透镜设备的制作方法

本实用新型涉及对物体进行检查的技术领域，特别地涉及用于对具有至少一个端部表面和与该端部表面基本上正交的至少一个侧向表面的物体进行检查的透镜设备。

背景技术：

已知的是可以借助于多相机系统来检查具有至少一个端部表面和至少一个侧表面的物体，该多相机系统即采用放置在物体周围以用于获取该物体的不同表面的图像的两个或更多个不同光学器件的系统。这些已知的多相机系统具有相当复杂且昂贵的结构，并经受一些缺点，诸如需要在物体周围的自由空间以及需要提供透视校正。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于一种被设计为对具有至少一个端部表面(例如，上部壁和/或下部壁的表面)和与该端部表面基本上垂直的至少一个侧向表面的物体进行检查的透镜设备。待被检查的物体具有例如基本上柱形的形状。

本实用新型的目的在于提出一种能够同时地检查物体的端部表面和侧向表面的透镜设备。

本实用新型的另一目的在于提供物体的端部表面和侧向表面的非常清晰且准确的图像，而同时地保持透镜设备的结构简单、坚固并且因此可靠。

这些目的通过根据本实用新型的实施方式提供的透镜设备实现。特别地，用于对具有至少一个端部表面和与所述端部表面基本上正交的至少一个侧向表面的物体进行检查的透镜设备包括沿着光学轴线延展的透镜设备本体以及由所述透镜设备本体承载的下述：前部光学组；后部光学组，用作用于收集源自所述前部光学组的光束的定焦镜；插入在所述后部光学组中的止挡件；以及收集由所述后部光学组投射的光束的传感器平面，其中，所述前部光学组仅由折射透镜构成并且由一个或更多个前部透镜和一个或更多个会聚透镜形成，所述前部透镜被构造成既接收来自所述物体的与所述光学轴线垂直的端部表面的光束又接收来自所述物体的与所述光学轴线基本上平行的一个或更多个侧向表面的光束，所述会聚透镜被布置在至少一个前部透镜的后面并适合于使从所述至少一个前部透镜接收的光束朝向所述后部光学组聚焦，所述前部光学组被构造成使得入射光瞳在所述透镜设备的外部。

附图说明

根据前述目的的本实用新型的技术特征可以在所附权利要求书的内容中清楚地找到，并且其优点将从下面参照示出了仅通过非限制性示例给出的一个或更多个实施方式的附图进行的详细描述中变得更加明显，在附图中：

图1是根据本实用新型的透镜设备的立体图；

图2是根据本实用新型的透镜设备在实施方式中的光学图；

图3是根据本实用新型的透镜设备在替代实施方式中的光学图；

图4是待被检查的物体的实施例的立视图；以及

图4a示出了由透镜设备提供的图3中的物体的图像。

具体实施方式

在所述附图中总体上用100、100’表示根据本实用新型的透镜设备的可能的示例性实施方式。

在说明书的继续部分中，透镜设备的不同实施方式所共有的元件由相同的附图标记表示。

在一般的实施方式中，根据本实用新型的透镜设备被设计用于对具有至少一个端部表面1a例如前部表面/上部表面或后部表面/下部表面和与该端部表面基本上正交的至少一个侧向表面1b的物体1进行检查。在本公开内容的上下文中，物体的端部表面是指与透镜设备的光学轴线(x)基本上垂直的表面。

透镜设备100、100’包括沿着光学轴线(x)延展的透镜设备本体20(20未出现在附图中)。透镜设备本体(20)支撑前部光学组4、后部光学组9、止挡件5和传感器平面7。

前部光学组4接收来自物体1的光束r1、r2。

后部光学组9收集源自前部光学组4的光束r3。

止挡件5插入在后部光学组9的内侧。

传感器平面7收集由后部光学组9投射的光束r4。

前部光学组4仅仅由折射透镜构成，并且由一个或更多个前部透镜2和一个或更多个会聚透镜3形成，上述前部透镜被构造成既接收来自物体1的与光学轴线(x)垂直的端部表面1a的光束(光束r1)又接收来自物体1的与光学轴线(x)基本上平行的一个或更多个侧向表面1b的光束(光束r2)，上述会聚透镜被布置在至少一个前部透镜2的后面并适合于使从该至少一个前部透镜2接收的光束朝向后部光学组9聚焦。

前部光学组4被构造成使得入射光瞳在透镜设备的外部。结果是距透镜设备最远的物体比距透镜设备最近的物被放大得更多。

后部光学组9允许由前部光学组4捕获的源自各种角度的光束被收集并投射在传感器平面7上可能的最大区域上。

在一实施方式中，前部光学组4被构造成使得待被检查的物体1在入射光瞳与前部光学组4之间。在此，透镜设备也被称为近心的，并且允许物体1的外部侧向表面被检查。

在替代实施方式中，前部光学组4被构造成使得入射光瞳在待被检查的物体与前部光学组4之间。在此，参考了远心透镜，并且投射到传感器上的图像是物体的内部侧向表面中之一。在该构造中，例如可以检查腔的底部表面。通过修改内部光学件和/或修改所使用的操作距离实现该操作模式。

在一实施方式中，前部光学组4包括三个会聚透镜3a、3b和3c，例如平凸透镜。

例如，两个前部会聚透镜3a、3b具有面向后部的凸面，并且第三会聚透镜3c具有面向前部的凸面。

在一实施方式中，前部光学组4具有双凸前部透镜2。

在一替代实施方式中，前部光学组4的至少一些光学元件2、3由用于校正色差的双合透镜构成。

现在描述使用各种聚焦方法的透镜设备的某些实施方式。

根据待被检查的物体执行聚焦程序以获得最佳结果。

“聚焦”是指使投射到传感器平面7上的图像具有最大可能的清晰度。此位置高度地取决于物体的大小和观察距离。根据光学构造和/或机械构造，可以在透镜设备中实现以下程序：

·手动聚焦。在此，通过修改传感器平面7相对于整个系统的距离来执行聚焦。通常，将传感器组件机构中的间隔件插入或移除以使该平面靠近或使其远离地移动。

·机械聚焦。在此，传感器与整个光学系统之间的距离借助于能够使后部光学组9相对于传感器平面7的位置改变或使止挡件5相对于该传感器平面的位置改变的机械机构来执行。

·借助于自适应透镜8进行聚焦，如图3中的光学图中示出的。插入自适应透镜8，该自适应透镜能够通过施加电流来修改其表面中的一个表面的形状。可以通过软件控制该机构来借助于人工视觉算法执行聚焦。自适应元件的最佳位置取决于前部光学系统4和后部光学系统9的特征。该实现方式的优点在于能够在一定限度内改变透镜设备的规格，而无需诉诸另外的光学附加部分或机械附加部分，并且尤其是不会使性能恶化。

因此，在实施方式中，透镜设备包括沿着光学轴线(x)调整传感器平面7的位置以便手动地使透镜设备聚焦的调整装置。

在替代实施方式中，透镜设备设置有沿着光学轴线(x)调整目镜光学件6的位置以便机械地使透镜设备聚焦的调整装置。

在另外的替代实施方式中，透镜设备设置有自适应透镜8，该自适应透镜是电可控的以调整透镜设备的聚焦。

在替代实施方式中，透镜设备包括沿着光学轴线(x)调整后部光学组9的位置以便机械地使透镜设备聚焦的调整装置。

根据本实用新型的透镜设备在距物体一操作距离处进行操作，该操作距离取决于透镜设备的验收大小，特别是长度和直径。如果物体在正确的操作距离处，则透镜设备将该物体的前部表面和侧向表面投射到图像传感器上，如图4和图4a中示出的。该透镜设备相对于多相机系统的优点在于可以使用单个光学件来获取待被控制的物体的若干视图，使检查较容易且成本较低。而且，不需要多相机系统所需的任何透视校正。

因此，不需要在物体周围和上方放置多个相机。因为获取的图像是连续的而不是分段的，所以不需要任何图像匹配软件，因此图像分析非常快速。

不存在多相机系统的典型的透视效果。

被检查的物体可以在透镜设备下方容易地滑动。

因此，如此构想的本实用新型实现了预设的目的。

明显地，在不脱离本保护范围的情况下，本实用新型的实际实施方式还可以采用除以上示出的之外的其他形状和构造。

而且，所有细节都可以用技术上等同的元件代替，并且可以根据需要使用任何大小、形状和材料。