用于物体检查的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于检查物体、特别是其表面状态的设备（０１、１７）。所述设备（０１、１７）包括可运输壳体（０２），可以被手动放置在将被检查的表面上。至少三个光源（０６），该光源对准，使其光束轴线相对于被检查的表面区段处于一个倾斜角度上。光源（０７）配置在壳体内，并且经由壳体（０２）内的光开口（０８）照明该表面区段。该设备（０１、１７）还包括至少一个光传感器（０９），该光传感器捕捉从表面区段反射的光，以及控制和评价单元，该控制和评价单元将光源（０６）和光传感器（０９）连接。光源（０６）配置成使其光束轴线（０７）在不同的、不相互平行的参考平面上延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种如权利要求1所述的检查物体、特别是表面形态的 方法和设备。另外本专利技术涉及教授该方法之后该方法的应用。
技术介绍
已经公知了多种方法和设备来采用光学辅助装置检查物体表面的状 态。该表面可以经过施加倾斜光线来量化。通过这些方式，污物颗粒、 不均匀性、粗糙度、加工痕迹等可被定位和量化。这取决于不同于所期 望形式的异常特性形成了与被照明和阴影边缘相关的强明亮/黑暗区域，得出三维的状态。这种过程被充分表示为DE19716264A1所示的光线或 倾斜光过程。相应的效果被表示为遮光或阴影塑形。在光线的入射角、 所述表面部分的定向和位置、特别是其高度和节矩以及反射光的出射角 之间总体存在一种函数关系。反射光通过例如线性或矩阵CCD传感器的 光传感器捕捉和测量，并且由此进行数字图像再造。这种方法最适用于 ;险测准时、线性和经常重新出现的偏差，例如污物颗粒或刮痕。DE3540288C2描述一种光学控制装置，可以控制印刷电路板上的焊 接结合部。焊接结合部被光线照明，并且垂直于结合部反射的光被捕捉。DE4123916C2描述一种用于实现被;险查物体的表面属性和缺陷的动 态照明和分类的方法和设备。DE19716228C2描述一种表面分析的方法和设备，其中可以确定某些 刮痕和污染物。被检查表面通过特殊光源来照明。DE19716543A1描述一种表面分析的方法和设备，其中吸收材料一皮安 装在该光源之上。DE19716493A1描述一种采用两个光源进行表面分析的方法和设备， 其中两个光源与相应的光4企测^殳施相关。公知的方法和设备指出只可从一个优选方向检测区别标记。例如在7片材或纸张的制造中，表示出被制造表面通过优选方向来定性。此优选 的方向只可含糊地通过公知的方法和设备来确定。此外，这种设备的才交 正非常昂贵，并且造成不准确的测量结果。因此，本专利技术当前的任务在 于制备一种用于所谓新方法的设备，使其可以捕捉颗粒表面结构，而独 立于优选方向。另外，本专利技术的任务在于简化该方法，并且提供一种可 以结合该设备而准确校正的装置。在专利授权之后，这种任务将通过权利要求1所述的设备来实现。 另外此任务将经由独立权利要求的需要来实现。本专利技术的成功实施是主 要权利要求的主题。采用WO02/090952A1所述的用于特别是表面区段的物体的非接触检须考虑光源的优选方向的需要而造成的，这意味着光源必须被准确调节， 其中光轴和入射角必须被调节，使其都位于相同的光平面内。其结果的所限定那样，因此需要准确地配置三个光源，其中这些光源的光轴是变 化和不平行的。由此，保证优选方向上的表面形态独立于该装置的特定 取向，现在从不同方向上照明该装置，使得测量结果不再取决于该装置和 <尤选方向的相^M立置。光源的光束轴线的入射角应该相对于被检查的表面区段优选地在70 °和10°的范围内对准。光轴应该垂直于被检查的表面区段对准，光束轴线趋于朝向该光轴。 在所有光源最佳地照明相同表面区段的情况下，光轴应该以交叉形 式相互交叉。采用这种交叉形式，所形成的中间区段将限定被检查的实 际表面区段。特别有利的是在光源的所有光束轴线在被检查的表面区段 上的一个点上交叉时来自于所有光源的辐射光直接集中在该表面区段 上。来自于三个光源的三个光轴如何相互对准是相对随意的。为了保证 被检查的表面区段的 一致性照明，特别有利的是光轴以等距内部角相互 对准。换言之，将具有三个相应相关的光轴的三个光源以120°的角度配 置将三个光轴分开。如果照明该表面的光源包括平行光，表面状态的特别准确测量可来自于从表面反射的颜色和/或灰度值信息。例如激光的具有实际平行光的光源是相对昂贵的。为了有效地减小 相应的制造成本，因此有利的是在例如发光二极管的光源以及被4企查的 表面区段之间配置光学元件，造成光线变得平行。这种光学元件例如是 透镜，或者甚至更好是菲涅耳透镜，或者首先是包括多个透镜以便进行 所需任务的透镜系统。捕捉来自于该表面的反射光的光传感器应该最好配置成使其光轴相 对于表面区段垂直。有利的是光传感器的光轴以及光轴的交叉同轴进行。光源的光颜色的选择取决于特定应用。例如，所有的光源可》丈射白 光。但是，优选的设计是如果光源放射不同颜色的光，用于不同颜色光 的光传感器可相互独立地同时检测每种颜色的光。因此，被检查的表面 区段可以同时通过三个颜色的光照明，并且反射的光经由光传感器捕捉。由于每个光束的方向对应于一个光的颜色，经过评价，光的测量数 值可被考虑并且区分。为了能够视觉捕捉表面区段，非常有利的是该设备包括一个或多个 光源，以便实现被检查的表面区段的总体照明。为了捕捉视觉印象，采 用与捕捉地形印象的光传感器相同的光传感器。因此，被检查区段地形 可通过与视觉印象相同的方式检查，而不必须对准测量设备。采用这种 总体照明，被收集的测量数据和地形检查的测量数据(其中通过倾斜光 源照明相同的表面区段)可以此方式相互关联，并且可以得出进一步的 结论。由于被检查地形的表面区段以及视觉印象的区段通过具有相同面 积、相同测量比例、相同分辨率以及相同的光传感器而相互符合，两种 测量过程只由于所使用的表面照明类型而相互不同。光源的照明性能是随意的。对于总体光源和其它光源来说，采用相 同的光照明时，可以采用特别筒单的结构。但是这些光源和总体光源必 须串联控制，使得信号不相互干涉。在总体光源显示了不同于其它三个 倾斜光源的照明性能时，特别是由于具有不同颜色，它可以与其它光源 同时地触发总体光源，这是由于不同的照明性能而对不同的光源进行不 同的评价。在壳体采取手持装置的形式时，可以特别筒单地操纵该柔性设备。这种手持装置可接着通过使用者在被检查表面上手动运动和定位。除了光开口之外，手持装置应该较大程度地不透光，以便防止干扰光线侵扰。为了能够将手持装置方便地定位在被检查的表面区段的确定位置 上，在该装置上包括限定、特别是平的支承表面时，这是非常有利的。 采用这种支承表面，手持装置可接着被施加在被检查区段的限定位置上 并准确定位。更重要的是，确定的照明角度和距离可被保持恒定。采用这种特殊设计配置，手持装置应该包括支承表面侧面的壳体凹 口。在定位时，经由此凹口，使用者可从侧部冲企查此支承表面，简化了 准确定位的过程。另外，优选的是手持装置显示了最少为一个、但是优选为三个平的 抓握表面，使得使用者引导手持装置。由此，该装置的使用变得更加符 合人机工程学。另外，该抓握表面可有助于将手持装置定位在特定相对 角度上。壳体还可任选地提供定位帮助，例如机械限制器，使得该设备在不 同时刻定位，并且对于被检查物体的相同测量位置来说实现高重复精度。为了进一步改善手持装置的操作，该装置可与例如工业PC的第二操 作装置结合使用，在该工业PC上可进行一部分控制和数据处理，指的是 这将不必须通过手持装置进行。另外，第二操作装置可提供电力供应。在手持装置和第二操作装置之间存在无线数据连接时，出现了该设 备的操作的进一步改进。采用这种方法，手持装置和操作装置之间的所 需连接缆线可以变得多余。手持装置也可提供无线能量供应，例如电池，可以在不需要笨重电 缆的情况下进行电力供应。为了防止故障和错用，手持装置可装备有硬件部件，例如所谓的道 尔芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检查物体、特别是其表面状态的设备（０１、１７），该设备包括：　－可移动壳体（０２），该壳体能够特别地在被检查的表面上方手动定位；　－至少三个光源（０６），该光源被定向，使其光束轴线相对于被检查的表面部分成倾斜入射角；　 　－其中光源（０６）设置在壳体内，并且该光源能通过壳体（０２）上的光开口（０８）使得被检查的表面部分被照射；　－至少一个光传感器（０９），该光传感器探测从被检查的表面部分上反射的光；　－控制和处理单元，该控制和处理单元与光源（ ０６）和光传感器（０９）连接；　其特征在于：其中光源被设置，以致其光束轴线在互不相同的且不平行的参考平面中经过。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈温霍尔德，
申请(专利权)人：沃尔夫冈温霍尔德，
类型：发明
国别省市：DE[德国]