ITUB20154085A1 - Dispositivo ottico. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

"DISPOSITIVO OTTICO"

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo ottico.

In particolare, la presente invenzione concerne un dispositivo ottico da integrarsi in una macchina per la misurazione ottica.

Ancora più in particolare, la presente invenzione concerne un dispositivo ottico da integrarsi in una macchina per la misurazione ottica di pezzi a sviluppo prevalentemente piano.

Nella tecnica nota sono conosciute numerose macchine per la misurazione ottica (optoelettronica), comprendenti un piano di appoggio del pezzo, di materiale sostanzialmente trasparente, interposto tra una sorgente luminosa ed un rilevatore di immagini.

Le succitate macchine comprendono tipicamente un telaio fisso definente il piano di appoggio (vitreo) lungo il quale è mobile nelle direzioni principali X-Y il sistema optoelettronico di misura.

Sono note macchine di misurazione ottica provviste di un piano di misura trasparente su cui è posizionabile il pezzo da misurare, una sorgente luminosa fissa, posta al di sotto del piano di misura ed orientata verso l'alto per investire tale pezzo con un fascio di luce, ed un sistema di acquisizione video, provvisto di una telecamera in parte mobile rispetto al piano (lungo due direzioni principali X-Y) per eseguire una pluralità di fotogrammi che, una volta combinati mediante un apposito software, determinano un'immagine completa del campo di misura e, quindi, del pezzo.

Le macchine di misurazione note, pur dimostrandosi efficaci non sono esenti da inconvenienti.

In particolare, in talune circostanze e con pezzi da misurare di particolare conformazione, la sola illuminazione proveniente da posizione inferiore al pezzo stesso non si è dimostrata efficace per l'acquisizione di un'immagine ottimale ai fini della misurazione. Nel tentativo di ovviare a tale problematica si è realizzato macchine dotate anche di illuminazione laterale del pezzo. Anche questa soluzione, seppur in parte migliorativa non si è dimostrata essa stessa del tutto soddisfacente, ad esempio nella misurazione di pezzi non perfettamente piani in cui cioè l'inclinazione dei raggi possa comportare la formazione di ombre o simili alterazioni. Il compito tecnico della presente invenzione è rendere disponibile un dispositivo di misura ottica che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.

In particolare, è scopo del presente trovato mettere a disposizione un dispositivo di misura ottica in grado di ottimizzare 1'illuminazione del pezzo da misurare.

Detti scopi sono pienamente raggiunti dal dispositivo di misura ottica secondo la presente invenzione,

Le caratteristiche tecniche della presente invenzione, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente deducibili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, in particolare dalla rivendicazione 1, preferibilmente, da una qualsiasi rivendicazione dipendente, direttamente o indirettamente, da tale rivendicazione.

I vantaggi della presente invenzione risulteranno, inoltre, maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, la quale è fatta con riferimento ai disegni allegati che rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa della stessa invenzione, in cui:

la figura 1 illustra, in una vista schematica in elevazione laterale con alcune parti in trasparenza ed altre in sezione, una preferita forma realizzativa del dispositivo di misura ottica realizzato secondo la presente invenzione;

la figura 2 illustra, in una vista prospettica schematica dall'alto, il dispositivo di figura 1,

la figura 3 illustra, in una rappresentazione schematica, una vista in sezione secondo la linea III-III di figura 1.

Con riferimento alle allegate figure, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un dispositivo ottico secondo la presente invenzione.

II dispositivo 1 ottico è atto ad essere installato in una macchina, non illustrata, di misurazione ottica di pezzi.

Tali macchine di misurazione, sono del tipo optoelettronico, configurata per misurare principalmente pezzi presentati geometria prevalentemente piana, o quantomeno senza particolari variazioni di forma lungo il proprio spessore.

Tali macchine, non illustrate, comprendono oltre ad un telaio di sostegno, un piano di appoggio del pezzo da misurare, a sviluppo preferibilmente orizzontale e realizzato di materiale sostanzialmente trasparente, una sorgente luminosa posta inferiormente al piano d'appoggio per illuminare inferiormente il pezzo stesso ed un dispositivo ottico atto a consentire l'acquisizione di un'immagine ottica del pezzo.

La macchina comprende inoltre, anch'essi non illustrati, un'unità computerizzata di elaborazione dell'immagine acquisita, nonché mezzi di movimentazione configurati per variare la posizione relativa tra il dispositivo ottico e il piano di appoggio.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 2, il dispositivo 1 ottico comprende un corpo 2 centrale tubolare avente sviluppo parzialmente cilindrico, con un rispettivo asse Al centrale.

In una sua porzione 2a superiore, il corpo 2 centrale tubolare, nel seguito indicato anche solo come corpo 2 centrale, presenta una parete 3 inclinata, secondo un piano incidente a 45° con l'asse Al centrale.

In corrispondenza della citata porzione 2a superiore, nella parte cilindrica affacciata sulla parete 3 inclinata, si innesta sul corpo 2 centrale un secondo corpo 4 cilindrico, avente un rispettivo asse A2 centrale, ortogonale al citato asse Al centrale del corpo 2 centrale.

In corrispondenza di una propria estremità longitudinalmente opposta a quella collegata al corpo 2 centrale, il secondo corpo 4 cilindrico è connesso ad una telecamera ottica, schematizzata nelle figure 1 e 2 con un cubo 5.

La telecamera 5 ottica è atta al rilevamento di immagini di un pezzo da misurare.

All'interno del corpo 2 centrale e del secondo corpo 4 cilindrico, il dispositivo 1 comprende una pluralità di lenti 6 ottiche, illustrate solo schematicamente nelle figure allegate, ed uno specchio 7.

Lo specchio 7, visibile in trasparenza anche in figura 2, è disposto sulla citata parete 3 inclinata ed è configurato per indirizzare verso il secondo corpo 4 cilindrico e la telecamera 5, deviandole di 45°, le immagini provenienti dal corpo 2 centrale.

Le citate immagini, nel contesto di utilizzo del dispositivo 1 ottico all'interno di una macchina di misurazione ottica di pezzi, sono vantaggiosamente proprio le immagini dei pezzi in misurazione.

Le lenti 6, unitamente allo specchio 7, definiscono nel loro complesso, per il dispositivo 1, un gruppo 8 ottico telecentrico atto a convogliare verso la telecamera 5 le immagini del pezzo in misurazione.

Con la definizione di gruppo ottico telecentrico si intende un sistema ottico in grado di convogliare immagini verso la telecamera in modo sostanzialmente perpendicolare ad un suo sensore di acquisizione delle immagini.

Gli assi Al, A2 definiscono, per i rispettivi tratti del gruppo 8 ottico, l'asse ottico.

Nel presente caso, in cui il gruppo 8 comprende una successione di lenti 6, l'asse ottico passa attraverso il loro centro di curvatura e coincide con l'asse di simmetria rotazionale.

Il dispositivo 1 ottico comprende una pluralità di sorgenti 9 luminose disposte all'interno del corpo 2 centrale tubolare e interposta tra lenti 6 del gruppo 8 ottico.

In particolare, secondo la preferita forma realizzativa illustrata nelle figure 1 e 2, il dispositivo 1 comprende quattro elementi 10 di supporto, ciascuno supportante una rispettiva sorgente 9 luminosa, disposti accostati ad una superficie C cilindrica interna del corpo 2 centrale.

Gli elementi 10 di supporto presentano un parete esterna a conformazione cilindrica in modo da poter essere montati strettamente aderenti alla citata superficie cilindrica interna,

Le sorgenti 9 luminose e conseguentemente anche gli elementi 10 di supporto sono disposti angolarmente equidistribuiti rispetto all'asse Al centrale che, per il tratto di gruppo ottico alloggiato nel corpo 2 centrale, definisce un rispettivo asse ottico.

Secondo la forma realizzativa preferita illustrata nelle allegate figure, le sorgenti 9 luminose sono quattro e pertanto sono disposte tra loro angolarmente distanziate di 90°.

Anche in virtù degli standard industriali ormai in uso, le immagini acquisite dalla telecamera 5 hanno forma quadrangolare e, pertanto, vantaggiosamente, le sorgenti 9 luminose sono in numero di quattro e disposte esternamente ai lati di un rettangolo inscritto in una circonferenza concentrica rispetto al corpo 2 centrale tubolare, come esemplificato in figura 3.

Vantaggiosamente, le citate sorgenti 9 luminose sono di tipo LED (tight Emitting Diode).

Le citate sorgenti 9 luminose definiscono nel loro insieme, per il dispositivo 1 ottico, mezzi di illuminazione del pezzo da misurare.

Vantaggiosamente, il corpo 2 centrale tubolare presenta la citata superficie C cilindrica interna realizzata ad elevato assorbimento di luce per limitare la riflessione dei raggi luminosi emessi dalle sorgenti 9 luminose.

A titolo di esempio, la superficie C cilindrica interna è rivestita con appositi materiali tali da assorbire la luce visibile.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 2, le sorgenti 9 luminose sono disposte, all'interno del gruppo 9 ottico, in una posizione tale per cui il fascio F luminoso da esse emesso investa una o più lenti 6 del gruppo 9 ottico stesso.

In tal modo, tali una o più lenti possono essere vantaggiosamente realizzate per diffondere il fascio F luminoso emesso dalle sorgenti 9 e conseguire un'illuminazione sostanzialmente uniforme del pezzo da misurare, non illustrato, ma posizionato inferiormente al fascio F luminoso con riferimento alle figure 1 e 2. In particolare, tali una o più lenti 6 investite dal fascio F luminoso sono inoltre vantaggiosamente configurate per raddrizzare i raggi di luce che compongono il fascio F stesso con, in uscita dal gruppo 8 ottico, un'inclinazione limitata rispetto all'asse Al ottico.

Sperimentalmente si è potuto rilevare come risultati ottimali si ottengano con un inclinazione dei raggi compresa tra 0 e 7 gradi rispetto all'asse Al ottico. Vantaggiosamente, anche a tale scopo, gli elementi 10 di supporto presentano, in corrispondenza delle sorgenti 9 luminose, una palpebra, non visibile nelle allegate figure, atta a schermare i raggi di luce diretti verso il centro del corpo 2 centrale ovvero verso l'asse Al ottico.

In uso, il dispositivo 1 ottico secondo la presente invenzione consente un'illuminazione ottimale dei pezzi, non illustrati, da misurare.

Grazie infatti al posizionamento delle sorgenti 9 luminose all'interno del gruppo 8 ottico, il fascio F luminoso da esse prodotto che investe il pezzo da misurare, illumina quest'ultimo superiormente ed elimina le distorsioni nell'immagine acquisita dalla telecamera 5 provocate da fonti luminose laterali.

Inoltre, grazie al raddrizzamento dei raggi luminosi del fascio F ottenuto con le lenti 6 all'uopo conformate, il fascio F stesso che investe il pezzo da misurare è sostanzialmente parallelo all'asse Al ottico, con ciò contribuendo all'acquisizione di un'immagine particolarmente rispondente alla reale conformazione del pezzo.

Visto il limitato angolo dei raggi che compongono il fascio F luminoso che investe il pezzo da misurare, si può parlare in questo caso di luce collimata rispetto all'asse ottico, ovvero la condizione di illuminazione ottimale per l'acquisizione dell'immagine da parte della telecamera.

L'invenzione raggiunge pertanto gli scopi preposti e consegue considerevoli vantaggi.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo ottico per macchine di misurazione ottica di pezzi, comprendente: - un corpo (2) centrale tubolare, - una telecamera (5) ottica di rilevamento di immagini di un pezzo da misurare, - un gruppo (8) ottico telecentrico comprendente una pluralità di lenti (6), almeno parzialmente alloggiato in detto corpo (2) centrale tubolare e atto a convogliare le immagini verso detta telecamera (2), - mezzi di illuminazione configurati per generare un fascio (F) di luce diretto verso il pezzo da misurare, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di illuminazione comprendono almeno una sorgente (9) luminosa alloggiata all'interno di detto corpo (2) centrale tubolare e interposta tra lenti (6) successive di detto gruppo (8) ottico.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di illuminazione comprendono una pluralità di sorgenti (9) luminose, disposte angolarmente equidistribuite rispetto ad un asse (Al) ottico di detto gruppo (8) ottico.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui le immagini acquisite dalla telecamera (5) hanno forma quadrangolare, caratterizzato dal fatto che dette sorgenti (9) luminose sono disposte in prossimità di una parete (C) interna di detto corpo (2) centrale tubolare.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui detto corpo (2) centrale tubolare ha sviluppo cilindrico, caratterizzato dal fatto che dette sorgenti (9) luminose sono in numero di quattro e disposte esternamente ai lati di un rettangolo inscritto in una circonferenza concentrica rispetto a detto corpo (2) centrale tubolare.
5. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che dette sorgenti (9) luminose sono di tipo LED.
6. 6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo (2) centrale tubolare presenta una superficie (C) interna ad elevato assorbimento di luce per limitare la riflessione dei raggi luminosi emessi da detti mezzi di illuminazione.
7. 7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che 1'almeno una lente (6) di detto gruppo (8) ottico investita dal fascio (F) luminoso emesso da detta almeno una sorgente (9) è configurata per raddrizzare i raggi di luce di detto fascio (F) luminoso con un'inclinazione compresa tra 0 e 7 gradi rispetto all'asse (Al) ottico di dette lenti (6).
8. 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il fascio (F) luminoso emesso da dette sorgenti (9) luminose attraversa almeno due lenti (6) di detto gruppo (8) ottico, per incrementare un'efficace diffusione del fascio (F) stesso.
9. 9. Macchina di misurazione ottica di pezzi a sviluppo prevalentemente piano comprendente un piano di appoggio del pezzo, di materiale sostanzialmente trasparente, una sorgente luminosa posta inferiormente a detto piano d'appoggio, caratterizzata dal fatto di comprendere, disposto da banda opposta del piano d'appoggio rispetto a detta sorgente luminosa, un dispositivo ottico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8.
10. 10. Macchina secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di movimentazione configurati per variare la posizione relativa di detti dispositivo ottico e piano di appoggio.