专利名称：用于生成被照射的图像的光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的一种用于生成被照射的图像的光学系统。
这种系统主要用于对机器加工的材料的摄像，进行工业图像处理，例如对有价证券印刷加工的承印材料进行工业图像处理，其中光学系统用于印刷机，优选用于轮转印刷机，特别是用于胶印、压凸印刷、丝网印刷或烫印的印刷机。替代上述设置或附加于上述设置，光学系统还可以设置在对印刷品进行继续加工的机器中。为此对具有或不具有对预先确定的特征的测定的移动材料的至少部分段，优选完全的图像进行摄像，以便对材料的在先在机器中进行的加工步骤的质量进行判定。这种光学系统例如应用于一个在线检查系统，且构成在线检查系统的组成部分。
在DE3527300C2中披露了一种图像读取装置，其中照明装置具有多组光源，其中光源组辐射光线，生成照射条带，其中控制装置对光源组进行脉动驱动，其中成排设置的光传感器对被材料的表面反射的光线进行采集，其中光传感器构成行传感器，其中一被控制装置控制的电源与光源组配合，其中光源的接通时间与行摄像机的曝光时间同步。
在DE 4102122A1中披露了一种应用于印刷工业的方法，所述方法用于对带状的可照透的材料，特别是纸带进行检查，其中例如用发光二极管或激光二极管实现的闪光灯对纸带进行透射，其中透射纸带的光线落在摄像机的CCD矩阵上，从而产生视频信号，其中由照明装置向纸带投射的光线通过一乳白色玻璃漫射板被辐射。
在DE 4321177A1中披露了一种印刷机，所述印数机具有用于检查印刷机加工出的印刷品的图像检查装置，其中印刷品的图像数据从图像采集装置被传递给计算装置，其中图像采集装置由一个测量模块或多个分别对确定的印刷品的图像范围进行扫描的测量模块和至少一个配合的提供电气形式的图像数据的和优选与测量模块空间分隔开的接收装置构成，其中测量模块和至少接收装置利用至少一个导像缆线相互连接在一起，其中一个由精密卤素灯构成的照明装置与图像采集装置配合，其中一开口面向印刷品的风管在送风时将印刷品保持在与照明装置一定的距离处和同时送风对照明装置进行冷却。
在DE 10061070A1中披露了一种用于对表面进行检查的光学检查装置的照明装置，其中个多个优选相同长度的相互电连接的支架板分别与多列发光二极管成线性地插在一共同的与用恒定的光线辐射扫描的目标面相应的细长带状的安装型件上，其中在支架板和安装型件之间通过机械连接实现热耦合，以便对发光二极管及其控制电子单元进行冷却。
在DE20213431U1中披露了一种对印刷物进行质量检查的装置，所述装置同时构成设置在印刷机上的在线图像检查系统，其中采用一作为发光物质管的照明装置和一作为行摄像机的摄像装置。
在DE20303574U1中披露了一种印刷机的，特别是单张纸胶印机的在线图像检查系统，其中一作为发光物质灯的照明装置设置在踏板下方接近对承印材料进行导向的压印滚筒的位置和一个作为行摄像机的摄像装置设置在距离压印滚筒比距离照明装置更大的间隔处，所述压印滚筒属于印刷机的最后的印刷装置。
在EP0762174A2中披露了一种用于对片状物，例如纸币或有价证卷进行线性照明的装置，其中设置有一个具有两个镜段的圆柱镜，其中所述镜段构成一椭圆的具有两个聚焦线的基面，其中选择的镜段的宽度大于或等于片状物的宽度，其中在第一聚焦线上设置有被输送装置垂直于该聚焦线输送的片状物和在第二聚焦线上设置有冷光源，例如一系列的发光二极管，其中检测器，例如CCD-阵列或单独或成组设置的发光二极管对被片状物反射的光线进行采集和转换成用于对处理设备中进行处理的信号。
在US4972093中披露了一种检查系统，其中以脉冲方式驱动的发光二极管以20毫秒至200毫秒长的闪光对移动的被检测物加载和面积摄像机对整个被检测物的图像进行摄像。
在US5936353中披露了一种光学系统，所述光学系统用于生成相对于图像移动的材料的表面上被照射的图像，其中照明装置具有多个电串连的光源的照明装置辐射用于生成图像的光线，其中具有至少一个检测器的采集装置对材料表面反射的光线进行采集，其中光源设置在板上，其中板设置在支架上，其中支架在其内部具有至少一个管路，其中液体的或气体的冷却剂对管路进行穿流，实现对光源的冷却。
在JP1-255371A中披露了一种装置，所述装置用于对具有恒流源的构成行状的照明装置的发光二极管进行控制，其中发光二极管的驱动电路通过扫描控制电路和复用器与行摄像机连接，从而相互作用连接的照明装置和行摄像机的光学传感器分别进行同步。
本发明的目的在于提出一种光学系统，所述光学系统用于生成照射的图像，其中在移动的材料的速度很宽的范围内以相同的光量实现摄像。
本发明的目的通过权利要求1的特征得以实现。
本发明的优点在于移动材料的表面不受移动材料的速度的影响总是被相同的光量照射，从而对摄像实现恒定的亮度和避免出现不能使用的摄像。而且光源的接通时间总是行摄像机的曝光时间长度的分量，从而保证光源的接通时间长度和行摄像机的曝光时间长度的时间特性的固定相关。数字行摄像机通常具有电子快门，所述电子快门在行摄像机的曝光时间长度结束时基于被移动材料的表面反射的光线蓄积的电荷输出一个读出脉冲，用于读出基于被移动材料的表面反射的光线蓄积的电荷。确切地说，最好至少在移动材料的速度很宽的范围内形成势垒和因此形成行摄像机在材料的移动方向上前后设置的检测器的明显的分隔。
另一优点在于，在其表面生成图像的材料为显现具有充分照明强度的图像不必设置在光源辐射的光线的直接的或偏转的光路上的焦点上。对应于光学系统的与焦点无关的图像设置是有益的，这是因为不必针对图像和照明装置之间的间隔精确地保持尺寸。因此建议的光学系统对应于照明的材料可以有一定的间隔容限。另外在光学系统的构件与材料之间，特别是对对材料移动的输送方向设置有一个充分的间隔，所述构件由于污染，例如由于灰尘和磨损其功能将受到损伤，所述间隔在印刷机中的给定条件下将光学系统和材料持续和可靠地保持在接触范围之外和光学系统优选设置在从移动材料上扬起的污染颗粒的作用范围之外。
一被照明装置照射的照射条带具有一在材料表面上垂直于其长度延伸的宽度，即一两维的平面的图像具有对应于一在焦点上聚焦的线形的，即仅单维照明的图像的优点是，对至少部分被反射的材料的表面以一反射角设置的采集装置用于采集被材料的表面反射的光线，甚至在材料表面的凸起状的设计的情况下，可以可靠地作为虚拟的行状的照明装置进行采集，这是因为基于照射条带的宽度可以保证在材料的表面上存在采集装置的采集角度的横截面积(在所述采集角度内采集装置对反射的光线进行采集)对至少覆盖由照明装置辐射的光线束的在照射条带的宽度上延伸的横截面积的一部分进行覆盖。在一个对材料仅线性地进行照明的装置中，存在的危险是，被聚焦的光线束被在采集装置的采集角度外的材料的凸起状的表面反射和因此不能被采集到。与此相反，建议的光学系统还特别适用于对具有漫射反射的表面的材料进行摄像。即使在具有凸起状的表面的材料的情况下也几乎不会产生阴影作用。
这种照明装置在建议的光学系统中优选为模块结构，即为独立的功能单元结构，其优点在于，行状的照明装置的行的长度不需要昂贵的特殊制作，通过将预制的，优选功能相同的所需数量的模件简单相互排列即可以实现与有待照明的材料的宽度或至少与照射条带的长度适配。同时也可以有针对性地选择仅对那些有待照射的材料的宽度或至少照射条带的长度所需的模件内的光源激活，此点对光学系统的制作和工作的费用是有利的。
每个模件具有多个光源的优点是，可实现在实践中不可避免的由光源辐射的光线的区别，例如其波长的区别通过被相邻的光源的光束的混合均衡和对由照明装置被辐射出的所有光线的光学特性均匀。在每个模件中优选设置有多组光源时，其中属于各组的光源的光学特性不同，例如被每一组的光源辐射的光线的颜色不同时，则可以根据需要，例如根据光线的颜色选择和控制光源的各个组。
建议的光学系统的优点在于，可以用一个具有均匀的充分高的照明强度的符合需要的光线分布对有时具有例如大于一米的长度的照射条带加载和由于其模块的不易于受到干扰的结构，因而便于与印刷机中的相应的要求适配。由于被照明的材料不必设置在照明装置的焦点上，因而在光学系统持续的工作过程中不必对光源与材料的表面的垂直间隔的精确定向以及对该间隔进行监视，因而大大便于工业企业在现场对光学系统的控制。
下面将对照附图对本发明的实施例加以详细的说明。
图中示出
图1为具有照射条带的可移动的材料的表面的俯视图；图2为光学系统的示意图；图3示出照明装置的单个光源；图4示出在在一共同的板上成行设置的光源；图5示出用第一反光镜的光线聚束；图6示出用第一反光镜沿照射条带的长度的光线聚束；图7示出用第二反光镜从光源的中心范围对光束的偏转；图8示出用第二反光镜从光源的中心范围对光束的偏转，其中沿照明装置的长度的光线的聚束强于沿其宽度的光线；图9示出采用凹透镜对来自光源的中心范围的光线聚束；图10示出采用凹透镜对来自光源的中心范围的光线聚束，其中沿照射条带的长度的光线的聚束强于沿其宽度的光线；图11具有一前置的散射体的两个相邻的光源的光线至少部分叠加；图12光学系统的侧视图；图13示出设置在一个被冷却剂穿流的支架上的安装有光源的板；图14示出被冷却剂在相反的两个方向上穿流的支架；图15示出具有用帕耳帖器件进行冷却的支架；图16示出行摄像机的时间特性和光源的时间特性；图17反射模件的立体图。
例如在印刷机中，优选在轮转印刷机中，特别是在一采用胶印工艺印刷的印刷机中，在图1中示出的具有表面02的材料03在一由箭头示出的移动方向04上移动。所述移动由一例如设置在印刷机上图中未示出的输送装置实现的，其中在下面还将进一步说明的光学系统工作时优选仅在唯一一个移动方向04上实现材料03的移动，确切地说线性地实现材料03的移动。移动的材料03的速度可以是均匀的或也可以是变化的。
材料03优选是平的和扁平的，例如是单张纸03或材料带03。所述材料03特别是例如由纸张构成的承印材料03，例如有价证卷03或纸币03。材料03的表面02具有凸起或通常的由表面02突出的结构或压入表面的作为下凹的结构，其中凸起或结构的高度或深度与材料03的宽度B03相比是很小的。至少材料03的一部分表面02例如通过涂布反光的材料，例如漆或薄膜，通过设置窗线或优选在材料03上涂布另一金属实现反光特性。
在图2中示意示出的照明装置06在材料03的表面02产生一被照明的图像01，优选所述图像是具有长L01和宽B01的照射条带01(图1)，其中材料03表面02上的宽度B01垂直于长度L01延伸。照射条带01的宽度B01优选对准材料03的移动方向04，与此相反，照射条带01的长度L01优选平行于材料03的宽度B03，且可在材料03的宽度B03或在材料的整个宽度B03上延伸。照射条带01的宽度B01例如至少为3mm，优选至少为8mm。因此材料03的照明装置04优选至少基本平行于照射条带01的宽度B01，其中材料03的移动方向04在由照射条带01的长度L01和宽度B01展开的平面内。所述材料03优选至少在照射条带01的范围内不被拱形弯曲。
照明装置06具有多个成行并列设置的光源07，从而使整个照明装置05为行形结构。照明装置06的成行设置的光源07优选平行于照射条带01的长度L01。光源07对应于材料03的表面02分别具有一距离A07，其中所述距离A07优选在30mm至200mm之间，特别是在70mm至140mm之间。光源07的距离A07优选分别垂直于材料03的表面02。照明装置06的所有光源07优选是相同的，例如作为明亮的发光二极管07或作为激光二极管07。在照明装置06中也可以设置分别具有多个成行并列设置的光源07组，其中光源07的各个组辐射的光线的光学特性，例如波长是不同的。例如一组光源07辐射白色的光线，与此相反另一组光源07辐射单色的光线。与照明装置06连接的控制装置23对光源07组的光线的颜色根据应用，例如根据材料03的表面02进行选择和单独进行控制。因此控制装置23也可以不受至少另一组光源07的影响对一光源07组的亮度和/或发光时间进行控制。照射条带01设置在由光源07辐射的光线的直接的或折射的光路内的焦点之外。
照明装置06例如由多个成行相邻排列的模件M61至M65(图12)，所述模件分别具有多个成行并列设置的光源07，其中两个相邻的模件M61至M65的分界缝26优选倾斜于照射条带01的长度L01设置。照明装置06的各个模件M61至M65例如是功能相同的。例如由多个并列排列的模件M61至M65组成的照明装置的一与被照明的材料03的宽度B03相等的行长度通过接通与有关的模件M61至M65的成行设置的光源07被激活。而且各个选出的模件M61至M65的光源07独立于其它的模件M61至M65的光源07被激活。
图3仅以两维的方式示出照明装置06的一单独的光源07。所述光源07以立体角度ω辐射光线，其中立体角度ω展开一由球形裁切的面AK，即直至半球大小的球形面AK。
如图4所示，多个，优选四个在图3中示出的光源07成行并列设置在一共同的板21上。优选属于相应光源07的电源22设置在同一板21上。所述电源22优选是恒流源22，特别是可控的恒流源22。
除了如图2所示的照明装置06外，至少还有一个采集装置08属于光学系统，所述采集装置具有至少一个以距离材料03的表面02一定距离A09设置的监测器09，所述光学系统优选是一个设置在印刷机上或设置在一对印刷品继续加工的机器上的检查系统和用于对印刷机加工出的印刷品的质量进行判定，其中检测器08对被材料03的表面02反射的光线进行采集。采集装置08例如是一部摄像机08，优选是行摄像机08，特别是彩色行摄像机08。采集装置08优选具有多个成行并列设置的检测器09，其中成行设置的检测器09优选平行于照射条带01和/或平行于材料03的宽度B03设置。在成行设置的检测器09的行之间存在的间隔优选与材料03的移动方向04方向相同，即在材料03的移动方向04上前后设置的检测器09的行优选垂直于材料03的移动方向04。采集装置08的检测器09例如可以是CCD-阵列09或发光二极管组09。采集装置08的检测器09将采集到的被反射的光线转换成电信号和将电信号传递给一与采集装置08连接的图像处理装置24，进行评价。
如图5所示，在光学系统中至少一第一反光镜11与照明装置的光源07配合，所述第一反光镜11具有至少一个沿照明条代01的长度L01和/或宽度B01定向的作用面，其中第一反光镜11的作用面12将由照明装置06的至少一个光源07以立体角度ω辐射的光线限定在一个小于属于立体角ω的球面AK的第一包面AH1上。第一反光镜11的作用面12可以是平的或凹面的。其中第一反光镜11的至少一个沿照射条带01的长度定向的作用面12将照明装置06的至少一个光源以立体角度ω辐射的光线更强地限定在小于该第一反光镜11的至少一个沿照射条带01的宽度B01定向的作用面12的第二包面AH2上，如图6参照图5的聚束所示。优选照明装置06的至少一个光源07具有第一反光镜11，所述第一反光镜具有至少两个对应于由光源07辐射的中心光线13对称的作用面12。
为实现由照明装置06的至少一个光源07在环围中心光线13的中心范围14辐射的光线的偏转，如图7和8所示，例如设置有一个第二反光镜16，其中第二反光镜的至少一个作用面17设置在光源07辐射的光线的立体角度ω内的环围中心光线13的光路的中心范围14内，其中第二反光镜16的作用面17将照明装置06的至少一个光源07辐射的光线逆第一反光镜11的至少一个沿照射条带01的长度L01和/或宽度B01定向的作用面12偏转。其中由光源07辐射的光线优选沿照射条带01的长度L01被比沿其宽度B01的光线更强的聚束。第二反光镜16的作用面17也可以是平的或凹面的。属于中心范围14的由相应的光源辐射的光线在图7至10中分别用带有实线的箭头表示，与此相反用带有虚线的箭头表示由光源07以相应的立体角度ω在周围辐射的光线。
另外同样为了实现由照明装置06的至少一个光源07在环围中心光线13的中心范围14辐射的光线的偏转，如图9和10所示也可以在由照明装置06的至少一个光源07辐射的光线的立体角度ω内的环围中心光线13的光路的中心范围14内设置一个透镜18，特别是双凸透镜18，其中在光源07与透镜18的中心Z18存在一个距离A18，其中所述距离A18优选小于光源07和材料03表面02之间的距离A07的一半。其中透镜18不是旋转对称的，从而使由光源07辐射的光线优选沿照射条带01的长度L01的聚束强于沿其宽度B01的聚束。
图11示出照明装置06的光源07的优选设置应使由照明装置06的至少两个相邻的光源07辐射的光线的相应的立体角度ω或至少包面AH1；AH2在一对照射条带01照明的分范围内重叠。特别是在参与的相邻的光源07设置在两个相邻的模件M1至M65时，也可以有这种重叠。图11还示出，在照明装置06的每个单独的光源07上至少沿照射条带01的宽度B01分别设置有一个第一反光镜11，所述第一反光镜具有至少一个作用面12，优选具有两个相互对称的作用面12。
另外，照明装置06在面向材料03的表面02的一侧，即在照明装置06的光发射侧具有一个散射体38，即对光线进行散射的体，例如透镜或棱镜薄膜，其中散射体38将由光源07辐射到材料03的表面02上的光线优选仅或至少绝大部分沿照射条带01的长度L01分布。根据一优选的实施方式在唯一一个作为反射模件39的构件内形成照明装置06的散射体38或至少一个反光镜11；16，其中优选例如5至10个线性并列设置的光源07构成的组将其光线分别入射到沿该列光源07设置的反射模件39上。为此光源07设置在反射模件39的与光发射侧径向相对侧或在该处甚至埋入反射模件39内。反射模件39是优选由透明的材料注塑制成的构件。因此反射模件39优选特别是一个实心的型件，其中散射体38和至少一个反光镜11；16一体构成，确切地说，在型件内没有将散射体38与至少一个反光镜11；16分隔的光学相关的分界面。图17以立体图举例示出一种反射模件39，所述反射模件在光发射面上优选具有一体结构的散射体38，其中散射体38在反射模件39的光发射面上例如为槽状结构，即在型件上成形，其中反射模件39在照明装置06上的设置应使平行伸展的槽优选与材料03的移动方向04定向相同。而且反光镜11；16和/或透镜18的设置应可以实现在反射模件39内的一体结构。因此反射模件39优选由一在照明装置06的纵向上延伸的下凹构成。反射模件39优选由多个并列排列的段构成，其中每个段形成由光源07向反射模件39入射的光路。反射模件39优选利用在反射模件39上成形的安装件41安装在对光源07进行支撑的板21上或支架27上。优选分别有至少一个反射模件39与每个沿照射条带01的宽度B01设置的模件M61至M65相配合。
照明装置06的散射体38与反光镜11；16和/或透镜18对光源07发射的光线起着分布相同的作用、起着成形和均匀化的作用。特别是散射体38有助于在材料03的一具有精制结构的表面02上实现照射条带01本身的漫射的无阴影的照射，其中尽管光源07分别对应于材料03的表面02具有距离，但可以同时形成作为非常亮的照明带的照射条带01。反光镜11；16和/或透镜18的设置，以及特别是散射体38将有助于使光线以均匀的分布从照明装置06内输出和因此在材料03的一反光的表面02上例如在反光漆上、在冷印记上、在窗线上、在斑纹等上照明装置06的内部结构，即各个光源07的设置不会被成像，因此即使在相应的反射角的情况下观察时也不会看见。
图12为垂直于材料03的移动方向04的平面的光学系统的视图。照明装置06和照射在材料03表面02的照射条带01相互间隔A07平行设置，但照明装置06的延伸，即其长度B06可以大于照射条带01的长度L01或材料03的宽度B03。照明装置06被分成多个模件M61至M65，其中设置在每个模件M61至M65内的光源07分别向照射条带01辐射光线。被照射条带01反射的光线被设置在距离材料03表面02的间隔A09位置上的照明装置08的检测器09在沿照射条带01的长度L01展开的立体采集角度α内采集，其中采集角度α在本例中的大小，应使检测器09可以采集到在照射条带01的整个长度L01上被照射条带01反射的光线。采集角度α在材料03的表面02形成一横截面面积，从而采集角度α对至少一部分在照射条带01的宽度B01上延伸的照明装置06发射的光束的横截面面积进行覆盖。由采集角度α覆盖的横截面面积优选至少与在材料03的表面02上由照射条带01的长度L01和宽度B01展开的面积相等。在材料03的移动方向04上照明装置06和采集装置08优选相互间隔设置，从而使被照明装置06的光源07向材料03的表面02辐射的光线被材料03的表面02向采集装置08的检测器09根据“入射角等于出射角”定律进行反射。而且基于“入射角”预期的“出射角”，即反射角根据材料03的表面02的特性，特别是根据结构，尤其是微观结构的不同与基于完全反射面的理想条件有所偏差。
采用采集装置08通过对由照射条带01反射的光线的采集摄录的图像的质量的关键是，照明装置06的光源07辐射恒定的光强度的光线。由光源07辐射的光线的光强度的变化在采集装置08中就输送给图像处理装置24的信号将导致与被照射的材料03的表面02的特性变化相同的结果，从而在图像处理装置24内对信号变化的原因不能区分。在这种情况下根据图像处理装置24进行的图像评价并不能获得有关被照射的材料03的表面02的特性的可靠的结论。
对此的补救措施是，将照明装置06的光源07辐射的光线强度保持恒定。在照明装置06中采用的光源07优选是明亮的发光二极管07或激光二极管07，其光线的强度与温度有关。下面将对为实现恒定的光强度对设置在支架21上的光源07的恒温措施加以说明。所推荐的方案的优点在于，光源07的热载荷直接从生成位置被排出，因而调整时间很短。
光源07优选设置在安装有其它的电子元器件和具有电路的板21上。发光二极管07或激光二极管07的半导体优选直接与板21接触，所述板例如是MCPCB(金属芯印刷电路板)或是具有铝芯的板21，在其对发光二极管07或激光二极管07进行支撑的安装侧32上为形成尽可能小的热阻在其导热的基部上仅有很小的镀层。
图13示出一种板21，具有多个在板上成行设置的光源07，其中板21本身设置在支架27上，其中支架27优选在其内部在光源07的成行设置的下面具有至少一个管路28，其中液体的或气体的冷却介质，例如水或空气对管路28进行穿流。优选在支架27的端面上为实现对冷却介质的输入和输出具有一入流段连接的开口29和一个与回流段连接的开口31，其中冷却介质例如成直线地穿流支架27。图14示出一个支架27，冷却介质在两个相反的方向上对支架27进行穿流，因此在支架27上实现一沿光源07的成行设置补偿的温度特性。为此管路28在支架27的一端上转向180°。
一在图中未示出的调节装置可以将在入流段上的冷却介质的温度和穿流管路28的流量保持恒定。另外调节装置还可以将入流段上的冷却介质的温度与回流段上的输送介质的温度的差保持恒定。其中冷却介质的绝对温度不太重要，确切地说，不得超过由参与的材料的热阻得出的光源的最大允许温度，由调节装置通过对温度的监视和根据对温度的监视进行的调节干预可以避免此现象的出现。在没有对温度或流量可调的冷却介质供使用的情况下，光源07的冷却也可以通过一外部的不与板21连接的冷却器(未示出)进行。
图15示出对流动冷却介质的替代方案。安装有光源07的板21设置在支架27上，其中支架27本身设置在至少一个帕尔帖器件33上，优选设置在多个帕尔帖器件33上，其中帕尔帖器件33分别与一个与支架27隔热的冷却体34连接。由一个设置在支架27上的温度传感器36直接在支架27上进行必要的温度测量，以便通过一图中未示出的电子调节装置对至少一个帕尔帖器件33进行调节。在环境温度发生变化时仅冷却体34的温度变化，但在板21上设置的光源07的温度不会发生变化。电子调节装置可以安装在与照明装置06连接的控制装置23内。
由于在印刷机上或在对印刷品继续加工的机器上移动的材料03的移动速度为每秒几米，例如3米/秒或大于3米/秒，其中例如在一单张纸印刷机中每小时印刷15000张或15000张单张纸03以上和移动的材料03被输送穿过印刷机，所以光学系统的设计必须可以对移动的材料03摄取有效的图像。其中要注意的是，在一个作为行摄像机08的采集装置08中根据移动材料03的速度改变对被移动材料03表面02反射的光线的采集量。因此也改变了摄像的亮度。当在上述机器中通常出现的较大的速度变化时，则摄取的图像不能使用。
替代用编译码器实现采集装置08，例如行摄像机08的摄像与移动材料03的速度的同步，建议将优选被一个由控制装置23控制的电源22，特别是恒流源22驱动的照明装置06的各个光源07和电源07组的接通时间t3与触发，即与行摄像机08的曝光时间11同步，从而使移动材料03的表面02不受移动材料03的速度的影响始终被相同的光量照明。因此在移动材料03的很宽的速度范围内可以实现对被采集装置08，例如行摄像机08摄取的图像的恒定的亮度，这是因为控制装置23测定的照明装置06的一单个光源07或光源07组的接通时间始终小于行摄像机08的曝光时间t1的缘故。
优选如上所述在照明装置06中设置有多组光源07，优选分别至少一个电源22，特别是恒流源22优选与所述光源组配合。光源07的接通时间t3被与照明装置06连接的控制装置23，例如分组地或甚至单独地不受相应的电源22影响地控制，从而实现在照明装置06的优选成行设置的光源07的长度上对光量特性的调整。优选沿照射条带01的长度L01对光量特性的调整的优点在于，可以通过未示出的采集装置08，例如行摄像机08的光学器件对传播损耗进行补偿。
另外一个例如与控制装置23连接的光传感器37对照明装置06的光源07辐射的光量进行测量，以便根据光传感器37的测量信号将由具有控制装置23的电源22控制的光源07的接通时间t3与例如光源07的退化特性加以适配和采用对光源07的控制例如对随着老化减小的辐射光量进行补偿。而且控制装置23可以将光源07的接通时间t3例如与被照明的材料03的不同的光学特性进行适配，特别是自动进行适配。
图16示出采集装置08的，例如行摄像机08的时间特性和照明装置06的光源07的时间特性。行摄像机08根据上面的第一时间曲线在特定的时刻被接通，从而在该时刻上开始行摄像机08的曝光时间t1。在曝光时间t1后直接接有一个取决于移动材料03的速度的在行摄像机08的两个在材料03的移动方向04上前后相邻的图像行之间的断开时间t2。至少一个根据行摄像机08的控制触发的光源07根据图16中的中间的第二时间曲线被控制装置23控制的电源22与行摄像机08的曝光时间t1同时控制，其中在滞后时间t4后为接通光源07，即在物理决定的时间后直至光线辐射开始，在接通时间t3内保持光源07处于接通状态，其中接通时间t3，优选由迟滞时间t4和接通时间t3构成的和小于行摄像机08的曝光时间t1。行摄像机08和光源07的时间特性以上面所述的固定的相关性周期地进行重复。作为与在接通时间t3触发的光源07的比较，图16的下面的第三时间曲线示出恒定光线源的接通时间t5的时间特性。
附图标记对照表01图像，照射条带02表面03材料，单张纸，材料带，承印材料，有价证券，纸币04移动方向05-06照明装置07光源，发光二极管，激光二极管08采集装置，摄像机，行摄像机，彩色行摄像机09检测器，CCD-阵列，发光二极管10-11第一反光镜12作用面13中心射线14中心范围15-16第二反光镜17作用面18透镜19分范围20-21板22电源，恒流源23控制装置24图像处理装置25-26分界线27支架28管路
29 开口30 -31 开口32 安装侧33 帕耳帖器件34 冷却体35 -36 温度传感器37 光传感器38 散射体39 反射模件40 -41 安装模件A07间隔A09间隔A18间隔B01宽度B03宽度B06宽度L01长度Z18中心AH1第一包面AH2第二包面AK 面，球表面M61模件M62模件M63模件M64模件
M65 模件t1曝光时间t2断开时间t3接通时间t4滞后时间t5接通时间α 采集角度ω 立体角度
权利要求
1.一种光学系统，用于生成在相对于图像(01)移动的材料(03)的表面(02)上的被照射的图像(01)，其中一具有多个被控制装置(23)脉冲驱动的光源(07)的照明装置发送光线，生成图像，其中采集装置(06)对由照明装置(06)的光源(07)发射的光线进行采集，其中控制装置(23)对各个光源(07)或对光源(07)组进行控制，其中至少一个光源(07)的接通时间(t3)与采集装置(08)的曝光时间(t1)同步，其特征在于，光源(07)的接通时间(t3)小于采集装置(08)的曝光时间(t1)。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，光源(07)的滞后时间(t4)和接通时间(t3)的和小于采集装置(08)的曝光时间(t1)。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，控制装置(23)使取决于移动材料(03)的速度的直至采集装置(08)的下一个曝光时间(t1)的断开时间(t2)接在曝光时间(t1)后。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，与采集装置(08)的曝光时间(t1)同时控制装置(23)接通光源(07)。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，控制装置(23)以固定的相关性周期地重复采集装置(08)和光源(07)的时间特性。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，一个由控制装置(23)控制的电源(22)被配属一单个光源(07)或一组光源(07)。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，采集装置(08)为行摄像机(08)。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，在照明装置(06)内设有多组光源(07)。
9.根据权利要求8所述的光学系统，其特征在于，至少一个被控制装置(23)控制的电源(22)分别配属给多个光源(07)组。
10.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于，电源(22)是恒流源(22)。
11.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，照明装置(06)在移动材料(03)的表面(02)上生成作为被照明的图像(01)的具有长度(L01)和宽度(B01)的照射条带(01)。
12.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，在照明装置(06)中的光源(07)成行设置，其中通过对光源(07)的成行设置的长度的控制对光量分布进行调整。
13.根据权利要求12所述的光学系统，其特征在于，沿照射条带(01)的长度(L01)对光量分布进行调整。
14.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，控制装置(23)将光源(07)的接通时间(t3)与被照明的材料(03)的不同的光学特性适配。
15.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，一与控制装置(23)连接的光传感器(37)对光源(07)辐射出的光量进行测量。
16.根据权利要求15所述的光学系统，其特征在于，控制装置(23)根据光传感器(37)的测量信号将光源(07)的接通时间(t3)与其衰减特性进行适配。
17.根据权利要求15所述的光学系统，其特征在于，控制装置(23)根据光传感器(37)的测量信号对因老化造成的由光源(07)辐射的光量的减小进行补偿。
18.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，采集装置(08)具有多个成行并列设置的检测器(09)。
19.根据权利要求18所述的光学系统，其特征在于，成行设置的检测器(09)平行于照明装置(01)的长度(L01)和/或平行于材料(03)的宽度(B03)设置。
20.根据权利要求18所述的光学系统，其特征在于，成行设置的检测器(09)的行之间存在的间隔与材料(03)的移动方向(04)定向相同。
全文摘要
本发明涉及一种光学系统，用于生成在相对于图像(01)移动的材料(03)的表面(02)上的被照射的图像(01)，其中一个具有多个被控制装置(23)脉冲驱动的光源(07)的照明装置发送光线，生成图像，其中采集装置(06)对由照明装置(06)的光源(07)发射的光线进行采集，其中控制装置(23)对单个光源(07)或对光源(07)组进行控制，其中至少一个光源(07)的接通时间(t3)与采集装置(08)的曝光时间(t1)同步，其中光源(07)的接通时间(t3)小于采集装置(08)的曝光时间(t1)。
文档编号G01N21/88GK1933973SQ200580008765
公开日2007年3月21日 申请日期2005年3月15日 优先权日2004年3月23日
发明者卡斯滕·迪德里希斯 申请人:柯尼格及包尔公开股份有限公司