように、定規目盛状の様相を形成するために複数の長さを呈する。この形態は、第２の光線群１５０に対する第１の光線群１２０の関係を副尺目盛型測定ツールとして利用することを可能にする。
【００６９】
本例において、第１及び第２の光カーテン３２０，３５０の第１及び第２の光線群１２０，１５０は、第１及び第２の光源３１０，３４０から次のように投射される。第１の光線群１２０−Ａ〜１２０−Ｌが予め決められた距離Ｇ（検出領域１３０の検査ベース１８０の表面１８８）で投射され且つ第２の光線群１５０−Ａ〜１５０−Ｌが予め決められた距離Ｆで投射されるときに、図５Ａに示すとおり、（１）第１の光線１２０−Ａと第２の光線１５０−Ａが上から見て同一線上に整列して連続直線の様相をもつパターンを形成し、（２）第１の光線１２０−Ｇと第２の光線１５０−Ｈが上から見て同一線上に整列して連続直線の様相をもつパターンを形成し、（３）その他の第１の光線（１２０−Ｂ，１２０−Ｃ，１２０−Ｄ，１２０−Ｅ，１２０−Ｆ，１２０−Ｈ，１２０−Ｉ，１２０−Ｊ，１２０−Ｋ，１２０−Ｌ）と第２の光線（１５０−Ｂ，１５０−Ｃ，１５０−Ｄ，１５０−Ｅ，１５０−Ｆ，１５０−Ｇ，１５０−Ｉ，１５０−Ｊ，１５０−Ｋ，１５０−Ｌ）は同一線上に整列せず、不連続線の様相をもつパターンを形成する。予め決められた距離Ｆで同一線上に整列するように予め決められた第１の光線１２０及び第２の光線１５０の数は適宜であることが当然理解される。
【００７０】
図５Ｂは、図５Ａの画像と類似した例示画像３００ｂを概略で示すが、第１の光カーテン３２０の第１の光線群１２０及び第２の光カーテン３５０の第２の光線群１５０の両方が、物体１７０と交差するように延びて投射されている。図５Ｂから分かるように、物体１７０と第１の光線群１２０との交差は、上から見たときに、物体１７０の表面１８６ｄにおいて光線群１２０，１５０が重なるパターンを生成し、例えば（１）第１の光線１２０−Ａと第２の光線１５０−Ａが上から見て同一線上に整列して重なり、連続直線の様相をもつパターンを形成し、（２）第１の光線１２０−Ｇと第２の光線１５０−Ｈが上から見て同一線上に整列して重なり、連続直線の様相をもつパターンを形成する。明確となるように、図５Ｂにおいて第１の光線群１２０は点線で示してある。
【００７１】
上述したように、概して、第２の光源３４０から物体１７０の上部１８６までの距離が変われば（すなわち、物体１７０の高さが変われば）、図５Ｃ〜図５Ｄに示すとおり、第２の光線１５０の位置がｙ軸方向において変化する。したがって、予め決められた距離Ｆにおいて連続直線として現れていた第１及び第２の光線１２０，１５０によって、画像３００ｂ中に、不連続線の様相をもつパターンが生成される。
【００７２】
図５Ｃは、物体１７０の上部１８６ａが距離Ｊにあるときに、図４Ａ及び図４Ｂの例示測定システム１００ａによりキャプチャされた画像３００ｂの概略を示す。物体１７０の上部１８６が予定の高さＨより高い場合など、第２の光源３４０までの距離Ｊが予め決められた距離Ｆよりも短い場合、図５Ｃに示すように、第２の光線群１５０はｙ軸において負の方向に変位して現れる。この例において、物体１７０が予定の高さＨよりも高く、第１の光線１２０−Ｇはもはや第２の光線１５０−Ｈと整列しておらず、異なるパターンが形成されている。例えば、図５Ｃにおいて、第１の光線１２０−Ｉが第２の光線１５０−Ｋと整列して、上から見て直線の様相をもつパターンを形成している。
【００７３】
図５Ｄは、物体１７０の上部１８６ｂが距離Ｉにあるときに、図４Ａ及び図４Ｂの例示測定システム１００ａによりキャプチャされた画像３００ｂの概略を示す。物体１７０の上部１８６ｂが予定の高さＨよりも低い場合など、第２の光源３４０までの距離Ｉが予め決められた距離Ｆよりも長い場合、図５Ｄに示すように、第２の光線群１５０はｙ軸において正の方向に変位して現れる。この例の場合も、第１の光線１２０−Ｇはもはや第２の光線１５０−Ｈと整列せず、異なるパターンが生成されている。例えば、図５Ｄにおいて、第１の光線１２０−Ｋが第２の光線１５０−Ｌと整列して、上から見て直線のパターンを形成している。物体１７０が予定の高さＨよりも低い場合の光線群１２０，１５０の整列の変位は、物体１７０が予定の高さＨよりも高い場合の光線群１２０，１５０の整列の変位に対して反対の方向に生じる。
【００７４】
予め決められた角度、線間隔、それに第１及び第２の光源３１０，３４０からの距離の少なくともいずれかが既知であることにより、第２の光線群１５０について第１の光線群１２０との関係において分析し、検出領域１３０にある物体１７０の高さ／厚さを判定することができる。当該分析は、第１の光線１２０−Ｊと第２の光線１５０−Ｋとが、例えば単一直線の様相を形成するなどの予め決められたパターンへの整合に、量的又は質的に、あるいは量的及び質的に、どの程度近いかを分析することを含む。予め決められた距離において第１及び第２の光線群１２０，１５０の配列が決まっていれば、１以上のプロセッサ１６４が実際のパターン（光線群１２０，１５０の整列のずれや不連続線パターンなど）をその予期パターン（例えば、１以上の第１の光線１２０と第２の光線１５０とが整列して１以上の単一連続線の様相を生成する）と比較して、第２の光カーテン３５０の範囲内にある物体１７０の高さを判定することができる。
【００７５】
予め決められた距離Ｇが予め決められた距離Ｆと同じであってもよいことが当然理解される。すなわち、第１の光線群１２０は、第２の光線群１５０と同じ距離に投射することも可能である。別の言い方をすれば、第１の光線群１２０は、予め決められた距離Ｇに投射される場合に比べて、予め決められた距離Ｆに投射される場合の方が、上から見て第２の光線群１５０と整合する。しかしながら、予め決められた距離Ｇ及び予め決められた距離Ｆ（すなわち、第１の光線群１２０の投射距離及び第２の光線群１５０の投射距離）の間の差が大きいほど、物体１７０の上部１８６が予め決められた距離Ｆ（すなわち、予定の高さＨ）にないときに、第１の光線群１２０及び第２の光線群１５０の間の（上から見た）整列の変位がより多く生成される。
【００７６】
図６Ａに、図４の測定システム１００ａと同様の例示測定システム１００ｂの側面を概略的に示すが、ただし、この例示測定システム１００ｂは、第１の光線群１２０とは異なる間隔をもち且つ互いに平行な第２の光線群１５０を有する。この例において、所定間隔の第２の光線群１５０は、（扇形パターンのものとは違って）互いに平行であり、第１のの光線群１２０に対し角度２１０をもつ。第２の光線群１５０の間の間隔は、第１の光線群１２０の間の間隔と異なる。
【００７７】
第１の光線群１２０と第２の光線群１５０との間の角度２１０は、図６Ａにおいて１０度程度に示されている。第１の光線群１２０と第２の光線群１５０との間の角度２１０を大きくすると、光線群１２０，１５０の交点間のより小さな分離で第２の光カーテン３５０内にある物体１７０の高さのより詳細な識別が可能になる。第１の光線群１２０と第２の光線群１５０との間を識別する能力を失わない限りにおいて、角度２１０の選択は自由である。一例として、図６Ｂに、図６Ａ同様の例示測定システム１００ｂの概略を示すが、その第１の光線群１２０と第２の光線群１５０との間の角度２１０は２０度ほどある。本例において、第１の光線群１２０の角度２００は、検査ベース上面１８８に対し垂直である。
【００７８】
図６Ａに示した例において、第１の光線群１２０と第２の光線群１５０とは、第１及び第２の光源３１０，３４０から次のように投射される。第１の光線群１２０−Ａ〜１２０−Ｌが予め決められた距離Ｇ（検査ベース１８０の表面１８８）へ投射され、第２の光線群１５０−Ａ〜１５０−Ｌが物体の予定高さＨ（すなわち、予め決められた距離Ｆ）へ投射されるときに、図７Ａに示すように、（１）第１の光線１２０−Ａと第２の光線１５０−Ａとが上から見て同一線上に整列し、（２）第１の光線１２０−Ｊと第２の光線１５０−Ｋとが上から見て同一線上に整列し、（３）その他の第１の光線１２０及び第２の光線１５０は、上から見て同一線上に整列しない。
【００７９】
図７Ａは、予定の高さＨ（予め決められた距離Ｆ）にある物体１７０の上部１８６ｄにおける第２の光線群１５０と検査ベース１８０の表面１８８における第１の光線群１２０とを示す、図６Ａの例示測定システム１００ｂによりキャプチャした画像３００ｃの概略である。この例の場合、第１及び第２の光線群１２０，１５０は、物体１７０の上部１８６ｄが予定の高さＨ（予め決められた距離Ｆ）にあるときに、第１の光線１２０−Ａと第２の光線１５０−Ａとが整列して連続直線の様相をもつパターンを形成し、さらに第１の光線１２０−Ｊと第２の光線１５０−Ｋとが同一線上に整列して連続直線の様相をもつパターンを形成するように、配向されている。このときの他の第１の光線１２０−Ｂ，１２０−Ｃ，１２０−Ｄ，１２０−Ｅ，１２０−Ｆ，１２０−Ｇ，１２０−Ｈ，１２０−Ｉ，１２０−Ｋ，１２０−Ｌは、予め決められた距離Ｆにおいて、他の第２の光線１５０−Ｂ，１５０−Ｃ，１５０−Ｄ，１５０−Ｅ，１５０−Ｆ，１５０−Ｇ，１５０−Ｈ，１５０−Ｉ，１５０−Ｊ，１５０−Ｌと整列しないように意図して投射される。予め決められた距離Ｆで同一線上に整列するように予め決められる第１の光線１２０及び第２の光線１５０の数は適宜であることが当然理解される。
【００８０】
図７Ｂは、物体１７０の上部１８６ａが距離Ｊにある場合の画像３００ｃの概略である。第２の光源３４０までの距離Ｊは、物体１７０の上部１８６ａが予定の高さＨよりも高いときなど、予め決められた距離Ｆよりも短い。したがって、第２の光線群１５０は、図７Ｂに示すとおり、ｙ軸において正の方向へ変位して現れる。図７Ｂの例において、第１の光線１２０−Ｊは、もはや画像３００ｃ中の第２の光線１５０−Ｋとは整列しておらず、違ったパターンが形成されている。例えば、図７Ｂにおいて第１の光線１２０−Ｃが、第２の光線１５０−Ｃと整列し、単一直線の様相をもつパターンを形成している。
【００８１】
図７Ｃは、物体１７０の上部１８６ｂが距離Ｉにあるときの画像３００ｃの概略である。物体１７０の上部１８６ｂが予定の高さＨより低い高さ／厚さであるときなど、第２の光源３４０までの距離Ｉが予め決められた距離Ｆよりも長い場合、第２の光線群１５０は、図７Ｃに示すとおり、ｙ軸において負の方向へ変位して現れる。この例においても、第１の光線１２０−Ｊはもはや第２の光線１５０−Ｋとは整列しておらず、異なるパターンが形成されている。例えば、図７Ｃにおいて第１の光線１２０−Ｈが、第２の光線１５０−Ｉと整列して直線の様相をもつパターンを形成している。
【００８２】
物体１７０が予定の高さ／厚さよりも低い高さ／厚さである場合の光線群１２０，１５０の整列のずれは、物体１７０が予定の高さ／厚さよりも高い高さ／厚さである場合の光線群１２０，１５０のずれとは反対の方向である。
【００８３】
予め決められた角度、線間隔、第１及び第２の光源３１０，３４０からの距離の少なくともいずれかが既知であることにより、第１の光線群１２０に対する第２の光線群１５０の関係が分析され、検出領域１３０において第１又は第２、あるいは第１及び第２の光線群１２０，１５０の範囲内にある物体１７０の高さ／厚さを判定することができる。一実施形態において、画像処理システム１６０は、光線群１２０，１５０により形成される実際のパターンを光線群１２０，１５０の予期パターンと比較し、物体１７０の高さ／厚さを判定する。
【００８４】
一実施形態において、複数の予め決められた距離が設定され、その追加された予め決められた距離において、第１の光源３２０からの別の第１の光線１２０が、第２の光源３５０からの別の第２の光線１５０と整列するように追加してもよい。
【００８５】
一実施形態において、第１及び第２の光源１１０，１４０は、第１及び第２の光線１２０，１５０が交差して物体１７０の上部１８６に交差点の画像を形成するように、配向される。一例として、図８Ａに、第１及び第２の光線１２０，１５０が互いに交差するように配向された例示測定システム１００ｃの一部を斜視図で（光線１２０，１５０を可視化して）概略的に示す。図８Ａにおいて、物体上部１８６ｄは予定の高さにある。図８Ｂは、図８Ａのシステム１００ｃの上面を示す。この例において、物体上部１８６ｄが予定の高さ／厚さであるとき、光線１２０，１５０の交差点は予め決められた位置にある。
【００８６】
物体上部１８６の高さ／厚さが変わると、交差点の位置も変化する。例えば、図８Ａの例示測定システム１００ｃの斜視図概略を示す図９Ａを参照すると、物体上部１８６ａが予定の高さよりも高く、光線１２０，１５０の交差点が、物体上部１８６ｄが予定の高さである場合とは異なる位置にある。図９Ｂは、図９Ａのシステム１００ｃの上面である。別の例では、図８Ａの例示測定システム１００ｃの斜視図概略を示す図１０Ａを参照すると、物体上部１８６ｂが予定の高さよりも低く、光線１２０，１５０の交差点が、物体上部１８６ｄが予定の高さである場合とは異なる位置にある。図１０Ｂは、図１０Ａのシステム１００ｃの上面である。このような交差点の位置を判定することにより、交差点の位置と物体上部１８６の厚さ／高さとの間の既知の関係に基づいて、物体上部１８６の厚さを判定することができる。
【００８７】
上述したように、画像処理システム１００ｃは、少なくとも１つの第１の光線１２０及び少なくとも１つの第２の光線１５０を離れたところで検知し、少なくとも１つの第１の光線１２０及び少なくとも１つの第２の光線１５０により生成される１以上のパターンを表す出力信号１６６を発生する、１以上カメラ等の１以上の光検出器１６２を含み、少なくとも１つの光線が物体１７０の上部１８６へ少なくとも部分的に配向されている。画像処理システム１００ｃは、また、コンピュータ実行可能命令を実行することで、出力信号１６６を受信し、１以上のパターンにおいて少なくとも１つの第２の光線１５０に対する少なくとも１つの第１の光線１２０の位置を分析して物体１７０の上部１８６の高さを判定する、１以上のプロセッサ１６４を含む。例えば、前記位置は交差点の位置である。より多数の光線を使用することも、又は１以上の光カーテンを使用することも可能であるし、あるいはこれらの併用も可能であることが当然理解される。可視又は不可視、あるいは可視及び不可視の波長の光を使用できることも当然理解される。
【００８８】
検出領域１３０にある物体１７０の高さ／厚さの判定は、物体１７０を予定通りの高さ／厚さにする自動化補正を可能にし、そして、予定の高さ／厚さの物体１７０と予定の高さ／厚さを上回る／下回る物体１７０とを選別する検査システムにおける使用も可能にする。方向も含んだ位置取りの識別によって、物体１７０の高さの補正が可能になる。例えば、検出領域１３０を通過する物体１７０の厚さを制御する工程について、方向も含んだ光線１２０，１５０の位置取りに基づいて厚さを変更するように修正することができる。このような物体１７０の厚さを制御する工程の例として、加圧ロール、フライス盤、平削り盤、又は押出成形機のスリット、その他がある。
【００８９】
物体の測定に光を利用する従来のシステムは、読み取りが難しく、あいまい、不確かで、そして小さな変位に対し感度がよくない。本発明は、光分析を通した光学的計測の方法論とシステムを用いて、これらの欠点に対応する。例示した実施形態では、検出領域に、個別に識別可能な複数の光線を提供する。光線は画像処理システムにより検出され、この画像処理システムが、光線の位置と様相のいずれか又は両方に基づいて、検出領域にある物体の高さ（厚さ）を判定する。これにより、自動化システムにおいて、ターゲットを正規の高さに保つ自動化補正が可能になり、さらに、システムがターゲットの厚さを補正するべくアジャストされ、そして、検査システムにおいて、厚すぎ、薄すぎ、正確な物体の選別が可能になる。
【００９０】
以上の記載は、例示とその説明を提供するが、余すところのない開示を目的としてはおらず、また、発明の思想を、開示した通りの態様に限定することを目的としたものでもない。上記教示を参考にした修正及び派生があり得るし、ここに説明した方法論の実践を通じた修正及び派生の取得もあり得る。
【００９１】
具体的な特徴の組み合わせが、特許請求の範囲に記載され、明細書に開示されているが、これら組み合わせは発明を限定することを意図したものではない。実際には、当該特徴の多くが、特許請求の範囲に具体的に記載されておらず、明細書に具体的に開示されていない方法で組み合わせ可能である。特許請求の範囲の各従属請求項は、他の１つの請求項に従属するが、発明は、特許請求の範囲における各従属請求項と他のあらゆる請求項との組み合わせも含んでいる。
【００９２】
本願において使用されていない要素、作用、命令であっても、実施形態の外側にあると明確に指摘していない限りは、発明に欠かせないと解釈されるべきである。さらに、「基づいて」なる言い回しは、違う意味に言及していない限り、「少なくとも部分的に基づいて」の意味を意図している。
【符号の説明】
【００９３】
１００  測定システム
１１０，１４０，３１０，３４０  光源
１２０，１５０  光線（光線群）
１３０  検出領域
１５５  光源コントローラ
１６０  画像処理システム
１６２  光検出器
１６４  プロセッサ
１６６  出力信号
１７０  物体（ターゲット）
１８０  検査ベース
１８６  上部（物体の）
１８８  表面（検査ベースの）
３００  画像
３２０，３５０  光カーテン
【図１Ａ】
2015083959.tif 000003
【図１Ｂ】
2015083959.tif 000004
【図２Ａ】
2015083959.tif 000005
【図２Ｂ】
2015083959.tif 000006
【図２Ｃ】
2015083959.tif 000007
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
2015083959.tif 000011
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2015083959.tif 000027
【外国語明細書】
[TITLE OF INVENTION]
OPTICAL METROLOGY BY LIGHT BEAM ANALYSIS
[FIELD OF THE DISCLOSURE]
[001] The disclosure generally relates to optical metrology systems and methods for measuring height of an object.  More particularly the disclosure relates to producing multiple light beams into a detection area, which are detected by an image processing system which determines height of an object within the detection area based on the location and/or appearance of the light beams.
[BACKGROUND]
[0002] Vernier acuity is the aspect of visual acuity that involves the ability to detect the alignment or lack of alignment of the two parts of a broken line, for example, as in reading a vernier scale.  A vernier scale is an additional scale which allows a distance or angle measurement to be read more precisely than directly reading a uniformly-divided straight or circular measurement scale.  One example of use of a vernier scale is vernier calipers used in metrology.
[0003] Humans have relatively good vernier acuity and so are able to determine alignment of two parts of a broken line, such as in reading vernier scales.  Additionally, machine vision systems and other metrology systems can have vernier acuity type ability to detect the alignment or lack of alignment of broken lines as well as the ability to detect patterns and compare detected patterns to a desired pattern.  Examples of machine vision systems include the Cognex Vision System and the Keyence Vision System.  However, machine vision systems measure two-dimensionally, width and length, but not height.
[0004] Further, currently systems exist which use light to measure objects.  However, current systems are difficult to read and are ambiguous as to where distance should be measured.  Additionally, the systems are not sensitive to small displacements.  The systems commonly have limited available range for measurement, such as limiting measurement to one direction, decreasing the precision of the measurement.  An optical measurement system is needed in which it is visually apparent as to whether an object is above or below an optimal thickness or height and which allows for precision measurement of an object.
[SUMMARY]
[0005] A method and system are disclosed.  The problem of measuring height and/or thickness of an object using optical metrology is addressed through producing multiple light beams into a detection area, which are detected by an image processing system which determines height/thickness of an object within the detection area based on the location and/or appearance of the light beams and/or light beam pattern(s).
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS]
[0006] The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate one or more implementations described herein and, together with the description, explain these implementations.  The drawings are not necessarily to scale.  For purposes of clarity, the drawings may depict certain aspects of the invention that are not normally visible to the naked eye, for example, depictions of light beams projected through air.  In the drawings:
[0007] FIG. 1a is a schematic diagram of a front view of a portion of an exemplary measurement system in accordance with the present disclosure, and depicting light beams as visible.
[0008] FIG. 1b is a schematic diagram of a side view of the exemplary measurement system of FIG. 1a.
[0009] FIG. 2a is a schematic diagram of an image captured by the exemplary measurement system of FIGS. 1a-1b of an object having a desired height.
[0010] FIG. 2b is a schematic diagram of an image captured by the exemplary measurement system of FIGS. 1a-1b of an object having more than the desired height.
[0011] FIG. 2c is a schematic diagram of an image captured by the exemplary measurement system of FIGS. 1a-1b of an object having less than the desired height.
[0012] FIG. 3a is a schematic diagram of another image captured by the exemplary measurement system of FIGS. 1a-1b of an object having a desired height.
[0013] FIG. 3b is a schematic diagram of another image captured by the exemplary measurement system of FIGS. 1a-1b of an object having more than the desired height.
[0014] FIG. 3c is a schematic diagram of another image captured by the exemplary measurement system of FIGS. 1a-1b on an object having less than the desired height.
[0015] FIG. 4a is a schematic diagram of a side view of an exemplary measurement system with light curtains with second light beams in a fan-like pattern and depicting the light beams as visible.
[0016] FIG. 4b is a front view of the system of FIG. 4a and depicting the light beams as visible.
[0017] FIG. 5a is a schematic diagram of an image captured by the exemplary measurement system of FIGS. 4a-4b of an object having a desired height.
[0018] FIG. 5b is a schematic diagram of another image captured by the exemplary measurement system of FIGS. 4a-4b of an object having a desired height but in which first light beams are projected to partially overlap the object. 
[0019] FIG. 5c is a schematic diagram of an image captured by the exemplary measurement system of FIGS. 4a-4b of an object having more than the desired height.
[0020] FIG. 5d is a schematic diagram of an image captured by the exemplary measurement system of FIGS. 4a-4b of an object having less than the desired height.
[0021] FIG. 6a is a schematic diagram of a side view of an exemplary measurement system with light curtains and second light beams parallel to one another and depicting the light beams as visible.
[0022] FIG. 6b is a schematic diagram of a side view of the exemplary measurement system of FIG. 6a, the second light beams having greater angle difference than in FIG. 6a and depicting the light beams as visible.
[0023] FIG. 7a is a schematic diagram of an image captured by the exemplary measurement system of FIG. 6a of an object having a desired height.
[0024] FIG. 7b is a schematic diagram of an image captured by the exemplary measurement system of FIG. 6a of an object having more than the desired height.
[0025] FIG. 7c is a schematic diagram of an image captured by the exemplary measurement system of FIG. 6a of an object having less than the desired height.
[0026] FIG. 8a is a schematic diagram of a perspective view of a portion of an exemplary measurement system in accordance with the present disclosure with light beams aimed to cross, depicting the light beams as visible, with an object having a desired height.
[0027] FIG. 8b is a top view of the system of FIG. 8a and depicting the light beams as visible.
[0028] FIG. 9a is a schematic diagram of a perspective view of the exemplary measurement system of FIG. 8a, with an object having more than the desired height and depicting the light beams as visible.
[0029] FIG. 9b is a top view of the system of FIG. 9a and depicting the light beams as visible.
[0030] FIG. 10a is a schematic diagram of a perspective view of the exemplary measurement system of FIG. 8a, with an object having less than the desired height and depicting the light beams as visible.
[0031] FIG. 10b is a top view of the system of FIG. 10a and depicting the light beams as visible.
[DETAILED DESCRIPTION]
[0032] The following detailed description refers to the accompanying drawings.  The same reference numbers in different drawings may identify the same or similar elements.
[0033] The mechanisms proposed in this disclosure circumvent the problems described above.  The present disclosure describes a system for optical metrology through light analysis.  An exemplary embodiment produces multiple light beams that are independently distinguishable into a detection area.  The light beams are detected by an image processing system which determines height and/or thickness of an object within the detection area based on the location and/or appearance of the light beams and/or light beam patterns.  In an automated system, this can allow for automated corrections so that the target is moved to the correct height and/or the system is adjusted to correct the target thickness; and for inspection systems, this can allow for selection between too thick, too thin, and just right objects.
[0034] In one embodiment, a system includes an inspection base, a first light source producing a first light beam into a detection area, and a second light source spaced a distance from the first light source and producing a second light beam into the detection area.  The first light beam may overlap the second light beam at a predetermined distance above the inspection base.  The first light beam is distinguishable from the second light beam.  The system also includes at least one light source controller controlling the first light source and the second light source as well as at least one image processing system.  The image processing system may include one or more light detector, such as one or more camera, adapted to remotely sense the first light beam and the second light beam to generate an output signal indicative of one or more patterns produced on a top of an object by the first light beam and the second light beam.  The image processing system may also include one or more processor running computer executable instructions that when executed by the one or more processor cause the one or more processor to receive the output signal and determine height of the top of the object by analyzing a location of the first light beam relative to the second light beam in the one or more pattern.
[0035] In one embodiment, a system includes a first light source producing a first light curtain into a detection area and a second light source spaced a distance from the first light source producing a second light curtain into the detection area.  The first light curtain may comprise a plurality of spaced apart first light beams and the second light curtain may comprise a plurality of spaced apart second light beams.  At least one first light beam may align with at least one second light beam at a predetermined distance from the first light source and the second light source.  The first light beam is distinguishable from the second light beam.  The system also includes at least one light source controller controlling the first light source and the second light source and at least one image processing system.  The image processing system may include one or more light detector, such as one or more camera, adapted to remotely sense at least one first light beam and at least one second light beam and generate an output signal indicative of one or more patterns produced by at least one first light beam and at least one second light beam, at least one light beam aimed at least in part to a top of an object.  The image processing system may also include one or more processor running computer executable instructions that when executed by the one or more processor cause the one or more processor to receive the output signal and determine height of the top of the object by analyzing a location of at least one first light beam relative to at least one second light beam in the one or more pattern.
[DESCRIPTION]
[0036] As used herein, the terms "comprises," "comprising," "includes," "including," "has," "having" or any other variation thereof, are intended to cover a non-exclusive inclusion. For example, a process, method, article, or apparatus that comprises a list of elements is not necessarily limited to only those elements but may include other elements not expressly listed or inherent to such process, method, article, or apparatus. Further, unless expressly stated to the contrary, "or" refers to an inclusive or and not to an exclusive or. For example, a condition A or B is satisfied by anyone of the following: A is true (or present) and B is false (or not present), A is false (or not present) and B is true (or present), and both A and B are true (or present).
[0037] In addition, use of the "a" or "an" are employed to describe elements and components of the embodiments herein. This is done merely for convenience and to give a general sense of the inventive concept. This description should be read to include one or more and the singular also includes the plural unless it is obvious that it is meant otherwise.
[0038] Further, use of the term "plurality" is meant to convey "more than one" unless expressly stated to the contrary.
[0039] Finally, as used herein any reference to "one embodiment" or "an embodiment" means that a particular element, feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment. The appearances of the phrase "in one embodiment" in various places in the specification are not necessarily all referring to the same embodiment.
[0040] Software includes one or more computer executable instructions that when executed by one or more component cause the component to perform a specified function.  It should be understood that algorithms described herein are stored on one or more non-transient memory.  Exemplary non-transient memory includes random access memory, read only memory, flash memory or the like.  Such non-transient memory can be electrically based or optically based.
[0041] Use of the term "color" in conjunction with discussion of light may refer to any part the spectrum of light wavelengths, visible or invisible to the human eye.  Nonexclusive examples of visible light include red, blue, and green light.  Nonexclusive examples of light invisible to the human eye include ultra-violet (UV) and infra-red (IR) light.
[0042] As discussed above, current systems that use light to measure objects are difficult to read, ambiguous, not precise, and insensitive to small displacements.  The present disclosure addresses these deficiencies with a methodology and system for measuring height/thickness of an object by analyzing location and/or appearance of light beams and/or light beam pattern(s).  In one embodiment, the system allows measurement of thickness/height (z axis) of objects using two dimensional (x and y axes) camera inspection optical measurement systems (a.k.a. "machine vision" systems).  In one embodiment, a measurement system can determine height of an object in a detection area based, at least in part, on the location of one or more light beams or one or more points in light beams.
[0043] The angles and positions of light beams can be determined such that one or more light beams appear as a solid pattern, such as a single line or a dot on a surface of an object at a predetermined desired height of the object.  Multiple beams of light that are individually distinguishable can be projected onto and/or near the object to appear as a solid pattern, for example, when viewed from above when the object is at the desired height or a predetermined distance.  However, if the height of the object is different from the predetermined desired height of the object, the pattern will appear to have different regions which may be referred to herein as displaced regions, and/or offset regions.  Likewise, as a linear light beam is projected across a surface or surfaces of multiple heights, the light beam, observed from a viewpoint above the surface, may appear to be "broken" with an offset in the line of light at the change in height of the surface.
[0044] The greater the difference in height(s) of the object relative to the predetermined desired height, the greater the perceived regions or offset of the light.  The perception of a pattern with different regions or offset regions can be utilized to determine height variances in the object relative to the predetermined desired height.
[0045] Determination of height/thickness of the object may allow for automated corrections in height/thickness, and/or may allow for use in inspection systems for selection between objects of a desired height/thickness and objects below/above desired height/thickness.  Recognition of the directional position of the light beams can allow compensation of the height of the object.  For example, for an object moving through the measurement system, a process controlling thickness of the object could be modified to change the thickness based on the directional position of the light beams.  Examples of processes that could control thickness of an object include pressure rollers, milling machines, planers, or slits in extruders, and so on.
[0046] Referring now to the drawings, FIG. 1a depicts a schematic diagram of a front view of a portion of an exemplary measurement system 100 in accordance with the present disclosure.  FIG. 1b depicts a schematic diagram of a side view of the exemplary measurement system 100 of FIG. 1a.  The exemplary measurement system 100 comprises a first light source 110 producing a first light beam 120 into a detection area 130, a second light source 140 producing a second light beam 150 into the detection area 130, at least one light source controller 155, and at least one image processing system 160.  The image processing system 160 may be located anywhere in the measurement system 100 such that the image processing system 160 can detect the first light beam 120 and second light beam 150.  The image processing system 160 will be described in more detail below, but generally comprises one or more light detectors 162a - 162n, such as imaging cameras, and one or more processors 164.
[0047] The first light source 110 and second light source 140 may be any appropriate light source capable of producing a beam of light (referred to as the "light beam") that is distinguishable by the image processing system 160.  The second light source 140 may be spaced a distance from the first light source 110.  Examples of light sources 110, 140 include lasers, light emitting diodes (LEDs), and LED pattern projectors.  LED pattern projectors are capable of producing fine light beams, without twinkle effects.  Lasers, LEDs, and LED pattern projectors may produce different colors of light and/or be configurable with unique patterns of light.  Of course, it should be understood that more than one light source may be used to produce a light beam.
[0048] The first light beam 120 may be formed by a projection of light from the first light source 110.  The second light beam 150 may be formed by a projection of light from the second light source 140.  The first and second light beams 120 and 150 may have the same cross-sectional shape, such as a line or a dot.  Additionally, or alternately, a pattern-maker or mask (not shown) may be used between the light source(s) 110, 140, and the detection area 130 to form the light beam(s) 120, 150 into a predetermined cross-sectional shape, such as a line or a dot.  Of course, it should be understood that more than two light beams may be used.
[0049] The first light beam 120 may be unambiguously distinguishable from the second light beam 150 such that the first light beam 120 can be differentiated from the second light beam 150.  The first light beam 120 and the second light beam 150 may have visually apparent differences.  Some examples of visually apparent differences are different colors/wavelengths, different light sub-patterns, and/or different time sequence for the appearance of the light beams 120, 150.  The first and second light beams 120, 150 may be any color/wavelength so long as the first and second light beams 120 and 150 are discernible by the image processing system 160 on an object 170 whose height is to be determined by the image processing system 160.  The first and second light beams 120, 150 may have one or more distinguishable light sub-pattern, for example, a series of dashes of light, areas of the light beam 120, 150 that are brighter than other areas, or areas of the light beam 120, 150 that are darkened or missing.  The first light beam 120 may be produced at a first time and the second light beam 150 may be produced at a second time, creating a discernible difference between the first light beam 120 and the second light beam 150.  The first light beam 120 may be the same size as the second light beam 150 or a different size than the second light beam 150 at a predetermined distance.
[0050] The detection area 130 is generally an area into which the object 170 may be placed or passed through, for example, for measurement.  The detection area 130 may be any size.  The measurement system 100 may include an inspection base 180, such as a block, within the detection area 130 upon which the object 170 may be placed or passed for inspection.  The detection area 130 may encompass a portion of a manufacturing process line, for example, a portion of a conveyor or manufacturing station.  In this case, the inspection base 180 can be a part of the conveyor or the manufacturing station.
[0051] The first light source 110 and second light source 140 may produce the first light beam 120 and second light beam 150 in such a manner that the first light beam 120 and the second light beam 150 collinearly overlap or collinearly align a predetermined amount at a predetermined distance above the inspection base 180.  The predetermined distance may be at a desired height H of the object 170 in the detection area 130 from the inspection base 180, and may be measured or represented as a predetermined distance C from the first and second light sources 110, 140, where the sum of the desired height H and the predetermined distance C is a distance from the first and second light sources 110 and 140 to the inspection base 180.
[0052] In FIGS. 1a-1b, the object 170 in the detection area 130 is within the light beams 120, 150 projected by the light sources 110, 140.  The object 170 may intersect the light produced by the first and second light sources 110, 140 at predetermined distance C, or at a distance D less than predetermined distance C, or a distance E greater than predetermined distance C.   The measurement system 100 can measure these variances in the height of the object 170.
[0053] The light sources 110, 140 may be aligned such that the light sources 110, 140 produce the first and second light beams 120, 150 to intersect a top 186 of the object 170 in a manner to produce a predetermined pattern of light with known locations for points of the light beams 120, 150, when the object 170 is at the desired height H, as well as the predetermined distance C from the light sources 110 and 140.  If the object 170 is not at the desired height H, then the area of intersection of the top 186 of the object 170 and the light beams 120, 150 changes, such that the pattern of light changes from the predetermined pattern, i.e. the light beams 120, 150 on the top 186 of the object 170 may be displaced partially or wholly and/or a different size or shape, forming a different pattern.  For purpose of clarity, the top 186 of the object 170 will be differentiated by object 170 height as top 186d, top 186a, and top 186b, for when the object 170 top 186 is at the desired height H, is above the desired height H, or is below the desired height H, respectively.
[0054] Because the first light beam 120 can be distinguished from the second light beam 150, the change of the light beams 120, 150 may be easily apparent.  The visually distinguishable change to the pattern of the first and second light beams 120, 150 can allow for visual determination as to whether the object 170 in the detection area 130 is at, below, or above the desired height H.  For example, the amount and direction of change to the pattern of the first light beam 120 and second light beam 150 can be used to determine if the object 170 height is greater or less than the desired height H.  It should be understood that a visual determination of object 170 height based on the pattern of the first and second light beams 120,150 may be carried out by an operator or by an apparatus.
[0055] For example, FIGS. 2a-2c depict an image 300 of the light beams 120 and 150 on the top 186 of the object 170 in the detection area 130 from above.  In FIGS. 2a-2c, the light beams 120, 150 have a cross-sectional shape that appears as circular dots in the image 300a, based on the intersection of the first and second light beams 120, 150 and the top 186 of the object 170.  As shown in FIG. 1a, the light beam 120 has a first side 182a and a second side 182b.  The first light beam 120 may also include a divergence angle 182c causing a changing distance from the first side 182a to the second side 182b as the first light beam 120 projects away from the first light source 110 along the "x" axis.  In a similar manner, the light beam 150 has a first side 184a and a second side 184b.  The second light beam 150 may also include a divergence angle 184c causing a changing distance from the first side 184a to the second side 184b as the second light beam 150 projects away from the second light source 140 along the "x" axis.
[0056] In the example shown in Fig. 1a, the first sides 182a and 184a are directed normal to the top 186 of the object 170, as well as a top surface 188 of the inspection base 180.  However, the second sides 182b, and 184b diverge from normal to the top 186 of the object 170, as well as the top surface 188 at the divergence angles 182c and 184c.
[0057] In the exemplary system represented in FIGS. 2a-2c, the light beams 120, 150 have cross-sectional shapes that appear as two or more dots in the image 300, based on the intersection of the light beams 120, 150 and the top 186 of the object 170.  FIG. 2a illustrates the image 300 when the object 170 is at the desired height H (that is, at predetermined distance C).  In this case, the first and second light sources 110, 140 are aligned such that the first side 182a of the first light beam 120 and the second side 184b of the second light beam 150 overlap to produce a first dot 190 of light when the top 186d of the object 170 is at the desired height H (at predetermined distance C); and the second side 182b of the first light beam 120 and the first side 184a of the second light beam 150 overlap to produce a second dot 192 of light when the top 186d of the object 170 is at the desired height H (at predetermined distance C).  If the first light beam 120 is a first color and the second light beam 150 is a second color the portion of the pattern where the light beams 120, 150 overlap each other may appear to be a third color, which is a combination of the first and second colors.  Likewise, if the first light beam 120 has a first light sub-pattern and the second light beam 150 has a second light sub-pattern, the portion of the pattern where the light beams 120, 150 overlap each other may appear to have a third light sub-pattern, which is a combination of the first and second light sub-patterns. In the example shown in FIG. 2A where the first light source 110 is designed to produce a pattern of dots along the first and second sides 182a and 182b; and the second light source 140 is designed to produce a pattern of dots along the first and second sides 184a and 184b, the overlap of the first and second light beams 120,150 produce the first and second dots 190 and 192.
[0058] At distances other than predetermined distance C (i.e. when the object 170 is at heights other than the desired height H), the pattern of the first and/or second light beams 120, 150 may appear to be different than when the height of the object 170 is at the desired height H (predetermined distance C).
[0059] For example, FIG. 2b illustrates the image 300 when the object 170 has a height that is greater than the desired height H, for example, when the top 186a is positioned at a distance D, as shown by way of dashed lines in FIG. 1a.  In this case, the first light beam 120 and the second light beam 150 do not overlap or even partially overlap.  Rather, the first light beam's 120 first and second sides 182a, 182b produce an image of two dots of light, at least one of which is shifted laterally along the x-axis to the left, relative to the location of the dot 192 of light when the object 170 is at the desired height H (predetermined distance C).  The second light beam 150 first and second sides 184a, 184b also produce an image of two dots of light, at least one of which is shifted to the right along the x-axis, relative to the location of the dot 190 of light when the object 170 is at the desired height H (predetermined distance C).  In the illustrated example, the dots produced by the second sides 182b and 184b of the first and second light beams 120, 150 are shifted because the angles 182c, 184c of the second sides 182b, 184b diverge from normal to the top 186 of the object 170.  The size and/or shape of the image of the dots of light may also appear to be different than when the object 170 has a height that is other than the desired height H.
[0060] FIG. 2c illustrates the image 300 when the object 170 has a height that is less than the desired height H, for example, when the top 186b is at the distance E, as shown by way of dashed lines in FIG. 1a.  Again, in this case, the first light beam 120 and the second light beam 150 do not overlap.  Rather, the first light beam's 120 first and second sides 182a, 182b produce an image of two dots of light, at least one of which is shifted along the x-axis to the right, relative to the location of the dot 192 of light when the object 170 is at the desired height H (at predetermined distance C).  The second light beam's 150 first and second sides 184a, 184b also produce an image of two dots of light, at least one of which is shifted to the left along the x-axis, relative to the location of the dot 190 of light when the object 170 is at the desired height (at predetermined distance C).  Of course, it should be understood that the dots of light in the image 300 may be positioned and shifted differently based on the positioning of the light sources 110, 140 and the angle of the first and second sides 182a, 182b, 184a, 184b of the light beams 120, 150 (see FIG. 1a).
[0061] FIGS. 3a-3c depict another example of an image 300a, taken from above, of the light beams 120 and 150 on the top 186 of the object 170 in the detection area 130.  In FIGS. 3a-3c, the light beams 120, 150 have a cross-sectional shape that appears as a line in the image 300a, based on the intersection of the first and second light beams 120, 150 and the top 186 of the object 170.  For example, when viewed in the image 300a in FIG. 3a, the first light source 110 produces the first light beam 120 such that the first light beam 120 extends from point A to point B at the desired height H of the object 170 (predetermined distance C).  The second light source 140 produces the second light beam 150 such that the second light beam 150 also extends from point A to point B at the predetermined distance C.  At the predetermined distance C, the mid-point M1 of the first light beam 120 may be at the same location as the mid-point M2 of the second light beam 150.  The first light beam 120 and the second light beam 150 may be a same length at the predetermined distance C and may entirely overlap.  The mid-points M1, M2 of the first and second light beams 120, 150 may be the same as the mid-point M3 between point A and point B.
[0062] In this example, when viewed in the image 300a as in FIG. 3a, when the top 186d is at the desired height H (at predetermined distance C from the first and second light sources 110 and 140) the first light beam 120 and the second light beam 150 collinearly overlap completely and extend only from point A to point B, forming the appearance of a pattern of a single line 194 between point A and point B, without the first and second light beams 120, 150 extending beyond point A and point B.  If the first light beam 120 is a first color and the second light beam 150 is a second color, the portion of the pattern where the light beams 120, 150 overlap each other may appear to be a third color, which is a combination of the first and second colors.  Likewise, if the first light beam 120 has a first light sub-pattern and the second light beam 150 has a second light sub-pattern, the portion of the pattern where the light beams 120, 150 overlap each other may appear to have a third light sub-pattern, which is a combination of the first and second light sub-patterns.
[0063] At distances other than the desired height H (predetermined distance C), the pattern of the first and second light beams 120, 150 may appear to be different.  For example, the first and second light beams 120, 150 may appear to be displaced along the x-axis, relative to the location when the height of object 170 is at the desired height H (at predetermined distance C from the light sources 110 and 140), and may appear to be a different length, not appearing to extend only between point A and point B.  At distances other than the desired height H (predetermined distance C), the mid-point M1 of the first light beam 120 would not be at the same location as the mid-point M2 of the second light beam 150.  Additionally, in this example, the mid-point M1 of the first light beam 120 and the mid-point M2 of the second light beam 150 may not be the same as the mid-point M3 between point A and point B.
[0064] For example, FIG. 3b is a schematic diagram of the image 300a when the top 186a of the object 170 is at the distance D, that is, where the object 170 is taller than the desired height H.  In FIG. 3b, the first and second light beams 120, 150 do not extend from point A to point B as shown in FIG. 3a.  The first and second light beams 120, 150 may partially collinearly overlap forming the appearance of a pattern of a line 194a.  However, the mid-point M1 of the first light beam 120 is at a different location than the mid-point M2 of the second light beam 150.  In this example, the mid-point M1 of the first light beam 120 is to the left of the mid-point M3 between point A and point B and the mid-point M2 of the second light beam 150 is to the right of the mid-point M3 between point A and point B.  The portions of the first and second light beams 120, 150 that collinearly overlap at distance D from the first light source 110 and the second light source 140 are shorter than the portions of the first and second light beams 120, 150 that overlap when the top 186d of the object 170 is at the predetermined distance C.  Again, if the first light beam 120 is a first color and the second light beam 150 is a second color, the overlap may appear as a third color that may be a combination of the first and second colors.
[0065] In another example, FIG. 3c is a schematic of image 300a when the top 186b of the object 170 is located at distance E from the first light source 110 and the second light source 140, that is, where the object 170 is shorter than the desired height H. In FIG. 3c, the first and second light beams 120, 150 extend beyond the distance from point A to point B forming the appearance of a pattern of a line 194b.  The first and second light beams 120, 150 partially collinearly overlap between point A and point B but extend beyond point A and point B.  The mid-point M1 of the first light beam 120 and the mid-point M2 of the second light beam 150 and the mid-point M3 between point A and point B are at different locations from each other.  In this example, the mid-point M1 of the first light beam 120 is to the right of the mid-point M3 between point A and point B, and the mid-point M2 of the second light beam 150 is to the left of the mid-point M3 between point A and point B.  The portions of the first and second light beams 120, 150 that collinearly overlap when the top 186b of the object 170 is located at distance E are similar to the overlap produced at the predetermined distance C; however, the combination of the first and second light beams 120, 150 appear to have a longer length, extending beyond points A and B when the top 186b of the object 170 is located at the distance E.
[0066] As can be seen from the previous examples, the pattern formed by the position and/or appearance of the first and second light beams 120, 150 in the images 300/300a may be dependent on the height/thickness of the object 170 in the detection area 130.  A change in the height/thickness of the object 170 in the detection area 130 and within the light beam(s) 120, 150 (i.e. a change in the distance from the first and second light sources 110, 140) may change the amount of the light beams 120, 150 that overlap; the length of the light beams 120, 150 when viewed from above; and the location of points in the light beams 120, 150 that are shown in the images 300, 300a.  The location of the mid-points M1, M2 of the light beams 120, 150 may change along the "x" axis, when viewed from above, as illustrated in FIGS. 2a-2c and 3a-3c.
[0067] Of course, it should be understood that the amount of collinear overlap of the first light beam 120 and the second light beam 150 when the top 186d of the object 170 is at the predetermined distance C may be any amount of overlap or alignment that is predetermined and known such that the amount or lack in the overlap and/or alignment may be detected by analyzing image raster content of the images 300, and 300a, for example.  In one embodiment, the first and second light beams 120, 150 do not overlap when the top 186d of the object 170 is located at the predetermined distance C.  Additionally, the first light beam 120 and the second light beam 150 may be different known lengths.
[0068] Returning now to FIG. 1a, the at least one light source controller 155 may control the operation of the first light source 110 and/or the second light source 140.  The light source controller 155 may control the alignment, distance, angle, color/wavelength, pattern, timing and/or other attributes of the light source(s) 110, 140.  Further, it should be noted that the light source controller 155 may be separate from or part of the image processing system 160.  For example, the light source controller 155 may be part of the one or more processors 164, or may be separate from the image processing system 160.
[0069] FIG. 1a also shows a schematic diagram of an exemplary image processing system 160 in accordance with the present disclosure.  As previously discussed, the image processing system 160 may include one or more light detectors 162a-162n and one or more processors 164.
[0070] Any light detector 162 capable of detecting a light beam, such as the first light beam 120 and/or the second light beam 150 may be used.  One example of the light detector 162 is a camera based upon charge coupled device technology (known in the art as a "CCD") that includes a plurality of separate detector units arranged in a matrix format.  In another example, the light detector 162 includes a digital camera based upon complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) device technology.  The imaging camera produces a file indicative of the appearance of one or more patterns created by the first and/or second light beams 120 and 150 on the top 186 of the object 170.  The light detector 162 may be adapted to remotely sense the first light beam 120 and the second light beam 150, including the appearance of one or more pattern created by the first and/or second light beams 120, 150 on the top 186 of the object 170.  For example, the appearance of one or more pattern created by the first and/or second light beams 120 and 150 may include a pattern of overlap of the first light beam 120 and the second light beam 150.
[0071] The light detector 162 may be adapted to sense light that is within or outside of the range visible to humans, for example, ultra-violet (UV) or infra-red (IR) spectrum light.  One application of a light detector 162 adapted to sense light that is not discernible to the human eye may be for inspection of objects that become transparent in light visible to the human eye but opaque in UV or IR light.
[0072] The light detector 162 may generate an output signal 166 indicative of one or more patterns produced on the top 186 of the object 170 by the first light beam 120 and the second light beam 150.  The output signal 166 may be indicative of the one or more patterns based on light beam attributes such as the location of the light beams 120, 150; the length of the light beams 120, 150 when viewed from above; the color of the light beams 120, 150; the combination of color of the light beams 120, 150; the light sub-pattern of the light beams 120, 150; the frequency of the light beams 120, 150; points in the light beams 120, 150; or any combination of light beam attributes and/or patterns.  The output signal 166 may include an image file as well as positional locations in pixels, dimensional measurements (for example, by translating pixel location differences to length), Red-Green-Blue (RGB) color evaluation, value(s) for the quality of a match to a pattern (for example percentage similarity to an ideal straight line), and/or other data options depending upon the equipment manufacturer.  RGB color is commonly scaled from dark (R0, G0, B0) to bright white (R25, G255, B255).  The image processing system 160 and/or light detector 162 can discern separate elements, such as separate colors in a combination of colors, from multiple light beams 120, 150.  For example, if the first light beam 120 is red (R) and the second light beam is green (G) and the first light beam 120 and the second light beam 150 partially overlap, the image processing system 160 could discern that part of the pattern is only red light (for example, R200 with no green or blue components), that part of the pattern is only green light (for example, G200 with no red and no blue components), and that part of the pattern (the overlap) has a composition of red and green light (for example, R200, G200, with no blue components).
[0073] The one or more processor 164 may be a computer or portion of a computer.  The one or more processor 164 may run computer executable instructions that, when executed by the one or more processor 164, causes the one or more processor 164 to receive the output signal 166 from the one or more light detector 162 and determine height of the top 186 of the object 170 by analyzing a location of the first light beam 120 relative to the second light beam 150 in the one or more pattern.  The analysis of the location of the first light beam 120 relative to the second light beam 150 may be based on one or more of the light beam attributes, such as the location of one or more points in the first and second light beams 120, 150, for example, the mid-point M1 of the first light beam 120 and the mid-point M2 of the second light beam 150.  Of course it should be understood that heights of the object 170 other than the height to the top 186 of the object 170 may be analyzed in a similar manner by aligning the first and second light beams 120, and 150 at any desired height H.
[0074] The image processing system 160 may use the relationship between the known/predetermined pattern(s) of the first and second light beams 120, 150 when the top 186 of a first object 170 is at the desired height H with the actual pattern to calculate an actual height of a second object 170.
[0075] In one embodiment, the image processing system 160 may be a camera based machine vision optical metrology system.  Examples of camera based machine vision optical metrology systems, also referred to as "machine vision" systems, include Cognex Vision System and Keyence Vision System.  Machine vision systems typically operate in two dimensions.  Machine vision systems can be programmed to search for and recognize specific patterns and distinctions of objects 170 in the detection area 130.  For example, the machine vision system may be programmed to search for a pattern which matches a straight line of a predetermined length, light sub-pattern, and/or color/wavelength.  Generally, the machine vision system can produce values indicative of how closely a detected feature of the object 170 matches the desired pattern and values indicative of the location of the detected feature of the object 170.  In the situation in which a straight line of a specific length and/or attribute (such as color/wavelength or light sub-pattern) is the desired pattern, the machine vision system may be programed to report values indicative of how well two or more collinear lines match the desired straight line pattern, singularly and/or in combination.
[0076] As applied in conjunction with the present disclosure, the machine vision system may determine the height of the top 186 of the object 170 in the detection area 130 by analyzing the pattern of the light beams 120, 150, (for example, the difference between the desired pattern of a straight line and the actual pattern made by the light beams 120, 150); and/or by analyzing other light beam attribute differences between the desired pattern and the actual light beams 120, 150.  Determining height/thickness based on pattern of light beams 120, 150 expands the ability of the machine vision system from measurements in two dimensions to measurements in three dimensions.
[0077] In one embodiment, the first light source 110 and the second light source 140 may be adapted to produce the first light beam 120 and the second light beam 150 in an alternating sequence.  The light source controller 155 may control the first and/or second light source 110, 140 to produce the alternating sequence of the first light beam 120 and the second light beam 150 and also output signals to the one or more processor 164 to synchronize the alternating sequence with the capturing and analysis of a sequence of images.  For example, the one or more processor 164 may cause the image processing system 160 to receive a first input from the light detector 162, such as a camera, when the first light beam 120 is present on the object 170, and to receive a second input from the light detector 162 when the second light beam 150 is present on the object 170.  The image processing system 160 may then analyze the first and second inputs to calculate a height of the top 186 of the object 170 relative to the inspection base 180.   In this embodiment, the first light beam 120 and second light beam 150 may have a same color and/or pattern yet be individually identifiable based upon the synchronization between the light source controller 155 and the image processing system 160.
[0078] In one embodiment, the first light beam 120 may have a first sub-pattern and the second light beam 150 may have a second sub-pattern.  The first sub-pattern may be different from the second sub-pattern.  The one or more processor 164 may execute computer executable instructions that cause the one or more processor 164 to determine height/thickness of the object 170 within the light beam 120, 150 by analyzing a location of the first light beam 120 relative to the second light beam 150 in the one or more pattern, and further based at least in part on the sub-patterns of the light beams 120, 150.
[0079] In one embodiment in which the first light beam 120 may be a first color and the second light beam 150 may be a second color (i.e. the first light beam 120 having a first wavelength and the second light beam 150 having a second wavelength), the image processing system 160 may have multiple light detectors 162a-162n as shown in FIG. 1a.  For example, the image processing system 160 may have a first light detector 162a, for example in the form of a first camera, adapted to remotely sense the first light beam 120, and having sensitivity to a first predetermined range of light wavelengths not including the second light beam wavelength, for example, by utilizing a first color filter.  The first color filter may suppress sensing of the second light beam 150 by the first light detector 162a.  The first light detector 162a may be adapted to generate a first output signal 166a indicative of one or more patterns produced on the top 186 of the object 170 by the first light beam 120.  The image processing system 160 may have a second light detector 162b, for example, in the form of a second camera, adapted to remotely sense the second light beam 150, and having sensitivity to a second predetermined range of light wavelengths not including the first light beam wavelength, for example, by utilizing a second color filter to suppress sensing of the first light beam 120 by the second light detector 162b.  The second light detector 162b may be adapted to generate a second output signal 166b indicative of one or more patterns produced on the top 186 of the object 170 by the second light beam 150.  The one or more processor 164 may receive the first and second output signals 166a, 166b and the one or more processor 164 may execute computer executable instructions that cause the one or more processor 164 to determine height/thickness of the top 186 of the object 170 relative to the inspection base 180 within the light beams 120, 150 by analyzing a location of the first light beam 120 relative to the second light beam 150 in the one or more pattern.  Of course, it should be understood that more than two light detectors 162a...162n may be used or that a single light detector 162 with multiple sensitivity, such as multiple filters, may be used.  Additionally, it should be understood that the first and second light detectors 162a, 162b may be computer controlled digital cameras which may be programed to disregard one or more light signal (such as Red, Green, or Blue) rather than utilize filters.  Further, it should be understood that light detectors 162 with particular sensitivities may be used rather than filters.  For example, the first light detector 162a may be a color camera that is insensitive to infrared light and the second light detector 162b may a black-and-white camera with sensitivity to infrared light.  In such an instance, a filter may be used with the black-and-white camera to block a particular type of light (for example, Blue) while allowing detection of infrared light, while the color camera, insensitive to infrared light, may be unfiltered and used to detect Blue light.
[0080] In one embodiment, the first light beam 120 may be a first polarization and the second light beam 150 may be a second polarization.  The image processing system 160a may also include a first light detector 162a, such as a camera, adapted to remotely sense the first light beam 120, and having a first polarized filter with the first polarization orientation adapted to pass the first light beam 120 to the first light detector 162a, while suppressing the differently polarized light beam 150.  The first light detector 162a may be adapted to generate a first output signal 166a indicative of one or more patterns produced on the top 186 of the object 170 by the first light beam 120.  The image processing system 160 may have a second light detector 162b, such as a camera, adapted to remotely sense the second light beam 150, and having a second polarized filter with the second polarization orientation adapted to pass the second light beam 150 to the second light detector 162b, while suppressing the differently polarized light beam 120.  The second light detector 162b may be adapted to generate a second output signal 166b indicative of one or more patterns produced on the top 186 of the object 170 by the second light beam 150.  The one or more processor 164 may receive the first and second output signals 166a, 166b and the one or more processor 164 may execute computer executable instructions that cause the processor 164 to determine height of the top 186 of the object 170 relative to the inspection base 180 at least in part by analyzing the pattern formed by the first light beam 120 relative to the second light beam 150 in the one or more pattern.  Of course, it should be understood that more than two light detectors 162a...162n may be used.
[0081] In one embodiment, the exemplary measurement system 100a may include a first light source 310 producing a first light curtain 320, a second light source 340 producing a second light curtain 350 into the detection area 130, at least one light source controller 155, and at least one image processing system 160.  The first light curtain 320 may be produced into the detection area 130 and/or adjacent to the detection area 130.  FIG. 4a is a schematic diagram of a side view of a portion of the exemplary measurement system 100a including the first light curtain 320 and second light curtain 350.  FIG. 4b is a front view of the exemplary measurement system 100a of FIG. 4a, depicting the curtains of light beams as if the light beams were visible, such as if the beams were illuminated through smoke.  The image processing system 160 and light source controller 155 are as depicted in FIG. 1a.
[0082] The first and second light curtains 320, 350 may be produced by any suitable light source 310, 340.  The second light source 340 may be spaced a distance from the first light source 310.  As previously discussed, examples of light sources 310, 340 include lasers, light emitting diodes (LEDs), and LED pattern projectors.  Of course, it should be understood that more than one light source 310, 340 may be used to produce one or more light curtain 320, 350 and/or light beams 120, 150.  The plurality of first and second light beams 120, 150 may have the attributes previously described for the first and second light beams 120, 150.
[0083] As shown in FIG. 4b, the first light curtain 320 may be projected such that the plurality of spaced apart first light beams are projected not to intersect the object 170.  In one embodiment, the first light curtain 320 may be projected to intersect the object 170, partially or completely, as will be further described in conjunction with FIG. 5b.
[0084]   As illustrated in FIG. 4a, the first light curtain 320 may have a plurality of spaced apart first light beams 120 along the "y" axis.  For exemplary purposes, FIG. 4a depicts first light beams 120-A, 120-B, 120-C, 120-D, 120-E, 120-F, 120-G, 120-H, 120-I, 120-J, 120-K, and 120-L.  The second light curtain 350 may have a plurality of spaced apart second light beams 150 along the "y" axis, for example, 150-A, 150-B, 150-C, 150-D, 150-E, 150-F, 150-G, 150-H, 150-I, 150-J, 150-K, and 150-L.  It should be understood that a greater number or lesser number of light beams may be used.
[0085] The plurality of first light beams 120 may have the same spacing or different spacing than the plurality of second light beams 150.  Additionally, the plurality of first light beams 120 may be parallel to each other or may be in a fan-like pattern.  The plurality of second light beams 150 may be parallel to each other or may be in a fan-like pattern.  The plurality of first light beams 120 may be produced at a first angle 200 or set of angles 200 relative to the surface 188 of the inspection base 180.  The plurality of second light beams 150 may be produced at a second angle 202 or set of angles 202A-202L relative to the surface 188 of the inspection base 180.  The first and second angles 200, 202 may be different from one another.  Angles may also differ within a set of angles, such as the exemplary set of angles 202A-202L depicted in FIG. 4a.  The first and second light beams 120, 150 may be perpendicular to the surface 188 of the inspection base 180 or at a non-perpendicular angle to the inspection base 180, or a combination thereof.  The first light beams 120 may be aimed to intersect the object 170 in part or wholly, or the first light beams may be aimed not to intersect the object 170.  The second light beams 150 may be aimed to intersect the object 170 in part or wholly.
[0086] First light beams 120 and second light beams 150 may be predetermined to be aimed or aligned to intersect each other, or appear to intersect each other, at a predetermined distance above the inspection base 180, when viewed from the side as in FIG. 4a.  The same first and second light beams 120, 150 that appear to intersect each other from a side view may appear to produce a pattern where the light beams align with each other at the predetermined distance when viewed from above.  The predetermined distance may be at a desired height H of the object 170 in the detection area 130 from the inspection base 180, and may be measured or represented as a predetermined distance F from the first and second light sources 310, 340, where the sum of the desired height H and the predetermined distance F is a distance G from the first and second light sources 310, 340 to the inspection base 180, as illustrated in FIG. 4b.  The first light beams 120 may be projected such that one or more first light beams 120 align and/or overlap with one or more second light beams 150, when viewed from above, when the first light beams 120 are projected to the surface 188 of the inspection base 180 or when the first light beams are projected the predetermined distance F to the top 186d of the object 170, for example.
[0087] In general, as the height of the object 170 changes from the desired height H, first and second light beams 120, 150 that are at a non-normal angle (i.e. an angle other than ninety degrees) to the inspection base 180 may appear to change location along the "y" axis, when viewed from above, as the top 186 of the object 170 intersects the non-normal angled first and/or second light beams 120, 150 at a different distance from the inspection base 180 and, correspondingly, at a different distance from the light source(s) 310, 340 along the angled light beams 120 and/or 150, thus causing the light beams 120 and/or 150 to produce different patterns on the top 186 of the object 170 relative to the pattern(s) produced at the desired height H (i.e. at predetermined distance F from light sources 310, 340).
[0088] In exemplary FIGS. 4a-4b, the first light curtain 320 produces the plurality of spaced apart first light beams 120 parallel to one another and projected to a predetermined distance G and aimed so as not to intersect the object 170.  Predetermined distance G in this example is beyond the predetermined distance F to the surface 188 of the inspection base 180 of the detection area 130.   In this example, the second light curtain 350 produces the plurality of second light beams 150 in a fan-like pattern and projected to predetermined distance F (the desired height H of the object 170) and aimed to intersect the object 170.  The plurality of second light beams 150 in a fan-like pattern may have one light beam, for example, 150-A, perpendicular to the surface 188 of the inspection base 180, while other light beams, for example, 150-B through 150-L, may be at one or more non-normal angles 202a-202l to the surface 188 of the inspection base 180 and to the first light beams 120.  Therefore, as the height of the top 186 of the object 170 changes, the second light beams 150 may appear to change location along the "y" axis when viewed from above, as the top 186 intersects the second light beams 150 at different points along the angled second light beams 150 lengths.  In contrast, in this example the angle 200 between the plurality of first light beams 120 and the inspection base 180 is ninety degrees.  Therefore, as the height of the top 186 of the object 170 changes, the first light beams 120 may not appear to change location when viewed from above.  The static appearance of the location of the first light beams 120 may be used as a reference relative to the changing location of the second light beams 150.  Of course, as previously described, the first light beams 120 may also be at one or more non-normal angles 202 and/or in a fan-like pattern, in which case the overall changes in the pattern formed by the first and second light beams 120, 150 may be used.
[0089] The light source controller 155 and image processing system 160 are as previously described.  The image processing system 160 may be a machine vision system.  The one or more light detectors 162a-162n, such as one or more cameras, may remotely sense the first and second light beams 120, 150 and generate one or more output signal 166 indicative of one or more patterns produced by the first and second light beams 120, 150, where at least one of the first and second light beams 120, 150 is aimed to produce one or more patterns at least partially to the top 186 of the object 170.
[0090] The one or more processor 164 may run computer executable instructions that, when executed by the one or more processor 164, cause the one or more processor 164 to receive the one or more output signal 166 from the one or more light detector 162a-162n and determine height/thickness of the object 170 based on analysis of location of the first light beam(s) 120 relative to the second light beam(s) 150 in the one or more pattern.
[0091] Patterns may include the appearance of straight "unbroken" lines and "broken" lines based on the alignment or lack of alignment of one or more of the first and second light beams 120, 150 when viewed from above.  Of course, it should be understood that any predetermined pattern may be used.  For example, though FIG. 4b depicts light beams 120 as projected so as not to intersect object 170, in one embodiment, the first and second light beams 120, 150 may both be projected in part or entirely to intersect the top 186 of the object 170.  Then the pattern may include overlapping light beams 120, 150, when viewed from above, as will be further described in respect to FIG. 5b.
[0092] The image processing system 160 may calculate the amount of collinear alignment (or lack of alignment) of the first and second light beams 120, 150, i.e. how close one of the first light beams 120 and one of the second light beams 150 are to forming a continuous straight line in appearance when viewed from above.  The amount may be quantified.  The amount may be detected by the image processing system 160, such as a machine vision system.  In cases of inexact collinear alignment, the image processing system 160 may be used to select the best occurrence of collinear alignment.  In case of two equally inexact collinear alignments of light beams, the image processing system may select the best compromise, such as the simple average of the result that would be determined if either pair alone were best at achieving collinearity.
[0093] FIG. 5a depicts a schematic diagram of exemplary image 300b, captured by the exemplary measurement system 100a of FIGS. 4a-4b, of multiple second light beams 150 on the top 186 of the object 170 and the first light beams on the top 188 of the inspection base 180 when the top 186d of the object 170 is at the desired height H (i.e. at predetermined distance F from the first and second light sources 310, 340).  At least one of the first light beams 120 may be produced to align collinearly with at least one of the second light beams 150 at the predetermined distance F from the first and second light sources 310, 340.  The first light beams 120 may be the same length as the second light beams 150 or a different length than the second light beams 150 at a predetermined distance.  In one embodiment, the first light beams 120 may be of more than one length as to form a measurement-scale-like appearance, for example, as shown in FIGS. 5a-5d.  This allows utilization of the relationship of the first light beams 120 to the second light beams 150 for a vernier scale-type measurement tool.
[0094] In this example, the plurality of first and second light beams 120, 150 in the first and second light curtains 320, 350 are projected from the first and second light sources 310, 340 such that, when the first light beams 120-A through 120-L are projected to the predetermined distance G (here, the surface 188 of the inspection base 180 of the detection area 130) and the second light beams 150-A through 150-L are projected to the predetermined distance F, then (1) the first light beam 120-A and the second light beam 150-A collinearly align forming a pattern with the appearance of a straight "unbroken" line when viewed from above and (2) the first light beam 120-G and the second light beam 150-H collinearly align forming a pattern with the appearance of a straight "unbroken" line when viewed from above, and (3) the remainder of the first light beams (120-B, 120-C, 120-D, 120-E, 120-F, 120-H, 120-I, 120-J, 120-K, and 120-L) and second light beams (150-B, 150-C, 150-D, 150-E, 150-F, 150-G, 150-I, 150-J, 150-K, and 150-L) do not collinearly align, forming a pattern with the appearance of broken lines, as illustrated in FIG. 5a.  It should be understood that any number of first light beams 120 and second light beams 150 may be predetermined to collinearly align at predetermined distance F.
[0095] FIG. 5b depicts a schematic diagram of exemplary image 300b, similar to the image of FIG. 5a, but where the first light curtain's 320 plurality of first light beams 120 and the second light curtain's 350 plurality of second light beams 150 are both projected to extend to intersect the object 170.  As can be seen from FIG. 5b, the intersection of the object 170 and the plurality of first light beams 120 produces patterns of overlapping light beams 120, 150 on the surface 186d of the object 170, when viewed from above, such as (1) the first light beam 120-A and the second light beam 150-A collinearly aligning and overlapping forming a pattern with the appearance of a straight "unbroken" line when viewed from above and (2) the first light beam 120-G and the second light beam 150-H collinearly aligning and overlapping forming a pattern with the appearance of a straight "unbroken" line when viewed from above.  For purposes of clarity, the plurality of first light beams 120 in FIG. 5b are shown as dotted lines.
[0096] As previously discussed, in general, a change in the distance from the second light source 340 to the top 186 of the object 170 (i.e. a change in the height of the object 170) changes the location of the second light beam 150 in the "y" direction, as illustrated in FIGS. 5c-5d. This may produce pattern(s) with the appearance of "broken" lines in image 300b by the first and second light beams 120, 150 that appeared as straight "unbroken" lines at the predetermined distance F.
[0097] FIG. 5c is a schematic diagram of the image 300b, captured by the exemplary measurement system 100a of FIGS. 4a-4b, when the top 186a of the object 170 is at the distance J.  When the distance J to the second light source 340 is less than predetermined distance F, such as when the top 186 of the object 170 is at a greater height than the desired height H, then the second light beams 150 may appear to be shifted in the negative "y" direction, as illustrated in FIG. 5c. In this example, the object 170 has a greater height than the desired height H, and the first light beam 120-G no longer aligns with the second light beam 150-H and different patterns may be formed.  For example, in FIG. 5c, the first light beam 120-I aligns with the second light beam 150-K forming a pattern with the appearance of a straight line when viewed from above.
[0098] FIG. 5d is a schematic diagram of the image 300b, captured by the exemplary measurement system 100a of FIGS. 4a-4b, when the top 186b of the object 170 is at the distance I.  When the distance I to the second light source 340 is more than the predetermined distance F, such as when the top 186b of the object 170 is at a lesser height than the desired height H, then the second light beams 150 may appear to be shifted in the positive "y" direction, as illustrated in FIG. 5d. In this example, the first light beam 120-G again no longer aligns with the second light beam 150-H and different patterns may be formed.  For example, in FIG. 5d the first light beam 120-K aligns with the second light beam 150-L forming a pattern of a straight line when viewed from above.  Note that the displacement of alignment of the light beams 120, 150 when the object 170 is a lesser height than the desired height H is in the opposite direction of the displacement of alignment of the light beams 120, 150 when the object 170 is at a greater height than the desired height H.
[0099] By knowing the predetermined angle, line spacing, and/or distance from the first and second light sources 310, 340, the second light beams 150 can be analyzed in relation to the first light beams 120 to determine height/thickness of the object 170 in the detection area 130.  The analysis may include analysis of how close, quantitatively and/or qualitatively, the first light beam 120-J and the second light beam 150-K are to matching a predetermined pattern, such as forming the appearance of a single straight line.  The placement of the first and second light beams 120, 150 at the predetermined distance can allow the one or more processor 164 to compare an actual pattern, (such as displacement of alignment of the light beams 120, 150 and/or "broken" lines patterns) to the expected pattern (for example, the alignment of one or more first light beams 120 and second light beams 150 to produce the appearance of single "unbroken" lines) and determine height of the object 170 within the second light curtain 350.
[0100] Of course, it should be understood that the predetermined distance G could be the same as the predetermined distance F.  That is, the first light beams 120 could be projected the same distance as the second light beams 150.  In other words, the first light beams 120 would align with the second light beams 150 (when viewed from above) when the first light beams 120 are projected to predetermined distance F rather than when the first light beams 120 are projected to predetermined distance G.  However, the larger the difference between the predetermined distance G and the predetermined distance F (i.e. the projection distance of the first light beams 120 and the second light beams 150), the more displacement of alignment (when viewed from above) between first light beams 120 and second light beams 150 is produced when the top 186 of the object 170 is not at the predetermined distance F (that is, not at the desired height H).
[0101] FIG. 6a is a schematic diagram of a side view of an exemplary measurement system 100b similar to the measurement system 100a of FIG. 4b but having second light beams 150 parallel to one another and with a different spacing than the first light beams 120.   In this example, the plurality of spaced apart second light beams 150 are parallel to each other (rather than in a fan-like pattern), but at an angle 210 relative to the first light beams 120.  The second light beams 150 may have a different spacing between the spaced apart second light beams 150 than the spacing between the spaced apart first light beams 120.
[0102] The angle 210 between the first light beams 120 and the second light beams 150 is shown as approximately ten degrees in FIG. 6a.  Increasing the angle 210 between the first light beams 120 and the second light beams 150 creates smaller separation between the intersection points of the light beams 120, 150, allowing finer discrimination of height of the object 170 within the second light curtain 350.  Any angle 210 may be used, so long as there is the ability to discriminate between first light beams 120 and second light beams 150.  For example, FIG. 6b is a schematic diagram of the exemplary measurement system 100b of FIG. 6a but with an angle 210 of approximately twenty degrees between the first light beams 120 and the second light beams 150.  In this example, the angle 200 of the first light beams 120 is perpendicular to the inspection base top surface 188.
[0103] In the example illustrated in FIG. 6a, the first light beam 120-A and the second light beam 150-A are projected from the first and second light sources 310, 340 such that, when the first light beams 120-A through 120-L are projected to the predetermined distance G (here, the surface 188 of the inspection base 180) and the second light beams 150-A through 150-L are projected to the desired height H of the object (e.g. to predetermined distance F), then (1) the first light beam 120-A and the second light beam 150-A collinearly align when viewed from above and (2) the first light beam 120-J and the second light beam 150-K collinearly align when viewed from above, and (3) the remainder of the first light beams 120 and second light beams 150 do not collinearly align when viewed from above, as shown in FIG. 7a.
[0104] FIG. 7a is a schematic diagram of an image 300c, captured by the exemplary measurement system 100b of FIG. 6a, of the second light beams 150 on the top 186d of the object 170 at the desired height H (predetermined distance F) and the first light beams 120 on the top surface 188 or the inspection base 180.  In this example, the first and second light beams 120, 150 are aimed such that when the top 186d of the object 170 is at the desired height H (predetermined distance F), then the first light beam 120-A and the second light beam 150-A align, forming a pattern with the appearance of an unbroken straight line, and the first light beam 120-J and the second light beam 150-K collinearly align, also forming a pattern with the appearance of an unbroken straight line.  Additionally, the remaining first light beams 120-B, 120-C, 120-D, 120-E, 120-F, 120-G, 120-H, 120-I, 120-K, and 120-L may be produced such that they purposefully do not align with the remaining second light beams 150-B, 150-C, 150-D, 150-E, 150-F, 150-G, 150-H, 150-I, 150-J, and 150-L, at the predetermined distance F.  It should be understood that any number of first light beams 120 and second light beams 150 may be predetermined to collinearly align at the predetermined distance F.
[0105] FIG. 7b is a schematic diagram of image 300c when the top 186a of the object 170 is at the distance J.  When the distance J to the second light source 340 is less than predetermined distance F, such as when the top 186a of the object 170 is at a greater height than the desired height H, then the second light beams 150 may appear to be shifted in the positive "y" direction, as illustrated in FIG. 7b.  In the example illustrated in FIG. 7b, the first light beam 120-J no longer aligns with the second light beam 150-K in image 300 and different patterns may be formed.  For example, in FIG. 7b the first light beam 120-C aligns with the second light beam 150-C forming a pattern with the appearance of a single straight line.
[0106] FIG. 7c is a schematic diagram of image 300c when the top 186b of the object 170 is at the distance I.  When the distance I to the second light source 340 is more than predetermined distance F, such as when the top 186b of the object 170 is at a lesser height/thickness than the desired height H, then the second light beams 150 appear to be shifted in the negative "y" direction, as illustrated in FIG. 7c.  In this example, again the first light beam 120-J no longer aligns with the second light beam 150-K and different patterns may be formed.  For example, in FIG. 7c the first light beam 120-H aligns with the second light beam 150-I forming a pattern with the appearance of a straight line.
[0107] Note that the displacement of alignment of the light beams 120, 150 when the object 170 is a lesser height/thickness than the desired height/thickness is in the opposite direction of the displacement of alignment of the light beams 120, 150 when the object 170 is at a greater height/thickness than the desired height/thickness.
[0108] By knowing the predetermined angle, line spacing, and/or distance from the first and second light sources 310, 340, the relationship of the second light beams 150 to the first light beams 120 can be analyzed to determine height/thickness of an object 170 within the one or more of the first and/or second light beams 150 in the detection area 130.  In one embodiment, the image processing system 160 may compare an actual pattern formed by the light beams 120, 150 to the expected pattern of the light beams 120, 150 to determine height/thickness of an object 170.
[0109] In one embodiment, more than one predetermined distance may be identified so that additional first light beams 120 from the first light curtain 320 align with additional second light beams 150 from the second light curtain 350 at additional predetermined distance(s). 
[0110] In one embodiment, the first and second light sources 110, 140 may be aimed such that the first and second light beams 120, 150 cross to form an image of a vertex on the top 186 of the object 170.  For example, FIG. 8a is a schematic diagram (depicting the light beams 120, 150 as visible) of a perspective view of a portion of an exemplary measurement system 100c with first and second light beams 120, 150 aimed to cross one another.  In FIG. 8a, the object top 186d is at the desired height.  FIG. 8b is a top view of the system 100c of FIG. 8a.  In this example, when the object top 186d is at a desired height/thickness, the vertex of the light beams 120, 150 is at a predetermined location.
[0111] If the height/thickness of the object top 186 changes, then the location of the vertex also changes.  For example, FIG. 9a is a schematic diagram of a perspective view of the exemplary measurement system 100c of FIG. 8a, with the object top 186a having more than the desired height and the vertex of the light beams 120, 150 now in a different location than when the object top 186d is at the desired height.  FIG. 9b is a top view of the system 100c of FIG. 9a.  In another example, FIG. 10a is a schematic diagram of a perspective view of the exemplary measurement system 100c of FIG. 8a, with an object top 186b having less than the desired height and the vertex of the light beams 120, 150 in a different location than when the object top 186d is at the desired height.  FIG. 10b is a top view of the system 100c of FIG. 10a.  By determining the location of the vertex, the thickness of the object top 186 can be determined based upon a known relationship between the location of the vertex and the thickness/height of the object top 186.
[0112] As previously described, the image processing system 100c may include one or more light detector 162, such as one or more camera, adapted to remotely sense at least one first light beam 120 and at least one second light beam 150 and generate an output signal 166 indicative of one or more patterns produced by at least one first light beam 120 and at least one second light beam 150, at least one light beam aimed at least in part to the top 186 of the object 170.  The image processing system 100c may also include one or more processor 164 running computer executable instructions that when executed by the one or more processor 164 cause the one or more processor 164 to receive the output signal 166 and determine height of the top 186 of the object 170 by analyzing a location of at least one first light beam 120 relative to at least one second light beam 150 in the one or more pattern.  For example, the location may be the location of the vertex.  Of course, it should be understood that more than two light beams may be used and/or that one or more light curtains may be utilized.  It should also be understood that visible and/or non-visible wavelengths of light can be used.
[0113] Determination of height/thickness of the object 170 in the detection area 130 may allow for automated corrections so that the object 170 may be moved to a desired height/thickness, and/or may allow for use in inspection systems for selection between objects 170 of a desired height/thickness and objects 170 below/above desired height/thickness.  Recognition of the directional position can allow compensation of the height of the object 170.  For example, for an object 170 moving through the detection area 130, a process controlling thickness of the object 170 could be modified to change the thickness based on the directional position of the light beams 120, 150.  Examples of processes that could control thickness of an object 170 include pressure rollers, milling machines, planers, or slits in extruders, and so on.
[CONCLUSION]
[0114] Conventionally, systems using light to measure objects are difficult to read, ambiguous, not precise, and insensitive to small displacements.  The present disclosure addresses these deficiencies with a methodology and system for optical metrology through light analysis.  The exemplary embodiment produces multiple light beams that are independently distinguishable into a detection area.  The light beams are detected by an image processing system which determines height and/or thickness of an object within the detection area based on the location and/or appearance of the light beams.  In an automated system, this can allow for automated corrections so that the target is moved to the correct height and/or the system is adjusted to correct the target thickness; and for inspection systems, this can allow for selection between too thick, too thin, and just right objects.
[0115] The foregoing description provides illustration and description, but is not intended to be exhaustive or to limit the inventive concepts to the precise form disclosed.  Modifications and variations are possible in light of the above teachings or may be acquired from practice of the methodologies set forth in the present disclosure.
[0116] Even though particular combinations of features are recited in the claims and/or disclosed in the specification, these combinations are not intended to limit the disclosure.  In fact, many of these features may be combined in ways not specifically recited in the claims and/or disclosed in the specification.  Although each dependent claim listed below may directly depend on only one other claim, the disclosure includes each dependent claim in combination with every other claim in the claim set.
[0117] No element, act, or instruction used in the present application should be construed as critical or essential to the invention unless explicitly described as such outside of the preferred embodiment.  Further, the phrase "based on" is intended to mean "based, at least in part, on" unless explicitly stated otherwise.
CLAIMS
1. A system, comprising:
an inspection base;
a first light source producing a first light beam into a detection area;
a second light source spaced a distance from the first light source and producing a second light beam into the detection area, the first light beam overlapping the second light beam at a predetermined distance above the inspection base, the first light beam being distinguishable from the second light beam;
at least one light source controller controlling the first light source and the second light source;
at least one image processing system comprising:
one or more light detector adapted to remotely sense the first light beam and the second light beam to generate an output signal indicative of one or more patterns produced on a top of an object by the first light beam and the second light beam; and
one or more processor running computer executable instructions that when executed by the one or more processor causes the one or more processor to:
receive the output signal; and 
determine height of the top of the object by analyzing a location of the first light beam relative to the second light beam in the one or more pattern.
2. The system of claim 1, wherein the light detector is a camera.
3. The system of claim 1, wherein the image processing system is part of a camera-based machine vision optical metrology system.
4. The system of claim 1, wherein the first light beam collinearly overlaps the second light beam at the predetermined distance such that a midpoint of the first light beam is at a same location as a midpoint of the second light beam. 
5. The system of claim 4, wherein the location of the first light beam relative to the second light beam is based on the location of the midpoint of the first light beam relative to the midpoint of the second light beam. 
6. The system of claim 1, wherein one or more light beams are of wavelengths outside of human visible range.
7. The system of claim 1, wherein the first light beam is a first pattern and the second light beam is a second pattern.
8. The system of claim 1, wherein the first light beam is produced at a first time and the second light beam is produced at a second time and the first time and the second time are different instants of time.
9. The system of claim 1, wherein the one or more processor accesses computer executable instructions that when executed by the processor causes the one or more processor to determine height of the object within the one or more pattern further based on location of at least two points in the first light beam relative to at least two points in the second light beam.
10. The system of claim 1, wherein the first light beam is a first color and the second light beam is a second color.
11. The system of claim 10, wherein the one or more processor accesses computer executable instructions that when executed by the processor causes the one or more processor to determine height of the object within the one or more pattern based on a pattern of colors of the first and second light beams.
12. The system of claim 10, wherein the processor running computer executable instructions that when executed by the processor causes the image processing system to determine height of the object within the one or more pattern further based on color and length of at least one light beam.
13. The system of claim 1, further comprising:
wherein the first light source and the second light source are adapted to produce the first light beam and the second light beam in an alternating sequence; and
wherein the processor running computer executable instructions that when executed by the processor further causes the image processing system to receive input from the light detector synchronized to the alternating sequence of the first light beam and the second light beam such that the first light beam is differentiatable from the second light beam.
14. The system of claim 1, further comprising:
wherein the first light beam has a first sub-pattern and the second light beam has a second sub-pattern, wherein the first sub-pattern is different from the second sub-pattern; and
wherein the processor running computer executable instructions that when executed by the processor causes the image processing system to determine height of the object within the light beam further based at least in part on the sub-patterns of the light beams.
15. A system comprising:
a first light source producing a first light beam of a first wavelength into a detection area;
a second light source producing a second light beam of a second wavelength into the detection area; the first light beam overlapping the second light beam at a predetermined distance from the first light source and the second light source;
at least one light source controller controlling the first and second light source;
at least one image processing system comprising:
a first camera adapted to remotely sense the first light beam, and having a sensitivity to a first predetermined range of light wavelengths not including the second light beam wavelength, the first camera adapted to generate a first output signal indicative of one or more patterns produced on a top of an object by the first light beam; and
a second camera adapted to remotely sense the second light beam, and having a sensitivity to a second predetermined range of light wavelengths, the range not including the first light beam wavelength, the second camera adapted to generate a second output signal indicative of one or more patterns produced on the top of the object by the second light beam; 
one or more processor running computer executable instructions that when executed by the one or more processor causes the one or more processor to:
receive the first and second output signals; and
determine height of the top of the object by analyzing a pattern formed by a location of the first light beam relative to the second light beam.
16. A system comprising:
a first light source producing a first light beam of a first polarization into a detection area;
a second light source producing a second light beam of a second polarization into the detection area; the first light beam overlapping the second light beam at a predetermined distance from the first light source and the second light source;
at least one light source controller controlling the first and second light source;
at least one image processing system comprising:
a first camera adapted to remotely sense the first light beam, and having a first polarized filter with the first polarization orientation adapted to filter the first light beam to the first camera, the first camera adapted to generate a first output signal indicative of one or more patterns produced on a top of an object by the first light beam; and
a second camera adapted to remotely sense the second light beam, and having a second polarized filter with the second polarization orientation adapted to filter the second light beam to the second camera, the second camera adapted to generate a second output signal indicative of one or more patterns produced on the top of the object by the second light beam;
one or more processor running computer executable instructions that when executed by the one or more processor causes the one or more processor to:
receive the first and second output signals; and
determine height of the top of the object by analyzing a location of the first light beam relative to the second light beam in the one or more pattern.
17. A system, comprising:
a first light source producing a first light curtain into a detection area, wherein the first light curtain comprises a plurality of spaced apart first light beams;
a second light source spaced a distance from the first light source producing a second light curtain into the detection area, wherein the second light curtain comprises a plurality of spaced apart second light beams, wherein at least one first light beam aligns with at least one second light beam at a predetermined distance from the first light source and the second light source, the first light beam being distinguishable from the second light beam; 
at least one light source controller controlling the first light source and the second light source;
at least one image processing system comprising:
one or more light detector adapted to remotely sense at least one first light beam and at least one second light beam and generate an output signal indicative of one or more patterns produced by at least one first light beam and at least one second light beam, at least one light beam aimed at least in part to a top of an object; and
one or more processor running computer executable instructions that when executed by the one or more processor causes the one or more processor to:
receive the output signal; and
determine height of the top of the object by analyzing a location of at least one first light beam relative to at least one second light beam in the one or more pattern.
18. The system of claim 17, wherein the light detector is part of a camera-based machine vision optical metrology system.
19. The system of claim 17, wherein the predetermined distance is a first predetermined distance and wherein another of the first light beams from the first light curtain aligns with another of the second light beams from the second light curtain at a second predetermined distance.
20. The system of claim 17, wherein at least one of the spaced apart first light beams is produced at a first angle and at least one of the spaced apart second light beams is produced at a second angle.
21.  The system of claim 17, wherein one or more light beams are of wavelengths outside of human visible range.
ABSTRACT
Methods and systems are disclosed including a first light source producing a first light beam and a second light source producing a second light beam into a detection area; the first light beam overlapping the second light beam at a predetermined distance above the inspection base; at least one image processing system comprising one or more light detectors adapted to remotely sense the first and second light beam and generate one or more output signals indicative of one or more patterns produced on a top of an object by the first and second light beam; and one or more processors running computer executable instructions that when executed by the processor causes the image processing system to receive the output signal and determine height of the object by analyzing location of the first light beam relative to the second light beam in the one or more pattern.
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