DE4031633A1 - Optische inspektionsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Inspektionsvorrichtung

• - mit einer Beobachtungsvorrichtung, die das Bild einer Inspektionslinie auf einer linienförmigen Anordnung von Photoempfängern eines CCD-Arrays entwirft,
• - mit einer an das CCD-Array der Photoempfängeranordnung an­ geschlossenen elektronischen Auswerteeinrichtung, und
• - mit einer Beleuchtungsanordnung, bei der eine linien­ förmige, sich über die Länge der Inspektionslinie hinaus erstreckende Sekundärlichtquelle vorgesehen ist, die von der Ausgangsseite eines aus Lichtleitfasern aufgebauten Querschnittswandlers gebildet ist, dessen Eingangsseite an ein Lichtbündel mit Kreisquerschnitt angepaßt ist.

Aus der DE-OS 35 34 019 ist eine optische Bahnüberwachungs­ vorrichtung bekannt, deren Beleuchtungsanordnung eine Punkt­ lichtquelle aufweist, die über einen streifenförmigen, sphärischen Hohlspiegel auf eine Lochblende abgebildet wird, um so eine Sekundärlichtquelle zu erzeugen. Die Sekundär­ lichtquelle wird über einen ebenfalls streifenförmigen, sphärischen Sendehohlspiegel, einen Umlenkspiegel und eine reflektierende Materialbahn in die Eintrittspupille einer Halbleiterzeilenkamera abgebildet. Dabei entsteht auf der Materialbahn ein schmaler Beleuchtungsstreifen, der von der Zeilenkamera zur Bahnüberwachung beobachtet wird.

Hierdurch wird erreicht, daß die Photoempfängeranordnung der Zeilenkamera mit einer hohen Beleuchtungsstärke beaufschlagt wird, wenn die Materialbahn regulär reflektierend oder klar durchsichtig ist. Bei diffus reflektierenden oder transmit­ tierenden Materialien ist diese Anordnung ungeeignet.

Bei einer bekannten optischen Fehlstellen-Detektorvorrich­ tung (DE-OS 30 13 244) ist zur Erzeugung eines Beleuchtungs­ streifens auf einem Objekt, das im wesentlichen senkrecht zum Beleuchtungsstreifen verschoben wird, als linienförmige Lichtquelle eine Leuchtstofflampe oder dergl. vorgesehen. Der Beleuchtungsstreifen wird von einer Vidicon-Kamera be­ obachtet, die als Photoempfängeranordnung dient und an die eine Auswerteelektronik angeschlossen ist. Dabei ist zwi­ schen dem Objektiv der Vidicon-Kamera und dem beleuchteten Streifen auf dem zu untersuchenden Objekt eine Zylinderlinse vorgesehen, deren Zylinderachse sich im wesentlichen paral­ lel zum Beleuchtungsstreifen erstreckt.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Leuchtdichte (bis 2 sb) von Leuchtstoffröhren nur selten ausreicht, um eine einwand­ freie optische Fehlerüberwachung oder Objekterkennung zu ge­ währleisten.

Die deutsche Patentanmeldung P 37 34 294 beschreibt eine optische Inspektionsvorrichtung, bei der zur Erzeugung eines Beleuchtungsstreifens auf einer bewegten Materialbahn eine oder mehrere linienförmige Lichtquellen vorgesehen sind, die von einem Zylinderspiegel, dessen Zylinderachse im wesent­ lichen parallel zu den Lichtquellen verläuft, auf die Mate­ rialbahn abgebildet werden. Der Beleuchtungsstreifen auf der Materialbahn wird dann auf eine zeilenförmige Photoempfänger­ anordnung abgebildet, an die eine Auswerteelektronik ange­ schlossen ist.

Bei dieser Beleuchtungsvorrichtung bilden die Lichtquellen keine ununterbrochene Linie. Das hat zur Folge, daß zwar auf der Materialbahn eine Linie konstanter Beleuchtungsstärke über die ganze Inspektionsbreite erzeugt wird, also alle diffus reflektierenden oder transmittierenden Materialien inspiziert werden können, daß jedoch bei regulär reflektie­ renden oder transmittierenden Materialien die Inspektions­ kamera die Unterbrechungen in der Linienanordnung der Licht­ quellen sieht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine optische Inspektionsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sowohl zur Überwachung von diffus reflektierenden oder transmittierenden als auch von regulär reflektierenden oder klar transmittierenden Materialien geeignet ist, wobei die Inspektionslinie auf der Bahn sowohl mit großer Apertur beleuchtet ist und eine hohe Beleuchtungs­ stärke aufweist, als auch der Hintergrund dieser Inspektions­ linie der Inspektionskamera als zusammenhängender, gleich­ mäßig heller Streifen erscheint.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die linienförmige Sekundärlichtquelle durch einen Zylinderspie­ gel, der sich parallel zu der Sekundärlichtquelle und der Inspektionslinie erstreckt, auf die Inspektionslinie abge­ bildet wird, um dort einen Beleuchtungsstreifen mit gleich­ mäßig hoher Beleuchtungsstärke zu erzeugen, und daß der Zylinderspiegel quer zu seiner Achse fein gewellt oder gerillt ist.

Durch die erfindungsgemäße Abbildung der linienförmigen Sekundärlichtquelle mit Hilfe eines Zylinderspiegels gleicher Länge in die Inspektionslinie wird erreicht, daß das Bild dieser linienförmgen Sekundärlichtquelle über eine Länge gleichmäßig schmal und mit scharfen Kanten erscheint, die deutlich über die Länge der Sekundärlichtquelle und des Zylinderspiegels hinausgeht. Diese Eigenschaft der Abbildung durch den Zylinderspiegel ist vor allem dann erforderlich, wenn der später beschriebene Aufbau der Beleuchtungseinrich­ tung für lange Inspektionslinien durch Aneinanderreihen von mehreren linienförmigen Sekundärlichtquellen und zugeordne­ ten Zylinderspiegeln verwirklicht werden soll. Es entsteht dann trotz der Überlappung der Bilder der einzelnen Sekundär­ lichtquellen-Abschnitte über die gesamte Länge der Inspek­ tionslinie ein schmaler Beleuchtungsstreifen mit gleichmäßig hoher Beleuchtungsstärke.

Bei der Verwendung von Zylinderlinsen oder Stäben mit Kreis­ querschnitt mit ihren im Vergleich kürzeren Brennweiten nach dem Stand der Technik machen sich bei dieser Aneinanderrei­ hung schon deutlich die überlappenden fehlerhaften Bild­ partien der Nachbarabschnitte bemerkbar.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene, fein gewellte oder ge­ rillte Ausbildung des die linienförmige sekundäre Lichtquel­ le abbildenden Zylinderspiegels wird erreicht, daß der Zylinderspiegel in seiner Längsrichtung nicht wie ein Plan­ spiegel wirkt, sondern in dieser Richtung die Abbildung der linienförmigen Sekundärlichtquelle in die Inspektionslinie verwischt wird. Bei der Inspektion von nicht streuenden, blanken Materialoberflächen ist aber gerade diese in Richtung der Inspektionslinie verwischende Wirkung des gerillten Zylinderspiegels erforderlich; denn das Objektiv der Inspektionskamera, das auf die Inspektionslinie fokussiert ist, sieht hinter jedem Punkt dieser Linie - in Transmission durch die Materialbahn oder in Reflexion an der Oberfläche der Materialbahn und in Reflexion an dem Zylinder­ spiegel - als leuchtenden Hintergrund, natürlich mit der sich aus der Distanz ergebenden Unschärfe, einen Punkt der sekundären Linienlichtquelle. Jede Unregelmäßigkeit in der Leuchtdichte der einzelnen Faserenden in Richtung dieser Linie, wie sie gerade bei der für große Längen der Inspek­ tionslinie wegen der leichteren Montage bevorzugten Verwen­ dung von Kunststofflichtleitern mit großem Querschnitt auf­ tritt, würde die Materialbahn längs der Inspektionslinie ohne die verwischende Wirkung der Rillen des Zylinderspiegels ungleichmäßig hell erscheinen lassen. Mit der Wahl der Flankenwinkel der Wellen oder Rillen des Zylinderspiegels ist es möglich, diese Ungleichmäßigkeit über eine Länge von mehreren Zentimetern zu verwischen, ohne einen großen Verlust an Bildhelligkeit in Kauf nehmen zu müssen.

Es läßt sich somit nicht nur eine gleichmäßige und hohe Be­ leuchtungsstärke auf der Materialbahn oder dem zu überwachen­ den Objekt erzeugen, sondern es lassen sich auch Hintergrund­ störungen vermeiden, so daß auch klar transmittierende oder regulär reflektierende Materialien einwandfrei überwacht wer­ den können.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß die Breite der Rillen 0,1 mm bis 1 mm, vorzugs­ weise 0,5 mm, beträgt. Damit liegt die Rillenstruktur deut­ lich unter dem Durchmesser des Zerstreuungskreises auf der Spiegeloberfläche.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rillen mit V-förmigem oder abgerundetem Querschnitt regelmäßig angeordnet sind.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß die Rillen in unterschiedlicher Breite unregelmäßig ange­ ordnet sind.

Um die Herstellung der erfindungsgemäßen Inspektionsvorrich­ tung zu vereinfachen, ist bei einer bevorzugten Weiterbil­ dung der Erfindung vorgesehen, daß die Lichtleitfasern des Querschnittswandlers aus Kunststoff bestehen und einen Durch­ messer aufweisen, der 0,5 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 1 mm, beträgt und daß die linienförmige Lichtquelle in ihrer Brei­ te aus einem oder nur wenigen Lichtleiterenden gebildet wird.

So werden zur Erzeugung einer Lichtquelle von 350 mm im günstigsten Falle nur 350 Lichtleitfasern benötigt. Bei einem aus Glas-Lichtleitfasern aufgebautem Querschnitts­ wandler würden für eine derartige Länge bereits einige Tausende von Lichtleitern benötigt, da aus Glas bestehende Lichtleitfasern nur eine geringe Dicke von etwa 50 lm aufwei­ sen dürfen, um eine entsprechende Biegeelastizität der Fasern zu gewährleisten. Die Verarbeitung von einigen Tausend Einzellichtleitern ist jedoch aufwendig und damit kostspielig, insbesondere da die Lichteintritts- und -aus­ trittsflächen der aus Glas bestehenden Lichtleitfasern eine aufwendige Nachbearbeitung erfordern, um die erforderliche optische Qualität zu gewährleisten.

Um eine möglichst homogene Lichtverteilung auf die einzelnen Lichtaustrittsflächen des Querschnittswandlers zu erreichen, ist nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß die Lichteintrittsfläche des Querschnitts­ wandlers mit der Lichtaustrittsfläche eines als Homogenisa­ tor wirkenden Lichtleitstabes verbunden ist, dessen Lichtein­ trittsfläche von der primären Lichtquelle beaufschlagt ist.

Um unnötige Lichtverluste beim Übergang vom als Homogenisa­ tor wirkenden Lichtleitstab zum Querschnittswandler zu ver­ meiden, ist vorgesehen, daß die Lichtaustrittsfläche des Lichtleitstabes mit der Lichteintrittsfläche des Quer­ schnittswandlers verkittet ist, wobei der Durchmesser des Lichtleitstabes dem Durchmesser der Lichteintrittsfläche des Querschnittswandlers entspricht.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfin­ dung ist vorgesehen, daß die Lichteintrittsfläche des Licht­ leitstabes mattiert ist. Hierdurch wird eine Homogenisierung der Lichtabstrahlung der einzelnen Faserenden im ganzen Win­ kelbereich ihrer nutzbaren Apertur erreicht.

Um möglichst lange linienförmige Lichtquellen aufbauen zu können, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgese­ hen, daß die in Längsrichtung der linienförmigen Lichtquelle erste und letzte punktförmige Lichtquelle der linienförmigen Lichtquelle an ihren außenliegenden Enden frei angeordnet sind, so daß zwei oder mehr linienförmige Lichtquellen lückenlos in ihrer Längsrichtung aneinanderreihbar sind.

Auf diese Weise wird erreicht, daß eine erfindungsgemäße optische Inspektionsvorrichtung aufgebaut werden kann, deren Lichtquelle aus einzelnen, kompakten, linienförmigen Licht­ quellen, die vorzugsweise jeweils eine eigene Primärlicht­ quelle und einen Querschnittswandler aufweisen, modular zu­ sammengesetzt ist, so daß insbesondere auch Materialbahnen mit einer Breite von beispielsweise 2 m überwacht werden können.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist vorgesehen, daß bei einer linienförmigen Lichtquelle, die aus zwei oder mehr aneinandergereihten, linienförmigen Einzellichtquellen besteht, eine Zylinderspiegelanordnung vorgesehen ist, die aus in gleicher Weise lückenlos aneinan­ dergereihten Zylinderspiegeln gleichen Aufbaus zusammenge­ setzt ist, deren Länge jeweils der Länge der gegenüberliegen­ den einzelnen linienförmigen Lichtquelle entspricht.

Hierdurch wird erreicht, daß die beschriebenen Beleuchtungs­ einrichtungen, die als Module aus linienförmiger Lichtquelle und zugehörigem Zylinderspiegel aufgebaut sind, unmittelbar aneinandergereiht werden können, so daß sich die Länge des auf der Materialbahn oder dem zu überwachenden Objekt erzeug­ ten Beleuchtungsstreifens ohne weiteres je nach den Erforder­ nissen vergrößert werden kann.

Um auch an den beiden Enden der von der Kamera erfaßten Inspektionslinie die homogene Verteilung der Beleuchtungs­ stärke des Beleuchtungsstreifens aufrechtzuerhalten und gleichzeitig auch den von der Kamera gesehenen Hintergrund an den beiden Enden der Inspektionslinie ohne Helligkeits­ abfall erscheinen zu lassen, ist es erforderlich, die Gesamtlänge der Beleuchtungsanordnung größer zu wählen als die gewünschte Gesamtlänge der Inspektionslinie. Die erfor­ derliche Längenzugabe richtet sich nach dem Bildwinkel der Kamera, dem Öffnungswinkel der beleuchtenden Einzellicht­ fasern in Richtung der Inspektionslinie und dem Abstand des Zylinderspiegels von Lichtlinie und Beleuchtungsstreifen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß an den freien Enden der Zylinderspiegel­ anordnung je ein Planspiegel senkrecht zur Zylinderachse angebrcht ist, um so eine virtuelle Verlängerung von Zylinderspiegel und Lichtlinie zu bewirken und damit die erforderliche reale Verlängerung von beiden zu verkürzen.

Zur Realisierung einer symmetrischen Dunkelfeldbeleuchtung ist vorgesehen, daß auf einem zentralen, parallel zur Zylin­ derachse verlaufenden Streifen des Zylinderspiegels eine Blende angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert, in dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer in Transmission arbeitenden optischen Inspektionsvorrichtung,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine optische Inspektionsvorrichtung parallel zur Vorschubrichtung einer Materialbahn,

Fig. 3 eine schematische perspektivische Darstellung einer modular zusammengesetzten Beleuchtungsanordnung mit vergrößerter Länge für eine optische Überwachungsvor­ richtung nach Fig. 1 oder 2,

Fig. 4 eine teilweise Draufsicht auf Lichtaustrittsflächen einer linienförmigen Lichtquelle der Beleuchtungs­ anordnung nach Fig. 3, und

Fig. 5 einen Teilschnitt durch einen Zylinderspiegel der Beleuchtungsanordnung nach Fig. 3 parallel zur Zylinderlängsachse.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander ent­ sprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Nach Fig. 1 weist die optische Inspektionsvorrichtung eine kompakte primäre Lichtquelle 15 auf, die eine Glühlampe 20 mit einem Reflektor 21 besitzt, der das von der Glühlampe ausgehende Licht auf eine mattierte Lichteintrittsfläche 16′ eines Lichtleitstabes 16 konzentriert. Eine Lichtaus­ trittsfläche 16′′ des Lichtleitstabes 16 ist mit einer Licht­ eintrittsfläche 14 eines Querschnittswandlers 13 verkittet, der, wie besonders gut in Fig. 3 zu erkennen, aus einzelnen Lichtleitfasern 13′ aufgebaut ist.

Der Lichtleitstab 16 wirkt als Homogenisator für die von der Lichtquelle 15 auf seiner Lichteintrittsfläche 16′ erzeugte Beleuchtungsstärke, da die unter verschiedenen Winkeln ein­ fallenden Lichtstrahlen, von denen in der Zeichnung nur drei dargestellt sind, unter unterschiedlichen Winkeln im Licht­ leitstab reflektiert werden, wie in Fig. 3 angedeutet. Hier­ durch ergibt sich eine homogene Verteilung der Leuchtdichte in der Lichtaustrittsfläche 16′′ des Lichtleitstabes 16, die zur Folge hat, daß alle Lichtleitfasern 13′ des Quer­ schnittswandlers 13 an ihren Lichteintrittsflächen mit der gleichen Beleuchtungstärke beaufschlagt werden.

Die Lichtleitfasern 13′ des Querschnittswandlers 13, die vor­ zugsweise aus Kunststoff hergestellt sind und einen Durchmes­ ser von etwa 1 mm aufweisen, sind an ihrem der Lichtein­ trittsfläche 14 des Querschnittswandlers 13 zugeordneten Ende zu einem runden Bündel zusammengefaßt, dessen Durchmes­ ser im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Lichtleitsta­ bes 16 ist. An ihrem anderen Ende sind die Lichtaustrittsflä­ chen 11′ der Lichtleitfasern in einer Reihe dicht nebeneinan­ der angeordnet, wie Fig. 4 zeigt, so daß sie die einzelnen Elemente einer linienförmigen Sekundärlichtquelle 11 bilden. Der Querschnittswandler 13 ist dabei aus beispielsweise 350 einzelnen Lichtleitfasern 13 aufgebaut, so daß die von den Lichtaustrittsflächen 11′ gebildete linienförmige Lichtquel­ le 11 eine Länge von 350 mm besitzt.

Um eine stabile linienförmige Lichtquelle 11 zu erhalten, sind die Lichtleitfasern 13′, wie in Fig. 4 dargestellt, an ihren Enden mit Leisten 22 verklebt, die den geraden Aufbau der linienförmigen Lichtquelle 11 gewährleisten. Dabei sind die erste und letzte Lichtleitfaser so angeordnet, daß sie in Längsrichtung der Lichtquelle 11 gesehen außen freilie­ gen, so daß zwei oder mehr Querschnittswandler 13 lückenlos aneinander angereiht werden können, um eine linienförmige Lichtquelle 11 mit vergrößerter Länge zu schaffen, wie in Fig. 3 gezeigt.

Auf diese Weise wird es ermöglicht, linienförmige Lichtquel­ len mit einer Länge von 2 m oder mehr, je nach der Breite der zu überwachenden Bahn, aufzubauen.

Die Lichtaustrittsfläche des Querschnittswandlers 13, die die sekundäre, linienförmige Lichtquelle 11 bildet, wird über einen konkaven Zylinderspiegel 10 z. B. auf eine Mate­ rialbahn 12 abgebildet, wodurch auf der Bahn 12 ein Beleuch­ tungsstreifen 31 erzeugt wird. Die Bahn 12, die in Fig. 1 als aus transparentem Material bestehend dargestellt ist, wird in Richtung des Pfeils A vorgeschoben. An den axialen Enden des Zylinderspiegels ist senkrecht zu dessen Zylinderachse und senkrecht zur linienförmigen Lichtquelle 11 jeweils ein Planspiegel 18 vorgesehen, wobei in Fig. 1 nur einer der bei­ den Planspiegel 18 schematisch dargestellt ist. Dabei muß sich der Planspiegel 18 zumindest vom Zylinderspiegel 10 bis zur linienförmigen Lichtquelle 11 erstrecken. Hierdurch wird eine virtuelle Verlängerung des Zylinderspiegels 10 und der linienförmigen, sekundären Lichtquelle 11 bewirkt.

Von der Beleuchtungsanordnung aus gesehen hinter der aus transparentem Material bestehenden Bahn 12 ist eine Zeilen­ kamera 23 angeordnet, deren Objektiv 24 die in der Mitte des Beleuchtungsstreifens 31 verlaufende Inspektionslinie 32 auf eine lineare Photoempfängeranordnung, z. B. eine Diodenzeile 25, abbildet. An die Diodenzeile 25 ist eine Auswerteelektro­ nik 26 angeschlossen, die einen Ausgang 27 aufweist, an dem Fehler- oder Bildsignale anliegen.

Wie in Fig. 2 dargestellt, kann die Inspektionsvorrichtung an­ stelle oder zusätzlich zu der hinter der Materialbahn 12 lie­ genden, in Transmission arbeitenden Zeilenkamera 23 eine zweite Zeilenkamera 23′ aufweisen, die auf der gleichen Seite der Materialbahn 12 liegt, wie die Beleuchtungsanord­ nung und die in Reflexion arbeitet.

Die in Fig. 2 dargestellte Beleuchtungsanordnung aus sekun­ därer, linienförmiger Lichtquelle 11 und Zylinderspiegel 10 ist zur Realisierung einer Dunkelfeldbeleuchtung mit einer Blende 19 versehen, die einen zentralen, parallel zur Zylin­ derachse verlaufenden Streifen des Zylinderspiegels abdeckt, dessen vom Beleuchtungsstreifen 31 aus gesehene Winkelgröße senkrecht zur linienförmigen Lichtquelle 11 der Eintritts­ apertur des Objektivs 24 der Zeilenkamera 23 entspricht, wie dies durch die verlängerten Randstrahlen 28 für die Abbil­ dung der Inspektionslinie 32 durch das Objektiv 24 dar­ gestellt ist.

Eine Dunkelfeldbeleuchtung läßt sich auch dadurch realisie­ ren, daß die optische Achse des Objektivs 24 der Zeilenkamera 23′ aus dem Bereich des Beleuchtungswinkels des Zylinderspiegels beispielsweise in die Richtung 29 herausgeschwenkt wird.

Wie in Fig. 3 und 5 dargestellt ist, weist der konkave Zylin­ derspiegel 10 eine Vielzahl von Rillen 17 auf, deren Flanken 17′ regulär reflektierend sind. Ein derartiger Zylinderspie­ gel läßt sich durch Fräsen mit einem sog. Einzahn und durch anschließendes Nachpolieren in Fräsrichtung, also in Umfangs­ richtung des Zylinderspiegels 10 herstellen. Der Zylinder­ spiegel 10 besitzt somit eine fein gewellte Oberfläche mit einer Waschbrettstruktur. Die Form der Rillen 17 kann dabei V-förmig oder U-förmig sein. Dabei weisen die Rillen 17 einen Abstand d auf, der auf die Größe der Einzellichtquel­ len, also der Lichtaustrittsflächen 11′ der Lichtleitfasern 13′ des Querschnittswandlers 13 und auf die objektseitige Apertur des Objektivs 24 abgestimmt ist, wobei vorzugsweise ein Abstand von 0,5 mm gewählt ist, der damit der Hälfte des Durchmessers der Lichtaustrittsflächen 11′ der Lichtleit­ fasern 13′ entspricht, wobei im durch die objektseitige Aper­ tur des Objektivs gegebenen Zerstreuungskreis eine Vielzahl von Rillen 17 liegen.

Der Zylinderspiegel 10 mit der beschriebenen fein gewellten Waschbrettstruktur bildet jede als im wesentlichen punktför­ mige Einzellichtquelle der sekundären, linienförmigen Licht­ quelle 11 dienende Lichtaustrittsfläche 11′ in der Ebene senkrecht zur linienförmigen Lichtquelle 11 regulär ab, wäh­ rend er parallel zur Lichtquelle 11 für jede Lichtaustritts­ fläche 11′ eine Vielzahl von strichförmigen Bildern im Be­ leuchtungsstreifen 31 erzeugt, da er durch seine Waschbrett­ struktur parallel zur Lichtquelle 11 eine streuende Wirkung aufweist. Die einzelnen strichförmigen Bilder der Einzel­ lichtquellen 11′ überlagern sich im Beleuchtungsstreifen 31, so daß dieser unabhängig von der Struktur der linienförmigen Lichtquelle eine homogene Verteilung der Beleuchtungstärke aufweist. Durch die an den Enden des Zylinderspiegels 10 vorgesehenen Planspiegel 18 wird erreicht, daß an den beiden Enden der Inspektionslinie 32 auch bei verringerten Längen­ zugaben für Zylinderspiegel 10 und Linienlichtquelle 11 noch kein Abfall der Beleuchtungsstärke im Beleuchtungsstreifen 31 entsteht.

Die Zeilenkamera 23, die in Reflexion oder Transmission die in der Mitte des Beleuchtungsstreifens 31 verlaufende In­ spektionslinie 32 beobachtet, sieht nun infolge der fein gewellten Waschbrettstruktur des Zylinderspiegels 10 eine strukturlose linienförmige Lichtquelle 11 im Hintergrund des Beleuchtungsstreifens 31, so daß durch den beschriebenen Zylinderspiegel 10 die linienförmige Lichtquelle 11 auch im Pupillenraum der Zeilenkamera 23 ein gleichmäßiges Band bil­ det, obwohl sie infolge der aneinandergereihten Lichtaus­ trittsflächen 11′ der Lichtleitfasern 13′ strukturiert ist.

Claims (12)

1. Optische Inspektionsvorrichtung

• - mit einer Beobachtungsvorrichtung, die das Bild einer Inspektionslinie auf einer linienförmigen Anordnung von Photoempfängern eines CCD-Arrays entwirft,
• - mit einer an das CCD-Array der Photoempfängeranordnung angeschlossenen elektronischen Auswerteeinrichtung, und
• - mit einer Beleuchtungsanordnung, bei der eine linien­ förmige, sich über die Länge der Inspektionslinie hinaus erstreckende Sekundärlichtquelle vorgesehen ist, die von der Ausgangsseite eines aus Lichtleitfasern aufgebauten Querschnittswandlers gebildet ist, dessen Eingangsseite an ein Lichtbündel mit Kreisquerschnitt angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet,
• - daß die linienförmige Sekundärlichtquelle (11) durch einen Zylinderspiegel (10), der sich parallel zu der Sekundärlichtquelle (11) über ihre ganze Länge erstreckt, auf die Inspektionslinie (11) abgebildet wird, um dort einen Beleuchtungsstreifen mit gleich­ mäßig hoher Beleuchtungsstärke zu erzeugen, und
• - daß der Zylinderspiegel (10) quer zu seiner Achse fein gewellt oder gerillt ist.

2. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Rillen (17) 0,1 mm bis 1 mm beträgt.

3. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (17) mit V-förmigen oder abgerundetem Quer­ schnitt regelmäßig angeordnet sind.

4. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (17) in unterschiedlicher Breite unregel­ mäßig angeordnet sind.

5. Inspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfasern (13′) des Querschnittswandlers (13) aus Kunststoff bestehen und einen Durchmesser aufweisen, der 0,5 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 1 mm, beträgt und daß die linienförmige Lichtquelle (11) in ihrer Breite aus einem oder nur wenigen Lichtleiterenden gebildet wird.

6. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteintrittsfläche (14) des Querschnittswand­ lers (13) mit der Lichtaustrittsfläche (16′′) eines als Homogenisator wirkenden Lichtleitstabes (16) verbunden ist, dessen Lichteintrittsfläche (16′) von der primären Lichtquelle (15) beaufschlagt ist.

7. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsfläche (16′′) des Lichtleitstabes (16) mit der Lichteintrittsfläche (14) des Querschnitts­ wandlers (13) verkittet ist, wobei der Durchmesser des Lichtleitstabes (16) dem Durchmesser der Lichteintritts­ fläche (14) des Querschnittswandlers (13) entspricht.

8. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteintrittsfläche (16′) des Lichtleitstabes (16) mattiert ist.

9. Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung der linienförmigen Sekundärlicht­ quelle (11) ersten und letzten Lichtleiterenden (11′) der linienförmigen Lichtquelle (11) an ihren außenliegenden Enden frei angeordnet sind, so daß zwei oder mehr linienförmige Lichtquellen (11) lückenlos in ihrer Längsrichtung aneinanderreihbar sind.

10. Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer linienförmigen Lichtquelle, die aus zwei oder mehr aneinandergereihten, linienförmigen Einzellicht­ quellen (11) besteht, eine Zylinderspiegelanordnung vorge­ sehen ist, die aus lückenlos aneinandergereihten Zylinder­ spiegeln (10) gleichen Aufbaus zusammengesetzt ist, deren Länge jeweils der Länge der gegenüberliegenden einzelnen linienförmigen Lichtquelle (11) entspricht.

11. Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an den freien Enden der Zylinderspiegelanordnung je ein Planspiegel (18) vorgesehen ist, der senkrecht zur Zylinderachse steht, um so eine virtuelle Verlängerung der aus einem oder mehreren Zylinderspiegeln (10) und Linienlichtquellen (11) bestehenden Anordnung zu bewir­ ken.

12. Inspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem zentralen, parallel zur Zylinderachse ver­ laufenden Streifen des Zylinderspiegels (10) eine Blende (19) angeordnet ist, um eine symmetrische Dunkelfeld­ beleuchtung zu realisieren.