IT202000005026U1

IT202000005026U1 - Obbiettivo

Info

Publication number: IT202000005026U1
Application number: IT202020000005026U
Authority: IT
Inventors: Claudio Sedazzari
Original assignee: Opto Eng S P A
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2022-03-02
Also published as: US20220066133A1; US11726298B2; CN213544395U; EP3968075A1

Description

DESCRIZIONE

Forma oggetto del presente trovato un obbiettivo progettato per ispezionare oggetti aventi almeno una superficie di estremit? (ad esempio la superficie di una parete superiore e/o inferiore) ed almeno una superficie laterale sostanzialmente perpendicolare alla superficie di estremit?. Ad esempio, l?oggetto da ispezionare ha una forma sostanzialmente cilindrica.

Scopo del presente trovato ? quello di proporre un obbiettivo in grado di ispezionare contemporaneamente la superficie di estremit? e la superficie laterale dell?oggetto.

Un altro scopo del trovato ? quello di fornire un?immagine molto chiara e precisa delle superfici di estremit? e laterale dell?oggetto, mantenendo allo stesso tempo la struttura dell?obbiettivo semplice, robusta e quindi affidabile.

Tali scopi sono conseguiti con un obbiettivo secondo la rivendicazione 1.

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una o pi? forme di realizzazione puramente esemplificative e non limitative, in cui:

- la figura 1 ? una vista prospettica di un obbiettivo secondo il trovato;

- la Figura 2 ? uno schema ottico di un obbiettivo secondo il trovato, in una forma di realizzazione;

- la figura 3 ? uno schema ottico di un obbiettivo secondo il trovato, in una variante di realizzazione;

- la figura 4 ? una vista di elevazione di un esempio di oggetto da ispezionare; e

- la figura 4a rappresenta l?immagine dell?oggetto della figura 3 fornita dall?obbiettivo.

In detti disegni, con 100; 100? ? indicato, nel suo complesso, un obbiettivo secondo il trovato in sue possibili forme di realizzazione esemplificative.

Nel prosieguo della descrizione, elementi comuni alle varie forme di realizzazione dell?obbiettivo saranno indicati con gli stessi numeri di riferimento.

In una forma generale di realizzazione, l?obbiettivo secondo il trovato ? progettato per ispezionare un oggetto 1 avente almeno una superficie di estremit? 1a, ad esempio una superficie frontale/superiore o posteriore/inferiore, ed almeno una superficie laterale 1b, sostanzialmente ortogonale alla superficie di estremit?. Nel contesto della presente esposizione, per superficie di estremit? dell?oggetto si intende una superficie sostanzialmente perpendicolare all?asse ottico (X) dell?obbiettivo.

L?obbiettivo 100; 100? comprende un corpo di obbiettivo 20 (non c?? il 20 nel disegno) che si sviluppa lungo un asse ottico (X). Il corpo di obbiettivo 20 supporta un gruppo ottico frontale 4, un gruppo ottico posteriore 9, uno stop 5, ed un piano sensore 7.

Il gruppo ottico frontale 4 riceve raggi R1, R2 dall?oggetto 1.

Il gruppo ottico posteriore 9 raccoglie i raggi R3 provenienti dal gruppo ottico frontale 4.

Lo stop 5 ? inserito all?interno del gruppo ottico posteriore 9.

Il piano sensore 7 che raccoglie i raggi R4 proiettati dal gruppo ottico posteriore 9.

Il gruppo ottico frontale 4 ? costituito esclusivamente da lenti rifrattive ed ? formato da una o pi? lenti anteriori 2, configurate per ricevere raggi sia da una superficie di estremit? 1a dell?oggetto (raggi R1), perpendicolare all?asse ottico (X), sia da una o pi? superfici laterali 1b dell?oggetto 1 (raggi R2), sostanzialmente parallele all?asse ottico (X), e da una o pi? lenti convergenti 3, disposte dietro all?almeno una lente anteriore 2 e adatte a focalizzare i raggi ricevuti dall?almeno una lente anteriore 2 verso il gruppo ottico posteriore 9.

Il gruppo ottico frontale 4 ? configurato in modo tale che la pupilla di ingresso si trovi esternamente all?obbiettivo. Risulta quindi che gli oggetti che sono pi? lontani dall?obbiettivo vengono ingranditi maggiormente rispetto a quelli pi? vicini.

Il gruppo ottico posteriore 9 permette di raccogliere i raggi provenienti da angoli diversi catturati dal gruppo ottico frontale 4 e di proiettarli sulla maggior area possibile sul piano sensore 7.

In una forma di realizzazione, il gruppo ottico frontale 4 ? configurato in modo tale che l?oggetto 1 da ispezionare si trovi tra la pupilla di ingresso e il gruppo ottico frontale 4. In questo caso, l?obbiettivo ? anche detto pericentrico e permette di ispezionare le superfici laterali esterne di un oggetto 1.

In una variante di realizzazione, il gruppo ottico frontale 4 ? configurato in modo tale che la pupilla di ingresso si trovi tra l?oggetto da ispezionare e il gruppo ottico frontale 4. In questo caso di parla anche di obbiettivo ipercentrico e l?immagine proiettata sul sensore ? quella delle superfici laterali interne dell?oggetto. In questa configurazione ? possibile ispezionare ad esempio la superficie di fondo di una cavit?. Questa modalit? di funzionamento ? raggiunta modificando l?ottica interna e/o la distanza di lavoro utilizzata.

In una forma di realizzazione, il gruppo ottico frontale 4 comprende tre lenti convergenti 3a, 3b e 3c, ad esempio lenti piano-convesse.

Ad esempio, due lenti convergenti anteriori 3a, 3b hanno la convessit? rivolta posteriormente e la terza lente convergente 3c ha la convessit? rivolta anteriormente.

In una forma di realizzazione, il gruppo ottico frontale 4 ha una lente anteriore 2 biconvessa.

In una variante di realizzazione, almeno alcuni degli elementi ottici 2, 3 del gruppo ottico frontale 4 sono costituiti da doppietti per correggere le aberrazioni cromatiche.

Verranno ora descritte alcune forme di realizzazione dell?obbiettivo con diverse modalit? di messa a fuoco.

La procedura di messa a fuoco va eseguita per ottenere i migliori risultati a seconda dell?oggetto da ispezionare. Per punto di messa a fuoco si intende avere la massima definizione possibile dell?immagine proiettata sul piano sensore 7. Questa posizione ? strettamente dipendente dalla dimensione dell?oggetto e dalla distanza da cui si guarda. A seconda della configurazione ottica e/o meccanica, le seguenti procedure possono essere implementate nell?obbiettivo:

? Messa a fuoco manuale. In questo caso la messa a fuoco viene eseguita andando a modificare la distanza del piano sensore 7 rispetto all?intero sistema. Solitamente vengono inseriti o rimossi spaziatori nella meccanica di montaggio del sensore per allontanarne o avvicinarne il piano.

? Messa a fuoco meccanica. In questo caso la distanza tra il sensore e l?intero sistema ottico viene eseguita tramite un meccanismo meccanico in grado di variare la posizione del gruppo ottico posteriore 9 e dello stop 5 rispetto al piano sensore 7.

? Messa a fuoco tramite lente adattiva 8, come illustrato nello schema ottico della figura 3. Viene inserita una lente adattiva 8 che ? capace di modificare la propria forma di una delle sue superfici tramite l?applicazione di una corrente elettrica. Questo meccanismo pu? essere controllato via software per eseguire una messa a fuoco tramite algoritmi di visione artificiale. La miglior posizione dell?elemento adattivo dipende dalle caratteristiche sistema ottico frontale 4 e posteriore 9. Il vantaggio di questa implementazione sta nel poter variare le specifiche dell?obbiettivo entro certi limiti senza dover ricorrere a ulteriori aggiunte ottico o meccaniche, e soprattutto senza andare incontro a un peggioramento delle prestazioni.

Pertanto, in una forma di realizzazione, l?obbiettivo comprende mezzi di regolazione della posizione del piano sensore 7 lungo l?asse ottico (X) per effettuare una messa a fuoco manuale dell?obbiettivo.

In una variante di realizzazione, l?obbiettivo ? provvisto di mezzi di regolazione della posizione dell?ottica oculare 6 lungo l?asse ottico (X) per effettuare una messa a fuoco meccanica dell?obbiettivo.

In un?ulteriore variante di realizzazione, l?obbiettivo ? dotato di una lente adattiva 8 controllabile elettricamente per regolare la messa a fuoco dell?obbiettivo.

L?obbiettivo secondo il trovato funziona ad una distanza di lavoro dall?oggetto che dipende dalle dimensioni di accettazione dell?obbiettivo, in particolare lunghezza e diametro. Se l?oggetto ? alla distanza di lavoro corretta, l?obbiettivo ne proietta la superficie frontale e laterale sul sensore d?immagine, come illustrato nelle figure 4 e 4a. Il vantaggio di questo obbiettivo rispetto ai sistemi multicamera ? la possibilit? di utilizzare un?unica ottica per ottenere pi? viste di un oggetto da controllare, rendendo l?ispezione pi? facile e meno costosa. Inoltre, non ? necessaria nessuna correzione prospettica che richiedono i sistemi multicamera.

Pertanto, non c'? bisogno di telecamere multiple posizionate intorno e sopra l'oggetto. L?analisi dell?immagine ? molto rapida, in quanto non ? necessario alcun software di imagematching, dato che l'immagine acquisita ? continua anzich? segmentata.

Non ? presente alcun effetto prospettico tipico dei sistemi multi-camera.

Gli oggetti ispezionati possono scorrere agevolmente sotto l'obiettivo.

Il trovato cos? concepito raggiunge pertanto gli scopi prefissi.

Ovviamente, esso potr? assumere, nella sua realizzazione pratica anche forme e configurazioni diverse da quella sopra illustrata senza che, per questo, si esca dal presente ambito di protezione.

Inoltre tutti i particolari potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti e le dimensioni, le forme ed i materiali impiegati potranno essere qualsiasi a seconda delle necessit?.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Obbiettivo per ispezionare un oggetto avente almeno una superficie di estremit? (1a) ed almeno una superficie laterale (1b), sostanzialmente ortogonale alla superficie di estremit?, comprendente un corpo di obbiettivo (20) che si sviluppa lungo un asse ottico (X) e, supportati dal corpo di obbiettivo (20), un gruppo ottico frontale (4), un gruppo ottico posteriore (9) fungente da focale fissa per raccogliere i raggi provenienti dal gruppo ottico frontale (4), uno stop (5) inserito all?interno del gruppo ottico posteriore (9), ed un piano sensore (7) che raccoglie i raggi proiettati dal gruppo ottico posteriore (9), in cui il gruppo frontale (4) ? costituito esclusivamente da lenti rifrattive ed ? formato da una pi? lenti anteriori (2), configurate per ricevere raggi sia da una superficie di estremit? (1a) dell?oggetto, perpendicolare all?asse ottico (X), sia da una o pi? superfici laterali (1b) dell?oggetto, sostanzialmente parallele all?asse ottico (X), e da una o pi? lenti convergenti (3), disposte dietro all?almeno una lente anteriore (2) e adatte a focalizzare i raggi ricevuti dall?almeno una lente anteriore (2) verso il gruppo ottico posteriore (9), il gruppo ottico frontale (4) essendo configurato in modo tale che la pupilla di ingresso si trovi esternamente all?obbiettivo.

2. Obbiettivo secondo la rivendicazione 1, in cui il gruppo ottico frontale (4) ? configurato in modo tale che l?oggetto da ispezionare si trovi tra la pupilla di ingresso e il gruppo ottico frontale (4).

3. Obbiettivo secondo la rivendicazione 1, in cui il gruppo ottico frontale (4) ? configurato in modo tale che la pupilla di ingresso si trovi tra l?oggetto da ispezionare e il gruppo ottico frontale (4).

4. Obbiettivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il gruppo ottico frontale (4) comprende tre lenti convergenti.

5. Obbiettivo secondo la rivendicazione 4, in cui il gruppo ottico frontale comprende lenti piano-convesse.

6. Obbiettivo secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui il gruppo ottico frontale ha elementi ottici costituiti da doppietti adatti a correggere aberrazioni cromatiche.

7. Obbiettivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4-6, in cui il gruppo ottico frontale (4) ha due lenti convergenti anteriori con convessit? rivolta posteriormente e una terza lente convergente con convessit? rivolta anteriormente.

8. Obbiettivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il gruppo ottico frontale (4) ha una lente anteriore (2) biconvessa.

9. Obbiettivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una lente adattiva (8) controllabile elettricamente per regolare la messa a fuoco dell?obbiettivo.

10. Obbiettivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di regolazione della posizione del piano sensore (7) lungo l?asse ottico (X) per effettuare una messa a fuoco manuale dell?obbiettivo.

11. Obbiettivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di regolazione della posizione del gruppo ottico posteriore (9) lungo l?asse ottico (X) per effettuare una messa a fuoco meccanica dell?obbiettivo.