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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 und ein Optiksystem gemäß den Merkmalen des Anspruches 5.
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In vielen technischen Anwendungen ist es erforderlich, mit Bildverarbeitungssystemen einen Gegenstand optisch zu erfassen, z. B. eine Kontur des Gegenstandes zu erfassen oder einen Code zu lesen. Hierdurch können z. B. bei der Montage von Gegenständen Fehler erkannt oder die falsche Position einer Aufklebung eines Etiketts auf einer Flasche erfasst werden.
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Dabei werden in zunehmendem Maße sogenannte Vision Sensoren eingesetzt. Vision Sensoren sind relativ kleine und kompakte Geräte mit Abmessungen in der Breite, Höhe und Tiefe von z. B. 2 bis 12 cm und weisen ein Objektiv oder einen Objektivanschluss für ein externes Objektiv sowie einen optischen Sensor als Kamera zur optischen Erfassung eines Gegentandes auf. Die von dem optischen Sensor gelieferten Daten werden von einem Rechner mit einer Software ausgewertet und dadurch kann z. B. die erfasste Kontur eines Gegenstandes mit einer vorgegebenen Kontur eines Gegenstandes verglichen werden, um Montagefehler zu erkennen. Die Vision Sensoren können für unterschiedliche Anwendungen programmiert werden. Hierzu ist in der Regel ein externer Computer, z. B. ein Laptopcomputer, an den Vision Sensor anzuschließen mit dem der Vision Sensor programmiert werden kann, d.h. eine unterschiedliche Software und/oder unterschiedliche Daten auf den in den Vision Sensor eingebauten Rechner übertragen werden können.
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Dabei sind auch Vision Sensoren mit Wechselobjektiven bekannt. Es können mit einer Befestigungseinrichtung, z. B. einer Schraubverbindung, Objektive mit unterschiedlichen Brennweiten und damit auch unterschiedlichen Längen an dem Vision Sensor befestigt werden. Zum mechanischen und hydraulischen Schutz des Objektives ist das Objektiv von einem Schutzrohr mit einem Schutzglas, z. B. aus Plexiglas, umgeben. Das Schutzrohr ist im Allgemeinen mit einer Schraubverbindung wasser- und staubdicht an einem Gehäuse des Vision Sensors befestigt. Aus diesem Grund ist es in nachteiliger Weise erforderlich, Schutzrohre mit unterschiedlichen Längen für unterschiedlich lange Objektive vorzuhalten. Sehr lange Schutzrohre, bei denen Objektive mit einer kleinen und großen Länge geschützte werden können, haben den Nachteil, dass dadurch der Bauraumbedarf des Vision Sensors auch bei Objektiven mit einer kleinen Lange groll ist. Zum Stand der Technik wird auf die folgenden Schriften hingewiesen:
FR 2 947 784 A1 ,
WO 99/10 773 A1 ,
EP 0 197 544 B1 ,
DE 297 20 019 U1 ,
DE 19 25 878 U und
WO 97/12 278 A1 .
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein System mit einem Schutzrohr zur Befestigung an einem Vision Sensor (Kamera) zum hydraulischen und/oder mechanischen Schutz eines Objektives des Vision Sensors und ein Optiksystem mit einem Vision Sensor und dem System zur Verfügung zu stellen, bei dem Objektive mit unterschiedlicher Länge einfach und preiswert von dem System mit dem Schutzrohr geschützt werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem System mit einem Schutzrohr zur Befestigung an einem Vision Sensor zum hydraulischen und/oder mechanischen Schutz eines Objektives eines Vision Sensors (Kamera), wobel an dem Schutzrohr an einem ersten Ende eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Schutzrohres an dem Vision Sensor ausgebildet ist, wobei das System wenigstens einen Verlängerungsstutzen zur Verlängerung des Schutzrohres umfasst. Das System umfasst wenigstens einen, vorzugsweise mehrere, Verlängerungsstutzen, sodass dadurch in einfacher Art und Weise mittels der Verlängerungsstutzen ein System mit unterschiedlichen Längen bzw. axialen Ausdehnungen für Objektive mit einer unterschiedlichen Länge zur Verfügung gestellt werden können entsprechend den im Anspruch 1 genannten Merkmalen.
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In einer ergänzenden Ausführungsform umfasst das System mehrere Verlängerungsstutzen.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist das Schutzrohr und/oder der wenigstens eine Verlängerungsstutzen im Querschnitt kreisförmig oder rechteckig oder mehreckig.
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Zweckmäßig ist die axiale Ausdehnung der mehreren Verlängerungsstutzen im Wesentlichen gleich.
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An dem wenigstens einen Verlängerungsstutzen ist an den beiden axialen Enden jeweils eine Befestigungseinrichtung ausgebildet zur Befestigung des wenigstens einen Verlängerungsstutzens an dem Schutzrohr, an dem Vision Sensor und/oder an einem anderen Verlängerungsstutzen.
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In einer Variante ist die wenigstens eine Befestigungseinrichtung als eine Schraub- oder Bajonettverbindung oder magnetische Verbindung ausgebildet. Zweckmäßig ist die Schraub- oder Bajonettverbindung bzw. die wenigstens eine Befestigungseinrichtung dahingehend ausgebildet, dass diese staub-, fluid- und/oder wasserdicht ausgebildet ist.
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An einem zweiten Ende des Schutzrohres ist ein Schutzglas ausgebildet und vorzugsweise ist das Schutzglas fluiddicht mit dem Schutzrohr verbunden.
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In einer weiteren Ausgestaltung bestehen das Schutzrohr und/oder der wenigstens eine Verlängerungsstutzen aus Kunststoff und/oder Metall.
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Die Erfindungsg umfasst auch ein Optiksystem mit einem Vision Sensor (Kamera) und einer Schutzvorrichtung zur Befestigung an dem Vision Sensor (Kamera) zum hydraulischen und/oder mechanischen Schutz eines Objektives des Vision Sensora (Kamera), wobei die Schutzvorrichtung mit den in einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 genannten Merkmalen ausgebildet ist.
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In einer ergänzenden Ausgestaltung umfasst der Vision Sensor ein lösbar mit dem übrigen Vision Sensor verbundenes Objektiv. Zweckmäßig ist das Objektiv mit dem übrigen Vision Sensor, insbesondere mit dem Gehäuse des Vision Sensors, verbunden, insbesondere mittels einer Befestigungseinrichtung an dem übrigen Sensor und einer Befestigungseinrichtung an dem Objektiv.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung umhüllt das Schutzrohr und der wenigstens ein Verlängerungsstutzen das Objektiv und der wenigstens eine Verlängerungsstutzen ist zwischen dem Schutzrohr und dem Vision Sensor angeordnet.
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Zweckmäßig ist der wenigstens eine Verlängerungsstutzen mit den je zwei Befestigungseinrichtungen an dem Vision Sensor und/oder an wenigstens einem weiteren Verlängerungsstutzen und/oder dem Schutzrohr befestigt und das Schutzrohr ist an dem wenigstens einen Verlängerungsstutzen mit der Befestigungseinrichtung befestigt.
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Zweckmäßig umfasst der Vision Sensor eine Bilderfassungseinrichtung, z. B. eine Kamera mit einem Objektiv, und/oder einen Rechner zur Verarbeitung und Auswertung der von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Daten eines optisch zu erfassenden Gegenstandes und/oder wenigstens eine elektrische Schnittstelle zur elektrischen Verbindung des Vision Sensors.
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Zweckmäßig umfasst der Vision Sensor ein, vorzugsweise fluiddichtes, Gehäuse, z. B. aus Kunststoff oder Metall.
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Insbesondere ist der Rechner innerhalb des Gehäuses angeordnet.
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Zweckmäßig weist das Gehäuse und/oder das Optiksystem und/oder das System einen IP-Schutzgrad, z. B. den IP-Schutzgrad 67, auf und/oder ist fluid- und staubdicht.
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In einer ergänzenden Ausführungsform ist auf einem externen Computer eine spezielle Software installiert, mit der der Rechner des Vision Sensors programmierbar und/oder Daten auf den Rechner übertragbar sind, um den Vision Sensor an unterschiedliche Anwendungen für verschiedenen Gegenstände anzupassen, wobei dies vorzugsweise mittels Datenübertragung an der elektrischen Schnittstelle ausführbar ist.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Vision Sensor eine elektrische Schnittstelle zur Energieversorgung des Vision Sensor auf.
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In einer ergänzenden Variante ist das System fluid- und staubdicht mit dem übrigen Vision Sensor, insbesondere dem Gehäuse, verbunden.
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In einer Variante liegt die Breite und/oder Höhe und/oder Tiefe des Vision Sensors oder des Gehäuses des Vision Sensors zwischen 1 cm und 50 cm, vorzugsweise zwischen 2 cm und 30 cm, insbesondere zwischen 2 cm und 15 cm.
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Insbesondere beträgt die Masse des Vision Sensors und/oder des Optiksystems weniger als 1 kg, 0,5 kg, 0,3 kg, 0,2 kg oder 0,1 kg.
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Zweckmäßig ist der Rechner ein Computer, ein Controller oder ein Mikrocontroller.
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Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
- 1 einen stark vereinfachten Ansicht eines Optiksystems mit einem Vision Sensor ohne eine Verbindung eines Systems mit dem Vision Sensor und
- 2 das Optiksystem gemäß 1, bei welchem das System mit dem Vision Sensor verbunden ist.
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Ein in 1 dargestellter Vision Sensor 3 als Bildverarbeitungssystem wird in verschiedenen technischen Anwendungen eingesetzt, um einen Gegenstand, z. B. ein Montageteil oder ein Flasche, optisch zu erfassen, zu kontrollieren oder zu prüfen. Hierzu kann die Kontur und/oder die Helligkeit des Gegenstandes erfasst werden und hiermit eine Vollständigkeitskontrolle oder eine Lageprüfung durchgeführt werden. Es können auch weitergehende Merkmalsprüfungen, z. B. ein Abstand zwischen zwei Kanten, eine Abweichung zu einem Referenzkreis, eine Füllstandsprüfung oder ein Konturvergleich, an dem Gegenstand durchgeführt werden.
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Der Vision Sensor 3 umfasst ein fluiddichtes Gehäuse 12 aus Kunststoff oder Metall. Das Gehäuse ist dabei von einem nicht dargestellten Objektiv einer Kamera oder einer Bilderfassungseinrichtung unterbrochen und mit dem Objektiv wird der Gegenstand auf einen optischen Sensor (nicht dargestellt) innerhalb des Gehäuses der Bilderfassungseinrichtung projiziert und diese Bildprojektion wird in elektronische bzw. elektrische Signale umgewandelt und von einem Rechner, z. B. einem Computer oder Mikrokontroller, verarbeitet. Der Rechner (nicht dargestellt) innerhalb des Gehäuses 12 umfasst im Allgemeinen ein Betriebssystem und eine installierten Bildverarbeitungssoftware, so dass mit dem Rechner die Signale ausgewertet und verarbeitet werden können und somit der Gegenstand kontrolliert und geprüft werden kann. Der Vision Sensor 3 umfasst drei elektrische Schnittstellen 11, die jeweils als Stecker mit Steckkontakten ausgebildet sind. Eine D-Schnittstelle 11 als Daten-Schnittstelle ist als Ethernet-Anschluss ausgebildet und mit der D-Schnittstelle 11 kann an den Vision Sensor 1 ein externer Computer (nicht dargestellt), z. B. Laptopcomputer, angeschlossen werden. Auf dem externen Computer ist eine spezielle Software installiert, mit der der Rechner programmiert und/oder Daten auf den Rechner übertragen werden können, um den Vision Sensor 3 an unterschiedliche Anwendungen für verschiedenen Gegenstände anzupassen. Eine E-Schnittstelle 11 dient dazu, den Vision Sensor 1 mit elektrischer Energie oder Strom zu versorgen. Außerdem können mit der E-Schnittstelle 11 externe Anzeigeeinrichtungen (nicht dargestellt), z. B. eine grüne und rote Anzeigenlampe, oder andere Einrichtungen, z. B. Montageroboter, betrieben sowie mit einem nicht dargestellten Anzeigenschalter von dem Rechner ein- und ausgeschaltet werden. Eine leuchtende grüne Anzeigenlampe signalisiert beispielsweise, dass die Vollständigkeitsprüfung des Gegenstandes positiv verlaufen ist und eine leuchtende rote Anzeigenlampe signalisiert beispielsweise, dass die Vollständigkeitsprüfung des Gegenstandes negativ verlaufen ist.
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Das nicht dargestellte Objektiv ist mittels einer Befestigungseinrichtung, zum Beispiel einer Schraub- oder Bajonettverbindung, an dem übrigen Vision Sensor 3, insbesondere an dem Gehäuse 12 des Vision Sensors 3, befestigt. Zum Schutz des Objektivs ist das Objektiv von einem System 1 umgeben bzw. umhüllt. Das System 1 umfasst ein Schutzrohr 4, welches im Querschnitt vorzugsweise kreisförmig ausgebildet ist und an einem ersten Ende 6 eine als Schraubverbindung 9 ausgebildete Befestigungseinrichtung 8 aufweist und an einem zweiten axialen Ende 7 des Schutzrohres 4 ist ein Schutzglas 5, zum Beispiel eine Plexiglasscheibe aus Kunststoff oder eine Glassscheibe, fluid- und staubdicht mit dem Schutzrohr 4 verbunden. Ferner umfasst das System 1 zwei Verlängerungsstutzen 10, die in analoger Weise wie das Schutzrohr 4 im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sind. An beiden axialen Enden der Verlängerungsstutzen 10 ist ebenfalls jeweils eine Schraubverbindung 9 vorhanden. Das System 1 bildet zusammen mit dem Vision Sensor 3 ein Optiksystem 2.
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In 1 ist das System 1 nicht mit dem Vision Sensor 3 bzw. der Schraubverbindung an dem Gehäuse 12 des Vision Sensors 3 verbunden und in 2 ist das System 1 mit dem Gehäuse 12 bzw. dem Vision Sensor 3 mittels der Schraubverbindung 9 verbunden. An dem Vision Sensor 3 können Objektive mit einer unterschiedlichen Brennweite und damit mit einer unterschiedlichen Länge befestigt werden. Hierzu ist es erforderlich, dass auch Systeme 1 mit einer unterschiedlichen Länge bzw. axialen Ausdehnung an dem Vision Sensor 3 befestigt werden. Ist an dem Vision Sensor 3 ein Objektiv mit einer geringeren Baulänge angeordnet, kann das Schutzrohr 4 unmittelbar an der Schraubverbindung 9 des Gehäuses 12 ohne den Verlängerungsstutzen 10 fluiddicht mit dem Gehäuse 12 des Vision Sensors verbunden werden. Soll an dem Vision Sensor 3 oder ist an dem Vision Sensor 3 ein Objektiv mit einer größeren Länge befestigt, können zwischen dem Vision Sensor 3 und dem Schutzrohr 5 eine beliebige Anzahl von Verlängerungsstutzen 10 angeordnet werden, sodass dadurch die axiale Ausdehnung bzw. die Länge des Systems 1 an die Länge des Objektivs angepasst werden kann. Es handelt sich hierbei somit um ein sehr einfaches modulares System 1, bei dem mittels des Einsatzes von Verlängerungsstutzen 10 die Länge des Systems 1 an die Länge des Objektivs angepasst werden kann. Zur Verbindung des Schutzrohrs 4 und der Verlängerungsstutzen 10 mit dem Gehäuse 12 des Vision Sensors 3 sind die Schraubverbindungen 9 an den Verlängerungsstutzen 10 miteinander zu verbinden und anschließend ist ein Verlängerungsstutzen 10 mit dem Schutzrohr 4 zu verbinden und der in 2 bzw. 1 ganz unten dargestellte Verlängerungsstutzen 10 ist mit der Schraubverbindung 9 miz einer Schraubverbindung 9 an dem Gehäuse 12 zu verbinden bzw. einzuschrauben. Bei dem in 2 dargestellten Optiksystem 2 ist somit das Objektiv des Vision Sensors 3 von dem System 1 umgeben und dadurch das Objektiv hydraulisch und mechanisch geschützt. Das Schutzglas 5 ist fluid- und staubdicht mit dem Schutzrohr 4 verbunden und auch die Schraubverbindungen 9 bzw. die Befestigungseinrichtungen 8 sind dahingehend miteinander verbunden, dass diese fluiddicht sind. Da auch das Gehäuse 12 des Vision Sensors 3 fluiddicht ist, weist das Optiksystem 2 insgesamt einen IP-Schutzgrad von 67 auf.
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Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen System 1 und dem erfindungsgemäßen Optiksystem 2 wesentliche Vorteile verbunden. Das modular aufgebaute System 1 kann durch den Einsatz von einer unterschiedlichen Anzahl von Verlängerungsstutzen 10 auf technisch einfache Art und Weise an unterschiedliche Längen von Objektiven des Vision Sensors 3 angepasst werden. Dabei werden in vorteilhafter Weise als Bauteile des Systems 1 nur das Schutzrohr 4 und die identischen Verlängerungsstutzen 10 benötigt. Dadurch ist das System 1 in der Herstellung besonders einfach und preiswert.
