EP2890974A1 - Vorrichtung zum inspizieren von gegenständen - Google Patents

Vorrichtung zum inspizieren von gegenständen

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Publication number
EP2890974A1
EP2890974A1 EP13714203.0A EP13714203A EP2890974A1 EP 2890974 A1 EP2890974 A1 EP 2890974A1 EP 13714203 A EP13714203 A EP 13714203A EP 2890974 A1 EP2890974 A1 EP 2890974A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mirror
camera system
test
recording position
plane
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13714203.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carsten Buchwald
Wolfgang Schorn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Publication of EP2890974A1 publication Critical patent/EP2890974A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/90—Investigating the presence of flaws or contamination in a container or its contents
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G02B17/0605—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors
    • G02B17/0621—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors off-axis or unobscured systems in which not all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry, e.g. at least one of the mirrors is warped, tilted or decentered with respect to the other elements

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1 and to a device according to the preamble of claim 9.
  • An essential component of optical inspection devices is, for example, an optical arrangement, e.g. at least one electronic camera system for imaging the object moved past a test and recording position and in the beam path between the camera system and the object a Strahlumlenkoptik having a plurality of plan deflecting mirrors, u.a. to achieve a required optical distance between the respective object and the camera system in a compact design of the optical arrangement.
  • an optical arrangement e.g. at least one electronic camera system for imaging the object moved past a test and recording position and in the beam path between the camera system and the object a Strahlumschoptik having a plurality of plan deflecting mirrors, u.a. to achieve a required optical distance between the respective object and the camera system in a compact design of the optical arrangement.
  • Disturbing in the evaluation of the images generated by the camera system especially in an automatic evaluation with an image processing system are often edge distortions in the image generated in each case.
  • Strahlumsch- and Umformoptiken in which instead of plane mirrors for beam deflection mirrors are used whose concave mirror surface are curved only by one or more parallel to each other extending axes of curvature, for example in their training as parabolic or ellipsoidal mirror and for use in Large-screen TV screens for projection of a small-scale image onto a large screen (US 5,477,394), or for lithography (US 5,440,423) for controlled illumination, or for use in film projectors (US 2,819,649) for simplifying the projection system or for use with aerial photography cameras (DE 199 04 687 A1) to increase the field of view.
  • the object of the invention is to provide a device for inspecting objects, with an improved beam deflection and forming optics available that allows a camera system to work with a significantly reduced opening angle, so that in a further compact design better use of the area For example, a camera chips when using a digital camera system results.
  • the invention is based on the finding that surprisingly by the inventive design of Strahlumsch- and forming optics, d. H. the succession of an ellipsoidal mirror in the beam path from the test and recording position to the camera system on a parabolic mirror a reduction of the width of the incident on the lens of the camera system beam in the axial direction is achieved perpendicular to the axes of curvature of the ellipsoidal mirror, so for the camera system, a lens with reduced Opening angle (aperture) can be used.
  • the mirror in the beam path in the direction of the object to be inspected to the camera system following the object and the opening of Strahlumsch- and forming optics forming mirror with the concave mirror surface is a relative to the object inclined parabolic mirror, over which the edges of the article running parallel to the axes of curvature of this mirror are imaged with a parallel view in the camera system.
  • the optical arrangement or its Strahlumsch- and Umformoptik in the beam path between the object to be inspected and the camera system in the beam path following each other at least two each having a concave mirror surface forming mirror, wherein on the above-mentioned parabolic mirror an ellipsoidal mirror follows, which is arranged between the parabolic mirror and the camera system.
  • the arrangement of a second optical arrangement ie the arrangement of a further device according to the invention could be provided.
  • this poses the problem that the camera system would see and focus one optical arrangement in the camera system of the other optical arrangement.
  • semitransparent mirrors could be placed in front of the optical units of the optical assemblies. Disadvantage of this design, however, would be that only about 25% of the light would be transmitted through the mirror and also the compact design of the optical arrangement would be lost by installing the semi-transparent mirror.
  • the semitransparent mirrors could be dispensed with if the beam paths of the two devices are not superimposed, ie their focal points are shifted relative to one another.
  • the optical arrangements of the devices or their Strahlumsch- and Umformoptiken are therefore slightly tilted to each other, so that the focal points of the two devices are shifted from each other.
  • no real focus arises on the observed unit more and the beam path or the light rays are guided by means of a Strahlenumlenkelements, which is preferably a plane mirror, to a Beieuchtungselement.
  • a Strahlenumlenkelements which is preferably a plane mirror, to a Beieuchtungselement.
  • concave mirrors or “mirrors with concave mirror surface” are mirrors whose mirror surface is curved exclusively around one or more axes of curvature extending parallel to one another and extending only in one axial direction.
  • packaging means are packagings or containers which are customarily used in particular in the food sector and especially also in the beverage sector, namely containers such as bottles, cans and soft packs, for example those made of cardboard and / or or plastic film and / or metal foil, transport containers, eg crates etc.
  • Fig. 1 u. 2 is a simplified schematic representation of a device for inspecting objects, in particular packaging or containers, e.g. Bottles, in two different embodiments of the optical arrangement;
  • Fig. 4 u. 5 in a simplified schematic representation of two opposing optical arrangements whose Strahlumsch- and
  • Forming optics are tilted towards a test and recording position.
  • X, Y, Z respectively indicate three mutually perpendicular spatial axes, of which the Z axis is the vertical axis and the X axis and the Y axis are the horizontal axes, of which the Y -Axis perpendicular to the plane (XZ plane) of Figures 1 and 2 is oriented.
  • the optical arrangement indicated generally by 1.1 in FIG. 1 is part of a device 1 for inspecting objects 2, preferably for inspecting packaging means, for example in the form of containers or bottles.
  • the optical arrangement 1 .1 comprises, inter alia, an electronic, eg digital camera system 3 with an entocentric objective 4, ie with an objective 4, which correspondingly effects a picture of the entocentric perspective, and an electronic camera chip 5, in the illustrated embodiment with a Camera chip 5, for example in the format 4: 3.
  • the objective 4 is arranged with its optical axis in the XZ plane.
  • the camera system 3 is arranged such that the greater length of the camera chip 5 corresponds to the horizontal Y-axis perpendicular to the plane of the drawing of FIG. 1 and the shorter length of the camera chip 5 corresponds to the vertical Z-axis.
  • the optical arrangement 1 .1 further comprises in the beam path between the object 2 and the camera system 3 and the lens 4 a Strahlumsch- and Umformoptik, which is generally designated 6 in Figure 1 and plan in this embodiment of a parabolic mirror 7 and two , In each case only one beam deflection causing mirror 8 and 9, which may be replaced by other, a pure beam deflection causing optical Strahlumlenkemia, for example by prisms.
  • the parabolic mirror 7 and the mirrors 8 and 9 are arranged in the beam path between the object or object 2 to be inspected and the camera system 3 in such a way that, starting from the object 2, the parabolic mirror 7, which faces the object 2 with its concave mirror surface, then the mirror 8 and following this, the mirrors 9 are provided.
  • the axes of curvature of the parabolic mirror 7 are exclusively in the horizontal direction (Y-axis), ie oriented perpendicular to the plane of Figure 1 and perpendicular to the XZ plane so that the parabolic mirror 7, the object 2 imaging light rays, for example, the in Figure 1 with S1 - S3 designated parallel and each extending in the direction of the X-axis and each extending in an XZ plane light rays after the deflection at the parabolic mirror 7 continue to run in the same XZ plane.
  • the two beam deflecting elements 8 and 9 arranged above the parabolic mirror 7 are likewise designed and arranged such that they are oriented with their plane mirror surfaces perpendicular to the XZ plane and thus only a beam deflection in such a way ie each light beam S1-S3 passes before and after its deflection in the same XZ plane.
  • the arrangement is furthermore also made in such a way that the focal line 10, in which parallel light beams S1-S3 oriented perpendicular to the axes of curvature of the parabolic mirror 7 and focused on them, is located in the objective 4 of the camera system 3.
  • the object 2 is moved in the direction of the horizontal Y-axis at the opening 6.1 of the optical arrangement 1.1 or at the test and recording position 1.2 there and illuminated for imaging with the camera system 3 by a light source, not shown.
  • a light source not shown.
  • FIG. 1 For the inspection, the object 2 is moved in the direction of the horizontal Y-axis at the opening 6.1 of the optical arrangement 1.1 or at the test and recording position 1.2 there and illuminated for imaging with the camera system 3 by a light source, not shown.
  • three side views generated by each object with the optical arrangement 1 or with the camera system 3 and depicted on the camera chip 5 for this purpose is shown in position a) of FIG.
  • FIG. 2 shows, as a further embodiment, a device 1a with an optical arrangement 1a, which in turn contains the camera system 3 with the entocentric objective 4 and with the camera chip 5, for example with the camera chip 5 in the 4: 3 format.
  • the optical arrangement comprises 1 a.1 a Strahlumlenk- and forming optics 6a, which differs from the Strahlumlenk- and Umformoptik 6 basically characterized in that instead of the mirror or the Strahlumlenkianos 8 an ellipsoidal mirror 12 is provided, with its axes of curvature exclusively horizontally, ie in the direction of Y. -Axis and thus oriented perpendicular to the plane of Figure 2.
  • the optical axis of which is again arranged in the XZ plane, ie starting from the object 2, one after the other, with its axes of curvature horizontal or in the direction of the Y axis.
  • the parabolic mirror 7 of Strahlumlenk- and forming optics 6a is formed or curved so that the focus line 10, which extends perpendicular to the plane of Figure 2, ie in the direction of the Y-axis, in the beam path between the Parabolic mirror 7 and the ellipsoidal mirror 12 is located, in the illustrated embodiment immediately in front of the ellipsoidal mirror 12 and its concave mirror surface. 1 a.2, in turn, the test and receiving position is designated in FIG. 2, at which the object 2 is located.
  • merging of the light beams impinging thereon for example the light beams S1-S3, is achieved in such a way that these light beams in the objective 4 become a focus line 13 oriented perpendicular to the XZ plane in the illustrated embodiment be focused. Since these light rays continue to impinge on regions of the mirror surface of the ellipsoidal mirror 12 with very different curvature, a merging of the object 2 imaging and reflected at the ellipsoidal mirror 12 beam in the XZ plane takes place.
  • FIGS. 4 and 5 show, in a further embodiment, a device 1b with two opposing optical arrangements 15 and 16 for inspecting objects 2.
  • the optical arrangements 15 and 16 each have a camera system 3 with an objective 4.
  • these can also be digital camera systems that contain a camera chip 5, for example in the 4: 3 format.
  • the objectives 4 can, as already described above, be entocentric lenses.
  • the optical arrangements 15 and 16 each comprise a beam deflecting and forming optics 17 and 18, which differs from the beam deflecting and forming optics 6 or 6a, as shown in Figure 1 and Figure 2, in that in the beam path of a first mirror 19 and 19a to a second mirror 20 and 20a additionally in the position of the second mirror 20 and 20a is another Strahlumlenkelement 21 and 21 a, which is oriented in the direction of a lighting element 22 and 22a.
  • the mirrors 19, 19a, 20 and 20a are, as shown, concave mirrors, with the concave mirror surface of the first mirrors 19 and 19a facing and inclined to a test and pickup position 1 a.2 or to the object 2 to be inspected is, and the concave mirror surface of the second mirror 20 and 20a, a tilting mirror 9, which is disposed between the second mirrors 20 and 20a and the camera system 3, facing, or inclined.
  • the focal line 25, which extends perpendicular to the plane of the drawing of Figure 4, ie in the direction of the Y-axis, lies in the beam path between the first concave mirror 19 and the second concave mirror 20, in the illustrated embodiment immediately before the second mirror 20th or its concave mirror surface.
  • the second concave mirror 20 which may be, for example, an ellipsoidal mirror 12, the light rays impinging thereon are deflected, via the deflecting element 9, in the direction of the camera system 3.
  • the beam path is deflected onto the radiation deflection element 21 a, ie, the optical arrangement 15 relative to the optical arrangement 16 or its beam deflection and shaping optics 17 and 18 are aligned with each other so that their focus points are shifted from each other.
  • Figure 4 characterized in that the Strahlumsch- and forming optics 17 and 18 of the two optical assemblies 15 and 16 each other inclined, ie tilted in the direction of the test and recording position 1 a.2 or arranged there and to be inspected object 2.
  • the focus line 26 lies in the region of the beam deflection element 21 a or just before its plane mirror surface.
  • the beam path is guided in this way via the beam deflection element 21 to a lighting element 22a, which serves to illuminate the object 2.
  • FIG. 5 shows the principle shown in FIG. 4 in reverse form, wherein now the beam path in the optical arrangement 15 shown on the left is deflected via the beam deflection element 21 to the illumination element 22 and the object 2 is inspected by the optical arrangement 16. This is achieved by no longer producing a correct focus in the optical arrangement 15, or the focus line 26a lies in the region of the radiation deflecting element 21 or, for example, just before its plane mirror surface.
  • the unmirring of the beam path in the optical arrangement 15 also serves to illuminate the object 2.
  • the object to be inspected 2 and the camera system 3 and its lens 4 whose optical axis is also arranged for example in the XZ plane, starting from the object 2 consecutively with its horizontal axis of curvature or oriented in the direction of the Y-axis, with its concave side facing the object 2 and the opening 24 of the Strahlumlenk- and Umformoptik 18 forming first mirror 19a, following this, the second concave mirror 20a and following this provided the deflecting element 9, which then the camera system 3 follows.
  • the focal line 25a which extends perpendicular to the plane of the drawing of FIG.
  • the second mirror 20a which may also be an ellipsoidal mirror here, for example, the light beams impinging on the latter are now deflected via the deflection element 9 in the direction of the camera system 3.
  • the Strahlenumlenkelement 21 a which is located in the position of the second mirror 20 a, lies outside the beam path, ie, that upon inspection of the article 2 by the optical assembly 16, the light rays are guided past the Strahlenumlenkelement 21 a.
  • the object 2 is moved in the direction of the horizontal Y axis between the openings 23 and 24 of the optical arrangements 15 and 16 or at the test and pickup position 1 a.2 located between the optical arrangements 15 and 16.
  • the two optical arrangements 15 and 16, d. H. their Strahlumsch- and Umformoptiken 17 and 18 so inclined to each other, d. H.
  • the advantageous for the embodiments shown in Figures 1, 2 and 3 embodiments also apply to the optical assemblies 15 and 16. That is, for example, in the sequence of an ellipsoidal mirror on a parabolic mirror, the camera systems of the optical assemblies 15 and 16 with a significantly reduced opening angle can be performed.
  • the image deflection of the respective article 2 which is improved and free of edge distortions, is achieved with the beam deflection and shaping optics 17 and 18, in particular also in such a way that Regarding the Y axis, the principles of entocentric perspective apply, ie near objects are imaged larger than distant objects.
  • the beam path is steered so that a parallel view results for this image and thereby, inter alia, distortions in the area of the Z-axis from each other spaced top and bottom are avoided.
  • the center or symmetry plane of the inclined parabolic mirror 7 is designated in each case in FIGS. 1 and 2, to which it is mirror-symmetrical with respect to its curvature.
  • This midplane ME includes an angle of less than 90 ° with the YZ plane.

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Abstract

Vorrichtung zum Inspizieren von Gegenständen (2) mit wenigstens einem Kamerasystem (3) zur Abbildung des jeweiligen an einer Prüf- und Aufnahmeposition (la.2) angeordneten zu inspizierenden Gegenstandes (2) sowie mit einer optischen Anordnung zwischen der Prüf- und Aufnahmeposition und dem Kamerasystem, wobei die optische Anordnung als Strahlumlenk- und Umformoptik mit wenigstens zwei Spiegeln mit konkav gewölbter Spiegelfläche im Strahlengang zwischen der Prüf- und Aufnahmeposition und dem Kamerasystem ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Spiegel ein Parabolspiegel (7) und ein Spiegel ein Ellipsoidspiegel (12) ist, und wobei in Strahlrichtung von der Prüf- und Aufnahmeposition (la.2) an das Kamerasystem (3) der Ellipsoidspiegel (12) auf den Parabolspiegel (7) folgt.

Description

Vorrichtung zum Inspizieren von Gegenständen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
Vorrichtungen dieser Art werden nachstehend auch als Inspektionsvorrichtungen bezeichnet und sind insbesondere zum Inspizieren von Gegenständen in Form von Packmitteln, wie Flaschen oder dergleichen Behälter bekannt. Wesentlicher Bestandteil von optischen Inspektionsvorrichtungen ist beispielsweise eine optische Anordnung, die z.B. wenigstens ein elektronisches Kamerasystem zur Abbildung des an einer Prüf- und Aufnahmeposition vorbeibewegten Gegenstandes sowie im Strahlengang zwischen dem Kamerasystem und dem Gegenstand eine Strahlumlenkoptik mit mehreren planen Umlenkspiegeln aufweist, und zwar u.a. zur Erzielung eines erforderlichen optischen Abstandes zwischen dem jeweiligen Gegenstand und dem Kamerasystem bei kompakter Bauform der optischen Anordnung. Störend bei der Auswertung der mit dem Kamerasystem erzeugten Bilder, insbesondere auch bei einer automatischen Auswertung mit einem Bildverarbeitungssystem sind vielfach Randverzerrungen in dem jeweils erzeugten Bild.
Bekannt sind auch Strahlumlenk- und Umformoptiken, bei denen anstelle von planen Spiegeln zur Strahlumlenkung Spiegel verwendet sind, deren konkave Spiegelfläche ausschließlich um eine oder aber um mehrere parallel zueinander verlaufende Krümmungsachsen gekrümmt sind, beispielsweise in ihrer Ausbildung als Parabol- oder Ellipsoidspiegel und zur Verwendung bei TV-Großbildschirmen zur Projektion eines kleinformatig erzeugten Bildes auf einen Großbildschirm (US 5,477,394), oder bei Lithografie-Verfahren (US 5,440,423) zur Erzielung einer kontrollierten Ausleuchtung, oder bei Verwendung in Filmprojektoren (US 2,819,649) zur Vereinfachung des Projektionssystems oder zur Verwendung bei Luftbildkameras (DE 199 04 687 A1 ) zur Vergrößerung des Sichtfeldes. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Inspizieren von Gegenständen, mit einer verbesserten Strahlenumlenk- und Umformoptik zur Verfügung zu stellen, die es einem Kamerasystem ermöglicht mit einem wesentlich reduzierten Öffnungswinkel zu arbeiten, so dass sich bei weiterhin kompakter Bauweise eine bessere Ausnutzung der Fläche, beispielsweise eines Kamerachips bei Verwendung eines digitalen Kamerasystems, ergibt. Zudem ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Inspizieren von Gegenständen zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht bei ausreichender Beleuchtung einen Gegenstand von zwei Seiten gleichzeitig zu inspizieren.
Die Lösung dieser Aufgaben gelingt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass überraschender Weise durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Strahlumlenk- und Umformoptik, d. h. die Aufeinanderfolge eines Ellipsoidspiegels im Strahlengang von der Prüf- und Aufnahmeposition an das Kamerasystem auf einen Parabolspiegel eine Reduzierung der Breite des auf das Objektiv des Kamerasystems auftreffenden Strahlenbündels in der Achsrichtung senkrecht zu den Krümmungsachsen des Ellipsoidspiegels erreicht wird, sodass für das Kamerasystem ein Objektiv mit reduziertem Öffnungswinkel (Apertur) verwendet werden kann.
Dabei wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Strahlumlenk- und Umformoptik weiterhin erreicht, dass nicht nur der erforderliche Abstand zwischen dem zu inspizierenden Objekt oder Gegenstand und dem Kamerasystem bei reduzierter Baugröße der Vorrichtung, sondern zugleich auch zumindest in der für die Inspektion kritischen Achse Randverzerrungen vermieden werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der im Strahlengang in Richtung vom zu inspizierenden Gegenstand zum Kamerasystem auf den Gegenstand folgende und die Öffnung der Strahlumlenk- und Umformoptik bildende Spiegel mit der konkav gewölbten Spiegelfläche ein gegenüber dem Gegenstand geneigter Parabolspiegel, über den die parallel zu den Krümmungsachsen dieses Spiegels verlaufenden Ränder des Gegenstandes mit einer parallelen Sicht im Kamerasystem abgebildet werden. Weiterhin weist bei der bevorzugten Ausführungsform die optische Anordnung bzw. deren Strahlumlenk- und Umformoptik im Strahlengang zwischen dem zu inspizierenden Gegenstand und dem Kamerasystem im Strahlengang auf einander folgend wenigstens zwei jeweils eine konkav gekrümmte Spiegelfläche bildende Spiegel auf, wobei auf den vorstehend erwähnten Parabolspiegel ein Ellipsoidspiegel folgt, der zwischen dem Parabolspiegel und dem Kamerasystem angeordnet ist. Durch die Umlenkung des den Gegenstand abbildenden Strahlenbündels an der konkaven Spiegelfläche des Ellipsoidspiegels wird eine Reduzierung der Breite des auf das Objektiv des Kamerasystems auftreffenden Strahlenbündels in der Achsrichtung senkrecht zu den Krümmungsachsen des Ellipsoidspiegels erreicht, sodass für das Kamerasystem ein Objektiv mit reduziertem Öffnungswinkel verwendet und die Fläche eines im Kamerasystems vorgesehenen Kamerachips bei der Abbildung optimal genutzt werden kann.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist es möglich in der Höhe mit gradem Strahlengang auf den Gegenstand zu sehen, wobei eine Hintergrundbeleuchtung notwendig ist. Eine gleichzeitige Inspektion aus dieser Richtung ist somit nicht möglich, weshalb der Gegenstand rotiert werden muss. Um eine Inspektion in der Richtung der Hintergrundbeleuchtung durchzuführen, könnte die Anordnung einer zweiten optischen Anordnung, d. h. die Anordnung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen werden. Hierbei stellt sich allerdings das Problem, dass das Kamerasystem der einen optischen Anordnung in das Kamerasystem der anderen optischen Anordnung sehen und fokussieren würde. Um dieses Problem zu lösen, könnten vor die Optikeinheiten der optischen Anordnungen halbdurchlässige Spiegel gesetzt werden. Nachteil bei dieser Bauweise wäre allerdings, dass nur noch ca. 25% des Lichts durch die Spiegel durchgelassen werden würde und zudem die kompakte Bauweise der optischen Anordnung durch Einbau der halbdurchlässigen Spiegel verloren gehen würde. Um daher ausreichend Licht zum Inspizieren von Gegenständen zur Verfügung zu stellen, könnte auf die halbdurchlässigen Spiegel verzichtet werden, wenn sich die Strahlengänge der beiden Vorrichtungen nicht überlagern, d. h. deren Fokuspunkte zueinander verschoben sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die optischen Anordnungen der Vorrichtungen bzw. deren Strahlumlenk- und Umformoptiken daher leicht zueinander gekippt, so dass die Fokuspunkte der beiden Vorrichtungen zueinander verschoben sind. Dabei entsteht auf der betrachteten Einheit kein richtiger Fokus mehr und der Strahlengang bzw. die Licht- Strahlen werden mittels eines Strahlenumlenkelements, das in bevorzugter Weise ein Planspiegel ist, zu einem Beieuchtungselement geführt. Bei Anwendung dieses Prinzips für beide Vorrichtungen, kann der zwischen den Vorrichtungen angeordnete Gegenstand gleichzeitig von beiden Seiten inspiziert und ausgeleuchtet werden.
„Konkave Spiegel" oder „Spiegel mit konkaver Spiegelfläche" sind im Sinne der Erfindung Spiegel, deren Spiegelfläche ausschließlich um eine oder aber um mehrere parallel zueinander verlaufende und sich nur in eine Achsrichtung erstreckende Krümmungsachsen gekrümmt ist.
„Packmittel" sind im Sinne der Erfindung Verpackungen oder Behältnisse, die insbesondere im Lebensmittelbereich und dabei speziell auch im Getränkebereich üblicherweise verwendet werden, und zwar u.a. Behälter, wie z. B. Flaschen, Dosen, auch Weichverpackungen, beispielsweise solche hergestellt aus Karton und/oder Kunststofffolie und/oder Metallfolie, Transportbehälter, z.B. Flaschenkästen usw.
Der Ausdruck „im Wesentlichen" bzw. „etwa" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen. Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 u. 2 jeweils in vereinfachter schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Inspizieren von Gegenständen, insbesondere von Packmitteln oder Behältern, z.B. Flaschen, bei zwei unterschiedlichen Ausführungsformen der optischen Anordnung;
Fig. 3 in den Positionen a) bzw. b) Abbildungen eines inspizierten
Gegenstandes auf einem Kamerachip eines Kamerasystems der optischen Anordnung und
Fig. 4 u. 5 in vereinfachter schematischer Darstellung zwei sich gegenüberliegende optische Anordnungen, deren Strahlumlenk- und
Umformoptiken in Richtung einer Prüf- und Aufnahmeposition gekippt sind.
Zur Vereinfachung der Erläuterung sind in den Figuren mit X, Y, Z jeweils drei senkrecht zueinander verlaufenden Raumachsen angegeben, von denen die Z- Achse die vertikale Achse und die X-Achse und die Y-Achse die horizontalen Achsen sind, von denen die Y-Achse senkrecht zur Zeichenebene (XZ-Ebene) der Figuren 1 und 2 orientiert ist. Die in der Figur 1 allgemein mit 1.1 bezeichnete optische Anordnung ist Teil einer Vorrichtung 1 zum Inspizieren von Gegenständen 2, vorzugsweise zum Inspizieren von Packmitteln, beispielsweise in Form von Behältern oder Flaschen. Die optische Anordnung 1 .1 umfasst u.a. ein elektronisches, z.B. digitales Kamerasystem 3 mit einem entozentrischen Objektiv 4, d.h. mit einem Objektiv 4, welches eine Abbildung der entozentrischen Perspektive entsprechend bewirkt, sowie einen elektronischen Kamerachip 5, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform mit einem Kamerachip 5, beispielweise im Format 4:3. Das Objektiv 4 ist mit seiner optischen Achse in der XZ-Ebene angeordnet. Das Kamerasystem 3 ist so angeordnet, dass die größere Länge des Kamerachips 5 der senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1 verlaufenden horizontalen Y-Achse und die kürzere Länge des Kamerachips 5 der vertikalen Z-Achse entspricht.
Die optische Anordnung 1 .1 umfasst weiterhin im Strahlengang zwischen dem Gegenstand 2 und dem Kamerasystem 3 bzw. dem Objektiv 4 eine Strahlumlenk- und Umformoptik, die in der Figur 1 allgemein mit 6 bezeichnet ist und bei dieser Ausführungsform aus einem Parabolspiegel 7 sowie zwei planen, jeweils lediglich eine Strahlumlenkung bewirkenden Spiegel 8 und 9 besteht, die auch durch andere, eine reine Strahlumlenkung bewirkende optische Strahlumlenkelemente, beispielsweise durch Prismen ersetzt sein können. Der Parabolspiegel 7 sowie die Spiegel 8 und 9 sind im Strahlengang zwischen dem zu inspizierenden Objekt oder Gegenstand 2 und dem Kamerasystem 3 so angeordnet, dass ausgehend von dem Gegenstand 2 zunächst der mit seiner konkaven Spiegelfläche dem Gegenstand 2 zugewandte Parabolspiegel 7, anschließend der Spiegel 8 und auf diesen folgend der Spiegel 9 vorgesehen sind. Die Krümmungsachsen des Parabolspiegels 7 sind ausschließlich in horizontaler Richtung (Y-Achse), d.h. senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1 bzw. senkrecht zur XZ-Ebene so orientiert, dass auf den Parabolspiegel 7 die den Gegenstand 2 abbildenden Licht-Strahlen, beispielsweise die in der Figur 1 mit S1 - S3 bezeichneten parallelen und jeweils in Richtung der X-Achse und jeweils in einer XZ-Ebene verlaufenden Licht-Strahlen nach der Umlenkung am Parabolspiegel 7 weiterhin in der selben XZ-Ebene verlaufen. Die beiden oberhalb des Parabolspiegels 7 angeordneten Strahlumlenkelemente 8 und 9 sind ebenfalls so ausgebildet und angeordnet, dass sie mit ihren planen Spiegelflächen senkrecht zur XZ-Ebene orientiert sind und dadurch lediglich eine Strahlumlenkung derart bewirken, d.h. jeder Licht-Strahl S1 - S3 vor und nach seiner Umlenkung in der selben XZ-Ebene verläuft. Die Anordnung ist weiterhin auch so getroffen, dass die Fokuslinie 10, in der parallele, senkrecht zu den Krümmungsachsen des Parabolspiegels 7 orientierte und auf diesen auftreffende Licht-Strahlen S1 - S3 fokussiert werden, im Objektivs 4 des Kamerasystems 3 liegt.
Für die Inspektion wird der Gegenstand 2 in Richtung der horizontalen Y-Achse an der Öffnung 6.1 der optischen Anordnung 1.1 bzw. an der dortigen Prüf- und Aufnahmeposition 1.2 vorbeibewegt und für die Abbildung mit dem Kamerasystem 3 durch eine nicht dargestellte Lichtquelle ausgeleuchtet. Von jedem Gegenstand 2 werden mehrere, d.h. bei der dargestellten Ausführungsform drei Seitenansichten mit dem Kamerasystem 3 abgebildet, wofür der jeweilige Gegenstand 2 um seine vertikale, sich in Richtung der Z-Achse erstreckende Hochachse entsprechend gedreht wird. Eine dieser bspw. drei von jedem Gegenstand mit der optischen Anordnung 1 bzw. mit dem Kamerasystem 3 erzeugten und hierfür auf dem Kamerachip 5 abgebildeten Seitenansichten ist in der Position a) der Figur 3 dargestellt und als Seitenansicht 11 bezeichnet.
Mit der Strahlumlenk- und Umformoptik 6 wird eine verbesserte und von Randverzerrungen freie Abbildung des jeweiligen Gegenstandes 2 erreicht, und zwar insbesondere auch in der Weise, dass in Bezug auf die Y-Achse die Abbildung 1 1 , die Grundsätze der entozentrischen Perspektive gelten, d.h. nahe Objekte größer abgebildet werden als ferne Objekte. In Bezug auf die Z-Achse der Abbildung 1 1 wird der Strahlengang so gelenkt, dass sich für diese Abbildung eine parallele Sicht ergibt und dadurch u.a. Verzerrungen im Bereich der in Richtung der Z-Achse von einander beabstandeten Oberseite und Unterseite der Abbildung 11 vermieden sind.
Die Figur 2 zeigt als weitere Ausführungsform eine Vorrichtung 1a mit einer optischen Anordnung 1 a.1 , die wiederum das Kamerasystem 3 mit dem entozentrischen Objektiv 4 und mit dem Kamerachip 5, beispielsweise mit dem Kamerachip 5 im Format 4:3 enthält. Weiterhin umfasst die optische Anordnung 1 a.1 eine Strahlumlenk- und Umformoptik 6a, die sich von der Strahlumlenk- und Umformoptik 6 grundsätzlich dadurch unterscheidet, dass anstelle des Spiegels oder des Strahlumlenkelementes 8 ein Ellipsoidspiegel 12 vorgesehen ist, der mit seinen Krümmungsachsen ausschließlich horizontal, d.h. in Richtung der Y-Achse und damit senkrecht zur Zeichenebene der Figur 2 orientiert ist. Im Strahlengang zwischen dem zu inspizierenden Gegenstand 2 und dem Kamerasystem 3 bzw. dessen Objektiv 4, dessen optische Achse wiederum in der XZ-Ebene angeordnet ist, sind also ausgehend vom Gegenstand 2 aufeinander folgend der mit seinen Krümmungsachsen horizontal bzw. in Richtung der Y-Achse orientierte, mit seiner konkaven Seite dem Gegenstand 2 zugewandte und die Öffnung 6a.1 der Strahlumlenk- und Umformoptik 6a bildende Parabolspiegel 7, auf diesen folgend der Ellipsoidspiegel 12 und auf diesen folgend das Strahlumlenkelement 9 vorgesehen, auf welches dann das Kamerasystem 3 folgt. Abweichend von Strahlumlenk- und Umformoptik 6 ist der Parabolspiegel 7 der Strahlumlenk- und Umformoptik 6a so ausgebildet bzw. gekrümmt, dass die Fokuslinie 10, die sich senkrecht zur Zeichenebene der Figur 2, d.h. in Richtung der Y-Achse erstreckt, im Strahlengang zwischen dem Parabolspiegel 7 und dem Ellipsoidspiegel 12 liegt, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform unmittelbar vor dem Ellipsoidspiegel 12 bzw. dessen konkaver Spiegelfläche. Mit 1 a.2 ist in der Figur 2 wiederum die Prüf- und Aufnahmeposition bezeichnet, an der sich der Gegenstand 2 befindet.
Mit dem Ellipsoidspiegel 12 wird ein Zusammenführen der auf diesen auftreffenden Licht-Strahlen, beispielsweise den Licht-Strahlen S1 - S3 in der Weise erreicht, dass diese Licht-Strahlen im Objektiv 4 zu einer bei der dargestellten Ausführungsform senkrecht zur XZ-Ebene orientierten Fokuslinie 13 fokussiert werden. Da diese Licht-Strahlen weiterhin auf Bereiche der Spiegelfläche des Ellipsoidspiegels 12 mit sehr unterschiedlicher Krümmung auftreffen erfolgt auch ein Zusammenführen des den Gegenstand 2 abbildenden und am Ellipsoidspiegel 12 reflektierten Strahlenbündels in der XZ-Ebene. Dies hat u.a. den Vorteil, dass das Kamerasystem 3 bzw. das Objektiv 4 der Vorrichtung 1 a mit einem gegenüber dem Kamerasystem der Vorrichtung 1 wesentlich reduzierten Öffnungswinkel ausgeführt werden kann und sich dadurch bei vorgegebener Größe des Kamerachips 5 auch eine verbesserte Ausnutzung der Fläche dieses Kamerachips bei der Abbildung 14 des Gegenstandes 2 ergibt. In der Position b) sind wiederum die Abbildung 14 der Seitenansicht des Gegenstandes 2 auf dem Kamerachip 5 wiedergegeben. Wie aus einem Vergleich der beiden Positionen a) und b) der Figur 3 ersichtlich ist, wird durch die Strahlumlenk- und Umformoptik 6a bzw. durch den dortigen Ellipsoidspiegel 12 das Verhältnis „horizontale Breite zu vertikaler Höhe" in der Abbildung 14 gegenüber der entsprechenden Abbildung 1 1 wesentlich vergrößert und dadurch eine bessere Ausnutzung der Fläche des Kamerachips 5 erreicht.
Schließlich zeigen die Figuren 4 und 5 in einer weiteren Ausführungsform eine Vorrichtung 1 b mit zwei sich gegenüberliegenden optischen Anordnungen 15 und 16 zum Inspizieren von Gegenständen 2. Die optischen Anordnungen 15 und 16 weisen jeweils ein Kamerasystem 3 mit einem Objektiv 4 auf. Grundsätzlich kann es sich auch dabei um digitale Kamerasysteme handeln, die einen Kamerachip 5, beispielsweise im Format 4:3 enthalten. Die Objektive 4 können, wie bereits oben beschrieben, entozentrische Objektive sein. Weiterhin umfassen die optischen Anordnungen 15 und 16 jeweils eine Strahlumlenk- und Umformoptik 17 und 18, die sich von der Strahlumlenk- und Umformoptik 6 oder 6a, wie in Figur 1 und Figur 2 dargestellt, dadurch unterscheidet, dass sich im Strahlengang von einem ersten Spiegel 19 und 19a zu einem zweiten Spiegel 20 und 20a zusätzlich in der Position des zweiten Spiegels 20 und 20a ein weiteres Strahlenumlenkelement 21 und 21 a befindet, dass in Richtung eines Beleuchtungselements 22 und 22a orientiert ist. Bei den Spiegeln 19, 19a, 20 und 20a handelt es sich wie dargestellt um konkave Spiegel, wobei die konkave Spiegelfläche der ersten Spiegel 19 und 19a einer Prüf- und Aufnahmeposition 1 a.2 bzw. dem zu inspizierenden Gegenstand 2 zugewandt, bzw. geneigt ist, und die konkave Spiegelfläche der zweiten Spiegel 20 und 20a einem Umlenkspiegel 9, der zwischen den zweiten Spiegeln 20 und 20a und dem Kamerasystem 3 angeordnet ist, zugewandt, bzw. geneigt ist. Bei einer Inspektion des Gegenstandes 2 durch die Vorrichtung 1 b, d. h. wie in Figur 4 dargestellt, durch die linke optische Anordnung 15, sind im Strahlengang zwischen dem zu inspizierenden Gegenstand 2 und dem Kamerasystem 3 bzw. dessen Objektiv 4, dessen optische Achse beispielsweise in der XZ-Ebene angeordnet ist, ausgehend vom Gegenstand 2 aufeinander folgend der mit seinen Krümmungsachsen horizontal bzw. in Richtung der Y-Achse orientierte, mit seiner konkaven Seite dem Gegenstand 2 zugewandte und die Öffnung 23 der Strahlumlenk- und Umformoptik 17 bildende erste Spiegel 19, auf diesen folgend der zweite konkave Spiegel 20 und auf diesen folgend das Umlenkelement 9 vorgesehen, auf welches dann das Kamerasystem 3 folgt. Die Fokuslinie 25, die sich senkrecht zur Zeichenebene der Figur 4, d.h. in Richtung der Y-Achse erstreckt, liegt im Strahlengang zwischen dem ersten konkaven Spiegel 19 und dem zweiten konkaven Spiegel 20, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform unmittelbar vor dem zweiten Spiegel 20 bzw. dessen konkaver Spiegelfläche. Mit 1 a.2 ist in der Figur 4 wiederum die Prüf- und Aufnahmeposition bezeichnet, an der sich der Gegenstand 2 befindet.
Vom zweiten konkaven Spiegel 20, der beispielsweise ein Ellipsoidspiegel 12 sein kann, werden die auf diesen auftreffenden Licht-Strahlen, über das Umlenkelement 9, in Richtung des Kamerasystems 3 umgelenkt. Das Strahlenumlenkelement 21 , welches sich in der Position des zweiten Spiegels 20 befindet, liegt dabei außerhalb des Strahlengangs, d. h., dass bei Inspektion des Gegenstandes 2 durch die optische Anordnung 15 die Licht-Strahlen an dem Strahlenumlenkelement 21 vorbeigeleitet werden.
Im Gegensatz zu der optischen Anordnung 15 wird bei der optischen Anordnung 6, rechts in der Figur 4 dargestellt, der Strahlengang auf das Strahlenumlenkelement 21 a umgelenkt, d. h. dass die optische Anordnung 15 zu der optischen Anordnung 16, bzw. deren Strahlumlenk- und Umformoptiken 17 und 18 derart zueinander ausgerichtet sind, dass deren Fokuspunkte zueinander verschoben sind. Dies wird wie in Figur 4 dargestellt, dadurch erreicht, dass die Strahlumlenk- und Umformoptiken 17 und 18 der beiden optischen Anordnungen 15 und 16 einander zugeneigt, d. h. in Richtung der Prüf- und Aufnahmeposition 1 a.2 bzw. dem dort angeordneten und zu inspizierenden Gegenstand 2 gekippt sind. Dabei entsteht in der rechts in der Figur 4 dargestellten optischen Anordnung 16 kein richtiger Fokus mehr, bzw, liegt die Fokuslinie 26 im Bereich des Strahlenumlenkelements 21 a bzw. kurz vor dessen planer Spiegelfläche. Der Strahlengang wird auf diese Weise über das Strahlenumlenkelement 21 zu einem Beleuchtungselement 22a geführt, welches zur Ausleuchtung des Gegenstandes 2 dient.
Figur 5 zeigt das in Figur 4 dargestellte Prinzip in umgekehrter Form, wobei nunmehr der Strahlengang in der links dargestellten optischen Anordnung 15 über das Strahlenumlenkelement 21 zu dem Beleuchtungselement 22 umgelenkt wird und der Gegenstand 2 von der optischen Anordnung 16 inspiziert wird. Dies wird erreicht, indem in der optischen Anordnung 15 kein richtiger Fokus mehr entsteht, bzw, die Fokuslinie 26a im Bereich des Strahlenumlenkelements 21 bzw. kurz vor dessen planer Spiegelfläche liegt. Das Unmlenken des Strahlengangs in der optischen Anordnung 15 dient auch hierbei zur Ausleuchtung des Gegenstandes 2.
Demgegenüber sind im Strahlengang der rechten optischen Anordnung 16, zwischen dem zu inspizierenden Gegenstand 2 und dem Kamerasystem 3 bzw. dessen Objektiv 4, dessen optische Achse auch beispielsweise in der XZ-Ebene angeordnet ist, ausgehend vom Gegenstand 2 aufeinander folgend der mit seinen Krümmungsachsen horizontal bzw. in Richtung der Y-Achse orientierte, mit seiner konkaven Seite dem Gegenstand 2 zugewandte und die Öffnung 24 der Strahlumlenk- und Umformoptik 18 bildende erste Spiegel 19a, auf diesen folgend der zweite konkave Spiegel 20a und auf diesen folgend das Umlenkelement 9 vorgesehen, auf welches dann das Kamerasystem 3 folgt. Die Fokuslinie 25a, die sich senkrecht zur Zeichenebene der Figur 5, d.h. in Richtung der Y-Achse erstreckt, liegt hierbei im Strahlengang zwischen dem ersten konkaven Spiegel 19a und dem zweiten konkaven Spiegel 20a, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform unmittelbar vor dem zweiten Spiegel 20a bzw. dessen konkaver Spiegelfläche. Vom zweiten Spiegel 20a, der auch hier beispielsweise ein Ellipsoidspiegel sein kann, werden die auf diesen auftreffenden Licht-Strahlen nunmehr über das Umlenkelement 9 in Richtung des Kamerasystems 3 umgelenkt. Das Strahlenumlenkelement 21 a, welches sich in der Position des zweiten Spiegels 20a befindet, liegt dabei außerhalb des Strahlengangs, d. h., dass bei Inspektion des Gegenstandes 2 durch die optische Anordnung 16 die Licht-Strahlen an dem Strahlenumlenkelement 21 a vorbeigeleitet werden.
Im Folgenden wird die Wirkungsweise der Vorrichtung 1 b zusammenfassend beschrieben.
Für die Inspektion wird der Gegenstand 2 in Richtung der horizontalen Y-Achse zwischen den Öffnungen 23 und 24 der optischen Anordnungen 15 und 16 bzw. an der zwischen den optischen Anordnungen 15 und 16 liegenden Prüf- und Aufnahmeposition 1 a.2 vorbeibewegt. Für die Abbildung mit den Kamerasystemen 3 sind die beiden optischen Anordnungen 15 und 16, d. h. deren Strahlumlenk- und Umformoptiken 17 und 18 derart einander zugeneigt, d. h. in Richtung der Prüf- und Aufnahmeposition 1 a.2 bzw. dem dort angeordneten und zu inspizierenden Gegenstand 2 gekippt, dass deren Fokuslinien 25, 25a, 26 und 26a derart zueinander verschoben sind, dass bei Inspektion des Gegenstandes 2 durch die eine der Anordnungen 15 oder 16, der Strahlengang bzw. die Licht-Strahlen der anderen Anordnung 16 oder 15 so umgelenkt werden, dass diese auf ein Beleuchtungselement 22 oder 22a treffen, welches zur Ausleuchtung des Gegenstandes 2 dient. Dies kann gleichzeitig auf beiden Seiten, das heißt gleichzeitig bei beiden optischen Anordnungen 15 und 16 erfolgen, so dass ein Gegenstand 2, der in der Prüf- und Aufnahmeposition angeordnet ist, gleichzeitig von beiden Seiten inspiziert und ausgeleuchtet werden kann.
Die für die in den Figuren 1 , 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen vorteilhaften Ausgestaltungen gelten auch für die optischen Anordnungen 15 und 16. Das heißt, dass beispielsweise bei der Aufeinanderfolge eines Ellipsoidspiegels auf einen Parabolspiegel die Kamerasysteme der optischen Anordnungen 15 und 16 mit einem wesentlich reduzierten Öffnungswinkel ausgeführt werden können. Zudem werden, wie bereits auch schon für die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform beschrieben, mit den Strahlumlenk- und Umformoptiken 17 und 18 verbesserte und von Randverzerrungen freie Abbildung des jeweiligen Gegenstandes 2 erreicht, und zwar insbesondere auch in der Weise, dass in Bezug auf die Y-Achse, die Grundsätze der entozentrischen Perspektive gelten, d.h. nahe Objekte größer abgebildet werden als ferne Objekte. In Bezug auf die Z-Achse wird der Strahlengang so gelenkt, dass sich für diese Abbildung eine parallele Sicht ergibt und dadurch u.a. Verzerrungen im Bereich der in Richtung der Z-Achse von einander beabstandeten Oberseite und Unterseite der vermieden sind.
Mit ME ist in den Figuren 1 und 2 jeweils die Mittel- oder Symmetrieebene des geneigten Parabolspiegels 7 bezeichnet, zu der er bezüglich seiner Krümmung spiegelsymmetrisch ausgebildet ist. Diese Mittelebene ME schließt mit der YZ-- Ebene einen Winkel kleiner 90° ein.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste
1 , 1a, 1 b Vorrichtung
1 .1 , 1a.1 optische Anordnung
1 .2, 1a.2 Prüf- und Aufnahmeposition
2 Gegenstand
3 Kamerasystem
4 Objektiv
5 Kamerachip
6, 6a Strahlumlenk- und Umformoptik
6.1 , 6a.1 Öffnung
7 Parabolspiegel
8, 9 Strahlumlenkelement oder Umlenkspiegel
10 Fokuslinie
1 1 Abbildung des Gegenstandes 2 auf Kamerachip
12 Ellipsoidspiegel
13 Fokuslinie
14 Abbildung des Gegenstandes auf dem Kamerachip
15, 16 optische Anordnung der Vorrichtung 1 b
17, 18 Strahlenumlenk- und Umformoptik zu 15 und 16
19, 19a erster Spiegel zu 17 und 8
20, 20a zweiter Spiegel zu 17 und 18
21 , 21a Strahlenumlenkelement zu 17 und 18
22, 22a Beleuchtungselement zu 15 und 16
23, 24 Öffnung zu 17 und 18
25, 25a Fokuslinie im Bereich des zweiten Spiegels 20, 20a
26, 26a Fokuslinie im Bereich des Strahlenumlenkelements 21 , 21a S1 , S2, S3 Licht-Strahlen
X, Y, Z Raumachsen
ME Krümmungsachse

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zum Inspizieren von Gegenständen (2) mit wenigstens einem
Kamerasystem (3) zur Abbildung des jeweiligen an einer Prüf- und Aufnahmeposition (1.2, 1a.2) angeordneten zu inspizierenden Gegenstandes (2) sowie mit einer optischen Anordnung (1a.1 ) zwischen der Prüf- und Aufnahmeposition (1.2, 1a.2) und dem Kamerasystem (3), wobei die optische Anordnung als Strahlumlenk- und Umformoptik (6, 6a) mit wenigstens zwei Spiegeln (7, 12) mit konkav gewölbter Spiegelfläche im Strahlengang zwischen der Prüf- und
Aufnahmeposition (1.2, 1a.2) und dem Kamerasystem (3) ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Spiegel ein Parabolspiegel (7) und ein Spiegel ein Ellipsoidspiegel (12) ist, dadurch gekennzeichnet,
dass in Strahlrichtung von der Prüf- und Aufnahmeposition (1.2, 1 a.2) an das Kamerasystem (3) der Ellipsoidspiegel (12) auf den Parabolspiegel (7) folgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
wenigstens zwei Spiegel (7, 12) mit den Krümmungsachsen ihrer konkav gewölbten Spiegelflächen parallel zueinander oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Spiegel (7, 12) mit konkav gewölbter Spiegelfläche in Bezug auf den jeweiligen an der Prüf- und Aufnahmeposition (1.2, 1a.2) befindlichen Gegenstand (2) derart angeordnet ist, dass diesen
Gegenstand abbildende Licht-Strahlen (S1 - S3), die in einer Strahlenebene (XZ-Ebene) auf den Spiegel (5, 12) auftreffen von diesem in dieselbe Strahlenebene (XZ-Ebene) oder im Wesentlichen in dieselbe Strahlenebene (XZ-Ebene) umgelenkt werden. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (3) mit einem entozentrischen Objektiv (4) ausgebildet ist, und dass der Parabolspiegel (7) derart angeordnet ist, dass in einer ersten Achsrichtung eine der
entozentrischen Perspektive entsprechende Abbildung des
Gegenstandes (2) erfolgt und in einer zweiten, senkrecht zur ersten verlaufenden Achsrichtung der Strahlengang so gelenkt ist, dass sich eine parallele Sicht bei der Abbildung (11 ; 14) ergibt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parabolspiegel (7), mit seiner konkaven Spiegelfläche der Prüf- und Aufnahmeposition (1.2, 1a.2) und dem dortigen Gegenstand (2) zugewandt ist und/oder gegenüber der Prüf- und Aufnahmeposition (1.2, 1a.2) und dem dortigen Gegenstand (2) geneigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Spiegel (7, 12) mit konkav gewölbter Spiegelfläche derart angeordnet ist, dass er die an ihm reflektierten Licht-Strahlen in einer Fokuslinie (10, 13) im Objektiv (4) des Kamerasystems (3) fokussiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parabolspiegel (7) die an ihm reflektierten, der Abbildung (11 ; 14) des Gegenstandes (2) entsprechenden Strahlen in einer Fokuslinie
(10) vor dem Auftreffen auf den Ellipsoidspiegel (12) fokussiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (3) ein elektronisches
Kamerasystem ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, umfassend zwei optische Anordnungen (15, 16) mit jeweils einem Kamerasystem (3) zur Abbildung des an der Prüf- und
Aufnahmeposition (1a.2) angeordneten und zu inspizierenden Gegenstandes (2), und mit jeweils einer Strahlen- und Umformoptik (17, 18) mit einem ersten Spiegel (19, 19a) und einem zweiten Spiegel (20, 20a) und mit mindestens einem Strahlenumlenkelement (21 , 21a), die zwischen der Prüf- und Aufnahmeposition (1a.2) und dem
Kamerasystem (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlen- und Umformoptiken (17, 18) der optischen Anordnungen (15, 16) so zueinander ausgerichtet sind, dass der zu inspizierende Gegenstand (2) gleichzeitig von beiden optischen Anordnungen (15, 16) inspizierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Strahlrichtung zwischen der Prüf- und Aufnahmeposition (1a.2) und dem Kamerasystem (3) wenigstens ein Beleuchtungselement (22, 22a) angeordnet ist, wobei das Strahlenumlenkelement (21, 21a) auftreffende Lichtstrahlen zu dem Beleuchtungselement (22, 22a) umlenkt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Anordnungen (15, 16) in Richtung zu der Prüf- und Aufnahmeposition (1a.2) relativ zueinander gekippt sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass durch die Ausrichtung und das Kippen der optischen Anordnungen (15, 16) relativ zueinander, die an den Spiegeln reflektierten Licht-Strahlen außerhalb sich deckender Fokuslinien (25, 25a, 26, 26a) liegen.
13. Vorrichtung (1b) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch die sich nicht deckenden Fokuslinien (25, 25a, 26, 26a) die Fokuspunkte der optischen Anordnungen (15, 16) zueinander verschoben sind.
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