CN108474746A - 用于光学检查物体的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于光学检查物体、特别是罐形容器的装置(6)，其包括：检查台(7)、照明系统(8)、对准检查系统(7)以捕获待检查的物体(2)的侧表面的图像的相机(9)、与照明系统(8)相关联以使准直的光线射束对准位于检查台(7)中的待检查的物体(2)的菲涅尔透镜(10)以及定位成面向位于检查台(7)中的待检查的物体(2)并且定向成使准直的光线会聚在物体(2)上的另外的菲涅尔透镜(11)。

Description

用于光学检查物体的装置
技术领域
本发明涉及一种用于光学检查物体的装置。本发明可以有利地应用到光学检查金属的或有金属光泽的物体的外表面的工业流程，该物体例如为罐形容器等等，其在本说明书中被明确提及但并不会因此失去一般性。
背景技术
用于罐形容器的质量保证的程序通常包括光学检查罐形容器的表面，不仅检测划痕或凹痕，而且还检测先前通过一个或多个辊施加于罐形容器的表面并随后在烘炉中固定的装饰性搪瓷涂层的可能缺陷。
通常沿着一个接一个成排地输送罐形容器的输送带的输送部分进行光学检查。照明系统对准输送部分，以便在每个罐形容器在相机的视场中运动时照亮该罐形容器。最后，将相机捕获的图像与参考图像进行比较，以确定是接受还是拒绝被检查的罐形容器。
专利文献EP1477794A1、EP0961113A1、EP1985997A1、US2011/050884A1、JP2002/267611A、US7911602B2、US2003/84740A1提供了光学检查装置的例子。现有技术的检查系统的一个缺点是，由相机捕获的罐形容器的图像不利地受到来自被检查的罐形容器的上游和下游的相邻罐形容器的反射光的影响。这个缺点很大程度上归因于罐形容器的未被装饰的部分倾向于像镜子一样反射入射光的事实。
在这个缺点的一个可能的解决方案中，罐形容器被间隔开一定的长度，以减少或消除反射光的影响。然而，这种解决方案意味着减慢光学检查过程，而该过程又取决于输送带可以运行的最大速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于光学检查物体的装置，以克服现有技术的上述缺点。
这个目的完全通过随附权利要求所表征的、根据本发明的用于光学检查物体的装置来实现。
更具体地说，根据本说明书的光学检查装置是用于光学检查输送线上连续输送的物体的侧表面的装置。
(例如，在输送机上)输送的每一个物体都具有放置在(例如，由输送机限定的)支撑表面上的放置表面和可用于光学检查的侧表面。
根据本说明书的装置限定检查台，其中放置沿着纵向轴线定向的待检查的物体。优选地，纵向轴线是垂直的(垂直于物体所放置的支撑表面)。
装置包括用于照亮(位于检查台中的)待检查的物体的照明系统。照明系统位于检查台上方，以从上方照亮物体。
装置包括至少一个相机，其对准检查台以捕获待检查的物体的图像。优选地，该装置包括多个这样的相机。
相机(或多个相机)对准检查台，以捕获待检查的物体的侧表面的图像。例如，装置包括位于输送机侧面的、即位于检查台中待检查的物体的侧面的一个或多个相机。
在示例性实施方式中，装置还包括准直机构(即，准直单元或准直元件)。准直机构被构造成接收来自照明系统的光线。准直机构与照明系统相关联(或联合作用)以接收光线，并且被构造成使准直的光线射束对准位于检查台中的待检查的物体。
在示例性实施方式中，装置包括会聚透镜。会聚透镜被构造成接收来自准直机构的准直的光线。
在示例性实施方式中，会聚透镜被定位成面向位于检查台中的待检查的物体。
会聚透镜定向成使来自准直机构的准直的光线会聚在物体上。
因此，来自照明系统的发散光线首先通过准直机构变平行，然后使其朝着检查台会聚，以获得待检查的物体的选择性照明。
换言之，只有待检查的物体被照亮，而(在物体连续输送的情况下)与之相邻的物体保持不亮。
会聚透镜插入照明系统和检查台(即，待检查的物体)之间。
准直机构插入照明系统和会聚透镜之间。
优选地，准直机构和会聚透镜沿着(垂直的)纵向轴线对齐，该纵向轴线与位于检查台中的待检查的物体的纵向轴线重合。
优选地，会聚透镜是(第一)菲涅尔透镜。因此，可以限制检查装置的尺寸和重量。
优选地，准直机构由(第二)菲涅尔透镜限定。因此可以进一步限制检查装置的尺寸和重量。
优选地，第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜位于相应的平行平面中，并且它们各自的对称中心轴线彼此重合。
这样，检查装置有利地是紧凑的，并且菲涅尔透镜的组合操作被优化。
在示例性实施方式中，装置包括被构造成从上方检查检查台中的物体的上部相机。
例如，如果待检查的物体是顶部开口的容器，则上部相机可以观察到(并因此检查)物体的内部表面。这种检查构成除了前述对物体的侧(外部)表面的检查之外的进一步的检查。
在一种实施方式中，上部相机与上述中心轴线同轴地插入第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜之间。
这样，相机定位在光线被准直的区域中，因此不会在检查台上产生不希望的阴影。
在一种实施方式中，第一菲涅尔透镜具有通孔，该通孔与中心轴线同轴并且界定相机的视场。这样，相机的视场不受第一菲涅尔透镜的干扰。
在一种实施方式中，照明系统包括围绕与上述中心轴线同轴的相应的对称轴线延伸的至少一个LED灯环。
这种构造优化了相机视场周围的照明。更具体地说，待检查的物体的光照是均匀的并且在中心和周边之间良好地平衡。
在示例性实施方式中，在LED灯环和第二菲涅尔透镜之间插入圆柱形管状元件，以使光线朝着第二菲涅尔透镜传输。优选地，管状元件在内部是暗的，例如黑的。
圆柱形管状元件的功能是使光线仅局限于检查台上，并且进一步有助于待检查的物体的选择性照亮。
在一种实施方式中，准直机构被构造成接收由照明系统产生的光线。
在一种实施方式中，照明系统包括定位在准直机构上方的光线源(在非限制性例子中，为LED灯环)。
在一种实施方式中，准直机构与照明系统区分开，并且放置在距离照明系统预定的距离处。
在一种实施方式中，光线源的直径显著小于会聚透镜的直径，例如，直径比为1：3以下或1：5以下或1：10以下。在一种实施方式中，光线源实质上是(或实质上表现为)点状光源。
附图说明
参照附图，通过下面对本发明的优选的、非限制性示例性实施方式的详细描述，本发明的上述特征和其他特征将变得更清楚，在附图中：
-图1示意性示出了用于生产物体的生产线，该物体特别是罐形容器，在该生产线中存在根据本发明构造的检查装置；
-图2示出了根据本说明书的检查装置；
-图3是图2的装置的分解图；
-图4是根据本说明书的装置的示意性侧视图，其与图2相比被简化；
-图5是图2的装置的示意性侧视图；
-图5A示出了图5的细节A的放大图。
具体实施方式
参照附图，附图标记1整体表示用于物体2的生产线，该物体特别地为罐形容器或类似物体。
生产线1包括输送机，其限定用于物体2的输送线3。生产线1还包括沿着输送线3定位的上釉单元4，其用于对物体2的外表面上釉。在一个示例性实施方式中，生产线1包括烘炉5，其用于干燥施加到物体2上的搪瓷并且沿着输送线3定位在上釉单元4的下游。生产线1还包括沿着输送线3定位在烘炉5的下游的光学检查装置6。
图2和图3所示的光学检查装置6包括检查台7、照明系统8(或照明器)以及一个或多个相机9，该相机9对准检查台7，以捕获待检查的物体2的侧表面的图像。在所示的例子中，装置具有四个相机9。优选地，装置在物体2到达检查台7时一个接一个地支撑物体2的输送机的相对两侧中的每一侧都具有至少一个相机9。在所示的例子中，装置针对输送机两侧的每一侧都具有两个相机9。
待检查的物体2定位在检查台7中，并沿着纵向(优选垂直)轴线定向。
更具体地说，相机9沿着在物体2的纵向轴线的横向、即相对于物体2的纵向轴线倾斜的视轴对准检查台7。
光学检查装置6还包括与照明系统8相关联的准直机构10(或准直单元或元件)，以使准直的光线射束对准位于检查台7中的待检查的物体2。
更具体地说，准直机构10使来自上方的准直的光线射束对准位于检查台7中的待检查的物体2。
检查装置6还包括会聚透镜11，其定位成面向位于检查台7中的待检查的物体2，并且定向成使来自准直机构10的准直光线会聚在物体2上。
更具体地说，会聚透镜11定位在位于检查台7中的待检查的物体2的上方。
更具体地说，会聚透镜11是第一菲涅尔透镜。
第一菲涅尔透镜和检查台7之间的可能距离使得检查台7定位在第一菲涅尔透镜的焦点中。优选将该距离选择为保证待检查的物体的侧表面上的光照的最大均匀性。
更具体地说，准直机构10由第二菲涅尔透镜限定。
第二菲涅尔透镜和照明系统8之间的可能距离使得照明系统8定位在第二菲涅尔透镜的焦点中。优选将该距离选择为保证待检查的物体的侧表面上的照明的最大均匀性。
可替代地，准直机构10可以由蜂巢罩或彼此成90°放置的两个滤光器限定。
第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜位于相应的平行平面中。
第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜所在的平面平行于将物体送过检查台7的平面。
第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜具有彼此重合的相应的对称中心轴线12。
中心轴线12与检查台7对齐。
中心轴线12与将物体送过检查台7的平面正交。
在示例性实施方式中，装置还包括被构造成沿着纵向定向的光路从上方观察检查台7中待检查的物体2的上部相机91。
在示例性实施方式中，上部相机91插入准直机构10和会聚透镜11之间。
优选地，会聚透镜11(第一菲涅尔透镜)中心穿孔，也就是说，其限定与上部相机91的纵向视轴同轴的中心孔。
优选地，准直机构10(第二菲涅尔透镜)中心穿孔，也就是说，其限定与上部相机91的纵向视轴同轴的中心孔。
照明系统8包括围绕与上述中心轴线12同轴的相应的对称轴线延伸的至少一个LED灯环14。
在示例性实施方式中，装置包括圆柱形管状元件15，其被构造成使光线朝着第二菲涅尔透镜传输。在一个例子中，管状元件15定位在照明系统8和第二菲涅尔透镜之间。例如，管状元件15定位在照明系统8周围(即，在LED灯环14周围)，以环绕照明系统8。
元件15通过穿过第二菲涅尔透镜的中心孔18的管状杆17支撑相机9。
在一个例子中，杆17还用作上部相机91的电缆管道。
除了其他优点之外，根据本说明书的一个或多个方面的装置尤其提供一个或多个下述优点：
-只有待检查的物体被照亮，而与之相邻的物体保持不亮；
-限制了检查装置的尺寸和重量；
-相机91不会在检查台上产生不希望的阴影；
-待照明的物体2的侧表面上的光照是均匀的并且被良好地平衡。
本说明书还提供一种用于光学检查物体的方法。
该方法包括沿着供应路径连续地输送多个物体(待检查的)的步骤。
该方法包括将物体定位在沿着供应路径设置的检查台中的步骤。
在检查台中，至少一个物体沿着纵向轴线定向并且限定支撑表面和侧表面。
在一种实施方式中，所述定位步骤在不停止(或减慢)物体沿着供应路径的输送的情况下完成。
在一种实施方式中，在检查台中一次一个地连续放置物体。
该方法包括照亮定位在检查台中的物体的步骤。这种照亮是实质上在顶部的照亮。在一种实施方式中，这种照亮是通过放置在检查台上方的照明系统来实现的。
该方法包括(至少)获取定位在检查台中(并被照亮)的物体的侧表面的图像的步骤，即，图像至少包括表示物体侧表面的图像数据。
在一种实施方式中，所述获取步骤通过至少一个相机进行；在一种实施方式中，该相机被定向为朝向检查台；在一种实施方式中，根据由照明系统限定的纵向轴线定向该相机；在获取的瞬间，待检查的物体位于检查台中并使其轴线相对于所述纵向轴线对齐。在这方面，应注意的是物体是沿着轴线伸长的，和/或其限定其自身的轴线(例如，对称轴线)。
该方法还包括将(通过照明系统)产生的光线定向的步骤，以使准直的光线射束纵向对准位于检查台中的待检查的物体。
因此，所述照亮步骤包括产生光线射束，然后使其准直(通过定向，即，使光线射束或光线射束的至少一部分偏转)。
该方法还包括(进一步)将准直的光线射束的光线定向的步骤，以使它们朝着待检查的物体的侧表面会聚。
在一种实施方式中，所述(额外的)定向步骤通过会聚透镜进行，该会聚透镜可操作地插入准直机构和待检查的物体之间。
在一种实施方式中，物体的照亮包括通过实质上点状的光源产生光线的步骤，这些光线然后平行于纵向轴线被准直并且随后以会聚的方式被定向。

Claims (13)

1.一种用于光学检查输送线(3)上连续输送的物体(2)的装置，其包括：
-检查台(7)，其中至少一个物体(2)沿着纵向轴线定向并且限定放置表面和侧表面；
-照明系统(8)，其定位在检查台(7)的上方；
-至少一个相机(9)，其对准检查台(7)，以捕获待检查的物体(2)的侧表面的图像，
所述装置的特征在于，其还包括：
-准直机构(10)，其与照明系统(8)相关联，以使准直的光线射束纵向对准位于检查台(7)中的待检查的物体(2)；
-会聚透镜(11)，其定位成面向位于检查台(7)中的待检查的物体(2)并且被定向成使准直的光线会聚在物体(2)上。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，会聚透镜(11)是第一菲涅尔透镜。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，准直机构(10)由第二菲涅尔透镜限定。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜位于相应的平行平面中。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜具有彼此重合的相应的对称中心轴线(12)。
6.根据前述任一项权利要求所述的装置，其包括上部相机(91)，该上部相机被构造成沿着纵向定向的光路从上方观察检查台(7)中待检查的物体(2)。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，上部相机(91)插入准直机构(10)和会聚透镜(11)之间。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其中，会聚透镜(11)是第一菲涅尔透镜并且准直机构(10)是第二菲涅尔透镜，其中第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜各自限定与上部相机(91)的纵向视轴同轴的中心孔。
9.根据前述任一项权利要求所述的装置，其包括圆柱形管状元件(15)，该圆柱形管状元件在内部是黑的并且环绕照明系统(8)，以使光线朝着准直机构(10)传输。
10.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，照明系统(8)包括至少一个LED灯环(14)，该LED灯环围绕与会聚透镜(11)和准直机构(10)所共有的对称中心轴线(12)同轴的、相应的对称轴线延伸。
11.一种用于生产物体(2)的生产线(1)，该物体特别地为罐形容器或类似物，所述生产线包括：
-输送线(3)，其用于输送物体(2)；
-沿着输送线(3)定位的上釉单元(4)，其用于对物体(2)的外表面上釉；
-烘炉(5)，其用于干燥施加到物体(2)上的搪瓷并且沿着输送线(3)定位在上釉单元(4)的下游；
-根据前述任一项权利要求所述的用于光学检查的装置(6)，其沿着输送线(3)定位在烘炉(5)的下游。
12.一种对物体(2)进行光学检查的方法，其包括下述步骤：
-沿着供应路径连续地输送多个物体(2)；
-将物体定位在沿着供应路径设置的检查台(7)中，其中在检查台(7)中至少一个物体(2)沿着纵向轴线定向并且限定支撑表面和侧表面；
-通过定位在检查台(7)上方的照明系统(8)照亮定位在检查台(7)中的物体；
-通过朝着检查台(7)定向的至少一个相机(9)获取定位在检查台(7)中的被照亮的物体的侧表面(2)的图像，
所述方法的特征在于，其还包括下述步骤：
-将由照明系统(8)产生的光线定向，以使准直的光线射束纵向对准位于检查台(7)中的待检查的物体(2)；
-将准直的光线射束的光线定向为穿过会聚透镜(11)，以产生会聚的光线射束，从而照亮定位在检查台(7)中的物体的侧表面(2)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，照亮物体的步骤包括通过实质上点状的光源产生光线的步骤，其中该光线然后平行于纵向轴线被准直并且随后以会聚的方式被定向。
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