CN102177410B - 背光视觉机器 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种背光视觉机器装置(30；100)，包括对物体(46；102)成像的成像传感器(34；134)。还提供了用于产生具有第一属性(38；138)的辐射的辐射源(36、62；136)和用于将具有第一属性的辐射转化为具有第二属性(48；148)的辐射的辐射转换器(44；144)。所述辐射源(36、62；136)布置成将具有第一属性(38；138)的辐射投射到所述辐射转换器(44、144)上，由此产生具有第二属性(48；148)的辐射，同时所述辐射转换器(44；144)布置成利用具有第二属性(48；148)的辐射照亮将被成像传感器(34；134)成像的物体(46；102)。待成像的物体(46；102)位于所述辐射转换器(44；144)和所述成像传感器(34；134)之间，所述物体因此被所述辐射转换器(44；144)所产生的具有第二属性(48；148)的辐射进行背光照明。所述辐射源(36、62；136)布置成将具有第一属性(38；138)的辐射投射到所述待成像的物体(46；102)上以及所述辐射转换器(44；144)上。

Description

背光视觉机器

技术领域

本发明涉及视觉机器，具体涉及采用背光照明来检测物体边缘轮廓的视觉机器。

背景技术

用于检查物体表面轮廓的视觉机器系统是已知的。常见的视觉机器包括附连到坐标测量机(CMM)的可移动主轴上的成像相机。然后，CMM可以精确控制成像相机相对于位于CMM床体上的物体的移动，由此允许获取物体的图像。采用适当的软件分析物体的这种图像允许测量物体的表面或边缘特征。

已经知道利用视觉机器系统获取物体图像，这种视觉机器系统采用顺光照明或背光照明。如果要求获得物体的边缘轮廓，则优选使用背光视觉机器系统以防止来自物体的反射向边缘检测分析过程引入误差。已经知道可以采用多种方式提供必要的背光照明。对于较小的机器来说，CMM的床体可以简单地包括玻璃片，物体可以安置在玻璃片上。安置在玻璃片下面的光源则用于从后面照亮物体。如果需要使用较大的机器(例如，几米横幅)和/或测量较重的物体(例如，发动机组)，则保证机械稳定性所要求的玻璃厚度能够显著增大。对于这种大型机器，同时照亮整个机器床体的范围也变得不切实际。在这种情况下，已经知道在玻璃下方与携带视频相机的CMM主轴同步地移动准直光源。这种结构体积庞大并且大大增加了更大的视觉机器系统的成本。

在轮廓形状检查领域，早先已经提出使用后方照亮的荧光屏，例如参见JP2004-340847。在电路板制造领域也描述了向电路板结构的选定部分增加荧光试剂，以允许检查焊料图案，例如参见US5039868、US4816686和US4692690。

发明内容

根据本发明第一方面，一种视觉机器装置包括：用于对物体成像的成像传感器；用于产生具有第一属性的辐射的辐射源；和用于将具有第一属性的辐射转化为具有第二属性的辐射的辐射转换器；所述辐射源布置成将具有第一属性的辐射投射到所述辐射转换器上，由此产生具有第二属性的辐射，所述辐射转换器布置成利用具有第二属性的辐射照亮将被所述成像传感器成像的物体，其中待成像物体位于所述辐射转换器和所述成像传感器之间，所述物体因此被所述辐射转换器所产生的具有第二属性的辐射进行背光照明，其中所述辐射源布置成将具有第一属性的辐射投射到所述待成像物体上以及所述辐射转换器上。

因此，本发明提供了一种背光或轮廓照亮的视觉机器，所述机器具有用于给物体成像的成像传感器，所述物体诸如是待测量的工件。所述成像传感器，正如以下更为详细地描绘，可以包括已知类型的彩色相机系统。还提供了辐射源来产生具有第一属性的辐射，并且在使用时，这种辐射投射(例如，聚焦)到待测量物体上而且也投射到辐射转换器上，所述辐射转换器将至少一些所述辐射转换为具有第二(不同)属性的辐射。由辐射转换器产生的具有第二属性的辐射因此从后方照亮了由所述成像传感器观察的物体。提供这种类型的背光照明结构当在由成像传感器获取的物体图像上实施边缘检测处理时特别有用。

在以下所述的优选实施方式中，辐射源包括紫外(UV)光源，该光源输出具有UV波谱区域内的波长或波长范围的光。辐射转换器包括吸收这种UV光并发荧光而产生蓝光的荧光材料。在这样的例子中，辐射转换器的作用是将UV光转换成蓝光(可见光)波谱区域内的波长更长的光。在这个例子中，具有第一属性的辐射可以看作包括具有UV波长范围内的特定光谱的光，而具有第二属性的辐射包括在(可见)蓝光波长范围内具有特定光谱的光。由荧光材料产生的(可见)蓝光从后方照亮了由所述成像传感器成像的物体。

如上所述概述，辐射转换器形成用于为物体成像的视觉机器装置的一部分。优选，辐射转换器与待成像的物体分开，即辐射转换器优选并不连接到待成像的物体或者并不以任何方式与其集成在一起。具有优势的是，辐射转换器与待成像的物体分隔开。例如，辐射转换器优选位于待成像物体后方特定的距离。

本发明相对于上述这种现有视觉系统所带来的优势在于，辐射源不需要置于需要照明的物体后方。相反，辐射转换器(例如，荧光材料片)可以置于允许对物体进行后方或轮廓照明的地方，而辐射源定位较远。特别是，根据本发明对物体进行背光照明要求只有辐射转换器置于物体后方，而辐射源本身可以放置地远离该物体(例如，在物体前方，可选地置于成像传感器处或其附近)并且布置成将光线投射到所述辐射转换器上。本发明可以认为对于在CMM上实现背光照明非常有好处，而不必提供复杂的背光照明结构，诸如提供包含适当光源的CMM工作台，只需要将辐射转换器(例如，荧光材料片)包含在CMM工作台上。本发明因此简化了视觉机器的结构，由此节省了成本。

可以在辐射源和辐射转换器之间提供任何方便的空间关系。辐射源例如可以以倾斜角度或者从侧部照亮辐射转换器或者其一部分。辐射源和辐射转换器之间的相对空间位置可以固定或者在使用中改变。如上所概述，辐射源布置成将具有第一属性的辐射投射到待成像的物体以及辐射转换器上，从而为物体提供背光照明。例如，待成像的物体可以位于辐射源和辐射转换器之间。具有第一属性的辐射则可以照亮物体前部(即对于成像传感器可见的物体部分)也可以落在辐射转换器的一定区域上。虽然所述物体将在这种结构的辐射转换器上投下阴影，但是具有第二属性的辐射将由辐射转换器的周围区域产生并为物体提供背光照明。

优选，辐射转换器具有第一面部。来自辐射源的辐射具有优势地入射到所述第一面部。从所述第一面部发出的具有第二属性的辐射优选布置成照亮待成像的物体。因此，优选辐射将入射到辐射转换器上发出用于照亮物体的辐射的相同面部。具有优势的是，辐射转换器基本上为平面，并且具有第一平坦表面，该第一平坦表面接收具有第一属性的辐射并发出具有第二属性的辐射。

应该注意，照亮物体和辐射转换器意味着并非具有第一属性的全部辐射都到达辐射转换器(例如，一些辐射将从待成像的物体直接反射)。而且，辐射转换器可能不提供完全的转换，例如一些具有第一属性的辐射可以简单地从辐射转换器反射。因此，优选提供滤波器以显著地防止具有第一属性的辐射到达成像传感器。滤波器例如可以连接到成像传感器的镜头或者设置在成像传感器的成像系统的某处。滤波器优选允许具有第二属性的辐射到达成像传感器。滤波器可以是反射式或透射式滤波器。也可以同时使用基于软件的滤波器，或者替代地使用基于软件的滤波器。

如果具有第一属性的辐射包括与具有第二属性的辐射波长不同的辐射，则滤波器可以包括波长选择滤波器。滤波器可以包括波长截止滤波器，其仅透过选定的截止波长以上的辐射，在本例中，具有第一属性的辐射的波长可以降低到选定的截止波长以下。滤波器可以替代地阻止与具有第一属性的辐射的波长或波长范围重合的特定波长带内的辐射。作为替代，滤波器可以允许与具有第二属性的辐射的波长或波长范围重合的特定波长带内的辐射通向成像传感器。对于光学系统来说，滤波器可以包括光学滤波器。

辐射源可以包括光源。光源可以包括一个或多个光发射器。优选，辐射源包括紫外辐射源，诸如一个或多个紫外光发光二极管。带来便利的是，辐射源包括布置成环圈的多个发光二极管。成像传感器则可以置于该环圈的中心或中心附近。除了提供具有第一属性的辐射的辐射源之外，可以提供另外的辐射源。例如，可以提供可见光(例如，白光)LED作为替代的照明源(例如，可见光)。如果提供另外的辐射源，它可以布置成产生具有第三属性的辐射，具有第三属性的辐射可以区别于具有第一和第二属性的辐射。

具有优势的是，辐射转换器包括荧光材料，因此辐射转换器将具有第一波长属性的光转换为具有第二波长属性的光。例如，辐射转换器可以将UV光转换为波长更长的蓝光。虽然优选使用荧光，但是也可以采用其他辐射转换机构。例如，辐射转换器可以包括磷光材料。辐射转换器还可以将一种类型的辐射(例如，X射线)转换为另一种类型的辐射(例如，光线)。

辐射转换器可以包括含有荧光材料的料层(例如，涂料层)或片材。具有优势的是，辐射转换器包括含有荧光材料的纸片。特别是，优选高质量的白纸(例如，打印纸)，这种纸包含高浓度的能提供荧光效果的所谓光学增亮剂。所述试剂一般添加到纸张中，以改善其外观，提供一种明显的增白效果。所述光学增亮剂通常吸收紫外光谱区域内的光线(例如，340-370nm波长范围内)并且再次发出蓝光区域内的光线(例如，420-470nm波长范围内)。商业上常用的基本类型的光学增亮剂包括三嗪二苯乙烯(triazine stilbene)(二、四或六磺化的)、香豆素、咪唑啉、二唑、三唑、苯并噁唑啉(benzoxazoline)和联苯二苯乙烯(biphenyl stilbene)。作为光学增亮剂商业上添加到纸张的最常用的化学品类型是二苯乙烯。

本发明的视觉机器装置可以呈现任何适当形式。例如，所述视觉机器装置可以包括工具装定器(例如，用来分析或检测机床上的工具等的设备)。所述装置优选包括具有主轴的坐标定位机器，主轴可以相对于物体支撑基座移动。成像传感器和辐射源方便地均由主轴携带。如上概述，辐射源可以包括位于成像传感器周围的LED环圈。坐标定位机器可以包括坐标测量机器(CMM)或机床。坐标定位机器可以是线性(桥式)结构，其中主轴运动由沿着3条(例如，X、Y、Z)笛卡尔坐标轴的连续运动来提供。作为替代，坐标定位机器可以具有平行或非笛卡尔(例如，六轴)配置。

具有优势的是，辐射源布置成将具有第一属性的辐射投射到成像传感器视场内的物体支撑基座的至少一部分上。换句话说，当主轴相对于物体支撑基座移动时，由辐射源投射了辐射的该区域优选与成像传感器观察到的区域重合。所述辐射可以投射到比成像传感器观察到的区域更宽阔的区域上。

如上所述，所述装置可以包括具有物体支撑基座的坐标定位机器。具有优势的是，辐射转换器位于物体支撑基座处。例如，具有包括荧光材料的纸片形式的辐射转换器可以安置在物体支撑基座的至少一部分上。辐射转换器可以覆盖物体支撑基座的全部或者仅仅覆盖一部分。如果坐标定位机器包括携带辐射源的主轴，则辐射转换器优选穿过物体支撑基座上可以安置物体的活动区域设置。在这种实例中，在任一时刻，辐射源仅能照亮物体支撑基座的一部分活动区域或者活动区域的子区域(以及仅能照亮辐射转换器的一部分)。换句话说，只有辐射转换器上将会产生辐射的区域被照亮，并且该区域可以随着主轴的移动而移动。在所述基座仅提供无源辐射转换器而非有源光源，减少了对基座的加热，由此减少了由热膨胀效应导致的测量不精确性。

辐射转换器(例如，荧光纸片)可以安置在物体支撑基座的顶部。具有优势的是，物体支撑基座包括优选对具有第一和第二属性的辐射基本上透明的构件(例如，玻璃构件)。所述构件(例如，玻璃构件)可以具有上表面和下表面，所述上表面布置成支撑待成像的物体。辐射转换器则可以位于上表面下方，例如辐射转换器可以安置在所述构件的下表面附近。具有第一属性的辐射则通过所述构件，到达辐射转换器，此后转换成具有第二属性的辐射，并通过所述构件导回。采用这种方式，安置在所述构件上的物体可以利用辐射转换器产生的具有第二属性的辐射来进行背光照明。

设置在物体支撑基座处的所述构件(例如，玻璃构件)优选至少0.5cm厚，更优选至少1cm厚，更优选至少2cm厚。提供这种厚度的构件，将辐射转换器与所述物体隔开，由此因为具有第一属性的辐射在经过所述构件到达辐射转换器时被扩散而改善对物体的背光照明。具有优势的是，所述构件(例如，玻璃构件)包括漫射层。例如，可以设置玻璃构件，这种玻璃构件包括夹置漫射层的两块玻璃片。这种结构改善了由辐射转换器导向待成像物体的具有第二属性的辐射的分布。

优选，物体支撑基座包括刚性基座板(例如，金属板或石墨片)，用于支撑所述构件(例如，玻璃构件)。辐射转换器则可以夹置在刚性基座板和玻璃构件之间。在这种结构中，玻璃构件穿过其宽度受到支撑而非仅在其边缘支撑。较之包含背光照明结构的已知类型的边缘支撑玻璃基座而言，给定物体重量以及物体支撑基座区域所要求的玻璃厚度因此可以显著减小。

成像传感器可以是任何已知类型的传感器。例如，成像传感器可以包括CCD或CMOS相机。具有优势的是，成像传感器包括彩色(红-绿-蓝或RGB)相机。

在优选实施方式中，所述装置包括用于分析彩色相机产生的图像的图像处理器。图像处理器方便地布置成从电子方面减少环境光对图像的影响。例如，由辐射转换器产生的具有第二属性的辐射可以具有允许其仅被相机的一组彩色子像素检测的波长范围。例如，蓝光可以由辐射转换器产生，这种蓝光仅能由相机的蓝色(B)彩色子像素检测。但是，环境光通常本质上是宽带光，因此相机的红、绿和蓝(R、G、B)子像素检测到大约相等的强度。通过从蓝色子像素检测到的光强减去绿色和红色子像素检测到的每个光强的一半之和，可以减少环境光的影响。可以在相机的成像阵列范围内逐个像素的这样进行，由此产生可以看做黑白图像或校正图像的强度图谱。

所述装置可以包括用于从成像传感器接收图像的边缘检测分析器。特别是，接收到的图像可以是上述这种校正图像。边缘检测分析器方便地布置成检测接收到的图像的任何物体边缘的位置。适于这种边缘检测的软件是已知的。

根据本发明的第二方面，提供了一种坐标定位机器，该机器包括：物体支撑基座，所述物体支撑基座包括用于将具有第一属性的辐射转换为具有第二属性的辐射的辐射转换器；主轴，所述主轴相对于所述物体支撑基座移动，所述主轴携带用于对位于所述物体支撑基座上的物体成像的成像传感器；和用于产生具有第一属性的辐射的辐射源；其中所述辐射源布置成将具有第一属性的辐射投射到所述辐射转换器上，所述辐射转换器由此产生具有第二属性的辐射，用于照亮位于所述物体支撑基座上的物体。优选，所述辐射源由所述主轴携带，由此位于所述物体支撑基座上的物体被所述辐射转换器产生的具有第二属性的辐射进行背光照明。所述坐标定位机器还可以包括根据本发明第一方面的装置的任何一项或多项特征。

根据本发明第三方面，提供了一种视觉机器装置，所述视觉机器装置包括：用于对物体成像的成像传感器；用于产生具有第一属性的辐射的辐射源；用于将具有第一属性的辐射转换为具有第二属性的辐射的辐射转换器，其中由所述辐射源产生的所述具有第一属性的辐射入射到所述辐射转换器的第一面部上，其中待成像的物体位于所述辐射转换器的所述第一面部和所述成像传感器之间，由此使得所述物体被从所述辐射转换器的所述第一面部发出的具有第二属性的辐射背光照明。所述视觉机器还可以包括根据本发明第一和第二方面的装置的任何一项或多项特征。

而且如上所述，视觉机器包括用于获取物体图像的成像相机；产生紫外光束的紫外光源；和具有荧光属性并由此将紫外光转换为波长更长的光的材料片，其中在使用时，所述紫外光束导向所述材料片上，由此产生波长更长的光，所述波长更长的光用于照亮由所述成像相机成像的物体。

而且如上所述，视觉机器装置包括：用于对物体成像的成像传感器；用于产生具有第一属性的辐射的辐射源；用于将具有第一属性的辐射转换为具有第二属性的辐射的辐射转换器，其中所述辐射源布置成将具有第一属性的辐射投射到所述辐射转换器上，由此产生具有第二属性的辐射，所述辐射转换器布置成利用所述具有第二属性的辐射照亮由所述成像传感器成像的物体。具有优势的是，由所述成像传感器成像的物体位于所述辐射转换器和所述成像传感器之间。因此，所述物体可以被所述辐射转换器产生的具有第二属性的辐射进行背光照明。所述视觉机器装置可以方便地包括工具装定器、CMM等。

附图说明

仅作为示例，现在将参照附图描述本发明，在附图中：

图1示出了利用CMM实现的现有技术的视觉机器；

图2示出了本发明的视觉机器；

图3示出了本发明的环圈光源；

图4示出了具有一体的漫射器的玻璃构件；

图5示出了由成像传感器接收的光线的波长特性；和

图6示出了本发明的机床视觉应用。

具体实施方式

参照图1，图中示出了现有技术的视觉机器。具体来说，提供了一种桥式(笛卡尔)坐标测量机2，该坐标测量机具有可以在计算机控制下沿着三条线性轴线(x、y、z)移动的主轴4。主轴4携带CCD相机6，该CCD相机布置成对位于透明玻璃板8上的物体7成像，所述玻璃板设置在CMM的基座上。玻璃板8经由侧部支撑件12连接到CMM的框架10。物体7由位于玻璃板8下方的CMM基座中的平板背光装置14进行背光照明。虽然背光装置14在玻璃板8的整个面积范围内提供照明，但是已经知道还可以提供较小的背光装置，该较小的背光装置随着主轴4同步移动，由此仅照亮CCD相机6局部范围内的玻璃板8的区域。

由CCD相机6在其视场16内获取的背光图像传送到计算机(未示出)，计算机运行已知的边缘检测软件来提供物体边缘位置的精确测量值。通常采用这种方式测量的物体包括板状金属部件、垫片、密封件、O形环和小的医疗器械。所述边缘检测软件的例子包括由Aberlink Ltd，Eastcombe，Stroud，UK提供的Aberlink Vision软件包。

图1所示那种现有技术的视觉机器存在许多缺点。首先，基座的玻璃板8仅在边缘支撑，因此需要足够厚，以便在物体置于其上的时候不会弯曲或断裂。对于测量大型物体的大面积机器(例如，一米或以上横幅)来说，提供足够厚的玻璃板可能成本高昂，并且也大大增加了机器的总重量。用于这种机器的大面积背光装置也非常昂贵，并且向CMM结构泵入大量的热量，由此降低了度量性能。虽然提供可移动的、小面积背光装置一定程度上减轻了发热问题，但是增加了额外的复杂性，因为需要单独的马达化的系统将所述背光装置与主轴运动同步地移动到要求的位置。

参照图2，图中示出了本发明的视觉机器。再一次提供了一种桥式(笛卡尔)坐标测量机(CMM)30，该坐标测量机具有可以在计算机控制下沿着3条线性轴线(x、y、z)移动的主轴32。在主轴32上安装有用于在其视场35内获取图像的CCD相机34和光源36。光源36将在下面参照图3更为详细地描述，该光源包括多个布置成围绕CCD相机34定心的环圈的LED。光源36包括多个紫外LED，它们在光锥38内投射UV光。CMM的基座包括刚性的金属支撑板40和玻璃构件42，它们夹置纸层44，所述纸层包括高浓度的荧光材料或者所谓的光学增亮剂。

使用时，光源36将UV光照向CMM基座上的待成像物体46附近。UV光经过玻璃构件42并使得纸张44发出荧光。荧光发光过程导致纸张44接收的UV光被转化为(未准直)波长更长的(蓝)光48，光48通过玻璃构件42被射回。波长更长的光48因此从后方照亮物体46。换句话说，物体46以波长更长的(蓝)光48进行背光照明。

CCD相机34因此可以获取物体46的背光图像。为了增强这种图像的信噪比，UV滤波器50安装到CCD相机34的镜头上。这种UV滤波器设计成阻挡UV光传播(即，由光源36的UV LED发出的波长的光)，但是允许由荧光过程产生的波长更长的蓝光48传播。采用这种方式，从物体或者玻璃构件反射回的UV光无法到达CCD相机34。正如以下参照图5所解释，也可以使用软件滤波器来减少环境光对于所获取的图像的影响。由CCD相机34获取的背光图像然后传送到计算机52，该计算机运行已知的边缘检测软件并提供物体边缘位置的精确测量值。

参照图3，图中更为详细地示出了参照图2所述的光源36。光源36包括携带多个UV LED 62的环圈60。UV LED 62提供的UV光用于产生蓝光(波长更长)背光照明。除了UV LED 62之外，还可以提供可见光(例如，白光)LED 64。可见光LED 64不提供上述荧光效应，但是如果要求得到物体的顺光图像或者希望为使用者照亮物体时，则可以使用。光源36因此通过分别打开可见光LED 64或者UV LED 62而简单地为使用者提供获取顺光或背光图像的选择。

还可以提供包括同时照亮物体的不同波长的LED(例如，红光LED)和UV LED的光源。可以使用滤波器，例如应用于相机34获取的彩色图像的软件滤波器，来提取背光图像(即，分析由UV光产生的蓝光)和/或顺光图像(即，分析红光)。采用这种方式，可以同时获取顺光和背光图像。

参照图4，图中更为详细地示出了图2所示CMM的基座。具体来说，图4示出了玻璃构件42、纸张层44和刚性的金属支撑板40。在这个实例中，玻璃构件42包括两层UV透明玻璃70，这两层玻璃夹置磨砂的光漫射层72。为了进一步减小物体投射的阴影面积，还优选玻璃构件42相当厚。例如，玻璃构件42优选大约1-2cm厚(例如，1.6厘米厚)。要注意，这种漫射结构提高了向CCD相机34射回的波长更长的(蓝)光48的空间均匀性，但是并不是必须。因此可以用单片玻璃替换玻璃构件42。

参照图5，示意性地示出了到达CCD相机34的光的光谱组成。CCD相机34是传统的彩色相机，并因此包括二维像素阵列，每个像素包括红、绿和蓝子像素。如图5所示，这些不同的子像素对于限定波长范围(R、G、B)的光敏感。UV滤波器50的存在保证了任何低于截至波长(cut-offwavelength)80的光(包括由光源36输出的UV光)无法到达CCD相机34。在这个实例中，使用的截止波长为400nm。

由荧光产生的波长更长的(蓝)光48具有波谱82，应该再一次注意，波谱82仅为示意性表示，并且波谱的精确宽度和分布将取决于荧光材料的成分。任何环境光通常具有如波谱84所示的更为宽广的宽带构成。因此，通过获取由每个蓝色子像素检测到的光强并减去相关的绿色和红色子像素检测到的光强一半之和的，来实现电子滤波处理。因此，针对每个像素，产生了与波长更长的(蓝)光48的数量有关的光强值。采用专用处理电路对于每个像素单独实施的这种过程，导致产生光强图谱或者可以作为黑白图像或光强图谱显示的图像。这种图像然后利用已知的边缘检测软件进行分析，以便提供精确的物体测量结果。

可以看出，本发明的视觉机器相对于现有技术中的设备带来了众多优势。具体来说，可以利用荧光材料层或类似层来取代复杂的背光系统。然后，辐射源可以定位地远离CMM的基座。这样允许降低CMM基座的结构复杂性。具体来说，不需要提供在边缘支撑的大块的(必须)的厚玻璃片。相反，这种玻璃片可以在其宽度范围上进行支撑。本发明特别适合改造现有的CMM系统，带有底层荧光层的玻璃构件可以简单地安置在现有的基座上而不是必须提供全新的基座结构。

参照图6，图中示出了本发明的进一步实例。具体来说，图6示出了一种工具设定设备100，该设备包括带有相连的UV滤波器150的CCD相机134、UV光源136和包括荧光材料的纸张层144。CCD相机134和UV光源136一起定位于可以安置切割工具102的区域的第一侧上。纸张层144(可以以耐冷却剂的材料涂覆)位于切割工具区域的相对一侧。

以类似于上述方式的方式，UV光138的锥体由UV光源136投射到纸张层144上。纸张上的发荧光过程产生为切割工具102提供背光照明的波长更长的(蓝)光148。CCD相机134聚焦于区域f，并且对于波长更长的(蓝)光148敏感，由此产生切割工具102的背光图像。然后在这种图像上实施边缘检测处理，以测量工具属性(例如，轮廓和/或切削齿的位置等)。

以上例子仅仅例述本发明。技术人员应该理解本发明所涵盖的上述例子的许多改进以及变形。

Claims (19)

1.一种视觉机器装置，包括：

用于对物体成像的成像传感器；

用于产生具有第一波长属性的辐射的辐射源；和

用于将具有第一波长属性的辐射转化为具有第二波长属性的辐射的辐射转换器；

所述辐射源布置成将具有第一波长属性的辐射投射到所述辐射转换器上，由此产生具有第二波长属性的辐射，所述辐射转换器布置成利用具有第二波长属性的辐射照亮将被所述成像传感器成像的物体，

其中待成像的物体位于所述辐射转换器和所述成像传感器之间，所述物体因此被所述辐射转换器所产生的具有第二波长属性的辐射进行背光照明，

其中所述辐射源位于待成像的物体的前方并由此布置成将具有第一波长属性的辐射投射到所述待成像的物体上以及所述辐射转换器上。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括滤波器，以基本上阻止具有第一波长属性的辐射到达所述成像传感器。

3.如前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述辐射源包括一个或多个紫外光发光二极管。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辐射源包括布置成环圈的多个发光二极管，其中所述成像传感器位于所述环圈的中心。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辐射转换器包括荧光材料，所述辐射转换器由此将具有第一波长属性的光转换成具有第二波长属性的光。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述辐射转换器包括含有荧光材料的纸片。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括坐标定位机器，所述坐标定位机器具有能相对于物体支撑基座移动的主轴，其中所述成像传感器和所述辐射源都由所述主轴携带。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述辐射源布置成将具有第一波长属性的辐射投射到位于所述成像传感器的视场中的所述物体支撑基座的至少一部分上。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括具有物体支撑基座的坐标定位机器，其中所述辐射转换器位于所述物体支撑基座处。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述坐标定位机器包括携带所述辐射源的主轴，其中所述辐射转换器穿过其上安置物体的所述物体支撑基座的活动区域设置，其中所述辐射源在任一时刻仅照亮所述物体支撑基座的所述活动区域的一部分。

11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述物体支撑基座包括玻璃构件，所述玻璃构件具有上表面和下表面，所述上表面布置成支撑待成像物体，而所述辐射转换器邻近所述下表面定位。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述玻璃构件包括漫射层。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述物体支撑基座包括用于支撑所述玻璃构件的刚性基座板，所述辐射转换器夹置在所述刚性基座板和所述玻璃构件之间。

14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述成像传感器包括彩色相机。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，包括用于分析由所述彩色相机产生的图像的图像处理器，其中所述图像处理器布置成从电子方面减少环境光对所述图像的影响。

16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括用于接收来自所述成像传感器的图像中的边缘检测分析器，所述边缘检测分析器布置成检测接收到的所述图像的任何物体边缘的位置。

17.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辐射转换器基本上为平面状并具有第一面部，来自所述辐射源的辐射入射到所述第一面部上，并且来自所述第一面部的具有第二波长属性的辐射布置成照亮所述待成像物体。

18.一种坐标定位机器，包括：

物体支撑基座，所述物体支撑基座包括用于将具有第一波长属性的辐射转换为具有第二波长属性的辐射的辐射转换器；

主轴，所述主轴相对于所述物体支撑基座移动，所述主轴携带用于对位于所述物体支撑基座上的物体成像的成像传感器；和

用于产生具有第一波长属性的辐射的辐射源；

其中所述辐射源布置成将具有第一波长属性的辐射投射到所述辐射转换器上，所述辐射转换器由此产生具有第二波长属性的辐射，用于照亮位于所述物体支撑基座上的物体；

其特征在于，所述辐射源位于所述物体的前方并由所述主轴携带，使得位于所述物体支撑基座上的物体被由所述辐射转换器产生的具有第二波长属性的辐射进行背光照明。

19.一种视觉机器装置，所述视觉机器装置包括：

用于对物体成像的成像传感器；

用于产生具有第一波长属性的辐射的辐射源；

用于将具有第一波长属性的辐射转换为具有第二波长属性的辐射的辐射转换器，

其中由所述辐射源产生的所述具有第一波长属性的辐射入射到所述辐射转换器的第一面部上，

其中待成像的物体位于所述辐射转换器的所述第一面部和所述成像传感器之间，由此使得所述物体被从所述辐射转换器的所述第一面部发出的具有第二波长属性的辐射进行背光照明。

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