DE202022100250U1

DE202022100250U1 - Flat scanner to implement the stereophotometry technique

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Publication number: DE202022100250U1
Application number: DE202022100250.9U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2022-01-18
Publication date: 2022-03-28
Anticipated expiration: 2032-01-19
Also published as: CN217486531U; IT202100005123U1

Abstract

Flachscanner (100), der ausgelegt ist, um die Stereophotometrietechnik zu implementieren, wobei dieser Flachscanner (100) Folgendes umfasst:
- eine Abtastebene (γ), auf der ein abzutastendes Objekt (O) positionierbar ist;
- eine Erfassungsvorrichtung (1), die entlang einer vertikalen optischen Achse (Y) angeordnet ist und senkrecht zur Abtastebene (γ) verläuft, wobei die Erfassungsvorrichtung (1) einen Bilderfassungssensor (1a) vom linearen Typ umfasst, der ausgelegt ist, um mindestens ein Bild zu erfassen, das sich auf einen Abschnitt des Objekts (O) bezieht, der entlang einer Abtastlinie (L) auf der Scanebene (γ) liegt, wobei die Abtastlinie (L) die Scanebene (γ) ein eine erste und eine zweite Halbebene (γ1, γ2) teilt;
- ein erstes Paar Leuchtquellen (2a, 2b), die oberhalb der ersten Halbebene (γ1) angeordnet sind und sich parallel zur Abtastlinie (L) entwickeln;
- ein zweites Paar Leuchtquellen (2c, 2d), die oberhalb der zweiten Halbebene (γ2) angeordnet sind und sich parallel zur Abtastlinie (L) entwickeln, wobei das erste und das zweite Paar Leuchtquellen (2a, 2b, 2c, 2d) symmetrisch zur Abtastlinie (L) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass er für jede Leuchtquelle des ersten und des zweiten Paars Leuchtquellen (2a, 2b, 2c, 2d) eine Leuchtgruppe (3) umfasst, umfassend eine Vielzahl von LED-Lichtern (5) und eine Vielzahl von asymmetrischen Linsen (3a), von denen eine jede mit einem jeweiligen LED-Licht (5) der Vielzahl assoziiert ist, wobei die Leuchtgruppe (3) ausgelegt ist, um ein Lichtbündel (F), das von der Leuchtquelle (2a, 2b, 2c, 2d) auf die Abtastebene (γ) ausgestrahlt wird, in einem vorgegebenen Ablenkungswinkel abzulenken.

A flat scanner (100) designed to implement the technique of stereophotometry, said flat scanner (100) comprising:
- A scanning plane (γ) on which an object to be scanned (O) can be positioned;
- a detection device (1) arranged along a vertical optical axis (Y) and perpendicular to the scanning plane (γ), the detection device (1) comprising an image detection sensor (1a) of the linear type, designed to detect at least one to acquire an image relating to a portion of the object (O) lying along a scan line (L) on the scan plane (γ), the scan line (L) defining the scan plane (γ) and a first and a second half-plane ( γ1, γ2);
- a first pair of luminous sources (2a, 2b) arranged above the first half-plane (γ1) and developing parallel to the scanning line (L);
- a second pair of light sources (2c, 2d) located above the second half-plane (γ2) and developing parallel to the scan line (L), the first and second pairs of light sources (2a, 2b, 2c, 2d) being symmetrical to the scanning line (L), characterized in that for each light source of the first and second pair of light sources (2a, 2b, 2c, 2d) it comprises a light group (3) comprising a plurality of LED lights (5) and a Plurality of asymmetrical lenses (3a), each associated with a respective LED light (5) of the plurality, the luminous group (3) being adapted to illuminate a light beam (F) coming from the luminous source (2a, 2b , 2c, 2d) is radiated onto the scanning plane (γ) to be deflected at a predetermined deflection angle.

Description

Diese Erfindung betrifft einen Flachscanner, der ausgelegt ist, um die Stereophotometrietechnik zu implementieren.This invention relates to a flat panel scanner designed to implement the stereophotometric technique.

Insbesondere findet der erfindungsgegenständliche Flachscanner umfassenden Einsatz im Bilderfassungsbereich.In particular, the flat scanner that is the subject of the invention is used extensively in the field of image acquisition.

Bekanntermaßen ermöglicht die Stereophotometrietechnik die Gewinnung von 3-D-Informationen ausgehend von einer Bilderreihe in Farbe oder Graustufen. Da diese Technik besonders gut geeignet ist, um genaue Einzelheiten von tendenziell zweidimensionalen Oberflächen (beispielsweise einem Gemälde, einem Basrelief, einer Marmorplatte und dergleichen) zu erfassen, dagegen aber nicht in der Lage ist, die Form komplexer dreidimensionaler Objekte (beispielsweise eines Gefäßes) zu erfassen, eignet sie sich, um in einen Flachbildscanner implementiert zu werden, um Materialien und Oberflächen abzutasten und gleichzeitig digitale Informationen zu Farbe und 3-D-Elevation wiederzugeben.As is known, the stereophotometric technique makes it possible to obtain 3D information from a series of color or grayscale images. Because this technique is particularly good at capturing precise details of surfaces that tend to be two-dimensional (e.g., a painting, a bas-relief, a marble slab, and the like), but is incapable of capturing the shape of complex three-dimensional objects (e.g., a vessel). capture, it is suitable to be implemented in a flat panel scanner to scan materials and surfaces and at the same time reproduce digital information on color and 3-D elevation.

Die Stereophotometrietechnik wird bekanntermaßen implementiert, indem ein auf einer Abtastebene befindliches Objekt mittels einer Vielzahl von selektiv aktivierbaren Leuchtquellen beleuchtet wird und indem bei jeder Aktivierung ein dieses Objekt darstellendes Bild erfasst wird.As is known, the stereophotometric technique is implemented by illuminating an object located on a scanning plane by means of a multiplicity of selectively activatable light sources and by capturing an image representing this object with each activation.

Zur Implementierung der Stereophotometrietechnik werden in der Regel Flachscanner genutzt, die eine Abtastebene umfassen, auf der das Objekt angeordnet wird, sowie eine Vielzahl von Leuchtquellen, sodass das Objekt aus verschiedenen Richtungen beleuchtet werden kann.Flat scanners are typically used to implement the stereophotometric technique, comprising a scanning plane on which the object is placed and a variety of light sources so that the object can be illuminated from different directions.

Die bekannten Flachscanner umfassen einen Bilderfassungssensor, der ausgelegt ist, um ein Bild bezüglich des Objekts zu erfassen, und ein optisches System, das zwischen dem Bilderfassungssensor und der Abtastebene eingesetzt und zum Bilderfassungssensor entlang einer vertikalen Achse, die senkrecht zur Abtastebene angeordnet ist, ausgerichtet ist.The known flat scanners comprise an image acquisition sensor, which is designed to acquire an image relative to the object, and an optical system which is inserted between the image acquisition sensor and the scanning plane and is aligned with the image acquisition sensor along a vertical axis which is arranged perpendicularly to the scanning plane .

Bei den oben genannten Scannern werden die Leuchtquellen jeweils einzeln eingeschaltet, und bei jeder Einschaltung wird ein Bild des Objekts und/oder ein Bild eines Abschnitts von diesem vom Bilderfassungssensor erfasst.In the above scanners, the light sources are switched on one at a time, and with each switch-on an image of the object and/or an image of a portion thereof is captured by the image capture sensor.

Obwohl die Stereophotometrietechnik anders als die anderen 3-D-Bilderfassungstechniken die Verwendung von eigens dafür vorgesehenen 3-D-Vorrichtungen (beispielsweise Lasern, konfokalen Vorrichtungen und dergleichen) nicht erfordert, auch wenn sie die Erlangung von detaillierten Farb- und Elevationsinformationen ermöglicht, ist es zur Erzielung optimaler Resultate notwendig, dass die Leuchtquellen im Sensor angeordnet sind, sodass mindestens vier ausreichend voneinander verschiedene Beleuchtungsrichtungen erhalten werden, und dass das von jeder Leuchtquelle erzeugte Licht das abzutastende Objekt gleichmäßig beleuchtet.Although the stereophotometric technique, unlike the other 3-D imaging techniques, does not require the use of dedicated 3-D devices (e.g., lasers, confocal devices, and the like), even though it enables detailed color and elevation information to be obtained, it is In order to achieve optimal results, it is necessary that the light sources are arranged in the sensor so that at least four sufficiently different directions of illumination are obtained and that the light produced by each light source uniformly illuminates the object to be scanned.

Ein Beispiel für einen bekannten Scanner liefert das Patentdokument EP 3210370 , das einen Flachscanner zeigt, der ein optisches System, einen linearen Bildsensor, d. h. einen Sensor, der in der Lage ist, ein Bild bezüglich eines Abschnitts des Objekts, liegend entlang einer Abtastlinie, die auf der Abtastebene definiert ist, zu erfassen, und eine erste und eine zweite Leuchtquelle umfasst, die an den Seiten der Abtastlinie angeordnet sind und sich parallel zur Abtastlinie entwickeln.The patent document provides an example of a known scanner EP 3210370 , which shows a flat scanner comprising an optical system, a linear image sensor, ie a sensor capable of capturing an image relative to a portion of the object lying along a scan line defined on the scan plane, and a first and second light sources located at the sides of the scan line and developing parallel to the scan line.

In dieser Situation wird das Objekt zum Abtasten auf der Abtastebene positioniert und die erste Leuchtquelle wird eingeschaltet. Anschließend wird ein das Objekt darstellendes Bild erfasst. Am Ende dieses Vorgangs wird die erste Leuchtquelle ausgeschaltet, während die zweite Leuchtquelle eingeschaltet wird und der Erfassungsvorgang wiederholt wird.In this situation, the object for scanning is positioned on the scanning plane and the first light source is switched on. An image representing the object is then captured. At the end of this process, the first light source is switched off while the second light source is switched on and the detection process is repeated.

Da bekannt ist, dass das Ergebnis umso besser ist, je größer die Zahl der unterschiedlichen Richtungen ist, aus denen das Objekt beleuchtet wird, wird das Objekt bei den bekannten Scannern, die nur zwei Leuchtquellen aufweisen, auf der Abtastebene neu positioniert, sodass es gegenüber der vorherigen Ausrichtung um 90° gedreht ist. In dieser Situation werden die Beleuchtungsvorgänge durch die erste und die zweite Leuchtquelle wiederholt wie auch die entsprechenden Erfassungs- und Bewegungsvorgänge.Since it is known that the greater the number of different directions from which the object is illuminated, the better the result. In the known scanners, which have only two light sources, the object is repositioned on the scanning plane so that it is opposite rotated 90° from the previous orientation. In this situation, the illumination processes by the first and second light sources are repeated, as are the corresponding detection and movement processes.

So besteht ohne Erhöhung der Anzahl an Leuchtquellen (und somit der Gesamtabmessungen des Scanners) die Möglichkeit, Bilder des Objekts zu erfassen, wenn dieses aus vier unterschiedlichen Richtungen beleuchtet wird. Unvorteilhafterweise weist ein solcher Scanner zahlreiche Nachteile auf. Die Ausrichtung und Verarbeitung der vor und nach der Drehung des Objekts um 90° erfassten Bilder sind schwierig. Wenn das Objekt um 90° gedreht wird, besteht darüber hinaus stets die Möglichkeit, dass dieses die Abmessungen der Abtastebene überschreitet, wodurch somit auch zusätzliche Erfassungen und ein entsprechender Stitching-Vorgang der Bilder erforderlich sind.Thus, without increasing the number of light sources (and thus the overall dimensions of the scanner), it is possible to capture images of the object when it is illuminated from four different directions. Unfortunately, such a scanner suffers from numerous disadvantages. The alignment and processing of the images captured before and after rotating the object 90° is difficult. Furthermore, if the object is rotated 90°, there is always a chance that it will exceed the scan plane dimensions, thus also requiring additional acquisitions and appropriate stitching of the images.

Ein weiterer Nachteil basiert zudem auf der Tatsache, dass das Objekt von Hand gedreht werden muss, wodurch die Nutzung des Scanners besonders unpraktisch ist.Another disadvantage is based on the fact that the object has to be rotated by hand, which makes using the scanner particularly inconvenient.

Dieses Problem wird teilweise durch Flachscanner gelöst, die mindestens zwei Leuchtquellen aufweisen, an denen entfernbar Lichtablenker angebracht werden können, sodass die Ausstrahlrichtung des Lichts in einem vorgegebenen Winkel abgelenkt wird.This problem is partially solved by flat panel scanners that have at least two light sources to which light deflectors can be removably attached so that the direction of emission of the light is deflected at a predetermined angle.

In dieser Situation werden die Ablenker so auf den Leuchtquellen montiert, dass das von ihnen ausgestrahlte Licht umgeleitet (oder abgelenkt) wird. Danach werden die Quellen abwechselnd eingeschaltet und die entsprechenden Vorgänge zur Erfassung der Bilder und zur Bewegung durchgeführt.In this situation, the deflectors are mounted on the light sources in such a way that the light they emit is redirected (or deflected). Thereafter, the sources are alternately turned on and the appropriate operations for capturing the images and motion are performed.

Nach Abschluss dieser Vorgänge werden die Ablenker entfernt, gedreht und erneut an den Leuchtquellen angebracht, sodass sie im Vergleich zu vorher gekippt sind. In dieser Situation werden das Einschalten der Leuchtquellen, die Bewegung des Objekts auf der Abtastebene und die Erfassung der Bilder wiederholt.After completing these operations, the deflectors are removed, rotated and reattached to the light sources so that they are tilted compared to before. In this situation, turning on the light sources, moving the object on the scan plane, and capturing the images are repeated.

Mittels der Montage der Ablenker auf den Leuchtquellen (zuvor in eine Richtung ausgerichtet und anschließend in die andere Richtung) kann eine Beleuchtung des Objekts aus mindestens vier unterschiedlichen Richtungen erzielt werden. Unvorteilhafterweise weist auch dieser Scanner den Nachteil auf, dass er einen manuellen Eingriff erfordert, um unterschiedliche Beleuchtungsrichtungen zu erwirken. In dieser Situation ist der Scanner besonders unpraktisch und ziemlich empfindlich, da das Risiko besteht, die Ablenker während ihres Entfernens und/oder Anbringens an den zwei Leuchtquellen zu beschädigen.By mounting the deflectors on the light sources (first aligned in one direction and then in the other direction), it is possible to illuminate the object from at least four different directions. Unfortunately, this scanner also has the disadvantage that it requires manual intervention in order to bring about different directions of illumination. In this situation, the scanner is particularly inconvenient and rather delicate, since there is a risk of damaging the deflectors during their removal and/or attachment to the two light sources.

Um das abzutastende Objekt aus mehreren unterschiedlichen Richtungen zu beleuchten, sind darüber hinaus Flach- oder Planetenscanner wie beispielsweise der in EP 3210370 dargestellte Scanner bekannt.In order to illuminate the object to be scanned from several different directions, flat or planetary scanners such as the one in EP 3210370 scanner shown known.

Diese Scanner umfassen ein erstes und ein zweites Paar Leuchtquellen, ein optisches System und einen linearen Bildsensor. In dieser Situation werden die Leuchtquellen jeweils einzeln eingeschaltet, und bei jeder Einschaltung wird ein Bild des Abschnitts des Objekts, der unter dem Bildsensor liegt, erfasst. Anschließend wird das Objekt (oder im Gegenteil die Einheit aus optischem System, Bildsensor und Leuchtquellen) so bewegt, dass angrenzende Abschnitte progressiv unter dem Bildsensor liegen und somit erfasst werden.These scanners include first and second pairs of light sources, an optical system, and a linear image sensor. In this situation, the light sources are turned on one at a time, and at each turn on, an image of the portion of the object underlying the image sensor is captured. Then the object (or, on the contrary, the unit made up of the optical system, image sensor and light sources) is moved in such a way that adjacent sections are progressively under the image sensor and are thus detected.

Bei diesen bekannten Scannern befinden sich die Leuchtquellen des ersten Paars in der Regel an den Seiten der Abtastlinie und entwickeln sich parallel zu dieser. Die Leuchtquellen des zweiten Paars befinden sich im Wesentlichen an den Enden der Abtastlinie und entwickeln sich entlang einer Richtung, die quer zu dieser verläuft.In these known scanners, the light sources of the first pair are usually on the sides of the scan line and develop parallel to it. The light sources of the second pair are located substantially at the ends of the scan line and develop along a direction transverse to it.

Auch wenn die Abtastebene aus vier verschiedenen Richtungen beleuchtet wird, sind die Leuchtquellen des zweiten Paars in dieser Situation unvorteilhafterweise nicht in der Lage, die Abtastlinie mit einem Lichtbündel zu beleuchten, dessen Strahlen einheitliche Einfallswinkel auf der Abtastlinie und somit auf dem darauf liegenden Objektabschnitt aufweisen. Die Strahlen, die auf das Ende der Abtastlinie treffen, das sich der eingeschalteten Leuchtquelle am nächsten befindet, weisen einen größeren Einfallswinkel als die Strahlen auf, die auf das Ende der Abtastlinie treffen, das der Leuchtquelle entgegengesetzt ist.Even if the scanning plane is illuminated from four different directions, the light sources of the second pair in this situation are disadvantageously unable to illuminate the scanning line with a light beam whose rays have uniform angles of incidence on the scanning line and thus on the object section lying on it. The rays striking the end of the scan line closest to the illuminated source that is on have a greater angle of incidence than the rays striking the end of the scan line opposite the luminous source.

Dies beinhaltet eine minderwertige Qualität der erfassten Bilder und somit eine mangelhafte Präzision der Abtastung und der digitalen Rekonstruktion des abgetasteten Objekts.This implies inferior quality of the captured images and thus poor precision of the scanning and the digital reconstruction of the scanned object.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, sind Flachscanner bekannt, bei denen die Leuchtquellen des zweiten Paars an den Enden der Abtastlinie angeordnet sind und sich entlang der Abtastlinie entwickeln. Bei diesen Scannern ist die Abtastlinie auf wenige Zentimeter begrenzt, wodurch einfach das Problem hinsichtlich der gleichmäßigen Beleuchtung von deren Enden erheblich vereinfacht wird. Die Leuchtquellen des ersten und des zweiten Paars sind im Wesentlichen kreuzförmig oberhalb der Abtastebene angeordnet. Bei dieser Art von Scanner kommen ein nicht herkömmliches optisches System vom telezentrischen Typ und ein Erfassungsschema vom Typ x, y zum Einsatz. In dieser Situation erfolgt die Abtastung von großformatigen Objekten mittels der Erfassung von aneinander angrenzenden Abschnitten (Streifen), die dann per Software zusammengefügt oder gekuppelt werden müssen.In order to overcome this disadvantage, flat scanners are known in which the light sources of the second pair are located at the ends of the scan line and develop along the scan line. With these scanners, the scan line is limited to a few centimeters, which simply greatly simplifies the problem of evenly illuminating their ends. The light sources of the first and the second pair are arranged essentially in the shape of a cross above the scanning plane. This type of scanner uses a non-conventional telecentric-type optical system and an x,y-type detection scheme. In this situation, the scanning of large format objects is done by detecting adjacent sections (strips) that must then be joined or coupled by software.

Unvorteilhafterweise ist der Bau dieser Scanner kostspielig und komplex, und diese erfordern äußerst lange Erfassungszeiten, um großformatige Objekte zu erfassen, vor allem im Vergleich zu den herkömmlichen Scannern, die auf traditionellen Optiken und einer Abtastlinie mit großen Abmessungen basieren. Die technische Aufgabe dieser Erfindung ist es somit, einen Flachscanner bereitzustellen, der in der Lage ist, die Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen.Unfortunately, these scanners are expensive and complex to build and they require extremely long acquisition times to acquire large-sized objects, especially when compared to the traditional scanners based on traditional optics and a large-sized scan line. The technical task of this invention is thus to provide a flat scanner capable of eliminating the disadvantages of the prior art.

Aufgabe dieser Erfindung ist es somit, einen Flachscanner bereitzustellen, der das Problem in Bezug auf die Positionierung und Anordnung der Leuchtquellen vereinfacht und der gleichzeitig in der Lage ist, Abtastungen von guter Qualität mithilfe der Stereophotometrietechnik zu liefern.The object of this invention is therefore to provide a flat scanner that simplifies the problem related to the positioning and arrangement of the light sources and at the same time is able to provide scans of good quality using the stereophotometric technique.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen Flachscanner bereitzustellen, der kompakt ist.Another object of this invention is to provide a flat scanner that is compact.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen Flachscanner bereitzustellen, der strikte bauliche Einschränkungen aufweist, um eine gute, jedoch gleichzeitig flexible Abtastung zu erzielen, sodass sich der Scanner unterschiedlichen Bedürfnissen anpassen lässt.Another object of this invention is to provide a flat scanner that has strict structural limitations to achieve good scanning but at the same time flexible, so that the scanner can be adapted to different needs.

Die angegebene technische Aufgabe und die angegebenen Ziele werden im Wesentlichen durch einen Flachscanner erfüllt bzw. erreicht, der die in einem oder mehreren der beigefügten Ansprüche ausgeführten technischen Merkmale umfasst. Die abhängigen Ansprüche entsprechen möglichen Ausführungsformen der Erfindung.The stated technical task and aims are essentially achieved by a flat scanner comprising the technical features set out in one or more of the appended claims. The dependent claims correspond to possible embodiments of the invention.

Weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich deutlicher aus der ungefähren und daher nicht einschränkenden Beschreibung einer Ausführungsform eines Flachscanners.Other features and advantages of this invention will emerge more clearly from the approximate and therefore non-limiting description of an embodiment of a flat scanner.

Diese Beschreibung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausgeführt, die ausschließlich als Richtangaben geliefert werden und daher nicht einschränkend sind. Es zeigt:

- 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgegenständlichen Flachscanners;
- 2 eine Vorderansicht des Flachscanners aus 1;
- 2A eine Vergrößerung einer Einzelheit aus 2;
- 3 eine Draufsicht des Flachscanners aus 1;
- 4A-4D einen Betriebsablauf des erfindungsgegenständlichen Flachscanners;
- 5A und 5B Vergrößerungen weiterer Ausführungsformen des Flachscanners;
- 6 eine Seitenansicht einer Leuchtgruppe, die Teil dieser Erfindung ist.

This description is carried out below with reference to the accompanying drawings, which are provided purely as indicative and therefore non-limiting. It shows:

- 1 a perspective view of the subject invention flat scanner;
- 2 a front view of the flat scanner 1 ;
- 2A an enlargement of a detail 2 ;
- 3 a top view of the flat scanner 1 ;
- 4A-4D an operation flow of the subject flat scanner;
- 5A and 5B Enlargements of further embodiments of the flat scanner;
- 6 Figure 12 is a side view of a light assembly forming part of this invention.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ist mit 100 ein Flachscanner bezeichnet, der ausgelegt ist, um die Stereophotometrietechnik zu implementieren.With reference to the accompanying figures, 100 denotes a flat scanner designed to implement the stereophotometry technique.

Der Flachscanner 100 umfasst eine Abtastebene γ, auf der ein abzutastendes Objekt „O“ positionierbar ist.The flat scanner 100 includes a scanning plane γ, on which an object “O” to be scanned can be positioned.

Unter dem Begriff „Flachscanner“ ist ein Scanner zu verstehen, bei dem die Erfassung von Bildern, die das Objekt „O“ darstellen, erfolgt, indem verschiedene einzelne Abschnitte der Abtastebene γ und somit des darauf liegenden Objekts „O“ abgetastet werden.The term "flat scanner" is understood to mean a scanner in which the acquisition of images representing the object "O" takes place by scanning different individual sections of the scanning plane γ and thus the object "O" lying on it.

Der erfindungsgegenständliche Flachscanner 100 umfasst eine Erfassungsvorrichtung 1.The flat scanner 100 that is the subject of the invention comprises a detection device 1.

Die Erfassungsvorrichtung 1 ist entlang einer vertikalen optischen Achse „Y“ angeordnet, die senkrecht zur Abtastebene γ verläuft.The detection device 1 is arranged along a vertical optical axis "Y" which is perpendicular to the scanning plane γ.

Die Erfassungsvorrichtung 1 ist ausgelegt, um mindestens ein Bild des abzutastenden Objekts „O“ oder ein Bild eines Teils dieses Objekts „O“, insbesondere des in einem Abschnitt der Abtastebene γ liegenden Teils, unter der Erfassungsvorrichtung 1 zu erfassen.The detection device 1 is designed to capture at least an image of the object “O” to be scanned or an image of a part of this object “O”, in particular the part lying in a section of the scanning plane γ, under the detection device 1 .

Vorzugsweise ist die Erfassungsvorrichtung 1 ausgelegt, um eine Abfolge von das abzutastende Objekt „O“ darstellenden Bildern zu erfassen, sodass eine digitale Rekonstruktion des Objekts „O“ erzielt wird, die getreu und vollständig ist, nach einem Verfahren, das im Folgenden ausführlich beschrieben ist.Preferably, the acquisition device 1 is designed to acquire a sequence of images representing the object "O" to be scanned, so as to obtain a digital reconstruction of the object "O" that is faithful and complete, according to a method that is described in detail below .

In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Erfassungsvorrichtung 1 einen Bilderfassungssensor 1a vom linearen Typ, der ausgelegt ist, um mindestens ein Bild zu erfassen, das sich auf einen Abschnitt des Objekts „O“ bezieht, der entlang einer Abtastlinie „L“ auf der Scanebene γ liegt.In the preferred embodiment, the capturing device 1 comprises a linear-type image capturing sensor 1a designed to capture at least one image relating to a portion of the object "O" lying along a scan line "L" on the scan plane γ .

Insbesondere führt der Bilderfassungssensor 1a vom linearen Typ eine Abtastung des Objekts „O“ durch, indem progressiv Bilder in Bezug auf Abschnitte von diesem erfasst werden, die progressiv entlang der Abtastlinie „L“ liegen, wie ausführlich im Folgenden beschrieben ist.Specifically, the linear type image sensing sensor 1a scans the object "O" by progressively capturing images with respect to portions thereof that are progressive along the scanning line "L" as will be described in detail below.

Gemäß der Darstellung in 1 teilt die Abtastlinie „L“ die Abtastebene γ in eine erste und eine zweite Halbebene γ1, γ2.According to the illustration in 1 the scanning line "L" divides the scanning plane γ into a first and a second half-plane γ1, γ2.

Der erfindungsgegenständliche Flachscanner 100 umfasst zudem ein erstes Paar Leuchtquellen 2a, 2b, die oberhalb der ersten Halbebene γ1 angeordnet sind und sich parallel zur Abtastlinie „L“ entwickeln.The flat scanner 100 which is the subject of the invention also comprises a first pair of luminous sources 2a, 2b which are arranged above the first half-plane γ1 and develop parallel to the scan line "L".

In der bevorzugten Ausführungsform sind die Leuchtquellen des ersten Paars Leuchtquellen 2a, 2b im Wesentlichen übereinander angeordnet.In the preferred embodiment, the light sources of the first pair of light sources 2a, 2b are arranged essentially one above the other.

Der Flachscanner 100 umfasst zudem ein zweites Paar Leuchtquellen 2c, 2d, die oberhalb der zweiten Halbebene γ2 angeordnet sind und sich parallel zur Abtastlinie „L“ entwickeln.The flat scanner 100 also includes a second pair of light sources 2c, 2d located above the second half-plane γ2 and developing parallel to the scan line "L".

Die Leuchtquellen des zweiten Paars Leuchtquellen 2c, 2d sind im Wesentlichen übereinander angeordnet.The light sources of the second pair of light sources 2c, 2d are arranged essentially one above the other.

Gemäß der Darstellung in 1 und 2 sind das erste und das zweite Paar Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d symmetrisch zur Abtastlinie „L“ angeordnet.According to the illustration in 1 and 2 the first and the second pair of light sources 2a, 2b, 2c, 2d are arranged symmetrically to the scanning line "L".

Eine jede Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d des ersten und des zweiten Paars ist selektiv aktivierbar, um ein Lichtbündel „F“ auf die Abtastebene γ auszustrahlen. Insbesondere umfasst der Scanner 100 eine Steuereinheit (nicht dargestellt), die ausgelegt ist, um die Leuchtquellen des ersten und des zweiten Paars Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d selektiv zu aktivieren, sodass die Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d ein jeweiliges Lichtbündel „F“ auf die Abtastebene γ ausstrahlen.Each light source 2a, 2b, 2c, 2d of the first and second pair can be selectively activated in order to emit a light beam "F" onto the scanning plane γ. In particular, the scanner 100 includes a control unit (not shown) that is designed to selectively activate the light sources of the first and second pairs of light sources 2a, 2b, 2c, 2d, so that the light sources 2a, 2b, 2c, 2d emit a respective light beam Radiate “F” onto the scanning plane γ.

Sind andere Leuchtquellen vorhanden - wie im durch die beigefügten Figuren dargestellten Fall -, ist die Steuereinheit zudem ausgelegt, um selektiv auch diese Leuchtquellen zu aktivieren.If other light sources are present - as in the case illustrated by the attached figures - the control unit is also designed to activate these light sources selectively as well.

Die Aktivierung einer besonderen Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d und die entsprechende Deaktivierung der anderen können auf zwei Arten erfolgen.The activation of a particular light source 2a, 2b, 2c, 2d and the corresponding deactivation of the others can be done in two ways.

Bei der ersten Art erfolgt die Aktivierung einer Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d synchron mit der Erfassung des Bilderfassungssensors 1a, d. h., dass die Beleuchtungsrichtung synchron mit der Erfassung des Abschnitts des Objekts „O“, der entlang der Abtastlinie „L“ liegt, durch den Bilderfassungssensor 1a, variiert wird. In dieser Situation wird die Beleuchtungsrichtung bei jeder späteren Erfassung der Abtastlinie „L“ variiert, damit am Ende der Erfassung alle Beleuchtungsrichtungen erfasst sind, wie ausführlich im Folgenden beschrieben ist.In the first type, a light source 2a, 2b, 2c, 2d is activated synchronously with the detection of the image detection sensor 1a, i. That is, the direction of illumination is varied in synchronism with the detection of the portion of the object "O" lying along the scanning line "L" by the image pickup sensor 1a. In this situation, the direction of illumination is varied with each subsequent acquisition of scan line "L" so that all directions of illumination are acquired at the end of the acquisition, as described in detail below.

Bei der zweiten Art erfolgt die Aktivierung einer der Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d dagegen asynchron. In dieser Situation wird die Erfassung mehrmals wiederholt, wobei die Beleuchtungsrichtung zwischen den einzelnen Erfassungen variiert wird.In contrast, in the second type, one of the light sources 2a, 2b, 2c, 2d is activated asynchronously. In this situation, the acquisition is repeated several times, with the direction of illumination being varied between each acquisition.

Insbesondere wird in einem Fall ein jeder nachfolgende Abschnitt des Objekts „O“, der auf der Abtastlinie „L“ liegt, erfasst, indem eine andere Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d aktiviert wird (d. h., indem alle Leuchtquellen kontinuierlich zyklisch betätigt werden). Auf diese Weise werden bei einer einzigen Erfassung alle Beleuchtungsrichtungen vermischt in einem einzigen Bild erzielt, bezogen auf jenen Abschnitt, der auf der Abtastlinie „L“ liegt. Im anderen Fall wird eine besondere Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d aktiviert, und alle Abschnitte des Objekts „O“ (d. h. die Abschnitte, die progressiv auf der Abtastlinie „L“ liegen) werden mit derselben Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d erfasst. In dieser Situation wird das Objekt „O“ von einer Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d beleuchtet und vollständig mittels aufeinanderfolgender Abtastungen der Abschnitte, die auf der Abtastlinie L'' liegen, erfasst. Nach dieser Erfassung wird ein erstes Bild erhalten. In particular, in one case each subsequent section of the object "O" lying on the scan line "L" is detected by activating a different light source 2a, 2b, 2c, 2d (i.e. by continuously cycling all light sources) . In this way, in a single acquisition, all directions of illumination are obtained mixed in a single image, related to the portion lying on the scan line “L”. In the other case, a special light source 2a, 2b, 2c, 2d is activated and all sections of the object "O" (i.e. the sections lying progressively on the scan line "L") are illuminated with the same light source 2a, 2b, 2c, 2d detected. In this situation, the object "O" is illuminated by a light source 2a, 2b, 2c, 2d and is fully detected by means of successive scans of the sections lying on the scan line L''. After this acquisition, a first image is obtained.

Anschließend wird die Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d ausgeschaltet, und eine weitere Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d wird eingeschaltet. In dieser Situation wird der Prozess zur Erfassung des gesamten Objekts „O“ wiederholt, sodass ein zweites Bild erhalten wird. Die Ein-/Ausschalt- und Erfassungsvorgänge werden für jede unterschiedliche gewünschte Lichtrichtung wiederholt.The light source 2a, 2b, 2c, 2d is then switched off and another light source 2a, 2b, 2c, 2d is switched on. In this situation, the process of capturing the entire object "O" is repeated, resulting in a second image. The on/off and detection operations are repeated for each different light direction desired.

Gemäß der Darstellung in 2A umfasst der Flachscanner 100 zudem für jede Leuchtquelle des ersten und zweiten Paars Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d eine Leuchtgruppe 3, umfassend eine Vielzahl von LED-Lichtern 5 (nicht sichtbar in der 2A) und eine Vielzahl von asymmetrischen Linsen 3a, von denen eine jede mit einem jeweiligen LED-Licht 5 assoziiert ist.According to the illustration in 2A the flat scanner 100 also comprises, for each light source of the first and second pair of light sources 2a, 2b, 2c, 2d, a light group 3, comprising a large number of LED lights 5 (not visible in FIG 2A ) and a plurality of asymmetric lenses 3a each associated with a respective LED light 5.

Die Leuchtgruppe 3 ist ausgelegt, um ein Lichtbündel „F“, das von der Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d auf die Abtastebene γ ausgestrahlt wird, in einem vorgegebenen Ablenkungswinkel abzulenken.The lighting group 3 is designed to deflect a light bundle “F” that is emitted by the light source 2a, 2b, 2c, 2d onto the scanning plane γ at a predetermined deflection angle.

Mit anderen Worten wird das von der Vielzahl von LED 5 von der Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d ausgestrahlte Lichtbündel „F“ durch die asymmetrischen Linsen 3a geführt und in einem vorgegebenen Ablenkungswinkel abgelenkt, sodass die Abtastebene γ mittels eines Lichtbündels „F“, aufweisend eine vorgegebene Richtung, beleuchtet wird.In other words, the light beam "F" emitted by the plurality of LEDs 5 from the light source 2a, 2b, 2c, 2d is guided through the asymmetrical lenses 3a and deflected at a predetermined deflection angle, so that the scanning plane γ is scanned by means of a light beam "F", having a predetermined direction, is illuminated.

Gemäß der Darstellung in 6 ist eine jede asymmetrische Linse 3a über dem jeweiligen LED-Licht 5 angeordnet, sodass das vom LED-Licht 5 ausgestrahlte Licht durch die asymmetrische Linse 3a geführt und abgelenkt wird, sodass ein winkeliges und gut ausgerichtetes Lichtbündel „F“ erhalten wird.According to the illustration in 6 each asymmetrical lens 3a is placed above the respective LED light 5, so that the light emitted from the LED light 5 is guided and deflected by the asymmetrical lens 3a, so that an angled and well-aligned light beam “F” is obtained.

In einer möglichen Ausführungsform ist eine jede Leuchtgruppe 3 ausgelegt, um das entsprechende Lichtbündel „F“ in einem Ablenkungswinkel abzulenken, der sich von den Ablenkungswinkeln der anderen Leuchtgruppen 3 des Scanners 100 unterscheidet, und in jedem Fall so, dass die Abtastebene γ aus Richtungen bestrahlt wird, die höchst unterschiedlich voneinander sind.In a possible embodiment, each lighting group 3 is designed to deflect the corresponding light beam “F” at a deflection angle that differs from the deflection angles of the other lighting groups 3 of the scanner 100, and in any case such that the scanning plane γ irradiates from directions which are very different from each other.

In der bevorzugten Ausführungsform sind die mit dem ersten Paar Leuchtquellen 2a, 2b assoziierten Leuchtgruppen 3 ausgelegt, um die jeweiligen Lichtbündel „F“ in Ablenkungswinkeln gleich +45° bis -45° abzulenken. Die mit dem zweiten Paar Leuchtquellen 2c, 2d assoziierten Leuchtgruppen 3 sind ausgelegt, um die jeweiligen Lichtbündel „F“ in Ablenkungswinkeln gleich +45° und -45° abzulenken. Da das erste Paar Leuchtquellen 2a, 2b mit dem zweiten Paar Leuchtquellen 2c, 2d zur Abtastlinie „L“ symmetrisch ist, wird in dieser Situation in jedem Fall die Tatsache garantiert, dass die Abtastebene γ aus Richtungen beleuchtet wird, die höchst unterschiedlich voneinander sind, wie in 3 dargestellt.In the preferred embodiment, the luminous groups 3 associated with the first pair of luminous sources 2a, 2b are designed to deflect the respective light beams "F" at deflection angles equal to +45° to -45°. The one with the second pair Lighting groups 3 associated with light sources 2c, 2d are designed to deflect the respective light beams "F" at deflection angles equal to +45° and -45°. Since the first pair of light sources 2a, 2b is symmetrical with the second pair of light sources 2c, 2d to the scanning line "L", in this situation the fact is guaranteed in any case that the scanning plane γ is illuminated from directions which are highly different from each other, as in 3 shown.

In dieser Situation wird die Abtastebene γ von Lichtbündeln „F“ beleuchtet, die von den jeweiligen Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d ausgestrahlt werden, aufweisend vier voneinander unterschiedliche Richtungen (3).In this situation, the scanning plane γ is illuminated by light beams "F" emitted by the respective light sources 2a, 2b, 2c, 2d, having four mutually different directions ( 3 ).

Mit anderen Worten sind die verschiedenen Beleuchtungsrichtungen zwecks einer optimalen Implementierung der Stereophotometrietechnik hauptsächlich durch die Ablenkungswinkel bestimmt, die die Leuchtgruppen 3 (und insbesondere die asymmetrischen Linsen 3a), die an einer jeden der Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d angebracht sind (und insbesondere an den LED-Lichtern 5), den von den Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d ausgestrahlten Lichtbündeln „F“ verleihen.In other words, for an optimal implementation of the stereophotometric technique, the different directions of illumination are mainly determined by the angles of deflection made by the luminous groups 3 (and in particular the asymmetrical lenses 3a) attached to each of the luminous sources 2a, 2b, 2c, 2d (and in particular on the LED lights 5) give “F” to the light beams emitted by the light sources 2a, 2b, 2c, 2d.

Im Einklang mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Leuchtgruppen 3, die mit den Leuchtquellen des ersten Paars Leuchtquellen 2a, 2b assoziiert sind, ausgelegt, um das entsprechende Lichtbündel „F“ in zueinander entgegengesetzten Ablenkungswinkeln abzulenken.According to a preferred embodiment of the invention, the luminous groups 3 associated with the luminous sources of the first pair of luminous sources 2a, 2b are designed to deflect the corresponding light beam "F" in mutually opposite deflection angles.

Mit anderen Worten lenkt die Leuchtgruppe 3, die mit der ersten Leuchtquelle 2a des ersten Paars von Leuchtquellen 2a, 2b assoziiert ist, das Lichtbündel „F“ in einem Ablenkungswinkel ab, der zum Ablenkungswinkel entgegengesetzt ist, mit dem die Leuchtgruppe 3, die mit der zweiten Leuchtquelle 2b des ersten Paars von Leuchtquellen 2a, 2b assoziiert ist, das jeweilige Lichtbündel „F“ ablenkt.In other words, the light group 3 associated with the first light source 2a of the first pair of light sources 2a, 2b deflects the light beam "F" at a deflection angle opposite to the deflection angle with which the light group 3 associated with the second light source 2b of the first pair of light sources 2a, 2b is associated, the respective light beam "F" deflects.

In dieser Situation, wenn die Leuchtgruppe 3, die mit der ersten Leuchtquelle 2a des ersten Paars 2a, 2b assoziiert ist, das Lichtbündel „F“ beispielsweise in einem Winkel von +45° ablenkt, lenkt die Leuchtgruppe 3, die mit der zweiten Leuchtquelle 2b des ersten Paars 2a, 2b assoziiert ist, das Lichtbündel „F“ in einem Winkel von -45° ab.In this situation, if the lighting group 3 associated with the first light source 2a of the first pair 2a, 2b deflects the light beam “F” at an angle of +45°, for example, the lighting group 3 associated with the second light source 2b of the first pair 2a, 2b, the light beam "F" deviates at an angle of -45°.

Im Einklang mit der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Leuchtgruppen 3, die mit den Leuchtquellen des zweiten Paars Leuchtquellen 2c, 2d assoziiert sind, ausgelegt, um das entsprechende Lichtbündel „F“ in zueinander entgegengesetzten Ablenkungswinkeln abzulenken.In accordance with the preferred embodiment of the invention, the luminous groups 3 associated with the luminous sources of the second pair of luminous sources 2c, 2d are designed to deflect the corresponding light beam "F" in mutually opposite deflection angles.

Wenn die Leuchtgruppe 3, die mit der ersten Leuchtquelle 2c des zweiten Paars 2c, 2d assoziiert ist, das Lichtbündel „F“ gemäß der Darstellung in 2A beispielsweise in einem Winkel von +45° ablenkt, lenkt die Leuchtgruppe 3, die mit der zweiten Leuchtquelle 2d des zweiten Paars 2c, 2d assoziiert ist, das Lichtbündel „F“ in einem Winkel von -45° ab.When the lighting group 3 associated with the first light source 2c of the second pair 2c, 2d emits the light beam "F" as shown in FIG 2A e.g. deflects at an angle of +45°, the luminous group 3 associated with the second luminous source 2d of the second pair 2c, 2d deflects the light beam "F" at an angle of -45°.

Mit anderen Worten beleuchtet das erste Paar Leuchtquellen 2a, 2b gemäß der Darstellung in 3 die Abtastebene γ mittels Lichtbündel „F“, aufweisend zueinander entgegengesetzte Ablenkungswinkel (und somit Beleuchtungsrichtungen), und das zweite Paar von Leuchtquellen 2c, 2d beleuchtet die Abtastebene γ mittels Lichtbündeln „F“, aufweisend zueinander entgegengesetzte Ablenkungswinkel (und somit Beleuchtungsrichtungen).In other words, the first pair of light sources 2a, 2b illuminate as shown in FIG 3 the scanning plane γ by means of light beams "F" having mutually opposite deflection angles (and thus directions of illumination), and the second pair of light sources 2c, 2d illuminates the scanning plane γ by means of light beams "F" having mutually opposite deflection angles (and thus directions of illumination).

In dieser Situation wird die Abtastebene γ aus vier unterschiedlichen Richtungen beleuchtet, was eine optimale Ausführung der Stereophotometrietechnik garantiert.In this situation, the scanning plane γ is illuminated from four different directions, which guarantees an optimal execution of the stereophotometric technique.

Die Tatsache, dass für eine jede Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d eine jeweilige Leuchtgruppe 3 eingeführt wird, sodass die jeweiligen ausgestrahlten Lichtbündel „F“ unterschiedliche Richtungen aufweisen, ermöglicht vorteilhafterweise die Beleuchtung der Abtastebene γ aus mindestens vier unterschiedlichen Richtungen, wodurch optimale Abtastergebnisse erzielt werden.The fact that a respective lighting group 3 is introduced for each light source 2a, 2b, 2c, 2d, so that the respective emitted light beams “F” have different directions, advantageously enables the scanning plane γ to be illuminated from at least four different directions, resulting in optimal scanning results be achieved.

Im Einklang mit einem Aspekt der Erfindung ist der vorgegebene Ablenkungswinkel zwischen 30° und 60° enthalten.In accordance with one aspect of the invention, the predetermined deflection angle is comprised between 30° and 60°.

Vorzugsweise beträgt der vorgegebene Ablenkungswinkel 45°.The predetermined deflection angle is preferably 45°.

Nach einem Aspekt der Erfindung sind die LED-Lichter der Vielzahl von LED-Lichtern einer jeden Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d entlang einer Ausrichtungsrichtung „A“ ausgerichtet, die parallel zur Abtastlinie „L“ (2A) verläuft.According to an aspect of the invention, the LED lights of the plurality of LED lights of each light source 2a, 2b, 2c, 2d are aligned along an alignment direction "A" which is parallel to the scan line "L" ( 2A ) runs.

Im Einklang mit einer weiteren möglichen Ausführungsform sind die LED-Lichter der Vielzahl von LED-Lichtern 5 einer jeden Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d zur Ausrichtungsrichtung „A“, die parallel zur Abtastlinie „L“ angeordnet ist, versetzt (5A und 5B). In dieser Ausführungsform sind die LED-Lichter und die entsprechenden asymmetrischen Linsen 3a, die mit einer Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d des Paars assoziiert sind, im Vergleich zu denen der anderen Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d des Paars versetzt (oder schachbrettförmig) angeordnet.According to another possible embodiment, the LED lights of the plurality of LED lights 5 of each light source 2a, 2b, 2c, 2d are offset ( 5A and 5B ). In this embodiment, the LED lights and the corresponding asymmetric lenses 3a associated with one light source 2a, 2b, 2c, 2d of the pair are offset compared to those of the other light source 2a, 2b, 2c, 2d of the pair (or arranged in a chessboard pattern.

Nach einem Aspekt der Erfindung gemäß beispielsweise der Darstellung in 2A und 6 umfasst die entsprechende Leuchtgruppe 3 für jedes LED-Licht 5 einer der Leuchtquellen des zweiten Paars Leuchtquellen 2c, 2d eine asymmetrische Linse 3a. Ebenso umfasst die entsprechende Leuchtgruppe 3 für jedes LED-Licht 5 der anderen der Leuchtquellen des zweiten Paars Leuchtquellen 2c, 2d eine asymmetrische Linse 3a.According to one aspect of the invention, for example as shown in FIG 2A and 6 for each LED light 5 of one of the light sources of the second pair of light sources 2c, 2d, the corresponding light group 3 comprises an asymmetric lens 3a. Likewise, for each LED light 5 of the other of the light sources of the second pair of light sources 2c, 2d, the corresponding light group 3 comprises an asymmetric lens 3a.

Die asymmetrischen Linsen 3a, die mit den LED-Lichtern derselben Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d assoziiert sind, sind vorzugsweise ausgelegt, um die jeweiligen Lichtbündel „F“ nach demselben vorgegebenen Ablenkungswinkel abzulenken (2A).The asymmetrical lenses 3a associated with the LED lights of the same light source 2a, 2b, 2c, 2d are preferably designed to deflect the respective light beams "F" according to the same predetermined deflection angle ( 2A ).

Im Einklang mit einem Aspekt der Erfindung ist die Leuchtgruppe 3 nach einer ersten Montageausrichtung an der jeweiligen Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d anbringbar, bei der das von der Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d ausgestrahlte Lichtbündel „F“ in einem ersten Ablenkungswinkel abgelenkt wird. Alternativ ist die Leuchtgruppe 3 nach einer zweiten Montageausrichtung an der jeweiligen Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d anbringbar, bei der das von der Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d ausgestrahlte Lichtbündel „F“ in einem zweiten Ablenkungswinkel abgelenkt wird. Der zweite Ablenkungswinkel ist dem ersten Ablenkungswinkel entgegengesetzt.In accordance with one aspect of the invention, the lighting group 3 can be attached to the respective light source 2a, 2b, 2c, 2d after a first mounting orientation, in which the light beam "F" emitted by the light source 2a, 2b, 2c, 2d is at a first deflection angle is distracted. Alternatively, the lighting group 3 can be attached to the respective light source 2a, 2b, 2c, 2d after a second mounting orientation, in which the light bundle "F" emitted by the light source 2a, 2b, 2c, 2d is deflected at a second deflection angle. The second deflection angle is opposite to the first deflection angle.

Dieser Aspekt ist besonders vorteilhaft, um praktisch und schnell eine andere Richtung des Lichtbündels „F“ für eine jede der Leuchtquellen des ersten und/oder zweiten Paars Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d zu erhalten. In dieser Situation besteht einfach durch die Veränderung der Montageausrichtung der Leuchtgruppe 3 auf der Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d die Möglichkeit, die Richtung des von dieser ausgestrahlten Lichtbündels „F“ zu variieren.This aspect is particularly advantageous in order to obtain practically and quickly a different direction of the light beam "F" for each of the light sources of the first and/or second pair of light sources 2a, 2b, 2c, 2d. In this situation, simply by changing the mounting orientation of the lighting group 3 on the light source 2a, 2b, 2c, 2d, it is possible to vary the direction of the light beam "F" emitted by it.

Die Möglichkeit für die Montage von Leuchtgruppen 3 nach zwei verschiedenen Montageausrichtungen ist in 2A gut dargestellt. In dieser Situation weist eine Leuchtgruppe 3 die erste Montageausrichtung auf, während die andere Leuchtgruppe 3 die zweite Montageausrichtung aufweist.The possibility of mounting lighting groups 3 according to two different mounting orientations is in 2A well depicted. In this situation, one lighting group 3 has the first mounting orientation, while the other lighting group 3 has the second mounting orientation.

Nach einem Aspekt der Erfindung, der in den beigefügten Figuren sichtbar ist, weist die Vielzahl von asymmetrischen Linsen 3a einer selbigen Leuchtgruppe 3 dieselbe Ausrichtung auf. Auch dieser Aspekt ist gut anhand von 2A sichtbar, in der alle symmetrischen Linsen 3a einer Leuchtgruppe 3 in dieselbe Richtung ausgerichtet sind.According to an aspect of the invention that can be seen in the attached figures, the plurality of asymmetric lenses 3a of a same luminous group 3 have the same orientation. This aspect is also good based on 2A visible, in which all symmetrical lenses 3a of a lighting group 3 are aligned in the same direction.

Im Einklang mit der in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsform kann der Flachscanner 100 zusätzlich zum ersten Paar Leuchtquellen 2a, 2b eine oder mehrere weitere Leuchtquellen umfassen, die mit jeweiligen Leuchtgruppen 3 ausgestattet sind.In accordance with the embodiment shown in the attached figures, the flat scanner 100 can comprise one or more further light sources, which are equipped with respective light groups 3, in addition to the first pair of light sources 2a, 2b.

Vorzugsweise entwickeln sich diese weiteren Leuchtquellen parallel zur Abtastlinie „L“.Preferably, these further light sources develop parallel to scan line "L".

In einer Ausführungsform kann der Flachscanner 100 zusätzlich zum zweiten Paar Leuchtquellen 2c, 2d eine oder mehrere weitere Leuchtquellen umfassen, die mit jeweiligen Leuchtgruppen 3 ausgestattet sind.In one embodiment, the flat scanner 100 can comprise one or more further light sources, which are equipped with respective light groups 3, in addition to the second pair of light sources 2c, 2d.

Im Einklang mit einem Aspekt der Erfindung umfasst der Flachscanner 100 zudem mindestens eine Hilfsleuchtquelle 4, die ausgelegt ist, um die Abtastebene γ zu beleuchten.In accordance with one aspect of the invention, the flat scanner 100 also comprises at least one auxiliary light source 4 designed to illuminate the scanning plane γ.

Vorzugsweise entwickelt sich die Hilfsleuchtquelle 4 parallel zur Abtastlinie „L“. Noch besser ist die Hilfsleuchtquelle 4 nicht mit einer Leuchtgruppe 3 ausgestattet.Preferably, the auxiliary luminous source 4 develops parallel to the scan line "L". The auxiliary light source 4 is even better not equipped with a light group 3 .

In der bevorzugten Ausführungsform weist der Flachscanner 100 eine erste Hilfsquelle 4 auf, die in der Nähe des ersten Paars Leuchtquellen 2a, 2b positioniert ist, und eine zweite Hilfsquelle 4, die in der Nähe des zweiten Paars Leuchtquellen 2c, 2d positioniert ist.In the preferred embodiment, the flat scanner 100 has a first auxiliary source 4 positioned proximate the first pair of light sources 2a, 2b and a second auxiliary source 4 positioned proximate the second pair of light sources 2c, 2d.

Um eine Rekonstruktion eines Objekts „O“ mittels der Nutzung eines erfindungsgegenständlichen Flachscanners 100 zu erhalten, sind das erste und das zweite Paar Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d in Verwendung parallel zur Abtastlinie „L“ in symmetrischen Positionen zur Abtastlinie „L“ positioniert (4A).In order to obtain a reconstruction of an object "O" using a flat scanner 100 which is the subject of the invention, the first and the second pair of light sources 2a, 2b, 2c, 2d are positioned in use parallel to the scan line "L" in symmetrical positions to the scan line "L". ( 4A ).

In dieser Situation befindet sich das erste Paar Leuchtquellen 2a, 2b in einer Position oberhalb der ersten Halbebene γ1, während sich das zweite Paar Leuchtquellen 2c, 2d in einer Position oberhalb der zweiten Halbebene γ2 befindet.In this situation, the first pair of light sources 2a, 2b is in a position above the first half-plane γ1, while the second pair of light sources 2c, 2d is in a position above the second half-plane γ2.

Eine jede der Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d ist betriebswirksam mit einer jeweiligen Leuchtgruppe 3 assoziiert, sodass die ausgestrahlten Lichtbündel „F“ abgelenkt werden.Each of the light sources 2a, 2b, 2c, 2d is operatively associated with a respective light group 3, so that the emitted light beams "F" are deflected.

Insbesondere weisen die asymmetrischen Linsen 3a der Leuchtgruppe 3, die mit einer der Leuchtquellen des ersten Paars Leuchtquellen 2a, 2b assoziiert ist, einen vorgegebenen Ablenkungswinkel auf, der gegenüber den asymmetrischen Linsen 3a der Leuchtgruppe 3, die mit der anderen der Leuchtquellen des ersten Paars Leuchtquellen 2a, 2b assoziiert ist, entgegengesetzt ist.In particular, the asymmetrical lenses 3a of the luminous group 3 associated with one of the luminous sources of the first pair of luminous sources 2a, 2b have a predetermined deflection angle which is opposite to the asymmetrical lenses 3a of the luminous group 3 associated with the other of the luminous sources of the first pair of luminous sources 2a, 2b associated, is opposite.

Analog weisen die asymmetrischen Linsen 3a der Leuchtgruppe 3, die mit einer der Leuchtquellen des zweiten Paars Leuchtquellen 2c, 2d assoziiert ist, einen vorgegebenen Ablenkungswinkel auf, der gegenüber den asymmetrischen Linsen 3a der Leuchtgruppe 3, die mit der anderen der Leuchtquellen des zweiten Paars Leuchtquellen 2c, 2d assoziiert ist, entgegengesetzt ist.Analogously, the asymmetrical lenses 3a of the lighting group 3, which are associated with one of the light sources of the second pair of light sources 2c, 2d has a predetermined angle of deflection opposed to the asymmetric lenses 3a of the luminous group 3 associated with the other of the luminous sources of the second pair of luminous sources 2c, 2d.

Nach der Vorbereitung der Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d und der Leuchtgruppen 3 wird ein abzutastendes Objekt „O“ auf der Scanebene γ unter der Erfassungsvorrichtung 1 positioniert.After the preparation of the light sources 2a, 2b, 2c, 2d and the light groups 3, an object “O” to be scanned is positioned on the scanning plane γ below the detection device 1.

Anschließend wird eine erste Leuchtquelle entweder des ersten oder des zweiten Paars Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d aktiviert, sodass das Objekt „O“ beleuchtet wird. In dieser Situation wird das von der Leuchtquelle ausgestrahlte Lichtbündel „F“ von der entsprechenden Leuchtgruppe 3 abgelenkt und beleuchtet die Scanebene γ (4A). Auf diese Weise wird der Abschnitt des Objekts „O“, der entlang der Abtastlinie „L“ liegt, nach einer vorgegebenen Richtung beleuchtet. In dieser Situation wird das von der Leuchtgruppe 3 abgelenkte und auf das Objekt „O“ einfallende Lichtbündel „F“ hinführend zur Erfassungsvorrichtung 1 reflektiert, wo der Bilderfassungssensor 1a eine echte Erfassung des Bilds durchführt.A first light source of either the first or the second pair of light sources 2a, 2b, 2c, 2d is then activated, so that the object “O” is illuminated. In this situation, the light beam "F" emitted by the light source is deflected by the corresponding light group 3 and illuminates the scanning plane γ ( 4A ). In this way, the portion of the object "O" lying along the scan line "L" is illuminated in a predetermined direction. In this situation, the light beam "F" deflected by the lighting group 3 and incident on the object "O" is reflected towards the detection device 1, where the image detection sensor 1a carries out a real detection of the image.

Das erfasste Bild entspricht im Wesentlichen einem den Abschnitt (der im Wesentlichen die Form eines Streifens aufweist) des Objekts „O“, der auf der Abtastlinie „L“ liegt, darstellenden Bild.The captured image substantially corresponds to an image representing the portion (which is substantially in the shape of a stripe) of the object “O” lying on the scanning line “L”.

Anschließend wird die erste Leuchtquelle zugunsten der Aktivierung einer zweiten Leuchtquelle derjenigen des ersten und des zweiten Paars Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d ausgeschaltet (4B).The first light source is then switched off in favor of activating a second light source, one of the first and second pairs of light sources 2a, 2b, 2c, 2d ( 4B ).

In einer Ausführungsform (dargestellt in den 4A-4D) werden selektiv die Leuchtquellen entweder des ersten oder des zweiten Paars 2a, 2b, 2c, 2d und anschließend die des anderen entweder ersten oder zweiten Paars 2a, 2b, 2c, 2d eingeschaltet.In one embodiment (illustrated in 4A-4D ) the light sources of either the first or the second pair 2a, 2b, 2c, 2d and then those of the other either the first or the second pair 2a, 2b, 2c, 2d are switched on selectively.

Alternativ werden die Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d selektiv eingeschaltet, sodass auf die Einschaltung einer Leuchtquelle des ersten Paars 2a, 2b eine Einschaltung einer Leuchtquelle des zweiten Paars 2c, 2d usw. folgt.Alternatively, the light sources 2a, 2b, 2c, 2d are switched on selectively, so that when one light source of the first pair 2a, 2b is switched on, a light source of the second pair 2c, 2d etc. is switched on.

Wenn die zweite Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d eingeschaltet wird, beleuchtet sie das Objekt „O“ aus einer weiteren Richtung, da sie mit einer Leuchtgruppe 3 ausgestattet ist, die ausgelegt ist, um das ausgestrahlte Lichtbündel „F“ in einem vorgegebenen Ablenkungswinkel abzulenken, der sich von dem der Leuchtgruppe 3 der ersten Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d unterscheidet. In dieser Situation trifft das von der weiteren Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d ausgestrahlte Lichtbündel „F“ auf die Abtastebene γ und somit auf den Abschnitt des Objekts „O“, der auf der Abtastlinie „L“ liegt. Anschließend wird das Lichtbündel „F“ hinführend zur Erfassungsvorrichtung 1 reflektiert, sodass der Bilderfassungssensor 1a das entsprechende Bild erfasst.When the second light source 2a, 2b, 2c, 2d is switched on, it illuminates the object "O" from a wider direction, since it is equipped with a lighting group 3 designed to deflect the emitted light beam "F" at a predetermined deflection angle deflect, which differs from that of the lighting group 3 of the first light source 2a, 2b, 2c, 2d. In this situation, the light beam "F" emitted by the additional light source 2a, 2b, 2c, 2d strikes the scanning plane γ and thus the section of the object "O" that lies on the scanning line "L". The light bundle "F" is then reflected towards the detection device 1, so that the image detection sensor 1a detects the corresponding image.

Der Prozess zum Einschalten der Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d und zum Erfassen der Bilder wird so lange wiederholt, bis alle Leuchtquellen des ersten und des zweiten Paars 2a, 2b, 2c, 2d aktiviert wurden (4A-4D).The process of turning on the light sources 2a, 2b, 2c, 2d and capturing the images is repeated until all light sources of the first and second pair 2a, 2b, 2c, 2d have been activated ( 4A-4D ).

Nachdem alle Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d eingeschaltet wurden und nachdem der lineare Bilderfassungssensor 1a bei jeder Einschaltung ein Bild erfasst hat, das den Abschnitt des Objekts „O“ darstellt, der auf der Abtastlinie „L“ liegt, wird die Erfassungsvorrichtung 1 so bewegt, dass eine Beleuchtung und eine Erfassung eines weiteren Abschnitts des Objekts „O“, der auf der Abtastlinie „L“ liegt, ermöglicht werden.After all light sources 2a, 2b, 2c, 2d have been turned on and after the linear image capture sensor 1a has captured an image representing the portion of the object "O" lying on the scan line "L" at each power-on, the capture device 1 becomes so moved to allow illumination and detection of another portion of object "O" lying on scan line "L".

In einer möglichen Ausführungsform umfasst der Flachscanner 100 ein Bewegungssystem (nicht dargestellt), das ausgelegt ist, um die Erfassungsvorrichtung 1 zu bewegen, während der Flachscanner γ stillsteht. In dieser Situation wird die Erfassungsvorrichtung 1 nach einzelnen Positionen bewegt, sodass ein Bild des Objekts „O“ für jede einzelne Position erfasst wird. In dieser Situation wird bei jeder Einschaltung einer Leuchtquelle 2a, 2b, 2c, 2d ein Bild erfasst, das den Abschnitt des Objekts „O“ darstellt, der auf der Abtastlinie „L“ liegt. Wenn alle Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d des Flachscanners 100 eingeschaltet sind, wird die Erfassungsvorrichtung 1 so bewegt, dass ein neuer Abschnitt des Objekts „O“ (angrenzend an den soeben erfassten Abschnitt) auf der Abtastlinie „L“ liegt. In dieser Situation werden die Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d des Flachscanners 100 erneut abwechselnd eingeschaltet, sodass bei jeder Einschaltung ein Bild des Abschnitts des Objekts „O“, der entlang der Abtastlinie „L“ liegt, erfasst werden kann.In one possible embodiment, the flat scanner 100 comprises a movement system (not shown) that is designed to move the detection device 1 while the flat scanner γ is stationary. In this situation, the capturing device 1 is moved by individual positions, so that an image of the object “O” is captured for each individual position. In this situation, each time a light source 2a, 2b, 2c, 2d is switched on, an image is captured that represents the portion of the object "O" that lies on the scan line "L". When all light sources 2a, 2b, 2c, 2d of the flat scanner 100 are switched on, the detection device 1 is moved so that a new section of the object "O" (adjacent to the section just detected) lies on the scan line "L". In this situation, the light sources 2a, 2b, 2c, 2d of the flat scanner 100 are again switched on alternately, so that an image of the portion of the object "O" lying along the scan line "L" can be captured with each switching on.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform umfasst der Scanner 100 ein Bewegungssystem (nicht dargestellt), das ausgelegt ist, um die Abtastebene γ gegenüber der Erfassungsvorrichtung 1 zu bewegen.In another possible embodiment, the scanner 100 includes a movement system (not shown) that is designed to move the scanning plane γ relative to the detection device 1 .

Vorzugsweise bewegt das Bewegungssystem die Abtastebene γ entlang der horizontalen kartesischen Richtung (dargestellt durch den Pfeil in 1).Preferably, the motion system moves the scanning plane γ along the horizontal Cartesian direction (represented by the arrow in 1 ).

Noch besser bewegt das Bewegungssystem das Objekt „O“ in eine Vielzahl von einzelnen Positionen, sodass die Erfassungsvorrichtung 1 und insbesondere der Bilderfassungssensor 1a ein Bild für jede einzelne Position erfassen.Even better, the motion system moves the object "O" to a plurality of discrete positions such that the capture device 1, and in particular the image capture sensor 1a, captures an image for each discrete position.

Alternativ ist das Bewegungssystem in der Lage, die Abtastebene γ und die Erfassungsvorrichtung 1 simultan zu bewegen.Alternatively, the movement system is able to move the scanning plane γ and the detection device 1 simultaneously.

Nachdem bei jeder Aktivierung der Leuchtquellen des ersten und des zweiten Paars von Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d die Bilder in Bezug auf einen Abschnitt des Objekts „O“, der auf der Abtastlinie „L“ liegt, erfasst wurden, sorgt das Bewegungssystem mit anderen Worten dafür, dass ein neuer Abschnitt des Objekts „O“ abgetastet werden kann, indem er auf der Abtastlinie „L“ platziert wird. In dieser Situation werden die Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d erneut selektiv aktiviert, sodass auch in diesem Fall ein Bild in Bezug auf einen weiteren Abschnitt des Objekts „O“ während einer jeden Aktivierung der Quellen erfasst wird.After each activation of the light sources of the first and second pairs of light sources 2a, 2b, 2c, 2d, the images have been acquired in relation to a portion of the object "O" lying on the scan line "L", the motion system takes care of in other words, that a new section of object "O" can be scanned by placing it on scan line "L". In this situation, the light sources 2a, 2b, 2c, 2d are selectively activated again, so that also in this case an image is acquired relative to a further portion of the object "O" during each activation of the sources.

Die Vorgänge zur Betätigung des Bewegungssystems, zur Aktivierung der Leuchtquellen 2a, 2b, 2c, 2d und zur Erfassung der Bilder werden nacheinander wiederholt, bis alle Abschnitte des Objekts „O“ abgetastet wurden.The operations of actuating the motion system, activating the light sources 2a, 2b, 2c, 2d and capturing the images are sequentially repeated until all sections of the object "O" have been scanned.

In der bevorzugten Ausführungsform werden die erfassten Bilder an die Steuereinheit übermittelt, die ausgelegt ist, um die Daten in Bezug auf aufeinanderfolgende Abtastungen des Objekts „O“ zu erfassen und zu verarbeiten. Mithilfe dieser Daten ist die Steuereinheit in der Lage, das abgetastete Objekt „O“ in hohem Maße getreu digital nachzubilden.In the preferred embodiment, the captured images are transmitted to the control unit, which is arranged to capture and process the data relating to successive scans of the object "O". Using this data, the controller is able to digitally replicate the scanned object "O" with a high level of fidelity.

Diese Erfindung ermöglicht es, eine allgemeine Lösung für das Problem in Bezug auf die Art und Weise der Bereitstellung und Anordnung der Leuchtquellen in einem Scanner 100 zu finden, der geeignet ist, um die Stereophotometrietechnik optimal zu implementieren. Insbesondere führt diese Erfindung eine Formulierung ein, die es ermöglicht, einen Scanner 100 mit einer hohen Anzahl von Leuchtquellen zu bauen, sodass eine gute Differenzierung der Beleuchtungsrichtung des abzutastenden Objekts garantiert wird.This invention makes it possible to find a general solution to the problem related to the way of providing and arranging the luminous sources in a scanner 100, suitable for optimally implementing the stereophotometric technique. In particular, this invention introduces a formulation that allows to build a scanner 100 with a high number of light sources, so that a good differentiation of the direction of illumination of the object to be scanned is guaranteed.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 3210370 [0009, 0018]

Claims

Flat scanner (100) designed to implement the technique of stereophotometry, this flat scanner (100) comprising: - a scanning plane (γ) on which an object (O) to be scanned can be positioned; - a detection device (1) arranged along a vertical optical axis (Y) and perpendicular to the scanning plane (γ), the detection device (1) comprising an image detection sensor (1a) of the linear type, designed to detect at least one to acquire an image relating to a portion of the object (O) lying along a scan line (L) on the scan plane (γ), the scan line (L) defining the scan plane (γ) and a first and a second half-plane ( γ1, γ2); - a first pair of luminous sources (2a, 2b) arranged above the first half-plane (γ1) and developing parallel to the scanning line (L); - a second pair of light sources (2c, 2d) located above the second half-plane (γ2) and developing parallel to the scan line (L), the first and second pairs of light sources (2a, 2b, 2c, 2d) being symmetrical to the scanning line (L), characterized in that for each light source of the first and second pair of light sources (2a, 2b, 2c, 2d) it comprises a light group (3) comprising a plurality of LED lights (5) and a Plurality of asymmetrical lenses (3a), each associated with a respective LED light (5) of the plurality, the luminous group (3) being adapted to illuminate a light beam (F) coming from the luminous source (2a, 2b , 2c, 2d) is radiated onto the scanning plane (γ) to be deflected at a predetermined deflection angle.

scanner after claim 1 , the luminous groups (3) associated with the luminous sources of the first pair of luminous sources (2a, 2b) being designed to deflect the corresponding light beam (F) in mutually opposite deflection angles.

scanner after claim 1 or 2 , the luminous groups (3) associated with the luminous sources of the second pair of luminous sources (2c, 2d) being designed to deflect the corresponding light beam (F) in mutually opposite deflection angles.

Scanner according to one of the preceding claims, in which each lighting group (3) of the scanner (100) is designed to deflect the corresponding light beam (F) at a deflection angle which differs from the deflection angles of the other lighting groups (F) of the scanner (100) differs.

A scanner according to any one of the preceding claims, wherein the deflection angle is between 30° and 60°, preferably the deflection angle is equal to 45°.

A scanner according to any preceding claim, wherein the LED lights (5) of the plurality of LED lights are aligned along an alignment direction (A) which is parallel to the scanning line (L).

Scanner according to any of the preceding Claims 1 until 6 wherein the LED lights (5) of the plurality of LED lights are offset from an alignment direction (A) parallel to the scanning line (L).

Scanner according to one of the preceding claims, comprising a movement system arranged to move the scanning plane (γ) relative to the detection device (1).

scanner after claim 8 wherein the motion system is designed to move the object (O) to a plurality of discrete positions, and wherein the capturing device (1) captures an image for each discrete position.

Scanner for one or more of the Claims 1 until 8th , comprising a movement system designed to move the detection device (1) to the scanning plane (γ).

Scanner according to one of the preceding claims, comprising a control unit which is arranged to - selectively activating the light sources (2a, 2b, 2c, 2d) of the first and second pair, so that the light sources (2a, 2b, 2c, 2d) emit a respective beam (F) of collimated light onto the scanning plane (γ); - acquire and process data in the form of successive scans of the object (O).

Scanner (100) according to one of the preceding claims, comprising at least one auxiliary light source (4) designed to illuminate the scanning plane (γ).