CN111753630A - 检查系统 - Google Patents

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CN111753630A CN202010227312.1A CN202010227312A CN111753630A CN 111753630 A CN111753630 A CN 111753630A CN 202010227312 A CN202010227312 A CN 202010227312A CN 111753630 A CN111753630 A CN 111753630A
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Abstract

本发明涉及一种检查系统，其用于在物体沿传送路径的传送过程中视觉检查物体、尤其是物体表面，所述检查系统包括：自由空间，其允许物体通过所述检查系统并包括检查区域，物体在所述检查区域中被视觉检查；照明装置，其至少对检查区域内的物体的外周表面进行照明，以及多个摄像头/传感器装置，所述摄像头/传感器装置中的每个配置成通过接收沿从被照明的物体向摄像头/传感器装置的相应的光路传播的光来拍摄所述外周表面在摄像头/传感器装置的相应的视场中的表面区段的图像，摄像头/传感器装置的视场组合起来提供对检查区域360°方位角的全周向覆盖，其中，至少一个光路的长度大于光路的端部之间的空间距离。

Description

检查系统
技术领域
本发明涉及一种检查系统，所述检查系统用于在物体沿传送路径的传送过程中视觉检查物体、特别是物体的表面，所述检查系统包括允许物体通过检查系统的自由空间，自由空间包括检查区域，物体在检查区域中被视觉检查，所述检查系统还包括用于照亮检查区域中的物体的至少周向表面的照明装置以及多个摄像头/传感器装置，每个摄像头/传感器装置被构造成通过接收沿从被照亮的物体到摄像头/传感器装置的相应光路传播的光拍摄所述周向表面的位于摄像头/传感器装置的相应的视场中的表面区段的图像，摄像头/传感器装置的视场组合地提供了检查区域的360°方位角的完整周向覆盖。
背景技术
这样的检查系统在本领域中是众所周知的。提供360°覆盖的原因在于：在产品线中，特别是柱形(圆柱形)的物体可能会以未被定向的方式到达检查系统，以使得通过布置在传送路径左侧和右侧的摄像系统对物体的仅一个或两个横向侧的检查是不够的，这是因为表面的决定性部分(例如产品标签上的条形码或其它码或字母数字串)可能位于侧向摄像系统的视场之外。尽管已知的系统包括具有两个侧向摄像系统的另外的工作台并且在两个工作台/检查区域之间提供了90°的物体旋转，但是由此却不能提供一个检查区域的360°全周向覆盖，还存在下述系统：在这些系统中，多于两个的摄像头被使用，以用于同一个检查区域的360°全周向覆盖。例如在DE 10 2012 100 987 B3中公开了这样的系统。
上述文献所公开的系统包括四个摄像头，这四个摄像头在方位角方向上以90°间隔开并相对于传送路径位于45°位置处。通过在每个摄像头的光路中设置可以在透明状态和非透明状态之间切换的光学元件，该系统可以用于在光学元件处于透明状态时例如检查穿过系统的瓶子的标签，以及通过将处于非透明状态的光学元件用作位于传送路径另一侧上的用于摄像头的照明装置来对瓶子进行透检查。
其它系统难以全周向地覆盖检查区域，其中，在传送路径的每一侧上仅仅各使用一个摄像头并且将摄像头的光路分成三个分开的光路，而被检查的容器在经过系统后旋转90°并然后通过一相同的系统。这样的系统在EP 2 924 419 A2中公开。
此外，康耐视(Cognex)公司研发了一种商品名为Omniview的检测系统，该系统针对标签检测进行了优化。即，标签检查变得越来越重要，不仅要检查正确的产品标识，而且还例如要检查标签上的有效期和其它视觉可读信息及其是否正确，从而可以从传送路径取走标签错误的产品。该系统具有与DE 10 2012 100 987 B3中类似的摄像头布置。四个摄像头相对于传送路径具有一定距离地分别独立地安装在一距离保持器上并且均连接至中央图像分析评估设备(通常是PC操作台/电气柜)，在中央图像分析评估设备中，生成由摄像头拍摄的图像组成的无缝图像。
这样的系统以及根据本发明的系统可以用在食品工业中，但是也可以用在其它工业中，例如是消费品(化妆品)工业或药物工业，在这些工业中，通过视觉检查进行某种类型的最终控制是必要的或者是有益的，例如不仅可以控制产品识别，而且还例如可以控制药品的有效期。
如上所述或本领域已知的那些系统中的每一个都有其优点和缺点并且被设计成针对预期的应用领域优化了视觉检查。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检查系统，所述检查系统针对大量应用场合(尤其是食品领域和/或例如化妆品工业或制药工业领域)的折衷易用性上和标签读取的合理可靠性上进行了改进。
该目的是通过进一步改进上文提到的检查系统来实现的，其主要特征在于：光路中的至少一个比检查系统的端部的空间距离要长。这使得系统非常紧凑，同时仍具有令人满意的焦深以便在检查区域中拍摄的产品图像的分析评估中具有改进的图像识别可靠性，并且无论物体相对于传送方向的定向是怎样的都能通过360度方位角的全周向覆盖而覆盖整个标签，从而使得该系统具有广泛的适用性。
为了本发明的目的，给出了以下关于方向的约定。传送方向T是传送路径的方向(更特别地，在还考虑弯曲的传送路径时，传送方向是传送路径的切线方向)，而与传送方向正交向左和向右的横向方向或宽度方向与传送方向共同限定被称作“参考平面”的区域，参考平面在多个优选的应用中是水平面。当检查区域被用于360°方位角的多个摄像头/传感器装置的视场完全覆盖时，在所述参考平面中未被定向的物体、即相对于物体的旋转中心轴线(例如，柱形产品的对称轴线)具有任意旋转位置的物体仍可以在检查区域中对其整个外周(周向)表面进行视觉检查，其中，所述方位角位于参考平面内(请参见附图描述中的图5)。
此外，关于光路，在几何描述上是指摄像头的视场的中心光线。
在一优选的实施例中，对于从物体的被照亮的表面的一区段向一个或每个摄像头/传感器装置传播的光，仅存在一个光路，该光路没有被分成以不同方式传播的几个分开部分。
在一优选实施例中，至少一个光路具有第一部分和第二部分，其中，第一部分的主路径方向分量位于参考平面内，而第二部分的主路径分量沿垂直于参考平面的参考轴线延伸。也就是说，例如在参考平面是水平面的主要应用中，主路径方向位于水平面内，这意味着第一部分的路径方向的竖直分量低于其水平分量。优选地，该竖直分量甚至低于水平分量的50％。优选地，图像区域居中地位于物体的表面弯曲度中，以使图像中心和图像边界相对于焦点具有基本相同的距离。
在另一优选实施例中，第一部分的路径方向完全位于参考平面内并且尤其相对于检查区域的中心完全处于径向方向上。第二部分的主路径分量正好相反。在此，所述主路径分量是沿着垂直于所述参考平面的参考轴线的，对于主要应用是沿着竖直轴线或高度轴线的。在一优选的实施例中，除竖直分量之外的另一分量小于竖直分量的一半，优选地，第二部分的主路径分量是沿着垂直于所述参考平面的所述参考轴线的。
这通过将安装空间从宽度方向变迁到高度方向以保持可接受的焦深，从而可以均衡安装空间。
在另一优选实施例中，第一部分和第二部分之一的路径长度是另一部分的路径长度的2倍以下，优选是1.2倍以下，特别是0.6倍以下。这在用于光路方向改变的偏转装置的安装空间上带来了优势。
视觉检查的目标尤其是标签读取，特别是未被定向的2D数据矩阵读取、条形码读取、字母数字串的安全检测/图案匹配(包括例如保质期数据和LOT控制)、或者产品识别控制(正确的包装，正确的产品，RPRP要求)，并且360°全周向覆盖被提供。此外，在一优选实施例中，沿周向方向看，间隔一个相邻的摄像头/传感器装置的视场重叠。被检查的物体的外围表面处给出的所述重叠使得通过摄像头/传感器装置中的单独一个就能够容易地捕捉具有更大周长的图案整体。即，对于穿过检查系统的在旋转上任意定向的物体，可以实现对例如位于直接相邻的摄像头/传感器装置的视场的交叉区以外的条形码的360°覆盖，但是需要对这两个相邻的摄像头/传感器装置所拍摄的两个图像进行组合评估，但是，对于所述优选实施例，仅通过一个摄像头/传感器装置就能够读取条形码的整体。
在一优选的实施方式中，摄像头/传感器装置的参考平面中的第一视角αh小于30°，优选地小于26°，更优选地小于22°，尤其是小于18°，和/或摄像头/传感器装置的参考参考轴线的第二视角αv小于40°，优选地小于36°，更优选地小于32°，特别是小于28°。考虑到随后的成像，这改善了焦深，如果被检查的例如是具有滚圆轮廓的物体或略呈锥形的物体，则考虑了对检查光来自曲面这一事实的补偿，鉴于使具有滚圆轮廓的物体或略呈锥形的物体在生产线上被旋转定向具有较大的难度，因而这种物体是检查系统的主要应用。在另一个优选的实施方式中，特别是与前面讨论的特征结合，光路的长度是20cm以上，优选是28cm以上，特别是32cm以上，并且优选地是72cm以下，优选地是54cm以下，特别是48cm以下。这允许节省安装空间，并且还提高了在可能已经具有多条固定安装的生产线来传送物体的已有设备中使用检查系统的灵活性。
在另一优选实施例中，检查系统包括用于分析评估由摄像头/传感器装置拍摄的图像的计算装置，其中，计算装置的至少一部分定位在拍摄被分析评估的图像的位置的本地处。也就是说，在现有系统中，所拍摄的图像的分析评估是在某些PC或电气柜上集中进行的，例如在安装于生产线处的操作员工作台上进行，而本申请与现有技术相反，至少一部分(尤其包括通过检查来确定被检查的物体是否符合待检验的预设条件所必需的部分)在测量地点本地进行。特别地，优选地，光路长度是摄像头/传感器装置与分析评估从所述摄像头/传感器装置获取的图像的CPU位置之间的空间距离的2.4倍以下，优选地是2.0倍以下，尤其是1.6倍以下。这增强了检查系统的自部署能力，以能够作为单一构件用作可插入产品线中的模块化部件。
在另一优选的实施形式中，对由不同的摄像头/传感器装置或由摄像头/传感器装置的不同子组所拍摄的图像的所述分析评估独立地并行地进行。这意味着，没有一个共同的计算装置来处理所有摄像头/传感器装置所拍摄的图像，而是多个计算装置配属于各摄像头/传感器装置子组的每个摄像头/传感器装置。例如，在具有六个摄像头/传感器装置的优选实施例中，三个CPU中的每个分别配属于一对(两个)摄像头/传感器装置。所述配属包括以下本地配属：使多个CPU之间的本地间隔和/或配属于摄像头/传感器装置的CPU与该摄像头/传感器装置之间的空间距离小于该CPU到所有摄像头/传感器装置的平均距离。
也可以与光路径的长度与光路径的端部之间的空间距离的关系独立地有利地考虑与所拍摄的图像的分析评估有关的上述特征。因此，本发明还独立地并且单独地公开了一种检查系统，该检查系统用于在物体沿传送路径的传送过程中视觉检查物体、尤其是物体的表面，该检查系统包括自由空间，自由空间允许物体穿过系统并且包括检查区域，物体在检查区域中被视觉检查，检查系统还包括对检查区域内的物体的至少外周表面进行照明的照明装置以及多个摄像头/传感器装置，每个摄像头/传感器装置被构造成拍摄外周表面在其各自的视场中的表面区段的图像，并且摄像头/传感器装置的视场组合起来提供检查区域的全周向覆盖(360°)，检查系统还包括用于分析评估由摄像头/传感器装置所拍摄的图像的计算装置，其中，计算装置的至少一部分定位在拍摄被分析评估的图像的位置的本地处、和/或由不同的摄像头/传感器装置或由摄像头/传感器装置的不同子组所拍摄的图像的分析评估独立地并行地进行、和/或计算装置的配属于一个摄像头/传感器装置或一个摄像头/传感器装置子组的子单元在本地相对于彼此是分开的。
应当理解，在前述段落中限定的这些检查系统也结合上下文的描述和权利要求中的一个或多于一个特征地予以公开。
此外，优选地，在摄像头/传感器装置与计算装置之间提供线缆连接，其中，将摄像头/传感器装置与用于分析评估所述摄像头/传感器装置的图像的计算装置的一部分连接的一条线缆的长度和/或平均电缆长度是400mm以下，优选地是240mm以下，特别是160mm以下。
此外，如上所述，优选的是，计算装置包括多于一个在本地分开的子单元，并且每个子单元配属于一个摄像头/传感器装置或一个摄像头/传感器装置子组，其中，特别地，这些子单元中的一个被配置成主单元，而其它单元被配置成从单元。
这允许特别是在计算的组织中实现分层组织。单元之间的通信可以例如通过总线系统(CANopen总线系统)来实现。在优选实施例中，每个子单元/CPU已经获得目标模式的信息，该目标模式的当前设置将由CPU验证。一旦通过摄像头/传感器装置中的一个借助于配属于该摄像头/传感器装置的CPU肯定地确认了所述验证，就可以得到标准被满足的信息并由此无需从生产线移走在这方面有缺陷的产品，这种移走可以通过后续的分拣系统、推动器(pusher)等进行。如果任何一个CPU都无法确认这种验证，则被检查的产品的相应故障或拒绝信号被生成并提供给例如使用检查系统的设备的总控制中心。
在另一优选实施例中，计算装置被配置成在接收到触发信号后提供图像的拍摄。即，通过知晓将通过检查系统的产品的进程和装载，可以获得表明产品何时处于检查区域中的时间信息，从而在时间上同步地拍摄图像而且在频闪照明的情况下使得照明在时间上也是同步的，如技术人员所使用的。
在另一优选实施例中，摄像头/传感器装置对称地布置，并且摄像头/传感器装置到检查区域的光路的长度是相同的。即，至少在检查柱形物体的情况下，图像分析评估的条件对于所有摄像头/传感器装置是相同的并且图像识别被简化。
如已经提到的，对所拍摄的图像的分析评估包含图案/图像识别，特别配置成具有条形码识别和/或二维码识别和/或字符串识别的一种或多种能力。这实现了上文描述的视觉检查的最重要目标，另外的专用图像软件产品可以被使用，例如还可以用于标签质量和标签施加质量的检查，这例如通过提供物体携带的标签的无缝图片来实现。
在另一优选实施例中，至少一个摄像头/传感器装置包括一种机构，该机构用于在不移动摄像头/传感器装置自身的情况下补偿物体距离的变化。即，在检查系统的非常简单的构造中，检查系统可以专门设计成用于具有预定的横向尺寸/直径的物体，这种简化在系统的应用范围的灵活性方面具有一些缺点。为了也能够检查直径不同的物体，在现有技术中通过下述方式来补偿光路的长度：相对于检查区域重新定位摄像头/传感器装置，例如借助于移位驱动器(比如伺服电机)进行移位来实现重新定位。
与此相反，本发明优选地使用一种用于优选地对于所有摄像头/传感器装置补偿变化的物体距离而无需摄像头/传感器装置本身移动的机构，从而再次节省安装空间并进一步简化了结构。
独立于光路的长度相对于光路的端部之间的空间距离的性质，该方面也被视作是有利的。因此，本发明提供并且独立地公开了一种检查系统，该检查系统用于在物体沿着传送路径传送的过程中视觉检查物体、尤其是物体的表面，该检查系统包括自由空间，自由空间允许物体通过检查系统并包括检查区域，物体在检查区域中被视觉检查，检查系统还包括用于照亮检查区域中的物体的至少外周表面的照明装置以及多个摄像头/传感器装置，每个摄像头/传感器装置被配置成拍摄所述外周表面在摄像头/传感器装置的相应视场中的表面区段的图像，摄像头/传感器装置的视场组合地提供了检查区域的全周向覆盖，其中，至少一个摄像头/传感器装置包括用于在不移动摄像头/传感器装置本身的情况下补偿变化的物体距离的机构。应当理解的是，在前述段落中限定的这些检查系统也结合上下说明书和权利要求中的一个或多于一个特征来公开。
在一优选的实施例中，补偿机构包括对摄像头/传感器装置的透镜系统的更改，特别地，通过向透镜系统施加电压来进行所述更改。这允许改变镜头系统的焦点，以使得不再需要移动摄像头/传感器装置本身。这种透镜系统的一种优选应用是液体透镜系统。
在一优选的实施例中，补偿机构被控制成使焦点调节至与预定的尺寸特性(比如待检查的产品的直径)相匹配，所述信息在检查之前被提供。该信息可以作为电子设置信息被提供，或者可以考虑使用传感器来测量物体的所需的参量并使用这些测量值来提供对补偿机构的控制。优选地，温度传感器包含在补偿机构中，以通过对透镜系统的温度偏移的反补偿来提供精确的焦点调节，其中，所述传感器优选地被集成在摄像头/传感器装置中。
如前所述，根据本发明的检查系统被设计成用于紧凑的安装空间并且适于形成呈用于设备的结构部件的形式的模块。为了形成这样的模块，检查系统可以设有壳体，检查系统的部件连接到壳体、优选地布置在壳体内，以使得壳体向设备的安装和/或从设备的拆卸自动地导致所述部件的提供/移走。因此，将检查系统以这种模块形式集成到设备中变得相当容易。
优选地，第一接口和/或第二接口被提供，第一接口用于与检查系统进行数据交换和/或向检查系统提供能量，第二接口用于将模块机械地耦合至设备。关于第二接口，优选地提供机械耦合单元，例如用以将模块耦合到支撑架。优选的是，模块构造成用于被侧向附接在壳体的侧部处，尤其仅附接在壳体的一侧处。
在另一优选实施例中，壳体的横向于传送路径的最大尺寸小于所述至少一个光路的长度的两倍，优选地小于所述至少一个光路的长度的5/3，进一步优选地小于所述至少一个光路的长度的3/3，特别是小于所述至少一个光路的长度的7/5。这样可以将焦深与模块安装空间的节省有益地结合起来。
在另一优选的实施方式中，模块包括至少IP65(根据DIN EN 60529)，具有由不锈钢制成的外表面，和/或具有小于36kg、优选小于28kg、特别是小于24kg的重量。这在一方面实现了在食品工业中的广泛应用范围并在另一方面对于其模块化应用仍具有良好的可管理性。
此外，本发明提供了一种布置结构，其包括支撑框架和根据上文描述的方面中的任何一方面的检查系统、特别是根据上文描述的方面中的任何一方面的模块，模块相对于支撑框架尤其能够调节高度。再次，优选的是(仅)横向地附接至支撑架。这样可以能与带有产品线的现有设备更好地结合。
此外，本发明提供了一种设备，该设备包括用于沿传送路径传送物体的传送系统并且包括根据上文描述的方面中的任何一方面的检查系统、模块和/或布置结构。
如上面已经部分地指出的，检查系统优选地具有六个图像传感器，这些图像传感器360°环绕检查区域地布置，应当被检查的直立放置的产品站立在检查区域中。为了对称布置，两个摄像头/图像传感器之间的方位角距离可以为60°。优选地，两个图像传感器连接到一个CPU板上。然后，所设置的三块CPU板并行地分析评估来自其所配属的图像传感器的图像。视觉检查的检查包括以下内容中的一项或多于一项：读取一维码/二维码，读取字符串LCN，验证产品所带的标签上的图形ID，和读取有效期和批号。
优选地，在不进行机械调节的情况下对不同产品直径的聚焦集成在系统中。以下部件可以集成在壳体中：带有图像传感器和光学器件的摄像头/传感器装置，照明装置的灯，和/或CPU。在一些优选的实施例中，壳体在长度和/或宽度方向上可以不大于720mm，优选是640mm以下，特别是560mm以下，和/或在高度方向上是600mm以下，优选是540mm以下，特别是480mm以下。甚至可以实现小于540mm×540mm×440mm的壳体尺寸。壳体可以由铝制成，但是优选地具有由不锈钢制成的外表面。可以通过智能摄像头进行图像处理。模块的接口例如可以被设置成以太网100/1000Mbit。关于传感器分辨率(HxV)，可以使用例如2兆至3兆像素的传感器，甚至可以使用更高分辨率、例如1600像素×1200像素或更高像素的传感器。对于透镜系统，优选使用C口镜头。但是，也可以设想其它透镜。
流水检查速率可以是每分钟400至1000个部件，优选地是每分钟480个部件以上。为了降低错误概率，还设想速率不高于每分钟800个部件。在此，每分钟600个部件±10％是很好的折中。
和摄像头/传感器装置的布置一样，优选地从检查区域上方提供照明。用于照明装置的多种配置被考虑，例如带有扩散盘的大面积LED照明。然而，优选的是，使用优选地由LED点组成的环形式，其与将每个LED的光锥聚焦到物体表面的光学器件组合。照明光路相对于水平面的角度优选在45°-65°范围内。
如已经提到的，在一优选实施例中，图像分析评估部分地或完全地在模块内进行，而值得考虑的是，在使用检查系统的过程中，甚至不需要操作员面板。然而，可以将操作员面板附接至接口或控制系统的一装置和/或用于向控制系统馈送关于要检查的物体的装载(charge)的数据。
此外，如已经部分指出的那样，主CPU可以在获得从CPU的结果之后发送检查结果。
此外，检查系统可以具有另外的操作设置，在该操作设置中，只有处于三点钟和九点钟位置的一个或两个摄像头/传感器装置处于激活状态。这在以下情况下是有利的：检查系统用于形状偏离圆柱形的物体，例如相对于传送方向易于定向的物体。
附图说明
本发明的其它特征、细节和优点可以从附图示出的实施例的后续详细描述中看出，其中：
图1是检查系统和支撑框架的透视图；
图2示出了检查系统的摄像头布置；
图3示出了检查系统内的光路；
图4示出了检查系统的照明装置；
图5示意性地示出了由检查系统提供的360°覆盖；并且
图6示意性地示出了检查系统的当地分析评估装置。
具体实施方式
图1以透视图示出了呈模块20形式的检查系统，所述模块以高度可调的方式安装在支撑架40上。在该实施例中，支撑架40包括位于支脚43上的两个竖直布置的立柱42，所述立柱能够调平放置支撑框架40的地板的不平坦度。在支撑框架40的下部中，提供了基座部分44以通过下述方式来赋予稳定性：在该实施例中通过使两个另外的短竖直立柱46在它们的下部处通过水平杆48彼此互连并在它们的底部部分处通过连接腿50与竖直立柱42互连并且在它们的上部处与倾斜布置的连接臂52互连以提高支撑架的刚度。连接元件54将两个竖直立柱52以间歇的方式稳定地彼此连接。在竖直立柱42的上部中，高度可调的滑动装置56可以沿着竖直立柱移动并且可以通过夹紧装置58以期望的高度固定至竖直立柱。可以认识到，通过使用具有不同高度的竖直立柱42，可以将模块20布置在期望的高度处，甚至是高于图1所示的高度。
在该实施例中，该高度将由传送带60的高度确定，传送带60的高度与模块20的底部齐平，其中，所述传动带构造成沿传送方向T传送物体通过模块20。
在图1所示的实施例中，检查系统例如是模块20，该模块具有壳体22，壳体22包括左壁部分和右壁部分24a、24b、以及可释放地附接至左壁部分和右壁部分的盖部分26。入口28和图1未示出的出口29被设置，以使待检查的产品通过检查系统20，即通过壳体22的内部空间。
在该实施例中，当沿竖直方向(在参考平面内)观察时，壳体22的外形是大致六角形的。在壳体22的一侧上，安装部分23被设置在盖部分26处以用于附接至支撑框架40的滑动装置56。
靠近(机械的)安装接口23地设有接口21以提供用于数据传输和能量供应线的连接。
从图1可以理解，为了在具有传送带60和例如支撑框架40的设备中安装/拆卸检查系统20，仅需要将安装部分23机械地耦接至支撑框架40或从支撑框架机械地脱耦，而无需下文描述的检查系统的单个部件的任何单独的安装/拆卸步骤(例如，仅需要与框架一起移除模块)。
从图2可以更好地看到，六个摄像头10(10a至10f)于壳体22的上部分中布置在水平框架27内。摄像头10就参考平面而言绕模块20的中心C对称地布置，模块的中心C也是检查区域A的中心，穿过模块20的物体/产品在所述检查区域A中被视觉检查，其中，所述参考平面是由传送方向T和宽度方向W限定的水平面。摄像头10a至10f沿周向以60°的角度间隔等距地间隔开。即，当将传送方向指向12点钟位置时，将摄像头布置在1点钟、3点钟、5点钟、7点钟、9点钟和11点钟的位置。然而，每个摄像头的物镜并不直接指向中心C。而是，如从图3中更好地看到的，该物镜指向竖直方向，如随后参考图3所更详细地描述的。
对检查区域A的照明、或者对穿过检查区域A的物体5的表面6的照明由照明装置12提供，所述照明装置12由多个单个照明点13组成，这些照明点在参考平面内沿着绕中心C的圆形布置，以提供用于均匀照明。每个点13、在此是LED点13在其前面具有光学元件，所述光学元件将LED点的光锥聚焦到被检查的物体5的表面6上。在示例性实施例中，多个点13、在此是四个点被分成一组以共同安装至壳体22，在本实施例中被共同安装在壳体22的盖部分26内。照明装置12配置成允许频闪照明。
现在参考图3，图3部分地以穿过摄像头10a的剖视图示出模块20的一侧并且部分地以立体图示出用于示出照明装置12，可以认识到，摄像头10a没有直接指向物体5、在此是瓶子的表面6。而是，来自表面6的光经由光路3到达摄像头10a，光路3包括沿W方向(对于摄像头10a)、即大致沿关于参考平面和中心C的径向方向延伸的第一部分1、以及随后的第二部分2，第二部分2沿竖直方向或高度方向H延伸(可以理解的是，为了表征光路，中央光线被使用)。为此，反射镜8a相对于参考平面(水平面)以45°倾斜布置，以使光束3偏转。这种情况以对称的方式适用于所有其它摄像头10b至10f。
在示例性布置中，(竖直)视角αv为大约18°，(未示出的)水平(第一)视角为大约14°(图5)。此外，光路3的第一部分1和第二部分2的长度大约在相同的范围内(对于直径约等于检查系统20所适用的最大直径的物体5而言)。盖7阻挡并非来自光路3的不想要的入射光进入光路3。
从图3中可以看出，照明装置12与摄像头10在大约相同的高度处的组合布置以及反射镜8的使用使模块20在横向尺寸和高度尺寸上具有紧凑的设计。在示例性实施例中，模块20的最大横向宽度与光路长度L之比约为1.6，模块20的高度与光路3的光路长度L之比约为0.94。可以理解的是，针对约10cm至11cm的最大产品直径所设计的示例性模块可以按比例放大以容纳/检查更大的产品。模块20的总重量仅为约20kg，以使得模块20易于处理并且不需要支撑框架40或任何其它支撑结构具有过大的强度和刚度。
从图5可以看出，组合摄像头10a至10f的视场提供了对物体/产品5的外围或周向表面6的完整360°覆盖。对于产品5的顶表面和底表面，图示的示例性模块不检查这些表面。然而，还可以设想以下实施例(未示出)：在这些实施例中，另外的摄像头居中地设于检查区域上方以视觉检查产品5的顶表面，而附加地或替代地可以使用别的摄像头检查底部。
从图5进一步可以看出，间隔一个相邻的摄像头、例如摄像头10a和10c的视场在物体5的周向表面6处以重叠区域4重叠。由此，(除了图案识别以外，不管物体5在参考平面中的旋转定向是怎样的，都可以通过360°检查可获得例如条形码识别)，当物体5的任意旋转定向不利地处于摄像头的位置的中间时，可以仅借助一个摄像头来读取条形码，否则将需要两个相邻摄像头的组合读取。在条形码的中心位于重叠区域4中的情况下，摄像头10b应当可以提供该条形码的读取。
在示例性实施例中，摄像头10a至10f以固定关系、即不可运动地安装至壳体22，以避免在布置摄像头以改变摄像头10相对于反射镜8的高度位置时摄像头可能的运动。因此，充当驱动器(例如呈伺服电机的形式)的附加部件被省去以简化结构和减轻重量。然而，在被检查的物体5具有不同直径的情况下设置不同焦点的能力被提供在每个摄像头10的光学系统内。特别地，这是通过施加电压来改变光学系统/透镜系统的内部结构来实现的。对于示例性实施例，在摄像头10a中包括液体透镜。更具体地，在示例性实施例中，具有集成的液体透镜的C口物镜被使用，例如是可商购的
Figure BDA0002428145150000131
C-C39N0-250；但是，类似的系统同样可以被使用。此外，检查系统20包括温度传感器，以确定实际温度并补偿液体透镜系统的温度迁移。温度传感器也可以集成在摄像头自身的光学系统中。特别地，由液体透镜组成的物镜可以聚焦在120mm至无限远的区域中。此外，在本实施例中，摄像头传感器是CMOS传感器；但是，其它传感器技术、例如CCD传感器也可以被使用。
如在图6中可以看到的，由摄像头10拍摄的图像的分析评估至少部分地在测量侧本地执行。为此，一个或多于一个计算单元CPU1至CPU3靠近壳体22地布置和/或在示例性实施例中布置在壳体22内并且还靠近摄像头10的传感器头11地布置。此外，摄像头的子组和它们的传感器可以被分组以分别与CPU中的一个连接。在示例性实施例中，两个摄像头被分成一组以分别连接一个CPU，该CPU针对这两个摄像/传感器执行图案识别和图像分析评估(例如，CPU2用于10a、11a和10f、11f的)。优选的是，两个由此耦接的摄像头10的两个传感器头11布置成使其数据输出侧面向彼此。这是为了允许使用短线缆15来连接传感器头与相应的CPU。优选地，这种连接线缆长度不大于400mm，优选地不大于300mm，尤其不大于200mm；在示例性实施例中，线缆15的长度仅为大约160mm。
在示例性实施例中，所设置的CPU之一被配置为主CPU，而另两个被配置为从CPU。主CPU和从CPU可以通过例如开放式CAN总线系统来通信。为了执行诸如条形码读取、二维码(矩阵码)读取、QR码读取或其它图像识别等的图案读取，CPU优选地预先设有被检查的电荷的图案原型(代码等)以进行检查/验证。一旦通过CPU之一发现被检查的产品适当地存在有与原型相吻合的这种图案，则物体/产品可以保留在生产线中。如果通过任何摄像/传感器或它们的图像评估没有验证出对应于原型的图案的存在，则生成指示该缺陷的信号，以使得可以从产品线中取走相应的产品。
可以执行更复杂形式的图像分析评估，例如生成物体5的周向表面6的完整无缝图片或物体5的一个或多于一个标签的完整无缝图片。
本发明不限于上述实施例。而是，上文描述和所附权利要求的特征在本发明的各个方面对于本发明而言可以是单独的或组合的。

Claims (16)

1.一种检查系统，其用于在物体沿传送路径的传送过程中视觉检查物体、尤其是物体表面，所述检查系统包括：
自由空间(28→29)，其允许物体通过所述检查系统并包括检查区域(A)，物体在所述检查区域中被视觉检查，
照明装置(12)，其至少对检查区域内的物体(5)的外周表面(6)进行照明，以及
多个摄像头/传感器装置(10a-10f)，所述摄像头/传感器装置中的每个配置成通过接收沿从被照明的物体向摄像头/传感器装置的相应的光路(3)传播的光来拍摄所述外周表面在摄像头/传感器装置的相应的视场中的表面区段的图像，摄像头/传感器装置的视场组合起来提供对检查区域360°方位角的全周向覆盖，
其特征在于，至少一个光路(3)的长度大于光路的端部(S，E)之间的空间距离。
2.根据权利要求1所述的检查系统，其特征在于，所述至少一个光路(3)具有第一部分，所述第一部分的主路径方向分量尤其是参考平面内的径向，所述参考平面是方位角的平面(T×W)，所述至少一个光路(3)还具有第二部分，所述第二部分的主路径分量沿着垂直于所述参考平面的参考轴线，其中，优选地，第一部分和第二部分中的一个的路径长度是另一的路径长度的2倍以下，优选是1.2倍以下，尤其是0.6倍以下。
3.根据前述权利要求中任一项所述的检查系统，其特征在于，沿周向方向观察的话，间隔一个相邻的摄像头/传感器装置(10a，10c)的视场重叠。
4.根据前述权利要求中任一项所述的检查系统，其特征在于，光路的长度是20cm以上，优选是28cm以上，尤其是32cm以上；和/或光路的长度是72cm以下，优选是54cm以下，尤其是48cm以下。
5.根据前述权利要求中任一项所述的检查系统，其特征在于，所述检查系统包括用于分析评估由所述摄像头/传感器装置拍摄的图像的计算装置，其中，所述计算装置的至少一部分(CPU1，CPU2，CPU3)定位在拍摄被分析评估的图像的位置本地。
6.根据前述权利要求中任一项所述的检查系统，其特征在于，所述检查系统包括用于分析评估由所述摄像头/传感器装置拍摄的图像的计算装置，其中，对由不同的摄像头/传感器装置或由摄像头/传感器装置的不同子组(10a，10b；10c，10d；10e，10f)拍摄的图像的分析评估是独立地并行地计算的。
7.根据权利要求5或6所述的检查系统，其特征在于，所述计算装置包括多于一个在本地分离的子单元(CPU1，CPU2，CPU3)，所述子单元中的每个分别配属给一个摄像头/传感器装置或摄像头/传感器装置的一个子组，尤其，子单元之一配置成主单元，而其它单元配置成从单元。
8.根据前述权利要求中任一项所述的检查系统，其特征在于，所述摄像头/传感器装置对称地布置，并且所述摄像头/传感器装置到检查区域的光路的长度是相同的。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的检查系统，其特征在于，所拍摄的图像的分析评估包括图案/图像识别，尤其具有以下能力中的一种或多于一种：条形码识别，二维码识别，字符串识别。
10.根据前述权利要求中任一项所述的检查系统，其特征在于，至少一个摄像头/传感器装置包括用于在不移动摄像头/传感器装置本身的情况下补偿变化的物体距离的补偿机构。
11.根据权利要求10所述的检查系统，其特征在于，所述补偿机构包括对所述摄像头/传感器装置的透镜系统的更改，其中，优选地，通过向所述透镜系统施加电压来进行所述更改。
12.一种模块(20)，所述模块呈用于设备的结构部件的形式，物体在所述设备中被传送并在它们的传送过程中在所述设备中被检查，所述模块包括壳体(22)和根据前述权利要求中任一项所述的检查系统，所述检查系统的构件(10、8、12)与壳体连接并且优选地布置在壳体内，以使得壳体向所述设备的安装和/或从所述设备的拆卸自动地导致所述构件的提供/拆卸。
13.根据权利要求12所述的模块，其特征在于，所述壳体的横向于所述传送路径的最大尺寸是所述至少一个光路的长度的两倍以下，优选的是所述至少一个光路的长度的5/3以下，进一步优选的是所述至少一个光路的长度的3/2以下，尤其是所述至少一个光路的长度的7/5以下。
14.根据权利要求12或13所述的模块，其特征在于，所述模块符合至少IP65，具有不锈钢制成的外表面，和/或具有36kg以下、优选28kg以下、尤其是24kg以下的重量。
15.一种包括支撑架(40)和根据权利要求12至14中任一项所述的模块的布置结构，所述模块尤其相对于所述支撑框架是高度可调的。
16.一种设备，其包括用于沿传送路径传送物体的传送系统(60)，所述设备还包括根据权利要求1至11中任一项所述的检查系统、根据权利要求12至14中任一项所述的模块和/或根据权利要求15所述的布置结构。
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