用于控制透明或反射元件的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用来测量或控制光学元件（３）的设备，包括照明部件（１）和相关的人工视觉系统（２），其中，所述光学元件（３）可以插入在照明部件（１）和人工视觉系统（２）之间，所述照明部件（１）包括用于产生亮度可随空间和时间改变的发光背景的可编程光电部件。本发明专利技术的设备的特征在于，所述可编程光电部件以这种方式体现：连续生成多个照准标，每个包括在统一背景上以每毫米０．０１和１００个图案之间的高空间频率以对比方式重复的图案，或者使得两个相邻的图案被分开０．１和３０度之间的角，从在其上观测到图案的物体的点测量所述角。所述生成的照准标以这种方式在空间上连续交错，使得相应于照准标的多个图像在被光学元件（３）反射或透射后由人工视觉系统捕获，并且以单个复合图像的形式被重组。

【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器件，用于-检测缺陷或定位存在于透明或反射光学部件中的半可见标记，例如，检测变形和外观缺陷(“美观控制”)。-测量这种光学部件的光学特性(例如，发散、折射、透射率、功率或聚散度、曲率、扩散率等特性)本专利技术的一个示例应用是对眼镜行业(ophthalmic industry)中的光学透镜和所有透明和/或反射产品的控制。反射产品被推理地定义为具有根据镜面反射定律对入射光作出反应的表面的产品。本专利技术还涉及半透明产品和/或具有漫反射的产品的外观控制。
技术介绍
已知许多方法，并且它们被用在人工视觉中用于缺陷的自动检测，它们采用具有适合于待检测的特定类型缺陷的特性的照明系统。应该提到，例如具有明场和暗场的器件、投影系统、例如黑白条形式的替代观测系统、被称为“刀口(knife edge)”的纹影法，等等。此处考虑可能同时出现的三种主要类型的缺陷(非排它的)-扩散缺陷可见，即使影响较小的区域；在通常的意义上“散射”光；-偏转缺陷不引起扩散，但局部修改折射效应(例如“放大”效应)；-吸收缺陷局部减少透射。已知器件的特征通常在于移动需求，不论对于被观测部件还是对于照明器件(FR-A-98 14417，EP-A-556655，法国Le Creusot，2001年5月21-23日，QCAV-时期，Le2i实验室，R.SEULIN等人的“Machine Vision System for Specular Surface InspectionUse ofSimulation Process as a Tool for Design and Optimization”)，或此外适合的投影器件(EP-A-856728)。任何人因此可以获得具有由要实现的目标和由所采用的机械的、几何的或光学部件确定的配置的系统。许多照明系统的配置由被观测物体的大小和形状确定，例如在文档US-B-6,476,909中描述的器件。它提出了用来检查光学部件的器件，其中，扩散部件被插入光源和待检查的部件之间。扩散元件最好是具有扩散传输因数不同的三个区域的两维LCD板具有较弱扩散率的中心区域、具有较高扩散率的外围区域、和包围这两个区域并且拦截光的外部遮光板(mask)。这前两个区域形状取决于待检查的物体的形状。中心区域的大小取决于物体的大小。物体的图像在CCD照相机上被接收。当没有任何缺陷时，物体的图像仅由从同质中心区域发出的光形成。因此，吸收缺陷或灰尘，也就是黑色或暗色，比其余图像具有更弱的亮度。相对照，任何扩散微粒散射发自中心区域的直接光和发自周外围区域的间接光，其增加了缺陷位置的局部亮度。该器件因此允许同时检测若干类型的缺陷。该文档实质上描述了在同质中心背景上光学部件的观测。这是“暗场”方法，其中背景是灰色而不是黑色，因此会出现吸收缺陷。容易理解，这种器件在用来分类或甚至检测具有(很小)偏转的缺陷或甚至大的缺陷的限制是由于这两种缺陷的对抗效应而同时吸收和扩散。此外，并且尤其对于“大尺寸”物体，使用这种类型的器件，物体的不同点不会以相同的方式被照亮。这使得缺陷检测的灵敏度取决于位置，并且还取决于缺陷的方向，当后者以各向异性方式散射光时。例如位于被检查物体边缘的诸如刮痕的缺陷可以根据它的方向来不同地偏转光。因此，使用上述器件，可以很好地检测切向刮痕，但是很可能无法观测到相同的径向刮痕。已知可以通过“纹影技术”以较高灵敏度方便地检测到偏转缺陷和以小角度或窄锥形扩散光的缺陷，尽管如此，纹影技术几乎不适合具有可变表面特征的物体或从物体的一种模型切换到另一种。测量光学特征的情形非常相似。因此可以发现许多类型的器件a)例如，提供有投影系统的第一类设备具有适当形状的遮光板，用于根据所谓的“哈特曼”技术来测量光功率(与焦距相反)，并且包括用来测量投影到屏幕或直接到传感器上的光的器件。通过基于与遮光板相关的图案的变形的计算，这些器件允许分析在被研究元件上传输和反射之后获得的波前。后者可以被置于投影器件中，在光被遮光板截断之前或之后；b)此外，器件尤其允许通过根据物体是透明的还是反射的，来分析通过被检查物体表面的折射或反射观测到的图案的图像(被称为“定义图(definition chart)”)的通常是各向异性和非均匀的放大，简单地计算光学特性。因此，申请人开发了用来确定透镜的光功率的映射的器件。该产品，被称为LensmapperTM，自1994年以来就被出售给眼镜行业。该器件的原理与由Innomess GmbH、Marl(DE)持有的用于反射表面的专利US-A-6,392,754的主题，以及与由独立于申请人并且实质上为眼镜行业工作的公司持有的欧洲专利申请EP-A-1061329相似。因此，在检测光学部件的缺陷和确定元件的光学特性两方面出现的问题是，由于其相对严格的配置，现有测量器件被限制在申请的有限范围内。因此需要用于精确测量或用于检测外观缺陷的器件，根据在较宽范围内选择的应用(例如在物体的整个表面检测多种类型的不同缺陷)，它应该是灵活的，并且它应该允许不同照明方法的“挑选和支付”执行(例如暗场或明场、黑/白条纹、斑点或具有点的定义图的交替，等等)。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种允许检测精密或高质量光学部件中的任何类型的缺陷的器件，所述缺陷的特征大小在很宽的范围内延伸，对于大多数透镜通常在1微米和若干毫米之间。本专利技术尤其旨在提供一种用来加亮诸如标记、轮廓等多种外观缺陷或结构不连续性的器件，由于它们特定的交互作用，很可能与光各向异性，并且由于它们的方向，可能需要使用非常可变的照明器件配置并因此需要后者的高度适应性。本专利技术还旨在提供一种灵活的器件，尤其在眼镜行业中，用来测量光学元件的特征。本专利技术的第一方面涉及一种用于光学检查或用于测量光学部件，也就是透明、半透明或反射物体，包括具有扩散反射的光学部件的光学、几何或色度特性的器件。根据本专利技术的器件包括照明部件和相关的人工视觉系统，所述被检查和测量的物体在空间上被置于照明部件和人工视觉系统之间。根据权利要求1的术语，所述照明部件包括可编程光电部件，以便产生亮度可在空间和时间改变的发光背景。所述可编程光电部件被设计用来连续生成多个定义图，每一个定义图包括在均匀背景上通过每毫米0.01和100个图案之间的高空间频率对比重复的图案，或使得两个相邻图案被分开0.1和30度之间的角，从在其上观测到图案的物体的点测量所述角，所述连续生成的定义图被空间移动，使得对应于所述定义图的多个图像在被光学部件反射或透射后，被人工视觉系统收集并以单个复合图像的形式被重组。根据情况，图案的空间频率和大小被选择，以便适合被检查物体的特征，无论是缺陷还是光功率。在本专利技术中的器件的优选实施例在第二权利要求2到16中有描述。本专利技术的第二方面涉及使用上述器件来检查光学部件、读取模制或雕刻的标记、观测物体表面上的不连续性或描画物体的轮廓。本专利技术的第三方面涉及使用上述器件来测量物体的光学或几何特性，尤其用来测量光学部件可能各向异性的光功率或曲率。本专利技术允许该使用与所使用的诸如暗场或明场方法(至少部分)、刀口方法的类型方法的灵活和快速变化或与基本点形的发光区域的使用相兼容。附图说明图1非常示意地示出了本专利技术的设备在通过例如透镜的物体的折射进行检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量或控制光学部件（３）的设备，包括照明部件（１）和相关的人工视觉系统（２），其中，所述光学部件（３）可以插入照明部件（１）和人工视觉系统（２）之间，所述照明部件（１）包括用来产生亮度可在空间和时间改变的发光背景的可编程光电部件，其中，所述可编程光电部件被设计成连续地生成多个定义图，每一个定义图包括统一背景上的重复和对比图案，具有每毫米０．０１和１００个图案之间的高空间频率，或使得两个相邻图案被分开０．１和３０度之间的角，从观测到图案的物体上的点测量所述角，所述连续生成的定义图被空间移动，使得对应于所述定义图的多个图像在被光学部件（３）反射或透射后，被所述人工视觉系统收集并以单个复合图像的形式被重组。

【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：克里斯琴劳伦特，
申请(专利权)人：自动控制和机器人技术公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]