CN104822031A - 用于多位置图像传感器的设备、系统以及方法 - Google Patents

用于多位置图像传感器的设备、系统以及方法 Download PDF

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Abstract

所公开的设备、系统以及方法为位移传感器提供了多位置图像传感器。该位移传感器包括光学透镜。该位移传感器包括图像传感器，其被配置为沿着与图像传感器的图像平面不平行的聚焦平面通过透镜观察对象。该位移传感器包括激光器，用于通过位移传感器照明对象，其中，该激光器：以固定距离与所述透镜隔开；并且被配置为沿着所述图像传感器的聚焦平面投射光线。位移传感器包括：第一配置，其中在第一配置中，图像传感器沿着图像平面处于第一位置具有沿着聚焦平面的第一视场；以及第二配置，其中在第二配置中其处于具有不同视场的第二位置处。

Description

用于多位置图像传感器的设备、系统以及方法
技术领域
所公开的计算机化系统、设备和计算机化方法通常涉及多位置图像传感器，特别是用于实现多个视场的多位置图像传感器。
背景技术
机器视觉工具可以用于(例如在制造过程期间)使不同尺寸和形状的部分的检查自动化。位移传感器例如可以用于测量对象从参考面的位移，例如当对象沿着平台或者传送带行进时测量对象的三维位移。这些以及其它机器视觉技术通常取决于特定应用(例如测量的特征的尺寸或者形状或者特定应用所需要的分辨率的数量)而需要使用不同光学器件。例如，如果图像传感器用于检查对象的较小特征(例如微芯片的角落)，则图像传感器可以被配置有较小视场(“FOV”)，以检查该特征，因为该视场是相当小的并且需要较高数量的分辨率。相反，如果图像传感器用于检查大对象或者对象的较大特征(例如，轮胎面)，则图像传感器可以被配置有较大FOV，以检查该较大特征(这可能继而牺牲分辨率)，因为否则该图像传感器可能不能够检查整个特征。位移传感器的测量高度值形成了对象在FOV中的2D轮廓。
虽然可以希望将单个传感器用于不同应用，但是通常在不改变传感器的其它方面的情况下难以改变图像传感器的配置以实现多个(不同)FOV。例如，调整FOV通常需要调整传感器的光学设置中的参数，例如图像传感器和该传感器的透镜之间的距离、透镜的焦距、透镜、传感器和/或聚焦平面之间的角度、和/或其它参数。因此，传感器通常被设计和构造为使得传感器被配置为仅用于一个应用(例如，传感器仅能够实现一个FOV)。然而，由于需要制造不同外壳，所以不同图像传感器外壳之间的改变来调整系统到不同成像场景可以增加制造成本，并且可以增加管理用于不同产品的机器视觉应用的复杂性。
发明内容
根据所公开主题，提供了用于在不需要改变传感器的机械外壳的情况下调整传感器(例如位移传感器)的视场的设备、系统、非暂时计算机可读介质以及计算机化方法。
一些实施例包括一种用于确定对象的特征的位移传感器。该位移传感器包括光学透镜。该位移传感器包括图像传感器，其被配置为沿着与所述图像传感器的图像平面不平行的聚焦平面通过透镜观察对象。该位移传感器包括激光器，用于通过所述位移传感器照明所述对象，其中，所述激光器以固定距离与所述透镜隔开并且被配置为沿着所述图像传感器的聚焦平面投射光线。该位移传感器包括：第一配置，其中，在第一配置中所述图像传感器处于沿着所述位移传感器中的图像传感器的图像平面的第一位置，使得所述图像传感器具有沿着聚焦平面的第一视场；以及第二配置，其中，在第二配置中所述图像传感器处于沿着所述位移传感器中的图像传感器的图像平面的第二位置，使得所述图像传感器具有比所述第一视场更宽的沿着聚焦平面的第二视场。
一些实施例包括一种用于确定对象的特征的位移传感器。该位移传感器包括光学透镜。该位移传感器包括图像传感器，其被配置为沿着与所述图像传感器的图像平面不平行的聚焦平面通过透镜观察对象。该位移传感器包括激光器，用于通过所述位移传感器照明所述对象，其中，所述激光器以固定距离与所述透镜隔开并且被配置为沿着所述图像传感器的聚焦平面投射光线。该位移传感器是可调整的以实现：第一配置，其中，在第一配置中所述图像传感器处于沿着所述位移传感器中的图像传感器的图像平面的第一位置，使得所述图像传感器具有沿着聚焦平面的第一视场；以及第二配置，其中，在第二配置中所述图像传感器处于沿着所述位移传感器中的图像传感器的图像平面的第二位置，使得所述图像传感器具有比所述第一视场更宽的沿着聚焦平面的第二视场。
一些实施例包括一种用于制造位移传感器的方法。该方法包括：将光学透镜安装到位移传感器外壳。该方法包括将图像传感器安装到所述位移传感器外壳，其中，所述图像传感器被配置为沿着与所述图像传感器的图像平面不平行的聚焦平面通过透镜观察对象，并且其中，所述位移传感器被安装在多个配置中的一个中，所述多个配置包括：第一配置，其中，在第一配置中所述图像传感器处于沿着所述位移传感器中的图像传感器的图像平面的第一位置，使得所述图像传感器具有沿着聚焦平面的第一视场；以及第二配置，其中，在第二配置中所述图像传感器处于沿着所述位移传感器中的图像传感器的图像平面的第二位置，使得所述图像传感器具有比所述第一视场更宽的沿着聚焦平面的第二视场。该方法包括：将用于通过所述位移传感器照明所述对象的激光器安装在所述位移传感器外壳上，其中，所述激光器以固定距离与所述透镜隔开并且被配置为沿着所述图像传感器的聚焦平面投射光线。
本文中描述的所公开的设备、系统以及方法可以提供用于调整图像传感器的视场的技术，该图像传感器被配置为捕获由激光器投射的光。位移传感器例如通常被配置为以一定角度观察激光线，以能够测量对象的位移。本文中公开的技术可以用于调整位移传感器沿着与投射的激光线一致的聚焦平面的视场。该技术可以允许在不需要改变激光器和透镜之间的预先配置的距离的情况下调整视场。
为了可以更好理解下面的所公开主题的详细描述并且为了可以更好明白对本领域的贡献，因此已经相当广泛概述了所公开主题的特征。当然存在所公开主题的附加特征，该附加特征将在下文中描述并且将形成所附的权利要求的主题。应当理解的是，本文中采用的措辞和术语是处于描述目的并且不应当理解为限制。
附图说明
当结合下面附图考虑时，将参考所公开主题的下面详细描述来更全面明白所公开主题的各个对象、特征和优势，其中相同参考附图识别相同元素。
图1A示出了根据一些实施例的示例性位移传感器。
图1B示出了根据一些实施例的基于激光的位移传感器。
图1C示出了根据一些实施例的图1B中的基于激光的位移传感器的视场。
图2是示出根据一些实施例的如果靠近透镜平面移动图像传感器的图像平面导致的聚焦平面的旋转的示意图。
图3A是示出了根据一些实施例的沿着图像平面的图像传感器的两种配置以及沿着聚焦平面导致的FOV的改变的示意图。
图3B是示出根据一些实施例的图3A中示出的图像传感器的位置的移动以及FOV沿着聚焦平面的产生的改变的示意图。
图3C是示出根据一些实施例的位移传感器的不同配置的示意图。
图4A示出了根据一些实施例的为不同印刷电路板(PCB)安装位置可配置的外壳的顶部透视图。
图4B示出了根据一些实施例的为不同印刷电路板(PCB)安装位置可配置的外壳的侧面透视图。
图4C示出了根据一些实施例的为不同印刷电路板(PCB)安装位置可配置的外壳的底部透视图。
图5A示出了根据一些实施例的在PCB上安装的图像平面传感器的顶部透视图。
图5B示出了根据一些实施例的在PCB上安装的图像平面传感器的顶部透视图。
图6A示出了根据一些实施例的在外壳上安装的透镜结构的侧面透视图以及具有图像平面传感器的PCB如何插入到外壳的洞中。
图6B示出了根据一些实施例的安装在外壳上具有图像平面传感器的PCB以及透镜结构的侧面透视图。
图7A示出了根据一些实施例的图像平面传感器在标称位置处安装在外壳内的PCB和透镜结构的侧面透视图。
图7B示出了根据一些实施例的图像平面传感器在远距离位置处安装在外壳内的PCB和透镜结构的侧面透视图。
图7C示出了根据一些实施例的图像平面传感器在近距离位置处安装在外壳内的PCB和透镜结构的侧面透视图。
具体实施方式
在下面的描述中，给出了与所公开主题的系统和方法以及其中这种系统和方法可以操作的环境等有关的大量具体细节，以便于提供对所公开主题的透彻理解。然而，本领域的技术人员将明白的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施所公开主题，并且为了避免所公开主题的复杂化，没有详细描述本领域已知的某些特征。此外，要理解，下面提供的示例是示例性的，并且设想存在所公开主题的范围之内的其它系统和方法。
本文所公开的技术提供了传感器(例如位移传感器)，该传感器具有光学透镜和被配置为通过透镜观察对象的图像传感器。图像传感器和激光器(该激光器沿着聚焦平面(在本文中称为“PoF”)投射光线)的光学配置可以被配置为使得PoF与图像传感器的图像平面不平行(例如，如由沙姆普弗鲁克(Scheimpflug)限定)。该图像传感器可以报考用于照明所观察的对象的激光器，该激光器以固定距离与透镜隔开(例如使用这种配置来在外壳中制造的)。该激光器可以被配置为沿着图像传感器的聚焦平面投射光，使得图像传感器以一定角度观察由激光器投射的光。该图像传感器可以在该传感器的外壳内是可调整的，以沿着聚焦平面移动视场(在本文中称为“FOV”)。该传感器可以具有不同配置，其中，图像传感器可以沿着图像传感器的图像平面(例如沿着轴)被移动到不同位置，以改变图像传感器沿着聚焦平面的视场。
在一些实施例中，该技术包括：沿着沙姆普弗鲁克平面的轴平移图像传感器同时维持激光器和成像透镜之间的基线(如在传感器外壳内安装的)。取决于与系统的光学器件有关的移动的方向，视场将增加或者减少。如果可以在机械外壳的框架内容纳图像传感器的平移，则不必改变透镜和激光器之间的基线距离或者替换机械外壳以使位移传感器适应不同应用。
图1A示出了根据一些实施例的示例性位移传感器100。该位移传感器100包括运动平台102和控制器104。图像传感器106被安装到运动平台102。控制器104被配置为控制运动平台102沿着图像平面108移动图像传感器106的位置。设备100包括限定透镜平面112的透镜110。透镜平面112和图像平面108之间的角度以及图像传感器106沿着移动平台102关于透镜110的光轴(未示出)的位置导致了聚焦平面(PoF)114，使得图像传感器106具有沿着PoF的视场(“FOV”)。
如图1A的实施例中所示，由于图像平面108与透镜平面112不平行，所以尽管PoF114与图像平面不平行，位移传感器100也可以在PoF114上聚焦。该配置不同于其它成像系统，例如图像平面与透镜平面平行以导致PoF也与图像和透镜平面平行的那些成像系统。
位移传感器100可以用于各种类型的应用中。位移传感器100可以用于检查小对象，例如PCB的组件。例如，位移传感器100可以检查PCB的部分，以确保这些部分满足相关规范(例如测量PCB上的连接器销钉的长度以保证这些销钉均具有相同高度)。作为另一个示例，位移传感器可以用于测量在装配线上的对象的三维形状。例如，位移传感器可以用于随着对象被制造测量对象(例如保证对象维持一致形状或者确保对象为用于产品封装的适当尺寸)。位移传感器也可以用于检查大对象，例如验证轮胎的侧壁上的印字或者测量轮胎的胎面。
在一些实施例中，位移传感器100可以为基于激光的系统，在该基于激光的系统中，图像传感器106被配置为捕获由激光投射的(例如投射到对象上的)照明。图1B示出了根据一些实施例的基于激光的位移传感器150。基于激光的位移传感器150包括：来自图1A的运动平台102、控制器104、图像传感器106以及透镜110，并且还包括激光器152。激光器152和透镜110之间的距离154通常称为激光器152和透镜110之间的基线。
参照图1A和图1B，位移传感器100(例如，经由控制器104)可以被配置为控制图像传感器106的位置，使得图像传感器106的POV与由激光器152照明的对象区域校准。运动平台102可以例如为单轴运动平台，该运动平台被配置为沿着特定方向(或者轴)移动。控制器104可以控制运动平台沿着轴移动运动平台102的位置(并且因此图像传感器106的位置)来沿着PoF 114的POV118移动图像传感器106，例如参照图3A和图3B所述。可以维持图像传感器106和激光器152之间的基线同时通过移动图像传感器106的位置来提供近距离和远距离能力，如下面进一步详细解释。
如图1A所示，图像平面108、透镜平面112和PoF 114在线116处相交。称为沙姆普弗鲁克原理的原理为描述当透镜平面与图像平面不平行时的光学系统(例如位移传感器100)的聚焦平面的定向的几何规则。如由沙姆普弗鲁克原理所解释的，当透镜平面与图像平面不平行时(例如，如图1A所示)，通过移动图像传感器靠近(或者进一步远离)透镜110以调整焦距则旋转PoF而不是沿着透镜轴移动PoF。技术人员可以明白，虽然本文描述的技术使用沙姆普弗鲁克原理，但是其它光学原理可以用于实现相同效果(例如在光路中放置棱镜)。
图1C示出了根据一些实施例的图1B中示出的基于激光的位移传感器的视场。激光器152沿着PoF 114投射激光线，其在图1C中被旋转90度以示出FOV170。视场170被示出为梯形区域，该区域被成像在传感器106(例如矩形传感器)上。视场170由FOV的宽度172、FOV的高度174以及如由激光扇角176示出的激光的宽度来限定。FOV的宽度172由在点Q处相交的两条线来限定，其中，点Q由线L和PoF 114的相交点来限定。线L开始于透镜的中心且与传感器平面108平行。FOV的宽度172连同水平方向的传感器像素的数量(例如以及其它因素例如软件等)限定了能够分辨的最小的对象特征。FOV的高度174连同垂直方向的传感器像素的数量(和/或其它因素)限定了位移传感器的高度测量的分辨率。
图2是示出根据一些实施例的如果靠近透镜平面212移动图像传感器206的图像平面208导致的聚焦平面214的旋转的示意图。将图像平面208水平地向左移动到图像平面位置二222则将PoF 214旋转到PoF位置二224，使得图像传感器206具有由沿着PoF二224的区域226指示的FOV。然而，对于将沙姆普弗鲁克原理用于位移感测(例如测量来自基位置例如来自平台或者传送带的对象的位移)的图像传感器而言，实现FOV中的改变通常需要改变激光器和成像透镜之间的基线(例如图1B中示出的基线154)。基线中的该改变通常需要位移传感器的机械外壳的尺寸的物理改变，因为图像传感器和激光器的位置通常固定在外壳内。
本文所描述的技术可以以不需要改变透镜和激光器之间的基线的方式来移动图像传感器。不是朝向透镜平面移动图像平面(例如，如图2所示)，而是沿着图像平面108平移图像传感器106来增加或者减少视场(FOV)同时维持相同的PoF。因此，这些技术可以调整FOV，使得FOV沿着PoF移动，并且因此激光器和成像透镜之间的基线距离可以保持固定，因为激光被配置为沿着PoF投射。如下所述，取决于图像传感器的移动的方向，FOV将增加或者减少，允许位移传感器的不同配置(例如近距离和远距离配置)。这些配置可以在机械外壳的框架内实现，这可以消除改变机械外壳的基线或者外壳的其它机械性质的需要。
图3A是示出了根据一些实施例的沿着图像平面108的图像传感器106的两种配置以及沿着聚焦平面导致的FOV的示意图。当图像传感器106位于沿着图像平面108的位置302时，图像传感器106具有沿着PoF 114的FOV 306。当将图像传感器106沿着图像平面108纵向向下从位置302移动到位置304时，图像传感器106的FOV沿着PoF 114从FOV 306移动到FOV 308。如图3A所示，FOV 306比FOV 308窄。
图3B是示出根据一些实施例的图3A中示出的图像传感器的位置的移动以及沿着聚焦平面的产生的FOV改变的示意图。如果将图像传感器106进一步远离透镜110的光轴而沿着图像平面108纵向向下从位置302移动到位置352，沿着PoF 114的FOV变得更小，如由FOV 356指出的。虽然未示出光轴，但是本领域的技术人员可以明白光轴与透镜平面112垂直从透镜110的中心(在来自透镜110的两个方向)延伸。当将图像传感器106沿着图像平面108纵向向上从位置304移动到位置354时，FOV沿着PoF114移动到FOV 358。如图3B所示，FOV 356比FOV 358窄。进一步，将图3A与图3B进行比较，FOV 356比FOV 306窄，并且FOV 358比FOV 308宽。
较窄FOV(例如比较宽FOV具有更高分辨率)可以用于近距离应用，而较宽FOV(例如比较窄FOV具有更低分辨率)可以用于远距离应用。示例性近距离应用包括检查小对象(例如电路板组件)或者需要较高分辨率的其它项。示例性远距离应用包括检查大对象(例如轮胎的胎面)或这不需要精细纹理细节的其它项。
图3C是示出根据一些实施例的位移传感器370的不同配置的示意图。位移传感器370包括将激光线372向下投射到平台378上的激光器(未示出)。配置(a)具有如本文所述的定位在位移传感器370内部的图像传感器(未示出)以实现较宽FOV 374。配置(b)具有定位在位移传感器370内部的图像传感器(未示出)以实现较窄FOV 376。如配置(b)所示，由于较窄FOV 376进一步处于激光线之上(例如，并且因此进一步处于PoF之上)，所以降低位移传感器370来靠近平台378，使得FOV 376可以测量平台378(例如，用于移动由位移传感器370检查的对象的传送带)上的对象的位移。
位移传感器的组件可以被配置为满足各种设计参数。例如，在一些实施例中，可以增大透镜的尺寸以减少渐晕(例如以阻止由图像传感器采集的图像的外围方面的减少)。透镜可以被选择为使得透镜的图像圈(由透镜或者一系列透镜传输的光锥的横截面)可以支持传感器的所有期望的配置。为了避免渐晕，透镜的图像圈可以被选择为全部包含传感器。作为另一个示例，高质量透镜可以用在位移传感器中，以阻止像差，这可能降低图像的质量。进一步，位移传感器的FOV调整可以限制为与位移传感器中的光学系统配置的分辨率中的基本限制内的移动一致。例如，如果聚焦的视场远离(例如较宽的FOV，并且因此，图像传感器进一步远离对象)，则所需图像的分辨率可能低于用于较近的FOV的分辨率，因为约束在于图像传感器。在一些实施例中，不同的图像传感器可以用于特定应用(例如，取决于FOV是靠近还是远离位移传感器)。
本文所述的技术可以使用不同的光学配置来实现不同视场，以对于不同的用途适应位移传感器而不需要改变图像传感器和激光器之间的基线。图1A和图1B示出了使用运动平台来移动图像传感器以沿着PoF实现不同FOV的示例性实施例。图4A示出了根据一些实施例的为不同印刷电路板(PCB)安装位置可配置的外壳400的顶部透视图。外壳400的顶部包括用于将透镜安装到外壳400的安装位置402，这将参照图6A至图6B进一步详细来描述。外壳400还包括开口404，图像传感器可以透过该开口404观看场景，这将参照图6A至图7B进一步详细来描述。外壳400可以固定安装到位移传感器外壳，该位移传感器外壳中包括激光器(未示出)。
图4B示出根据一些实施例的图4A的外壳400的侧面透视图。图4B示出用于安装透镜的安装位置402和开口404。外壳400也包括用于安装包括图像传感器的PCB的安装销钉406。安装销钉406向外突出到由外壳400的外周长限定的洞408。安装销钉406可以放置在外壳400内的不同配置中，以在不同位置处将PCB与图像传感器校准，来沿着PoF实现期望FOV。例如，参照图3C，销钉406可以定位在外壳400中以用于在第一位置处安装PCB，来实现(a)中示出的配置，或者销钉406可以在第二位置处定位在外壳400中以实现(b)中示出的配置。在一些实施例中，外壳400在加工之前是预先配置的，以在期望位置放置销钉406。在一些实施例中，外壳400具有用于销钉406的不同安装孔，使得销钉可以被调整以实现PCB的不同安装配置。
图4C示出了根据一些实施例的图4A和图4B中也示出的外壳400的底部透视图。图4C示出了图4A和图4B中示出的开口404和安装销钉406。图4C也示出了螺孔410，以用于使用螺栓将PCB固定到外壳400。
图5A示出了根据一些实施例的在PCB 500上安装的图像平面传感器502的顶部透视图。图像传感器502包括活动区域502A。PCB 500包括用于第一定位销钉穿过电路板的狭槽508。PCB 500包括穿过PCB的四个孔506以使安装螺栓将PCB安装到外壳(例如，如参照图6A和图6B下面进一步详细所述)。PCB 500包括用于第二定位销钉穿过电路板的孔504。图5B示出了根据一些实施例的来自图5A的图像平面传感器502和PCB 500的侧面透视图。连接器510用于将图像传感器502连接到图像处理设备(未示出)。
本领域的技术人员可以明白在不脱离本发明的精神的情况下，不同于示例性图4A至图5B中示出的那些的不同配置可以用于在不同位置处实现能够在外壳400内安装PCB 500的期望效果。例如，仅一个定位器销钉可以被使用，并且因此在PCB中仅存在一个对应的狭槽。同理，任意其它数量的定位器销钉可以被使用，或者定位器销钉可以在没有突出穿过PCB的情况下帮助校准PCB的外面。进一步，在一些实施例中，除了定位器销钉之外的其它校准机制可以被使用，例如恰好螺孔506、其它固定装置等。
图6A示出了根据一些实施例的在外壳400上安装的透镜结构600的侧面透视图以及具有图像平面传感器502的PCB 500如何插入到外壳400的洞408中。PCB 500插入到洞408中(使用安装销钉406来将PCB校准到机体400)并且使用穿过PCB 500中的对应孔506的螺栓602来固定到外壳400。图6B示出了根据一些实施例的安装在外壳上具有图像平面传感器502的PCB 500以及透镜结构600的侧面透视图。图像传感器502被定位在外壳内，使用定位器销钉来关于透镜结构600校准图像传感器502，以实现期望FOB，如本文所述。
PCB 500可以安装在外壳内的不同位置处以实现不同FOV。图7A示出了根据一些实施例的图像平面传感器502在标称位置处在外壳40内安装的PCB和透镜结构600的侧面透视图。图像传感器502的活动区域502a的中心位置位于透镜结构600的光轴702上。透镜结构600包括气隙600a和600b。透镜结构600包括被配置为阻止除了激光波长之外的可见光的滤光器600c。透镜结构600也包括成像器透镜600d。
图7B示出了根据一些实施例的图像平面传感器502在远距离位置处安装在外壳400内的PCB 500和透镜结构600的侧面透视图。如图7B的示例所示，图像传感器502的活动区域502A的中心位置偏离了透镜结构600的光轴7023.61mm。例如，3.61mm可以表示图像传感器高度的大约一半的移动(例如，所以传感器的一侧例如传感器的水平侧将处于透镜的光轴上)。
图7C示出了根据一些实施例的图像平面传感器502在近距离位置处安装在外壳400内的的PCB 500和透镜结构600的侧面透视图。如图7C的示例所示，图像传感器502的活动区域502A的中心位置偏离了透镜结构600的光轴7023.85mm。例如，3.85mm可以表示图像传感器高度的大约一半的移动(例如，所以与图7B相比较，传感器的另一侧将处于透镜的光轴上)。
在一些示例中，激光线的厚度在不同配置之间改变。在一些实施例中，位移传感器被配置为使得激光器是可移除的，以允许基于图像传感器的配置的FOV而使用不同激光器来投射具有不同厚度的激光线。例如，如果位移传感器用于近距离应用，则具有第一厚度的激光线可能是必须的，然而针对远距离应用而言，较厚的激光线是期望的。当激光器是可移除时，激光器和透镜之间的基线可以被预先配置为不变。激光线的长度可以被配置为使得激光线的长度大于FOV的宽度(例如使得扇角足够大)，这可能不需要改变该传感器中的激光器。
在一些实施例中，激光器可以被聚焦或者配置为，使得光束针对特定POV是最密集的。例如，一些透镜化的激光宽度可以在FOV上变化，所以光束最薄的位置对应激光器的最佳焦点，而激光线随着更加远离焦点(例如进一步远离最佳聚焦位置)而变宽。激光器可以被配置为或者选择为使得激光器的最佳焦点与FOV校准(例如，其中波束最薄的位置与FOV校准)。
在一些实施例中，位移传感器被配置为使得图像传感器是可移除的(例如，不同PCB可以被配置成位移传感器外壳)。例如，如果位移传感器用于近距离应用，则具有高分辨率的图像传感器可以用于检查一些部件/特征，而针对远距离应用而言，需要较低的分辨率。
在一些实施例中，模块(例如用于调整图像传感器的位置的模块)中的一个或者多个可以用存储器中的软件来实现。存储器可以为非暂时计算机可读介质、闪存、磁盘驱动器、光学驱动器、可编程只读存储器(PROM)、只读存储器(ROM)、或者任何其它存储器或者存储器的各项组合。软件可以在能够执行计算机指令或者计算机代码的处理器上运行。处理器也可以以硬件方式使用专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列(PLA)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或者任何其它集成电路来实现。
执行计算机程序的一个或者多个处理器可以执行方法步骤，以通过对输入数据进行操作并且/或者生成输出数据来执行本发明的功能。模块中的一个或者多个可以以硬件方式使用ASIC(专用集成电路)、PLA(可编程逻辑阵列)、DSP(数字信号处理器)、FPGA(现场可编程门阵列)或者其它集成电路来实现。在一些实施例中，两个或者多个模块可以在相同集成电路例如ASIC、PLA、DSP或者FPGA上实现，由此形成片上系统。子程序可以指代计算机程序的一部分和/或实现一个或者多个功能的处理器/专用电路。
在一些实施例中，计算设备可以包括用户设备。用户设备可以与一个或者多个无线电接入网络通信并且与有线通信网络通信。用户设备可以为移动电话。用户设备也可以为用于提供服务例如文字处理、web浏览、游戏、电子书能力、操作系统以及全键盘的智能电话。用户设备也可以为用于提供网络接入和智能电话提供的大部分服务的平板电脑。用户设备使用操作系统例如Symbian OS,iPhone OS,RIM’s Blackberry,Windows Mobile,Linux,HP WebOS以及Android来操作。屏幕可以为用于将数据输入到移动设备的触摸屏，在这种情况下，触摸屏可以被使用而代替全键盘。用户设备也可以保持全球定位坐标、个人信息或者其它位置信息。
计算设备也可以包括服务器。该服务器可以使用操作系统(OS)软件来操作。在一些实施例中，OS软件基于Linux软件内核，并且运行服务器中的具体应用例如监视任务并且提供协议堆栈。OS软件允许为控制和数据路径单独分配服务器资源。例如，特定分组加速器卡和分组服务卡专用于执行路由或者安全控制功能，同时其它分组加速器卡/分组服务卡专用于处理用户会话业务。随着网络需求改变，可以动态部署硬件资源，以满足一些实施例中的需求。
上述技术可以以数字电子电路或者以计算机硬件、固件、软件或者它们各项组合来实现。该实现方式也可以为用于执行的计算机程序产品例如机器可读存储设备中明白体现的计算机程序，以控制数据处理设备例如可编程处理器、计算机和/或多个计算机的操作。计算机程序可以以任何形式的计算机或者编程语言来重写，该编程语言包括源代码、编译代码、翻译代码和/或机器代码，并且可以以任何形式部署该计算机程序，该计算机程序包括独立程序或者子程序、元素或者适合于用在计算环境中的其它单元。计算机程序可以被部署，以在一个或者多个站点处的一个计算机上或者多个计算机上执行。
适合于执行计算机程序的处理器包括例如通用微处理器和专用处理器、数字信号处理器以及任何种类数字计算机的任何一个或者多个处理器。通常，处理器接收来自只读存储器或者随机存取存储器或者二者的指令和数据。计算机的基本元件为用于执行指令的处理器和用于存储指令和/或数据的一个或者多个存储器设备。存储器设备例如缓存可以用于暂时存储数据。存储器设备也可以用于长期数据存储。计算机能够可操作地耦接到外部设备例如工厂自动或者后勤设备或者耦接到通信网络例如工厂自动或者后勤设备，以便于接收来自设备或者网络的指令和/或数据，并且/或者向设备或者网络转移指令和/或数据。适合于体现计算机程序指令和数据的计算机可读存储器设备包括所有形式的易失性存储器和非易失性存储器，包括例如：半导体存储器设备例如DRAM、SRAM、EPROM、EEPROM以及闪存设备；磁盘例如内置硬盘或者可移除盘；磁光盘；以及光盘，例如CD、DVD、HD-DVD以及蓝光盘。处理器和存储器可以通过专用逻辑电路增补并且/或者并入到专用逻辑电路中。
应当理解的是，所公开主题不限于到构建的细节的应用和到下面描述中给出的或者附图中示出的组件的布置的应用。所公开主题能够用于其它实施例并且能够以各种方式来实施和执行。此外，应当理解的是，本文中使用的措辞和术语是出于描述目的，并且不应当理解为限制。
就这点而言，本领域的技术人员将明白本公开基于的概念可以容易用作用于设计执行所公开主题的几个目的的其它结构、方法和系统的基础。因此，重要的是权利要求被认为包括没有脱离所公开主题的精神和范围之内的这种等同结构。
虽然所公开主题在前述示例性实施例中描述并且示出了，但是要理解，仅通过举例完成了本公开，并且可以在不脱离所公开主题的精神和范围的情况下做出所公开主题的实现方式的细节方面的大量变化。

Claims (19)

1.一种用于确定对象的特征的位移传感器，包括：
光学透镜；
图像传感器，其被配置为沿着与所述图像传感器的图像平面不平行的聚焦平面通过透镜观察对象；
激光器，用于通过所述位移传感器照明所述对象，其中，所述激光器：
以固定距离与所述透镜隔开；并且
被配置为沿着所述图像传感器的聚焦平面投射光线；
其中，所述位移传感器包括：
第一配置，其中，在第一配置中所述图像传感器处于沿着所述位移传感器中的图像传感器的图像平面的第一位置，使得所述图像传感器具有沿着聚焦平面的第一视场；以及
第二配置，其中，在第二配置中所述图像传感器处于沿着所述位移传感器中的图像传感器的图像平面的第二位置，使得所述图像传感器具有比所述第一视场更宽的沿着聚焦平面的第二视场。
2.根据权利要求1所述的位移传感器，其中，所述第一配置为以第一细节等级来观察小对象或者所述小对象的特征的近距离配置，并且所述第二配置为以第二细节等级来观察大对象或者所述大对象的特征的远距离配置，其中，所述第一细节等级高于第二细节等级。
3.根据权利要求1所述的位移传感器，还包括：
运动平台，其被配置为沿着所述图像平面内限定的轴移动，其中，所述图像传感器被安装在所述运动平台上；以及
控制器，其被配置为移动所述运动平台以在所述第一配置中和所述第二配置中定位所述图像传感器。
4.根据权利要求1所述的位移传感器，还包括一个或者多个定位器销钉，其中，所述定位器销钉可以被配置在：
所述位移传感器中的第一定位器销钉配置中，使得当所述图像传感器被安装在所述位移传感器的内部时，所述一个或者多个定位器销钉校准在所述第一配置的所述第一位置中的图像传感器；以及
所述位移传感器中的第二定位器销钉配置中，使得当所述图像传感器被安装在所述位移传感器的内部时，所述一个或者多个定位器销钉校准在所述第二配置的所述第二位置中的图像传感器。
5.根据权利要求1所述的位移传感器，其中，所述位移传感器包括第三配置，其中，在第三配置中所述图像传感器处于所述位移传感器中的第三位置处，使得所述图像传感器具有沿着聚焦平面的第三视场，使得所述第三视场宽于所述第二视场。
6.根据权利要求1所述的位移传感器，其中，所述图像传感器被配置为使用沙姆普弗鲁克原理通过所述透镜来观察所述对象，以通过沿着所述图像平面移动所述图像传感器并且沿着聚焦平面维持所述视场来实现所述第一配置和所述第二配置。
7.根据权利要求1所述的位移传感器，其中，
所述激光器被配置为投射具有第一厚度的第一光线来照明所述对象，以使用所述第一配置来检查；并且
所述激光器被配置为投射具有比所述第一厚度更大的第二厚度的第二光线来照明所述对象，以使用所述第二配置来检查。
8.根据权利要求1所述的位移传感器，其中，所述位移传感器被配置为使得所述激光器是可移除的，以使用第一激光器来投射第一光线并且使用第二激光器来投射第二光线。
9.根据权利要求1所述的位移传感器，其中，所述位移传感器被配置为使得所述图像传感器是可移除的，以将第一图像传感器用于所述第一配置并且将第二图像传感器用于所述第二配置。
10.一种用于确定对象的特征的位移传感器，包括：
光学透镜；
图像传感器，其被配置为沿着与所述图像传感器的图像平面不平行的聚焦平面通过透镜观察对象；
激光器，用于通过所述位移传感器照明所述对象，其中，所述激光器：
以固定距离与所述透镜隔开；并且
被配置为沿着所述图像传感器的聚焦平面投射光线；
其中，所述位移传感器是可调整的以实现：
第一配置，其中，在第一配置中所述图像传感器处于沿着所述位移传感器中的图像传感器的图像平面的第一位置，使得所述图像传感器具有沿着聚焦平面的第一视场；以及
第二配置，其中，在第二配置中所述图像传感器处于沿着所述位移传感器中的图像传感器的图像平面的第二位置，使得所述图像传感器具有比所述第一视场更宽的沿着聚焦平面的第二视场。
11.根据权利要求10所述的位移传感器，还包括：
运动平台，其被配置为沿着所述图像平面内限定的轴移动，其中，所述图像传感器被安装在所述运动平台上；以及
控制器，其被配置为移动所述运动平台以在所述第一配置中和所述第二配置中定位所述图像传感器。
12.根据权利要求10所述的位移传感器，还包括一个或者多个定位器销钉，其中，所述定位器销钉可以被配置在多个配置中的一个中，以移动所述图像传感器，所述多个配置包括：
所述位移传感器中的第一定位器销钉配置，使得当所述图像传感器被安装在所述位移传感器的内部时，所述一个或者多个定位器销钉校准在所述第一配置的所述第一位置中的图像传感器；以及
所述位移传感器中的第二定位器销钉配置，使得当所述图像传感器被安装在所述位移传感器的内部时，所述一个或者多个定位器销钉校准在所述第二配置的所述第二位置中的图像传感器。
13.根据权利要求10所述的位移传感器，其中，所述位移传感器包括第三配置，其中，在第三配置中所述图像传感器处于所述位移传感器中的第三位置处，使得所述图像传感器具有沿着聚焦平面的第三视场，使得所述第三视场宽于所述第二视场。
14.一种用于制造位移传感器的方法，包括：
将光学透镜安装到位移传感器外壳；
将图像传感器安装到所述位移传感器外壳，其中，所述图像传感器被配置为沿着与所述图像传感器的图像平面不平行的聚焦平面通过透镜观察对象，并且其中，所述位移传感器被安装在多个配置中的一个中，所述多个配置包括：
第一配置，其中，在第一配置中所述图像传感器处于沿着所述位移传感器中的图像传感器的图像平面的第一位置，使得所述图像传感器具有沿着聚焦平面的第一视场；以及
第二配置，其中，在第二配置中所述图像传感器处于沿着所述位移传感器中的图像传感器的图像平面的第二位置，使得所述图像传感器具有比所述第一视场更宽的沿着聚焦平面的第二视场；以及
将用于通过所述位移传感器照明所述对象的激光器安装在所述位移传感器外壳上，其中，所述激光器：
以固定距离与所述透镜隔开；并且
被配置为沿着所述图像传感器的聚焦平面投射光线。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：将所述图像传感器安装在运动平台上，所述运动平台被配置为沿着所述图像平面内限定的轴移动。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括：将所述位移传感器外壳中的一个或者多个定位器销钉安装在多个定位器销钉配置中的一个中，所述多个位移定位器销钉配置包括：
所述位移传感器中的第一定位器销钉配置，使得当所述图像传感器被安装在所述位移传感器的内部时，所述一个或者多个定位器销钉校准在所述第一配置的所述第一位置中的图像传感器；以及
所述位移传感器中的第二定位器销钉配置，使得当所述图像传感器被安装在所述位移传感器的内部时，所述一个或者多个定位器销钉校准在所述第二配置的所述第二位置中的图像传感器。
17.根据权利要求16所述的方法，所述定位器销钉被机械制造在多个定位器销钉配置中的一个中。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述激光器被可移除地安装到所述位移传感器外壳以允许使用第一激光器来投射第一光线并且使用第二激光器来投射第二光线。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述图像传感器被可移除地安装到所述位移传感器外壳以允许将第一图像传感器用于所述第一配置并且将第二图像传感器用于所述第二配置。
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