-
Die
Erfindung betrifft Vorrichtung zum Sichtbarmachen eines mit einem
Signierzeichen versehenen Brillenglases, mit einem auf einer Auflage
aufliegenden Brillenglas, mit einer Beleuchtungs-Lichtquelle zum Erzeugen eines Beleuchtungs-Lichtstrahles,
mit einer Kamera zum Empfangen eines Beobachtungs-Lichtstrahles,
mit ersten optischen Mitteln zum Führen des Beleuchtungs-Lichtstrahles von
der Lichtquelle zu dem Brillenglas und durch das Brillenglas sowie
das Signierzeichen (18; 52) hindurch, und mit
zweiten optischen Mitteln zum Führen
des durch das Brillenglas durchgetretenen Beleuchtungs-Lichtstrahles
als Beobachtungs-Lichtstrahl zu der Kamera.
-
Eine
Vorrichtung der vorstehend genannten Art ist aus der
DE 103 33 426 A1 bekannt.
-
Brillengläser, insbesondere
sog. Gleitsichtgläser,
werden mit Signierzeichen versehen, deren Lage während der Produktion des Brillenglases
erfasst und verarbeitet wird, um das Brillenglas lagerichtig zu
spannen, zu bearbeiten, zu stempeln, zu prüfen und schließlich in
die Brille des Endabnehmers zu bringen. Signierzeichen werden auf
Brillengläsern
dauerhaft angebracht und zwar durch Diamantritzverfahren, durch
Abformen beim Gießen
von Kunststoff-Brillengläsern
oder durch Lasersignierung.
-
Wenn
im Rahmen der vorliegenden Anmeldung von „Brillengläsern" die Rede ist, so sind darunter auch
Haftschalen und andere vergleichbare optische Bauteile zu verstehen.
-
Damit
der Brillenträger
durch die Signierzeichen bei der Benutzung der Brille nicht gestört wird, sind
diese Zeichen so gestaltet, dass sie nur bei sehr speziellen Lichtverhältnissen
erkennbar sind. Die Erkennung der Lage eines Signierzeichens auf
einem Brillenglas während
des Produktionsprozesses ist deshalb schwierig.
-
Dies
gilt insbesondere dann, wenn das Brillenglas mit einer phototropen
Beschichtung versehen ist. Derartige Brillengläser werden in der Fachwelt auch
als HIP (High Index Phototropic) bezeichnet. Phototrope Beschichtungen
sind im hier interessierenden Maßstab relativ dick. Die Schichtdicke
liegt bei ca. 30 μm,
während
die sonstigen Veredelungsschichten (Entspiegelungsschichten usw.)
eine Schichtdicke im Bereich von nur ca. 2–3 μm aufweisen. Die Signierzeichen
werden vor der Veredelung auf den Linsenkörper aufgebracht. Sie werden
daher von den später
aufgebrachten Veredelungsschichten überdeckt. Während dies für die üblichen,
dünnen Veredlungsschichten
kein merkliches Problem für
die Erkennbarkeit des Signierzeichens darstellt, ergibt sich dann
ein Problem, wenn das Signierzeichen von einer dicken phototropen
Schicht überdeckt
ist. Das Signierzeichen wird dadurch nämlich optisch verwischt, d.h.
die Kanten des Signierzeichens werden unscharf. Es erscheint im
Gegensatz zu einer Situation mit nur dünnen Schichten nur noch als
niederfrequentes Phänomen.
-
Für eine Kontrolle
von Gleitsichtgläsern
im Fern- und Nahbezugspunkt ist es erforderlich, in Abhängigkeit
von den aufgebrachten Signierzeichen die Wirkung der Gleitsichtgläser an festgelegten
Koordinaten auf dem Brillenglas zu messen. Für eine manuelle oder für eine automatische
Messung müssen
die Signierzeichen daher sichtbar gemacht werden. Dies geschieht
bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen mittels rhombenförmiger Gitter
oder Streifenmustern, die unscharf abgebildet werden und deren Kantenübergänge hell/dunkel
das Signierzeichen erkennbar machen.
-
Nachteil
dieser bekannten Vorgehensweise ist, insbesondere beim automatischen
Erkennen der Signierzeichen, dass das Gitter je nach Wirkung des untersuchten
Brillenglases unterschiedlich vergrößert abgebildet wird, nämlich in
Abhängigkeit
von der jeweiligen dioptrischen Wirkung des Brillenglases. Es ist
daher erforderlich, für
die Erkennung der Signierzeichen einen erheblichen Aufwand hinsichtlich
der eingesetzten Algorithmen zu betreiben. Bekannte Verfahren haben
bislang nicht zu einer vollständig
sicheren automatischen Erkennung geführt. Es ist daher in der heutigen
Praxis erforderlich, dass auch bei automatisierten Prüfanlagen
eine speziell geschulte Arbeitskraft manuell in den Produktionsprozess
eingreifen und Fehlerkennungen korrigieren muss.
-
Aber
auch dann, wenn die Signierzeichen innerhalb eines Produktionsprozesses
mittels eines manuellen Prüfvorganges
erkannt werden, ist die Situation ähnlich. In diesem Falle wird
je nach dem verwendeten Signierverfahren eine unterschiedliche Beleuchtung
eingesetzt, um die Signierzeichen sichtbar zu machen. Bei bekannten
Vorrichtungen geschieht dies durch manuelles Umstecken von Beleuchtungseinheiten.
Allerdings sind auch bei diesen manuellen Verfahren die Zeichen
selber nur undeutlich zu erkennen, so dass Fehler bei der Positionierung
und Ausrichtung des jeweiligen Brillenglases möglich sind. Dies gilt auch
und gerade im Hinblick auf die für die
Erkennung des Signierzeichens zur Verfügung stehende Zeit. Aus diesen
Gründen
ist es insbesondere bei Kunststoff-Brillengläsern notwendig, die Brillengläser vor
dem eigentlichen Erkennen des Signierzeichens von Hand mittels eines
Filzstiftes oder dgl. zu markieren („anzupunkten"), was zusätzlichen Aufwand
an Arbeit und Zeit erfordert.
-
Entsprechende Überlegungen
gelten auch für
einen anderen Bereich innerhalb der Bearbeitung derartiger Brillengläser, nämlich für Stempelautomaten,
die nach dem heutigen Stand der Technik ebenfalls der Assistenz
einer Bedienungsperson bedürfen.
Diese beobachtet die Brillengläser
auf einem Bildschirm, um nicht automatisch erkannte Positionen von
Signierzeichen manuell im System zu korrigieren, beispielsweise
mittels einer Rollkugel-Eingabe. Dieser Nachteil drückt sich
ebenfalls in einer Verminderung der Produktivität der videounterstützten, manuell
betätigten
Stempelmaschinen aus.
-
Aus
der eingangs genannten
DE
103 33 426 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die hinsichtlich
der vorstehend angesprochenen Probleme eine gewisse Abhilfe schafft,
indem der Beleuchtungs-Lichtstrahl durch
das Brillenglas hindurchgeleitet, auf der gegenüberliegenden Seite von einem
bewegten Retroreflektor reflektiert, erneut durch das Brillenglas
geleite und als Beobachtungs-Lichtstrahl der Kamera zugeleitet wird.
Wenn der Retroreflektor bewegt wird, so wird ein homogenerer Hintergrund
erzeugt, von dem sich die Signierzeichen wesentlich deutlicher und
damit kontrastreicher abheben als vorher bekannt. Die zu prüfenden Brillengläser erscheinen
bei der Messung gleichmäßig hell.
An den Kanten der Signierzeichen tritt jedoch eine so starke Streuung
auf, dass das gestreute Licht nicht mehr die Retroreflexbedingung
erfüllt,
mit der Folge, dass die Signierzeichen dunkel auf hellem Hintergrund
erscheinen. Durch die Bewegung des Retroreflektors verschwimmt dessen
Struktur und es stören
Wellen, Inhomogenitäten,
Verschmutzungen usw. des Retroreflektors selbst nicht mehr.
-
Diese
bekannte Vorgehensweise hat sich für übliche Brillengläser ohne
Veredelungsschichten oder mit dünnen
Veredelungsschichten (einige μm Dicke)
bewährt.
Sie stößt jedoch
aus den oben genannten Gründen
an ihre Grenze, wenn das Brillenglas mit dicken Schichten (um die
30 μm Dicke),
wie phototrope Schichten, beschichtet ist.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtungen der
eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die genannten Nachteile
vermieden werden. Insbesondere soll ermöglicht werden, auch Brillengläser mit
dicken Schichten innerhalb eines Produktionsprozesses zu behandeln,
indem einerseits die darauf angebrachten Signierzeichen lagerichtig
erkannt werden, andererseits aber auch eine Vermessung des Brillenglases
innerhalb desselben Verfahrens und auch innerhalb derselben Vorrichtung
möglich
ist. All dies soll mit möglichst
einfachen apparativen und verfahrensmäßigen Mitteln geschehen.
-
Bei
einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
das Brillenglas mit einer phototropen Beschichtung beschichtet und
unterhalb der Beschichtung mit dem Signierzeichen versehen ist,
und dass die Beleuchtungs-Lichtquelle eine Punktlichtquelle ist.
-
Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen
gelöst.
-
Die
Verwendung einer punktförmigen
Lichtquelle (sog. „künstlicher
Stern") hat zur
Folge, dass die niederfrequenten Störungen erkennbar werden. Das
erkennbare Bild der Signierzeichen wird daher insbesondere im Kantenbereich
schärfer.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die Punktlichtquelle relativ zu dem Signierzeichen
ein Öffnungsverhältnis von
weniger als 1/200, vorzugsweise von weniger als 1/500 auf.
-
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass ein optimaler Kompromiß zwischen einer idealen Punktleuchte
und einer praktisch realisierbaren Leuchte gefunden werden kann.
In einer praktischen Ausführung
eines Öffnungsverhältnisses
von 1/500 kann z.B. eine Hochleistungs-Leuchtdiode mit einer Auswahlblende
verwendet werden, die einen Durchmesser von 1 mm und einen Abstand
von 500 mm von der mit dem Signierzeichen versehenen Oberfläche des
Brillenglases aufweist.
-
Ferner
ist bevorzugt, wenn die Punktlichtquelle eine Wellenlänge am Rand
oder außerhalb des
sichtbaren Bereiches aufweist, vorzugsweise von weniger als 400
oder mehr als 750 nm.
-
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass man Streu- und Umgebungslicht durch Filter
empfängerseitig
gut unterdrücken
kann.
-
Eine
besonders gute Wirkung wird ferner dann erzielt, wenn ein in der
Kamera aus dem Beobachtungs-Lichtstrahl erzeugtes Videosignal durch mindestens
eine Faltungsoperation über
jeweils endliche Nachbarschaften im Kontrast angehoben wird. Vorzugsweise
werden dabei hohe Ortsfrequenzen, z.B. infolge einer differenzierenden
Wirkung, stärker angehoben
als niedrige Ortsfrequenzen.
-
Das
aus dem Beobachtungs-Lichtstrahl erzeugte Videosignal in der Kamera
kann erfindungsgemäß zu verschiedenen
Zwecken verwendet werden. Zum einen kann es zum Ermitteln des Signierzeichens
mittels Zeichenerkennung dienen. Zum anderen kann es zum Ermitteln
einer Position des Brillenglases auf einer Auflage dienen und anschließend zum
Ermitteln einer dioptrischen Wirkung des Brillenglases.
-
Erfindungsgemäß können die
verschiedenen Strahlengänge
ganz oder streckenweise zusammengelegt werden, um das Verfahren
auf möglichst
kleinem Raum durchführen
zu können.
-
Bei
einer ersten Variante wird der Beleuchtungs-Lichtstrahl in den Strahlengang
des Beobachtungs-Lichtstrahles eingekoppelt. Bei einer zweiten Variante
wird der Mess-Lichtstrahl in den Strahlengang des Beobachtungs-Lichtstrahles
eingekoppelt. Bei einer dritten Variante schließlich wird der Mess-Lichtstrahl
in den Strahlengang des Beleuchtungs-Lichtstrahles eingekoppelt.
-
Dies
geschieht bei Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bevorzugt durch entsprechende Strahlenteiler oder sonstige geeignete
optische Mittel, beispielsweise durchbohrte Spiegel.
-
Im
Zusammenhang mit den verwendeten Strahlenteilern ist es bevorzugt,
eine Lichtfalle für
einen durch den Strahlenteiler hindurchtretenden Anteil des jeweiligen
Lichtstrahls vorzusehen.
-
Wenn
ein Strahlenteiler zum Einkoppeln des Beleuchtungs-Lichtstrahls
in den Strahlengang des Beobachtungs-Lichtstrahles vorgesehen ist,
geschieht dies in bevorzugter Weise derart, dass eine Eintrittspupille
der Kamera und eine Austrittspupille der Beleuchtungs-Lichtquelle
konjugiert zu diesem Strahlenteiler sind.
-
Bei
weiteren bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung werden der Beleuchtungs-Lichtstrahl und der Mess-Lichtstrahl
mit unterschiedlicher Lichtwellenlänge erzeugt.
-
Auch
diese Maßnahme
hat den Vorteil, dass beide Lichtstrahlen hinsichtlich der elektronischen Weiterverarbeitung
exakt voneinander getrennt werden können.
-
Bevorzugt
werden der Beleuchtungs-Lichtstrahl als rotes Licht und der Mess-Lichtstrahl
als grünes
Licht erzeugt.
-
Ferner
ist bevorzugt möglich,
dass der auf den Sensor fallende Mess-Lichtstrahl durch ein Filter geleitet
wird, der für
die Lichtwellenlänge
des Beleuchtungs-Lichtstrahles als Sperrfilter wirkt.
-
Auch
diese Maßnahme
trägt dazu
bei, die beiden Strahlengänge
voneinander zu trennen.
-
Der
Retroreflektor kann schließlich
eben oder gewölbt
ausgebildet sein.
-
Weitere
Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
-
Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine äußerst schematisierte
Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
und
-
2 eine
ebenfalls schematisierte Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
nämlich
eines Scheitelbrechwert-Messgeräts,
wobei zusätzlich
optische Mittel zum Vermessen eines Brillenglases vorgesehen sind.
-
In 1 bezeichnet 10 insgesamt
ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
In
der Vorrichtung 10 ist eine Auflage 12 mit einer
zentralen Aussparung 14 vorgesehen. Auf der Auflage 12 und über die
Aussparung 14 hinweg befindet sich ein Brillenglas 16.
-
Wie
man in dem vergrößerten Ausschnitt
in 1 erkennen kann, ist das Brillenglas 16 ist
mit einem bei 18 angedeuteten Signierzeichen versehen. Das
Signierzeichen ist in die Oberfläche
des Brillenglases 16 eingebracht. Das Brillenglas 16 ist
ferner mit einer dicken, insbesondere einer phototropen Beschichtung 19 versehen,
die das Signierzeichen 18 abdeckt. Die Dicke der Beschichtung 19 beträgt etwa 30 μm.
-
Eine
Beleuchtungs-Lichtquelle 20 ist vorzugsweise senkrecht
zur optischen Achse des Brillenglases 16 ausgerichtet,
die im dargestellten Beispiel mit der optischen Achse 21 einer
Kamera 36 zusammenfällt.
Die Beleuchtungs-Lichtquelle ist eine Punktlichtquelle. Sie besitzt
relativ zu der in 1 oberen Oberfläche des
Brillenglases 16 ein Öffnungsverhältnis von
weniger als 1/200, vorzugsweise weniger als 1/500. Wenn die Beleuchtungs-Lichtquelle 20 von
einer Hochleistungs-Leuchtdiode (z.B. vom Typ SFH4230 der Fa. Osram)
mit vorgeordneter Auswahlblende gebildet wird, kann bei einem Öffnungsverhältnis von
1/500 der Durchmesser der Blende 1 mm und der Abstand der Blende
von der mit dem Signierzeichen 18 versehenen Oberfläche des Brillenglases
16 500 mm betragen.
-
Die
Beleuchtungs-Lichtquelle wird vorzugsweise bei einer Wellenlänge betrieben,
die außerhalb oder
an den Rändern
des sichtbaren Bereiches liegt, also beispielsweise weniger als
400 oder mehr als 750 nm beträgt.
-
Die
Beleuchtungs-Lichtquelle 20 sendet einen Beleuchtungs-Lichtstrahl 22 aus.
Dieser gelangt auf einen Strahlenteiler 24, beispielsweise
einen teildurchlässigen
Spiegel, und wird dort in die Richtung der optischen Achse 21 der
Kamera 36 reflektiert. Ein durch den Strahlenteiler 24 hindurchtretender
Anteil des aus der Beleuchtungs-Lichtquelle 20 austretenden
Beleuchtungs-Lichtstrahls 22 wird von einer Lichtfalle 26 absorbiert,
die hinter dem Strahlenteiler 24 angeordnet ist.
-
Der
Beleuchtungs-Lichtstrahl 22 durchsetzt das Brillenglas 16 und
gelangt auf einen Retroreflektor 30, der in der Darstellung
gemäß 1 unterhalb des
Brillenglases 16 angeordnet ist. Der Retroreflektor 30 ist
mit einer retroreflektierenden Beschichtung 32 versehen.
Er kann auch als handelsübliche
Retroreflexfolie oder als Retroreflektor mit regelmäßig angeordneten
Tripelspiegeln oder verspiegelten Tripelprismen ausgebildet sein.
-
Der
vom Retroreflektor 30 reflektierte Beleuchtungs-Lichtstrahl 22 durchläuft erneut – in entgegengesetzter
Richtung – das
Brillenglas 16 und wird dann als Beobachtungs-Lichtstrahl 34 zu
der Kamera 36, beispielsweise einer CCD-Kamera geführt. Die
Kamera 36 ist auf das Brillenglas 16 fokussiert und
erzeugt ein Bild des Brillenglases 16, in dem das Signierzeichen 18 vor
dem Hintergrund des Retroreflektors 30 sichtbar ist.
-
Der
Retroreflektor 30 ist über
eine nur äußerst schematisch
angedeutete Wirkverbindung 37, im dargestellten Beispiel
eine Antriebswelle, mit einem Antriebsmotor 38 verbunden.
Der Antriebsmotor 38 dreht den Retroreflektor 30 um eine
Vertikalachse, die mit der Achse 21 der Kamera 30 sowie
mit der Achse des Beleuchtungs-Lichtstrahls 22 vorzugsweise
fluchtet. Dies ist in 1 mit einem Pfeil 39 veranschaulicht.
-
Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die retroreflektierende
Beschichtung 32 im Bereich der vertikalen Drehachse des Retroreflektors 30 durchgehend
ausgebildet. Auf Grund dessen kann unter ungünstigen Umständen im
Bereich der Drehachse und einer kleinen kreisförmigen Umgebung darum ein Muster
erkennbar bleiben, das jedoch in der Praxis nur wenig stört. Es sei
bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Retroreflektor 30 aus
diesem Grunde auch kreisringförmig ausgebildet
sein kann, wie dies z.B. beim weiter unten noch erläuterten
Ausführungsbeispiel
gemäß 2 der
Fall ist.
-
Anstatt
den Retroreflektor 30 als Ganzes um eine Vertikalachse
zu drehen, kann man ihn auch linear und quer zur Achse 21 oszillieren
lassen. Wenn dabei Retroreflektoren mit einem gleichmäßigen Muster
der retroreflektierenden Elemente verwendet werden, muss in diesem
Fall darauf geachtet werden, dass eine geeignete Richtung der linearen
Oszillationsbewegung zu dem Muster eingestellt wird.
-
Schließlich ist
in einer weiteren Variante auch möglich, den Retroreflektor 30 in
einer parallelen Drehtranslation zu bewegen, ähnlich der Schwingbewegung
eines Schleiftellers einer Schwingschleifmaschine.
-
Insgesamt
kommt es bei der Bewegung des Retroreflektors 30 wesentlich
darauf an, dass sich dabei die regelmäßigen Strukturen des Retroreflektors 30 und
ein ggf. darauf anhaftender Schmutz als Bewegungsunschärfe verwischen.
Es wurde bereits erwähnt,
dass die Hauptkomponente der Bewegung des Retroreflektors 30 im
Wesentlichen quer zur optischen Achse 21 der Kamera 36 verlaufen
sollte.
-
Für die retroreflektierende
Beschichtung 32 des Retroreflektors 30 wird vorzugsweise
ein gleichmäßiges Muster
von Einzelelementen verwendet, z.B. regelmäßig angeordnete Tripelprismen
oder Tripelspiegel. Dann ist es sinnvoll, die Bewegung des Retroreflektors 30 mit
Vertikal-Synchronimpulsen der Kamera 36 zu verkoppeln.
-
Hierzu
wird die in 1 dargestellte Beschaltung eingesetzt.
Die Beschaltung besteht aus einem elektronischen Steuergerät 40,
das über
eine erste Leitung 41 an die Kamera 36 und über eine zweite
Leitung 42 an den Antriebsmotor 38 angeschlossen
ist. Das elektronische Steuergerät 40 gibt seinerseits über eine
dritte Leitung 43 Steuerbefehle an den Antriebsmotor 38 ab.
-
Über die
erste Leitung 41 werden die vertikalen Synchronimpulse
der Kamera 36 zum elektronischen Steuergerät 40 übertragen.
Der Motor 38 liefert über
die zweite Leitung 42 Encoderimpulse, die im elektronischen
Steuergerät 40 mit
den vertikalen Synchronimpulsen verglichen werden. Aus diesem Vergleich
wird ein Steuersignal für
den Strom oder die Spannung des Antriebsmotors 38 abgeleitet,
das über
die dritte Leitung 43 übertragen
wird. Die Regelung kann dabei eine Drehzahlsynchronisierung bewirken,
das heißt,
dass die Drehzahl des Antriebsmotors 38 an die Frequenz
der vertikalen Synchronimpulse angepasst wird. Besonders bevorzugt
ist jedoch darüber
hinaus eine phasenstarre Kopplung, so dass auch eine vorbestimmte
Phasenlage zwischen der periodischen Bewegung des Antriebsmotors 38 (beispielsweise
der Drehbewegung) und den vertikalen Synchronimpulsen der Kamera 36 sichergestellt ist.
-
Durch
die Verwendung eines bewegten Retroreflektors 30 wird erreicht,
dass der Hintergrund, vor dem das Brillenglas 16 in der
Kamera 36 abgebildet wird, homogen ist. Man vermeidet daher
den Nachteil bekannter Anordnungen, bei denen dem zu erkennenden
Signierzeichen noch eine andere unscharfe Struktur überlagert
ist, die sogar die Größenordnung
des zu erkennenden Signierzeichens haben kann. Wenn man hingegen
den Retroreflektor 30 in der beschriebenen Weise bewegt,
kann man bei der Bildverarbeitung ein homogenes Grundbild abziehen.
Dies ist bei bekannten Vorrichtungen schon deswegen nicht möglich, weil
das inhomogene Hintergrundmuster bei unterschiedlich gewölbten Brillengläsern in
unterschiedlicher Größe abgebildet
wird.
-
Besonders
vorteilhaft ist es bei der Beobachtung des kontrastierten Bildes,
wenn man das Videosignal der Kamera
36 zusätz lich über eine
Kontrastierungseinrichtung laufen lässt. Diese führt z.B.
eine lokale Faltungsoperation auf den Grauwerten mit einer Kernfunktion
aus, die in mehrere Richtungen differenzierenden Charakter hat.
Einzelheiten dazu finden sich in der eingangs genannten
DE 103 33 426 A1 .
-
Beim
Ausführungsbeispiel
gemäß 2 bezeichnet 44 eine
Vorrichtung, nämlich
ein Scheitelbrechwert-Messgerät,
mit einem lichtdichten Gehäuse 46.
-
Beim
Ausführungsbeispiel
gemäß 2 ist eine
Vorrichtung 44 mit einem Gehäuse 46 dargestellt,
das eine Aussparung 48 aufweist. Mit 50 ist ein Brillenglas
bezeichnet. Das Brillenglas 50 liegt auf einer Auflage 54 und
entspricht gegenständlich
dem Brillenglas 16 aus 1, d.h.
es ist ebenfalls mit einer dicken, phototropen Beschichtung versehen
(in 2 nicht dargestellt).
-
Ferner
ist in 2 nur ein Signierzeichen 52 abgebildet.
In der Realität
sind jedoch zwei Signierzeichen vorgesehen, die sich im vorgegebenen
Abstand oberhalb bzw, unterhalb der Zeichenebene befinden. Diese
beiden Signierzeichen definieren mit ihrer Lage diejenige Stelle
des Brillenglases 50, an der eine physikalische Eigenschaft,
z.B. die Brechkraft des Brillenglases 50, gemessen werden
soll. Auf diese Stelle wird ein Mess-Lichtstrahl 64 gerichtet. Zu diesem
Zweck wird das Brillenglas 50 von einem Bediener auf eine
rohrförmige
Auflage 54 aufgelegt und dort relativ zu den Signierzeichen 52 manuell
ausgerichtet. Es kann sich dabei um ein handelsübliches Scheitelbrechwert-Messgerät handeln.
Bei diesem wird das Brillenglas 50 bei der Messung so positioniert,
dass die kontrastiert angezeigten Signierzeichen 52 im
Kamerabild an einer vorgegebenen Stelle liegen. Die Signierzeichen 52 liegen
somit nicht an der Messstelle selbst, sondern in einer bestimmten geometrischen
Relation dazu.
-
Das
Gehäuse 46 weist
lediglich auf der in 2 rechten Seite die von außen zugängliche
Aussparung 48 auf. In dieser Aussparung 48 befindet sich
eine Aufnahme für
das Brillenglas 50, das mit den Signierzeichen 52 versehen
ist.
-
Unterhalb
des Brillenglases 50 befindet sich ein hier nur schematisch
angedeuteter, kreisringförmiger
Retroreflektor 56, der mittels (nicht dargestellter) Antriebsmittel
drehbar ist, wie mit einem Pfeil 58 angedeutet. Insofern
gilt das Gleiche, was weiter oben zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 erläutert wurde.
-
Im
Gehäuse 46 befindet
sich eine obere Kammer 60, an deren linkem Ende eine Mess-Lichtquelle 62 angeordnet
ist. Die Mess-Lichtquelle 62 sendet
einen Mess-Lichtstrahl 64 aus. Dieser läuft zunächst durch ein erstes Farbfilter 66 und
dann durch eine Blende 68, ehe er in einem Prisma 70 oder
einem entsprechenden Spiegel nach unten umgelenkt wird. Der Mess-Lichtstrahl 64 läuft dann durch
einen Prismenkompensator 72 sowie durch ein Loch in einem
durchbohrten Spiegel 73 und trifft dann auf die Oberseite
des Brillenglases 50 auf. Er durchläuft das Brillenglas 50 sowie
die Auflage 54 und durchsetzt dann ein in bevorzugter Weiterbildung
der Erfindung vorgesehenes zweites Farbfilter 74, ehe er auf
einen Sensor 76 trifft.
-
In
einer zentralen Kammer 77 des Gehäuses 46 befindet sich
eine Beleuchtungs-Lichtquelle 78, von der drei Ausführungsbeispiele
weiter unten an Hand der 3 bis 5 noch erläutert werden.
-
Die
Beleuchtungs-Lichtquelle 78 sendet einen Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 aus.
Dieser gelangt zunächst
auf einen Umlenkspiegel 80 und dann auf einen als Strahlenteiler 81 wirkenden
halbdurchlässigen
Spiegel. Ein durch den Strahlenteiler 81 hindurchtretender
Anteil des Beleuchtungs-Lichtstrahls 79 wird in einer Lichtfalle 75 absorbiert,
die hinter dem Strahlenteiler 81 angeordnet ist. Der Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 wird
im Wesentlichen jedoch von dem Strahlenteiler 81 nach rechts
umgelenkt, um dann auf ein Prisma 82 oder einen Spiegel
zu treffen, der den Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 nach unten
umlenkt. Nach erneuter Umlenkung durch einen Umlenkspiegel 83 läuft der
Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 durch ein Fenster 84 der
Aussparung 48 und trifft auf den durchbohrten Spiegel 73,
der den Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 wiederum nach unten
umlenkt, wo er auf das Brillenglas 50 trifft und das Signierzeichen 52 beleuchtet.
-
Der
vom Brillenglas 50 bzw. dem Signierzeichen 52 reflektierte
Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 bildet nun einen Beobachtungs-Lichtstrahl 85,
der zunächst
nach oben verläuft
und dann über
den durchbohrten Spiegel 73, den Umlenkspiegel 83,
das Prisma 82 und den Strahlenteiler 81 auf ein
weiteres Prisma 86 oder einen entsprechenden Spiegel gelangt, der
den Beobachtungs-Lichtstrahl 85 nach
unten umlenkt, wo er über
ein Objektiv 87 zu einer CCD-Kamera 88 gelangt.
Das Prisma 86, das Objektiv 87 und die CCD-Kamera 88 befinden
sich in einer linken Kammer 89 des Gehäuses 46.
-
Die
Eintrittspupille des Objektivs 87 und die Austrittspupille
der Beleuchtungs-Lichtquelle 78 sind bezüglich des
Strahlenteilers 81 zueinander konjugiert.
-
Die
Vorrichtung 44 gemäß 2 arbeitet
wie folgt:
In einem Messzweig wird der Mess-Lichtstrahl 64 von der
Mess-Lichtquelle 62 in
der beschriebenen Weise auf das Brillenglas 50 eingestrahlt,
durchsetzt dieses und gelangt auf den Sensor 76. Auf diese
Weise können
physikalische Eigenschaften des Brillenglases gemessen werden. Zur
besseren Unterscheidung vom Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 bzw.
vom Beobachtungs-Lichtstrahl 85 wird der Mess-Lichtstrahl 64 mit einer
anderen Lichtwellenlänge
ausgestrahlt, beispielsweise als grünes Licht. Hierzu ist das erste Farbfilter 66 als
Grünfilter
ausgestaltet. Das zweite Farbfilter 74 vor dem Sensor 76 hat
demgegenüber die
Funktion eines Sperrfilters, das andere Lichtwellenlängen, insbesondere
die der Beleuchtungs-Lichtquelle 78, nicht durchlässt. Auf
diese Weise wird verhindert, dass anderes Licht außer dem
Mess-Lichtstrahl 64 auf
den Sensor 76 gelangt.
-
Gleichzeitig
wird über
die Beleuchtungs-Lichtquelle 78 der Beleuchtungs-Lichtstrahl 79 in
der beschriebenen Weise auf das Brillenglas 50 gerichtet,
um dort das Signierzeichen 52 zu beleuchten. Das reflektierte
Bild des Signierzeichens 52 gelangt dann als Beobachtungs-Lichtstrahl 85 zur CCD-Kamera 88 und
wird von dort als Videosignal ausgewertet.
-
Während dies
geschieht, wird der Retroreflektor 56 unterhalb des Brillenglases 50 bewegt (Pfeil 58)
und zwar in der bereits beschriebenen Weise, nämlich um die Auflage 54 herum
rotierend oder in paralleler Drehtranslation.
-
Die
Frequenz einer der vorgenannten periodischen Bewegungen des Retroreflektors 56 wird
dabei wiederum so gewählt,
dass sie an eine Auslesefrequenz der Kamera 88 angepasst
ist.
-
Auch
hier versteht sich, dass eine weitere Kontrastierung durch Faltungsoperationen
der oben erläuterten
Art bewirkt werden kann.
-
Über die
Auswertung des Videosignales der CCD-Kamera 88 kann alternativ
oder zusätzlich
zum Sensor 76 auch eine Messung eines physikalischen Parameters
des Brillenglases 50 vorgenommen werden.
-
Im
Allgemeinen wird jedoch angestrebt, den Messzweig einerseits und
den Beleuchtungs-/Beobachtungszweig andererseits voneinander zu
entkoppeln.