与成像系统一起使用的调制监控系统技术方案

本申请公开了一种与成像系统一起使用的调制监控系统，其包括可变焦距(VFL)透镜、物镜、相机和VFL透镜控制器，该VFL透镜控制器配置为控制VFL透镜以周期性地调节其光功率，且从而在沿着Z高度方向的多个Z高度上周期性地调制成像系统的焦点位置。调制监控系统包括VFL‑穿越光源，其包括配置为通过VFL透镜沿着调制监控光路提供VFL‑穿越光的光源，以及包括光学检测器的调制信号确定部分，其配置为接收VFL‑穿越光，并且提供对应于VFL透镜的所调制的光功率的至少一个光学检测器信号。调制监控部分基于该至少一个光学检测器信号而输出至少一个调制监控信号。

【技术实现步骤摘要】
与成像系统一起使用的调制监控系统
本申请涉及精密测量学，并且更具体地，涉及其中可以使用可变焦距透镜来周期性地调制焦点位置的机器视觉检测系统和其他光学系统。
技术介绍
精密机器视觉检测系统(或简称“视觉系统”)可用于精确测量物体和检测其他物体特性。这样的系统可以包括计算机、相机、光学系统、以及移动以允许工件穿越的平台(stage)。表征为“离线”精密视觉系统的一个示例性系统是可从位于伊利诺斯州奥罗拉的三丰美国公司(MITUTOYOAmericaCorporation，MAC)获得的QUICK系列的基于PC的视觉系统和软件。QUICK系列视觉系统和软件的特征和操作大致在例如2003年1月出版的QVPAK3DCNC视觉测量机用户指南中进行描述，其全部内容通过引用的方式整体并入本文。这种类型的系统使用显微镜类型的光学系统并移动平台以提供各种放大倍数的小型或大型工件的检测图像。在各种应用中，期望在固定或不间断移动检测系统中进行高通量的高速测量。关于高聚焦(well-focused)的检查图像和Z高度测量(其通常基于“最佳焦点”高度确定)，检查图像采集速率和可以执行Z高度测量的速率可能受限于Z高度焦点位置调整的速率或运动速度。常规机器视觉检测系统可以利用各种类型的测量操作(例如，点对焦(points-from-focus)操作等)，这需要相机通过一系列的Z高度位置的移动。在共焦系统中，可以类似要求通过一系列Z高度位置的移动(例如，以确定导致最大共焦亮度的位置等)。在这样的系统中，可以执行Z高度测量的速率可能会受限于系统的一个或多个物理部件的提供一系列Z高度位置的运动。为了克服这些运动限制，诸如新颖的电子可变形透镜和/或可调谐声学渐变透镜(TAG透镜)的可变焦点透镜(VFL)能够被周期性调制并且以高速率(例如，在TAG透镜的情况下，70kHz或更高)改变焦点位置。然而，诸如温度等条件的变化可能会引起VFL的光功率和VFL的调制频率的变化。期望的是，提供一种方法来识别这样的性能上的变化(其可能需要补偿)。
技术实现思路
提供这一
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。这一
技术实现思路
不会旨在确定所要求保护的主题的关键特征，也不会旨在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。在本文所公开的，特别是参考图3-6，在可操作为监控高速周期性调制的VFL透镜的调制特性的系统的各种实施方式中，是可用于解决上面概述的问题的元件、原理和操作的组合。所公开的实施方式特别有利于与TAG透镜组合使用。特别地，公开了一种调制监控系统，其与包括高速周期性调制的可变焦距(VFL)透镜的成像系统一起使用。成像系统包括物镜、VFL透镜控制器和相机。物镜配置为输入由工件表面产生的图像光。VFL透镜配置为接收由物镜沿着成像光路透射的图像光。相机配置为接收由VFL透镜沿着成像光路透射的光。VFL透镜控制器配置为控制VFL透镜，从而以高速度来周期性地调制其光功率，并且由此在沿着Z高度方向的多个成像系统焦点Z高度上周期性地调制成像系统的焦点位置。调整监控系统包括VFL-穿越光源(VFL-traversinglightsource)，该VFL-穿越光源包括配置为沿着通过VFL透镜的调制监控光路提供VFL-穿越光的光源，以及包括光学检测器的调制信号确定部分，该光检测器配置为接收该VFL-穿越光，并提供对应于该VFL透镜的所调制的光功率的至少一个光检测器信号，并且该调制监控部分基于该至少一个光检测器信号而输出至少一个调制监控信号。附图说明图1是示出了通用精密机器视觉检测系统的各种典型部件的图；图2是类似于图1的机器视觉检测系统的控制系统部分和视觉部件部分的框图，并且包括本文公开的特征；图3是用于与包括高速周期性调制的可变焦距(VFL)透镜的成像系统一起使用的调制监控系统的第一实施方式的示意图；图4是用于与包括高速周期性调制的可变焦距(VFL)透镜的成像系统一起使用的调制监控系统的第二实施方式的示意图；图5是用于与包括高速周期性调制的可变焦距(VFL)透镜的成像系统一起使用的调制监控系统的第三实施方式的示意图；以及图6A和图6B示出了可用于光学检测器的各种实施方式中的“定向”型光学检测器的第一实施方式和第二实施方式。具体实施方式图1是根据本文公开的原理可用的一个示例性机器视觉检测系统10的框图。机器视觉检测系统10包括视觉测量机12，其可操作地连接以与控制计算机系统14以及与监视器或显示器16、打印机18、操纵杆22、键盘24和鼠标26交换数据和控制信号。监视器或显示器16可以显示适合于控制和/或编程机器视觉检测系统10的用户界面。在各种实施方式中，触摸屏平板电脑等可以替代和/或冗余地提供计算机系统14、显示器16、操纵杆22、键盘24和鼠标26中的任一者的功能或全部的功能。更一般地，控制计算机系统14可以包括任何计算系统或装置和/或分布式计算环境等，或由其构成，其中的任一者可以包括执行软件以执行本文描述的功能的一个或多个处理器。处理器包括可编程通用或专用微处理器、可编程控制器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)等，或这样的装置的组合。软件可以存储在存储器中，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存等，或这样的部件的组合。软件也可以存储在一个或多个存储装置中，例如基于光学的磁盘、闪存装置、或用于存储数据的任何其他类型的非易失性存储介质。软件可以包括一个或多个程序模块，其包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。在分布式计算环境中，程序模块的功能可以组合、或者跨越多个计算系统或装置分布，并经由服务调用进行访问，以有线或无线的配置。视觉测量机12包括可移动工件台32、以及可以包括变焦透镜或可互换透镜的光学成像系统34。变焦透镜或可互换透镜通常为由光学成像系统34提供的图像提供各种放大倍率(例如，0.5x至100x)。在共同受让的美国专利No.7,324,682；7,454,053；8,111,905；和8,111,938中描述了类似的机器视觉检测系统，这些专利中的每一个的全部内容通过引用的方式整体并入本文。图2是类似于图1的机器视觉检测系统的机器视觉检测系统100的控制系统部分120和视觉部件部分200的框图，并且包括本文描述的特征。如下面将更详细地描述的，控制系统部分120用于控制视觉部件部分200。视觉部件部分200包括光学组件部分205；光源220、230和240；以及可以具有中心透明部分212的工件台210。工件台210可沿着x轴和y轴可控制地移动，x轴和y轴位于大致平行于工件20可以定位的平台的表面的平面中。光学组件部分205可以包括相机260、可变焦距(VFL)透镜270，并且还可以包括可互换物镜250、以及具有透镜286和288的转台(turret)透镜组件280。作为转台透镜组件的替代，可以包括固定的或可手动互换的改变放大倍率的透镜、或变焦透镜配置等。在各种实施方式中，可以包括各种透镜作为光学组件部分205的可变放大倍率透镜部分的部件。在各种实施方式中，可互换物镜250可以从一组固定放大倍率物镜(例如，范围从0.5x至100x的组等)中选择。在各种实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种与成像系统一起使用的调制监控系统，包括高速周期性调制的可变焦距(VFL)透镜，其中：所述成像系统包括：物镜，其配置为输入由工件表面产生的图像光，所述VFL透镜配置为接收由所述物镜沿着成像光路透射的图像光，以及配置为接收由所述VFL透镜沿着所述成像光路透射的光的相机；VFL透镜控制器，其配置为控制所述VFL透镜以高速周期性地调制其光功率，并且从而在沿着Z高度方向的多个成像系统焦点Z高度上周期性地调制所述成像系统的焦点位置，并且所述调制监控系统包括：VFL‑穿越光源，其包括配置为沿着通过所述VFL透镜的调制监控光路提供VFL‑穿越光的光源；包括光学检测器的调制信号确定部分，所述光学检测器配置为接收所述VFL‑穿越光，并提供对应于所述VFL透镜的所调制的光功率的至少一个光学检测器信号，并且所述调制监控系统基于所述至少一个光学检测器信号而输出至少一个调制监控信号。

【技术特征摘要】
2017.03.22 US 15/466,2721.一种与成像系统一起使用的调制监控系统，包括高速周期性调制的可变焦距(VFL)透镜，其中：所述成像系统包括：物镜，其配置为输入由工件表面产生的图像光，所述VFL透镜配置为接收由所述物镜沿着成像光路透射的图像光，以及配置为接收由所述VFL透镜沿着所述成像光路透射的光的相机；VFL透镜控制器，其配置为控制所述VFL透镜以高速周期性地调制其光功率，并且从而在沿着Z高度方向的多个成像系统焦点Z高度上周期性地调制所述成像系统的焦点位置，并且所述调制监控系统包括：VFL-穿越光源，其包括配置为沿着通过所述VFL透镜的调制监控光路提供VFL-穿越光的光源；包括光学检测器的调制信号确定部分，所述光学检测器配置为接收所述VFL-穿越光，并提供对应于所述VFL透镜的所调制的光功率的至少一个光学检测器信号，并且所述调制监控系统基于所述至少一个光学检测器信号而输出至少一个调制监控信号。2.如权利要求1所述的调制监控系统，其中所述VFL-穿越光源布置为沿着调制监控光路提供所述VFL-穿越光，所述调制监控光路在以下位置中的一者处输入所述VFL-穿越光：a)所述VFL透镜的靠近所述物镜的前部，或b)所述VFL透镜的远离所述物镜的后部；并且，所述光学检测器布置为：在所述VFL-穿越光在a)所述前部和b)所述后部中的另一者处从所述VFL透镜输出之后，沿着所述调制监控光路接收所述VFL-穿...

【专利技术属性】
技术研发人员：SA哈西拉，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本,JP