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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Patentanmeldung Nr. CN202110803398.2, die am 15. Juli 2021 beim Staatlichen Amt für geistiges Eigentum von China eingereicht wurde und deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen beispielsweise die Produktprüfung und insbesondere ein Produktprüfsystem und -verfahren, das in der Lage ist, eine Vielzahl von Teilbildern von verschiedenen Seiten eines Produkts zu spleißen, um ein vollständiges Prüfbild des Produkts zu erhalten.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Die Erkennung von Produkten, beispielsweise die visuelle Überprüfung, ist in der industriellen Produktion weit verbreitet. Dabei werden Bilder erfasst, d.h. es können je nach Bedarf Bilder von verschiedenen Oberflächen von Produkten aufgenommen werden. Die aufgenommenen Bilder können für das Training von Systemen der künstlichen Intelligenz (Kl) und des maschinellen Lernens (ML) verwendet werden, und sie können auch bei Gelegenheiten eingesetzt werden, bei denen die Erkennung von Produktoberflächen erforderlich ist.
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In der konventionellen Technologie gibt es hauptsächlich zwei Schemata, um Bilder von mehreren Oberflächen oder der gesamten peripheren Oberfläche des Produkts zu sammeln: Das erste Schema besteht darin, eine einzelne Kamera zu verwenden, um mehrere Oberflächen oder periphere Oberflächen um das Produkt herum zu fotografieren, oder Bilder von mehreren Oberflächen oder peripheren Oberflächen des Produkts zu sammeln, während das Produkt gedreht wird, aber dies bringt zeitaufwändige, unbequeme Bedienung und niedrige Aufnahmeeffizienz mit sich; Das zweite Schema verwendet mehrere Kameras, um Bilder von mehreren Oberflächen oder peripheren Oberflächen des Produkts zur gleichen Zeit zu erfassen, aber dies führt zu Problemen wie hohen Kosten und großem Betriebsraum.
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Darüber hinaus sind die Bilder von mehreren Oberflächen des Produkts, die durch die beiden Systeme erhalten werden, unabhängig voneinander, so dass die Positionsbeziehung zwischen ihnen nicht bestimmt werden kann, und es ist schwierig, die erhaltenen Bilder mit den spezifischen Merkmalen (wie Muster, Defekte, tatsächliche Teile usw.) auf dem Produkt zu entsprechen oder zuzuordnen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um wenigstens einen Aspekt der oben genannten Nachteile zu überwinden oder zu mildern.
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Zur Überwindung wenigstens eines der oben genannten und anderer Probleme und Mängel des Standes der Technik wird die vorliegende Offenbarung vorgeschlagen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Produktprüfsystem bereitgestellt, das Folgendes umfasst:
- ein Bildaufnahmesystem umfassend eine Vielzahl von Spiegeln und eine über den Spiegeln angeordnete Kamera, die Vielzahl von Spiegeln ist um das zu überprüfende Produkt herum angeordnet, um an einer Prüfposition platziert zu werden, jeder Spiegel ist so positioniert, dass er das Licht von verschiedenen Seiten des Produkts entlang seiner Umfangsrichtung zur Kamera reflektiert, und die Kamera ist so konfiguriert, dass sie das von den Spiegeln reflektierte Licht empfängt, um das Prüfbild des Produkts zu erzeugen, das Prüfbild umfasst eine Vielzahl von Teilbildern von verschiedenen Seiten des Produkts;
- ein Kalibrierelement, das eine Vielzahl von Korrekturmustern auf verschiedenen Seiten entlang seiner Umfangsrichtung bildet, und die Vielzahl von Korrekturmustern eine vorbestimmte Muster-Positions-Beziehung aufweist. Wenn das Kalibrierelement an der Prüfposition angeordnet ist, entspricht jedes Korrekturmuster einem der Vielzahl von Spiegeln, so dass jeder Spiegel Licht von dem entsprechenden Korrekturmuster in Richtung der Kamera reflektiert, wobei die Kamera des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie Licht von dem Kalibrierelement empfängt, das von dem Spiegel reflektiert wird, um ein Kalibrierungsbild des Kalibrierelements zu erzeugen; und
- einen Computer, der mit einem Bildaufnahmesystem kommuniziert, um das Prüfbild und das Kalibrierungsbild zu empfangen, wobei der Computer so konfiguriert ist, dass er eine relative Spiegel-Positions-Beziehung zwischen der Vielzahl von Spiegeln auf Grundlage der vorbestimmten Muster-Positions-Beziehung und dem Kalibrierungsbild bestimmt und die Vielzahl von Teilbildern auf Grundlage der bestimmten relativen Spiegel-Positions-Beziehung spleißt, um ein einzelnes gespleißtes Bild des Produkts zu bilden, wobei die relative Positions-Beziehung der Vielzahl von Teilbildern auf dem gespleißten Bild auf Grundlage der bestimmten relativen Spiegel-Positions-Beziehung bestimmt wird.
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In einigen Ausführungsformen ist die Vielzahl von Spiegeln so angeordnet, dass sie das an der Prüfposition platzierte Produkt oder Kalibrierelement in Umfangsrichtung umgeben, so dass die reflektierende Oberfläche jedes Spiegels einer Seite des Produkts oder einem Korrekturmuster des Kalibrierelements zugewandt ist.
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In einigen Ausführungsformen ist jeder Spiegel so angeordnet, dass seine reflektierende Oberfläche zu der entsprechenden Seite des Produkts oder dem entsprechenden Korrekturmuster des Kalibrierelements geneigt ist, um Licht von der entsprechenden Seite oder dem Korrekturmuster zur Kamera zu reflektieren.
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In einigen Ausführungsformen ist das Kalibrierelement ein zylindrisches Element, das dazu geeignet ist, vertikal an der Prüfposition platziert zu werden, die Vielzahl von Korrekturmustern sind einander gleich, und die Zentren der Vielzahl von Korrekturmustern sind entlang der Umfangsrichtung des zylindrischen Elements beabstandet und befinden sich auf der gleichen Höhe.
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In einigen Ausführungsformen weist jedes Korrekturmuster eine Anordnung von Punktmustern auf, die in mehreren Reihen und Spalten angeordnet sind, und die Punktmuster, die die gleiche relative Position in Bezug auf das entsprechende Zentrum in jedem Korrekturmuster haben, befinden sich auf der gleichen Höhe.
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In einigen Ausführungsformen umfasst das Kalibrierungsbild eine Vielzahl von Teilkalibrierungsbildern, die in einem Ring verteilt sind, und jedes Teilkalibrierungsbild ist ein Bild des Korrekturmusters, das von der Kamera durch die Reflexion des entsprechenden Spiegels erhalten wird.
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In einigen Ausführungsformen umfasst der Computer einen Bildprozessor, der so konfiguriert ist, dass er die relative Positions-Beziehung zwischen zwei benachbarten Spiegeln, die den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern entsprechen, basierend auf der relativen Positions-Beziehung zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern des Kalibrierungsbildes bestimmt.
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In einigen Ausführungsformen ist der Bildprozessor so konfiguriert, dass er auf Grundlage der Positionsdifferenz zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern in der radialen Richtung relativ zum Zentrum des Kalibrierungsbildes die relative Position in der Y-Richtung auf dem gespleißten Bild zwischen den beiden Teilbildern bestimmt, die von zwei benachbarten Spiegeln gebildet werden, die den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern unter der Vielzahl von Teilbildern entsprechen; und auf Grundlage der relativen Position zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern in Umfangsrichtung relativ zum Zentrum des Kalibrierungsbildes die relative Position in der X-Richtung auf dem gespleissten Bild zwischen den beiden Teilbildern bestimmen, die durch die beiden benachbarten Spiegel gebildet werden, die den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern entsprechen.
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In einigen Ausführungsformen ist der Bildprozessor so konfiguriert, dass er einen Höhenunterschied zwischen den beiden benachbarten Spiegeln auf Grundlage des Positionsunterschieds bestimmt; und dass er auf Grundlage des bestimmten Höhenunterschieds die relative Position in der Y-Richtung auf dem gespleissten Bild zwischen den beiden Teilbildern bestimmt, die von den beiden benachbarten Spiegeln in der Vielzahl von Teilbildern gebildet werden, und/oder der Bildprozessor so konfiguriert ist, dass er die relative horizontale Position zwischen den beiden benachbarten Spiegeln auf Grundlage der relativen Position zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern in Umfangsrichtung relativ zum Zentrum des Kalibrierungsbildes bestimmt; und die relative Position in der X-Richtung auf dem gespleißten Bild zwischen den beiden Teilbildern, die von den beiden benachbarten Spiegeln in der Vielzahl von Teilbildern gebildet werden, auf Grundlage der bestimmten relativen horizontalen Position zwischen den beiden benachbarten Spiegeln bestimmt.
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In einigen Ausführungsformen umfasst der Computer: eine Anzeigevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie das Prüfbild, das Kalibrierungsbild und das gespleisste Bild anzeigt; und/oder eine Speichervorrichtung zum Speichern wenigstens einer der vorbestimmten Muster-Positions-Beziehung, des Prüfbildes, des Kalibrierungsbildes und der relativen Spiegel-Positions-Beziehung darin.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird auch ein Verfahren zum Überprüfen eines Produkts unter Verwendung eines Produktprüfsystems bereitgestellt, das in einer beliebigen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben ist und Folgendes umfasst:
- Platzieren des Kalibrierelements an der Prüfposition, wobei die Vielzahl von Spiegeln um die Prüfposition herum angeordnet ist;
- Empfangen von Licht von dem Kalibrierelement, das von einem Spiegel reflektiert wird, durch eine Kamera, um ein Kalibrierungsbild des Kalibrierelementes zu erzeugen;
- Bestimmen einer relativen Spiegel-Positions-Beziehung zwischen der Vielzahl von Spiegeln auf Grundlage der vorgegebenen Muster-Positions-Beziehung und des Kalibrierungsbildes;
- Platzieren des Produkts in der Prüfposition;
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Empfangen von Licht von verschiedenen Seiten des Produkts, das von einem Spiegel reflektiert wird, durch eine Kamera, um ein Prüfbild zu erzeugen, das eine Vielzahl von Teilbildern von verschiedenen Seiten des Produkts umfasst;
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Spleißen der Vielzahl von Teilbildern auf Grundlage der bestimmten relativen Spiegel-Positions-Beziehung, um ein gespleißtes Bild des Produkts zu bilden, wobei die relative Positionsbeziehung der Vielzahl von Teilbildern auf dem gespleißten Bild auf Grundlage der bestimmten relativen Spiegel-Positions-Beziehung bestimmt wird.
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In einigen Ausführungsformen ist das Produkt oder Kalibrierelement so angeordnet, dass die reflektierende Oberfläche jedes Spiegels einer Seite des Produkts oder einem Korrekturmuster des Kalibrierelements zugewandt ist, um Licht von der entsprechenden Seite oder dem Korrekturmuster zur Kamera zu reflektieren.
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In einigen Ausführungsformen ist das Kalibrierelement ein zylindrisches Element, das dazu geeignet ist, vertikal an der Prüfposition angebracht zu werden, die Vielzahl von Korrekturmustern sind gleich, und das Kalibrierelement ist so angebracht, dass die Mittelpunkte der Vielzahl von Korrekturmustern auf der gleichen Höhe liegen.
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In einigen Ausführungsformen umfasst das Kalibrierungsbild eine Vielzahl von Teilkalibrierungsbildern, die in einem Ring verteilt sind, und jedes Teilkalibrierungsbild ist ein Bild des Korrekturmusters, das von der Kamera durch die Reflexion des entsprechenden Spiegels erhalten wird.
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In einigen Ausführungsformen umfasst der Computer einen Bildprozessor, und das Verfahren umfasst des Weiteren: der Bildprozessor bestimmt die relative Positions-Beziehung zwischen zwei benachbarten Spiegeln, die den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern entsprechen, auf Grundlage der relativen Positions-Beziehung zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern des Kalibrierungsbildes.
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In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren des Weiteren: der Bildprozessor bestimmt, basierend auf der Positionsdifferenz zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern in der radialen Richtung relativ zum Zentrum des Kalibrierungsbildes, die relative Position in der Y-Richtung auf dem gespleißten Bild zwischen den beiden Teilbildern, die von den beiden benachbarten Spiegeln gebildet werden, die den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern entsprechen; und der Bildprozessor bestimmt, basierend auf der relativen Position zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern in der Umfangsrichtung relativ zum Zentrum des Kalibrierungsbildes, die relative Position in der X-Richtung auf dem gespleißten Bild zwischen den beiden Teilbildern, die von den beiden benachbarten Spiegeln gebildet werden, die den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern entsprechen.
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In einigen Ausführungsformen bestimmt der Bildprozessor die relative Position in der Y-Richtung auf Grundlage des Positionsunterschieds, umfassend: Bestimmen des Höhenunterschieds zwischen den beiden benachbarten Spiegeln auf Grundlage des Positionsunterschieds; und Bestimmen der relativen Position in der Y-Richtung auf dem gespleißten Bild zwischen den beiden Teilbildern, die von den beiden benachbarten Spiegeln in der Vielzahl von Teilbildern gebildet werden, auf Grundlage des bestimmten Höhenunterschieds; und/oder, Bestimmen der relativen Position in der X-Richtung durch den Bildprozessor umfasst: Bestimmen der relativen horizontalen Position zwischen den zwei benachbarten Spiegeln basierend auf der relativen Position zwischen den zwei benachbarten Teilkalibrierungsbildern in der Umfangsrichtung relativ zum Zentrum des Kalibrierungsbildes; und Bestimmen der relativen Position in der X-Richtung zwischen den zwei Teilbildern, die von den zwei benachbarten Spiegeln in der Vielzahl von Teilbildern gebildet werden, basierend auf der bestimmten relativen horizontalen Position zwischen den zwei benachbarten Spiegeln.
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In einigen Ausführungsformen umfasst der Computer eine Anzeigevorrichtung und eine Speichervorrichtung, und das Verfahren umfasst des Weiteren: Anzeigen des Prüfbildes, des Kalibrierungsbildes und des gespleissten Bildes durch die Anzeigevorrichtung; und/oder Speichern wenigstens einer der vorgegebenen Muster-Positions-Beziehung, des Prüfbildes, des Kalibrierungsbildes und der relativen Spiegel-Positions-Beziehung durch die Speichervorrichtung.
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Figurenliste
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Die obigen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die ausführliche Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher, in denen gilt:
- 1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Produktprüfsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Konfiguration eines Produktprüfsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt, die eine Anordnung von Spiegeln darstellt;
- 3 ist eine perspektivische Seitenansicht, die schematisch eine Konfiguration eines Produktprüfsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt, bei der eine relative Position jedes Spiegels unter Verwendung eines Kalibrierelements bestimmt wird;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Aufbau eines Kalibrierelements für ein Produktprüfsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 5A ist eine schematische Draufsicht, die ein Prüfbild eines Kalibrierelements zeigt, das auf Grundlage der Konstruktionsanordnung eines Produktprüfsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung simuliert oder berechnet wurde;
- 5B ist eine Draufsicht auf ein gespleißtes Bild eines Kalibrierelementes, das auf Grundlage des Prüfbildes in 5A erhalten wurde;
- 6A ist eine schematische Draufsicht, die ein Prüfbild eines Kalibrierelements zeigt, das unter Verwendung eines Produktprüfsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erhalten wurde;
- 6B ist eine Draufsicht auf ein gespleißtes Bild eines Kalibrierelements, das auf Grundlage des Prüfbildes in 6A erhalten wurde;
- 7 ist ein schematisches Diagramm, das einen Skalierungsfaktor eines Bildes zur Erfassung eines Musters eines Kalibrierelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 8A ist eine schematische Draufsicht, die ein Prüfbild eines Produkts zeigt, das unter Verwendung eines Produktprüfsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erhalten wurde;
- 8B ist eine Draufsicht auf ein gespleißtes Bild eines Kalibrierelementes, das auf Grundlage des Prüfbildes in 8A erhalten wurde; und
- 9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Überprüfen eines Produkts unter Verwendung eines Produktprüfsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
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Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben, wobei die gleichen Bezugszeichen sich auf die gleichen Elemente beziehen. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und sollte nicht so ausgelegt werden, dass sie auf die hier dargelegte Ausführungsform beschränkt ist; vielmehr werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, damit die vorliegende Offenbarung gründlich und vollständig ist und das Konzept der Offenbarung den Fachleuten der Technik vollständig fördert.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung werden zu Erklärungszwecken zahlreiche ausführliche Einzelheiten dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der offenbarten Ausführungsformen zu ermöglichen. Es wird jedoch deutlich, dass eine oder mehrere Ausführungsformen auch ohne diese ausführlichen Einzelheiten ausgeführt werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen und Vorrichtungen schematisch dargestellt, um die Zeichnung zu vereinfachen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In dieser Beschreibung sind gleiche oder ähnliche Bauteile durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen gekennzeichnet. Die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen soll das allgemeine Konzept der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen und ist nicht als Einschränkung der vorliegenden Offenbarung zu verstehen.
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Darüber hinaus werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Einfachheit halber viele ausführliche Einzelheiten dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu vermitteln. Selbstverständlich können jedoch eine oder mehrere Ausführungsformen auch ohne diese ausführlichen Einzelheiten realisiert werden. In anderen Fällen werden zur Vereinfachung der Zeichnungen bekannte Strukturen und Vorrichtungen dargestellt.
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Wie in den 1-3 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt, ist ein Produktprüfsystem, wie beispielsweise ein visuelles Prüfsystem, vorgesehen, das für die mehrseitige Prüfung oder die Umfangsprüfung von Produkten verschiedener Formen geeignet ist, wobei solche Produkte die Form eines Zylinders oder eines Zylinders, eines Polyeders oder dergleichen haben können.
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Wie in der Figur dargestellt, umfasst das Produktprüfsystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Bildaufnahmesystem 100 zur Aufnahme einer Vielzahl von Bildern verschiedener Seiten oder Umfangsflächen des Produkts 10. Das Bildaufnahmesystem 100 umfasst beispielsweise eine Vielzahl von Spiegeln 110 und eine einzelne Kamera 110. Die Kamera 110 ist beispielsweise oberhalb des Spiegels 110 angeordnet, und die Vielzahl von Spiegeln 110 sind um das zu überprüfende Produkt 10 herum angeordnet und an einer Prüfposition zu platzieren.
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Beispielsweise ist eine Vielzahl von Spiegeln 110 in einer im Wesentlichen kreisförmigen Form angeordnet, um den Prüfbereich 101 zu definieren, und jeder Spiegel 110 (insbesondere seine reflektierende Oberfläche 111) ist so positioniert oder ausgerichtet, dass er Licht von dem Produkt 10, das sich an einer vorbestimmten Prüfposition im Prüfbereich 101 befindet, wie beispielsweise Licht von verschiedenen Seiten des Produkts 10 entlang seiner Umfangsrichtung, in Richtung der Kamera 120 reflektiert. In der dargestellten Ausführungsform sind sechs Spiegel 110 vorgesehen, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt, und es können zwei, drei, vier, fünf oder mehr Spiegel vorgesehen werden.
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In einigen Beispielen ist die Vielzahl von Spiegeln 11 so angeordnet, dass sie das Licht des zu überprüfenden Teils des Produkts 10 so reflektieren, dass das Licht von allen Positionen auf dem gesamten Umfang des zu überprüfenden Teils entlang seiner Umfangsrichtung wenigstens zur Kamera 120 reflektiert wird; Mit anderen Worten, die Vielzahl von Spiegeln 110 sind so angeordnet oder konfiguriert, dass sie dem gesamten Umfang des zu überprüfenden Teils des Produkts 10 zugewandt sind, oder alle Positionen auf dem gesamten Umfang des zu überprüfenden Teils des Produkts 10 können im Spiegel 110 abgebildet werden, d.h. das im Spiegel gebildete virtuelle Bild des zu überprüfenden Teils umfasst das virtuelle Bild des gesamten Umfangs des zu überprüfenden Teils entlang seiner Umfangsrichtung; Dadurch kann eine einzige Kamera 120 den gesamten Umfang des zu überprüfenden Teils des Produkts 10 durch eine Vielzahl von Spiegeln 110 „sehen“. Die Kamera 120 empfängt das von den Spiegeln 110 reflektierte Licht, um ein Prüfbild der Umfangsfläche des zu prüfenden Teils des Produkts zu erzeugen.
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Zum Beispiel kann das Licht von allen Umfangsflächen eines Abschnitts entlang der axialen Richtung des zu überprüfenden Teils des Produkts 10 durch die Reflexion des Spiegels 110 von der Kamera 120 erfasst werden. Bei einem Produkt in Form eines Polyeders kann sich die hier beschriebene Umfangsfläche auf eine Vielzahl von in Umfangsrichtung aneinander angrenzenden Seiten des Produkts beziehen; wenn beispielsweise die Ober- oder Unterseite des Hexaeders der Kamera zugewandt ist, kann das Licht von allen vier Seiten des Hexaeders durch die Reflexion des Spiegels teilweise oder vollständig in das Objektiv der Kamera eintreten.
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Somit kann in dem Produktprüfsystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durch Einstellen eines solchen Spiegels eine einzige Kamera Ansichten oder Bilder mehrerer Seiten oder vollständiger Kreise des Produkts durch eine einzige Aufnahme in einer einem Kaleidoskop ähnlichen Weise erhalten oder erzeugen, ohne dass sich die Kamera und das Produkt in einer Umfangsrichtung relativ zueinander bewegen, und ohne dass mehrere Kameras entlang der Umfangsrichtung des Produkts eingestellt werden.
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Diese Spiegel sind beispielsweise in gleichmäßigen Abständen um den Umfang des zu überprüfenden Teils des Produkts angeordnet, so dass sie verschiedenen Teilen oder verschiedenen Seiten des zu überprüfenden Teils des Produkts in verschiedenen Ausrichtungen zugewandt sind. Die virtuellen Bilder der verschiedenen Teile oder der verschiedenen Seiten des Produkts, die in den einzelnen Spiegeln abgebildet werden, können unterschiedlich sein oder sich teilweise überlappen. Beispielsweise kann der Spiegel eine reflektierende Oberfläche aufweisen, die sowohl auf das zu überprüfende Teil oder die Seite des Produkts als auch auf die Kamera ausgerichtet ist.
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Die Kamera 120 empfängt das vom Spiegel 110 reflektierte Licht, um ein Prüfbild 10'des Produkts 10 zu erzeugen (siehe 8A), das eine Vielzahl von Teilbildern verschiedener Seiten des Produkts 10 umfasst, d. h. jedes Teilbild ist verschiedenen Seiten des Produkts 10 zugeordnet oder entspricht ihnen. Die Verteilung der aufgenommenen Teilbilder auf dem Prüfbild betrifft die Anordnung der Spiegel, die beispielsweise kreisförmig ist. So können mit einer einzigen Aufnahme durch die Kamera Bilder von mehreren verschiedenen Seiten oder dem gesamten Umfang des Produkts aus mehreren Perspektiven aufgenommen werden. Anhand des erhaltenen Prüfbildes kann das Produkt überprüft werden, beispielsweise durch visuelle Überprüfung oder Bestimmung der Merkmale (beispielsweise Muster, Defekte usw.) auf verschiedenen Seiten oder am Umfang des Produkts.
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In der beispielhaften Ausführungsform sind die Vielzahl von Spiegeln 110 bzw. deren reflektierende Oberflächen 111 annähernd symmetrisch um die Prüfposition bzw. das an der Prüfposition platzierte Produkt 10 angeordnet, wie beispielsweise zentrosymmetrisch oder rotationssymmetrisch in Bezug auf die Prüfposition angeordnet. Vorzugsweise ist jeder Spiegel 110 identisch, insbesondere hat die reflektierende Oberfläche 111 jedes Spiegels die gleiche Form (beispielsweise ein ebener Spiegel) und weist die gleiche relative Position und Ausrichtung in Bezug auf die Prüfposition oder das Produkt auf. Beispielsweise sind, wie in der Figur gezeigt, eine Vielzahl von Spiegeln 110 kreisförmig und gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet, die reflektierende Oberfläche 111 jedes Spiegels 110 hat eine rechteckige Form (rechteckiger ebener Spiegel) und ist der Probe oder der Kamera mit demselben Neigungswinkel und derselben Ausrichtung zugewandt, der Mittelpunkt der reflektierenden Oberfläche 111 jedes Spiegels 110 befindet sich auf demselben Kreis usw., wodurch eine symmetrische Spiegelanordnung um die Prüfposition oder das an der Prüfposition platzierte Produkt 10 realisiert wird.
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Mit Hilfe der Positions-Beziehung zwischen jedem Spiegel kann die relative Positions-Beziehung zwischen den Teilbildern verschiedener Seiten des Produkts, die von der Kamera durch jeden Spiegel aufgenommen wurden, bestimmt werden, so dass die Position des Merkmals auf dem Produkt auf Grundlage des erhaltenen Prüfbildes bestimmt werden kann. Die Positionsbeziehung zwischen den Spiegeln kann durch die Vorrichtung zur Positionserkennung bestimmt werden, bevor das Produkt überprüft wird. Es versteht sich von selbst, dass in der Praxis die Position jedes Spiegels schwer genau zu bestimmen sein kann oder sich aus verschiedenen Gründen ändern kann.
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In einer beispielhaften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Kalibrierelement verwendet werden, um die relative Spiegel-Positions-Beziehung zwischen den verschiedenen Spiegeln zu bestimmen. Das Produktprüfsystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ebenfalls mit einem Kalibrierelement 20 ausgestattet. Wie in den 3 und 4 gezeigt, bildet das Kalibrierelement 20 eine Vielzahl von Korrekturmustern 21 (in der Figur durch die Zahlen 1, 2, 3, 4, 5 bzw. 6 gekennzeichnet) auf verschiedenen Seiten entlang seiner Umfangsrichtung aus, und diese Korrekturmuster 21 weisen eine vorgegebene Muster-Positions-Beziehung auf. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Spiegeln 110 so angeordnet, dass sie das an der Prüfposition platzierte Produkt oder Kalibrierelement in Umfangsrichtung umgeben, so dass die reflektierende Oberfläche 111 jedes Spiegels einer Seite des Produkts oder einem Korrekturmuster des Kalibrierelements zugewandt ist. Jeder Spiegel 110 kann so angeordnet sein, dass seine reflektierende Oberfläche 111 zu der entsprechenden Seite des Produkts 10 oder dem entsprechenden Korrekturmuster 21 des Kalibrierelements 20 geneigt ist, um Licht von der entsprechenden Seite oder dem Korrekturmuster zur Kamera 120 zu reflektieren.
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In einem Zustand, in dem das Kalibrierelement 20 an einer Prüfposition im Prüfbereich 101 angeordnet ist, entspricht jedes Korrekturmuster 21 einem Spiegel 110 (beispielsweise ist es einem Spiegel 110 zugewandt), so dass jeder Spiegel 110 Licht von dem entsprechenden Korrekturmuster 21 in Richtung der Kamera 120 reflektiert, die Licht von dem Kalibrierelement 20 oder seinem Korrekturmuster 21, das von dem Spiegel 110 reflektiert wird, empfängt, um ein Kalibrierungsbild 20' des Kalibrierelements 20 zu erzeugen. Das Kalibrierungsbild 20' umfasst Teilkalibrierungsbilder jedes Korrekturmusters 21 (siehe 5A und 6A). Wie in der Figur dargestellt, umfasst das Kalibrierungsbild 20' eine Vielzahl von Teilkalibrierungsbildern, die ringförmig verteilt sind.
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Das Kalibrierungsbild ist auch ein Prüfbild, bei dem es sich um ein Bild verschiedener Seiten des Kalibrierelements (beispielsweise eines peripheren Teils) handelt, das von der Kamera durch die Reflexion des Spiegels erhalten wird, und das Teilkalibrierungsbild ist ein Teil des Kalibrierungsbildes, das ein Bild eines entsprechenden Korrekturmusters umfasst (beispielsweise ein Bild eines Korrekturmusters, das von der Kamera durch die Reflexion des entsprechenden Spiegels erhalten wird).
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Wie in den 3 und 4 gezeigt, kann das Kalibrierelement 20 beispielsweise ein zylindrisches Element, wie einen Zylinder, umfassen, das geeignet ist, vertikal an einer Prüfposition angeordnet zu werden, und eine Vielzahl von Korrekturmustern 21 sind auf der Außenumfangsfläche des zylindrischen Elements in einer Umfangsrichtung beabstandet, beispielsweise gleichmäßig beabstandet entlang der Umfangsrichtung des Kalibrierelements, ausgebildet. Vorzugsweise ist jedes Korrekturmuster 21 das gleiche Muster wie jedes andere. Wenn das Kalibrierelement vertikal an der Prüfposition angeordnet ist oder das Kalibrierelement an der Prüfposition in einer für die Überprüfung geeigneten Haltung angeordnet ist, sind die Mittelpunkte jedes Korrekturmusters 21 entlang der Umfangsrichtung des zylindrischen Elements beabstandet und befinden sich auf derselben Höhe, beispielsweise auf demselben Kreis oder Polygon.
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In der gezeigten Ausführungsform umfasst jedes Korrekturmuster 21 eine Reihe von Punktmustern 22, die in mehreren Reihen und Spalten angeordnet sind, beispielsweise in Form eines rechteckigen Gitters von 3 × 3. Das Punktmuster 22 kann beispielsweise Ausbuchtungen, Beulen, Vertiefungen, Öffnungen usw. umfassen, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Wenn das Kalibrierelement vertikal an der Prüfposition angebracht ist oder wenn das Kalibrierelement in einer für die Überprüfung geeigneten Haltung an der Prüfposition angebracht ist, befinden sich die Punktmuster mit der gleichen relativen Position in Bezug auf den entsprechenden Mittelpunkt in jedem Korrekturmuster auf derselben Höhe oder auf demselben Kreis oder Polygon. Beispielsweise sind in der dargestellten Ausführungsform vorzugsweise die Punktmuster der entsprechenden Reihen (erste bis dritte Reihe) jedes Korrekturmusters auf der gleichen Höhe oder auf dem gleichen Kreis oder Polygon angeordnet, die Spalten jedes Korrekturmusters erstrecken sich in vertikaler Richtung, die Punktmuster jedes Korrekturmusters weisen den gleichen Abstand auf, und der Abstand der Punktmuster jedes Korrekturmusters ist der gleiche.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, umfasst das Produktprüfsystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auch einen Computer 200 (beispielsweise eine Arbeitsstation), der mit dem Bildaufnahmesystem 100 kommuniziert (beispielsweise mit der Kamera 120 kommuniziert), um das Prüfbild 10' und das Kalibrierungsbild 20' zu empfangen. Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung ist der Computer 200 so konfiguriert, dass er eine relative Spiegel-Positions-Beziehung zwischen der entsprechenden Vielzahl von Spiegeln 110 auf Grundlage einer vorbestimmten Muster-Positions-Beziehung zwischen den Korrekturmustern 21 des Kalibrierelements 20 und dem erhaltenen Kalibrierungsbild 20' bestimmt und eine Vielzahl von Teilbildern in dem erhaltenen Prüfbild 10' des Produkts 10 auf Grundlage der bestimmten relativen Spiegel-Positions-Beziehung spleißt, um ein einzelnes gespleißtes Bild des Produkts 10 zu bilden; die relative Positions-Beziehung jedes Teilbilds auf dem gespleißten Bild entspricht der tatsächlichen Positions-Beziehung der Seite, die mit jedem Teilbild des Produkts verbunden ist, oder ist mit dieser konsistent. Beispielsweise entspricht die Anordnungsreihenfolge jedes Teilbildes auf dem gespleissten Bild der Anordnungsreihenfolge der Seite, die jedem Teilbild in Umfangsrichtung des Produkts zugeordnet ist, oder stimmt mit dieser überein, so dass die Merkmale (wie Muster, Defekte usw. und deren Positionen) auf dem Produkt anhand des gespleissten Bildes überprüft oder bestimmt werden können. In der dargestellten Ausführungsform wird ein X-Y-Koordinatensystem auf dem gespleissten Bild eingerichtet, und jedes Teilbild wird in X-Richtung auf dem gespleissten Bild angeordnet. Beispielsweise kann die X-Richtung auf dem gespleissten Bild der Umfangsrichtung des Produkts entsprechen oder damit verbunden sein, und die Position in der Y-Richtung kann der Z-Position im XYZ-Koordinatensystem des Produktprüfsystems entsprechen oder damit verbunden sein.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird die relative Positions-Beziehung jedes Teilbildes auf dem gespleissten Bild auf Grundlage der relativen Positions-Beziehung zwischen den einzelnen Spiegeln bestimmt, die durch das Kalibrierelement ermittelt wird, so dass der tatsächlich von der Kamera auf dem Produkt erfasste Teil entsprechend dem gespleissten Bild bestimmt werden kann, d.h. jedes Teilbild auf dem gespleissten Bild kann dem tatsächlich von der Kamera auf dem Produkt erfassten Teil zugeordnet werden; so können die Merkmale auf dem Produkt genau überprüft oder bestimmt werden (beispielsweise die Positionierung).
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Wie in 1 gezeigt, kann der Computer 200 einen Bildprozessor 210 umfassen, der so konfiguriert ist, dass er die relative Positionsbeziehung zwischen zwei benachbarten Spiegeln 110, die den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern entsprechen, auf Grundlage der relativen Positionsbeziehung zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern des Kalibrierungsbildes 20' bestimmt.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Bildprozessor 210 so konfiguriert sein, dass er auf Grundlage der Positionsdifferenz zwischen zwei benachbarten Teilkalibrierungsbildern in der radialen Richtung relativ zum Zentrum des Kalibrierungsbildes 20' die relative Position in der Y-Richtung auf dem gespleissten Bild zwischen den beiden Teilbildern bestimmt, die von den beiden benachbarten Spiegeln 110 gebildet werden, die den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern unter der Vielzahl von Teilbildern entsprechen. Beispielsweise kann der Bildprozessor 210 so konfiguriert sein, dass er einen Höhenunterschied zwischen den beiden benachbarten Spiegeln auf Grundlage des Positionsunterschieds bestimmt und auf Grundlage des bestimmten Höhenunterschieds die relative Position in der Y-Richtung auf dem gespleissten Bild zwischen den beiden Teilbildern bestimmt, die von den beiden benachbarten Spiegeln 110 in der Vielzahl von Teilbildern gebildet werden.
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Der Bildprozessor 210 kann auch so konfiguriert sein, dass er auf Grundlage der relativen Positionen zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern in Umfangsrichtung relativ zur Mitte des Kalibrierungsbildes 20 die relativen Positionen in der X-Richtung auf dem gespleissten Bild zwischen den beiden Teilbildern bestimmt, die von den beiden benachbarten Spiegeln 110 gebildet werden, die den beiden benachbarten Teilbildern aus der Vielzahl von Teilbildern entsprechen. Beispielsweise kann der Bildprozessor 210 so konfiguriert sein, dass er die relative horizontale Position zwischen den beiden benachbarten Spiegeln 110 auf Grundlage der relativen Position zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern in der Umfangsrichtung relativ zur Mitte des Kalibrierungsbildes 20' bestimmt; und die relative Position in der X-Richtung zwischen den beiden Teilbildern, die durch die beiden benachbarten Spiegel 110 in der Vielzahl von Teilbildern gebildet werden, auf Grundlage der bestimmten relativen horizontalen Position zwischen den beiden benachbarten Spiegeln 110 bestimmt.
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Nachfolgend wird das Spleißen von Prüfbildern unter Bezugnahme auf die 5A bis 6B beschrieben. 5A ist ein Kalibrierungsbild (d.h. ein Prüfbild) des oben genannten Kalibrierelements 20, das durch Simulation oder Berechnung auf Grundlage der konstruktiven Anordnung (beispielsweise einer idealen Anordnung) des Produktprüfsystems erhalten wurde, auf der ein X'-y'-Koordinatensystem festgelegt werden kann. Das in 5A gezeigte Prüfbild kann sich auch auf einen Fall beziehen, in dem eine gewünschte (konstruktionsgemäße) oder vorgegebene relative Positions-Beziehung zwischen einer Vielzahl von Spiegeln 110 des Produktprüfsystems eingehalten wird, beispielsweise wenn dieselbe Vielzahl von Spiegeln 110 in Bezug auf die Prüfposition zentrosymmetrisch oder rotationssymmetrisch angeordnet ist. Zu diesem Zeitpunkt ist jedes Teilkalibrierungsbild 21' (in der Figur durch 1', 2', 3', 4', 5' und 6' gekennzeichnet) zentrosymmetrisch oder rotationssymmetrisch in Bezug auf den o-Punkt des erhaltenen Kalibrierungsbildes 20', und die Mittelpunkte O1~O6 jedes Teilkalibrierungsbildes fallen mit dem Bild 22' des zentralen Punktmusters des entsprechenden Korrekturmusters zusammen und befinden sich auf demselben Kreis mit R1 als Radius, und jedes Teilkalibrierungsbild hat denselben Winkelabstand θ. Zu diesem Zeitpunkt kann das X'-y'-Koordinatensystem für jedes Teilkalibrierungsbild 21' gemäß der Rechtsregel festgelegt werden. Das Kalibrierungsbild in 5A stimmt mit der gewünschten oder geplanten Anordnung der Spiegel überein und kann als Bezugsbild verwendet werden. Auf Grundlage der konstruktiven Anordnung des Produktprüfsystems (einschließlich der konstruktiven Anordnung des Spiegels, der Anordnung des Korrekturmusters des Kalibrierelements usw.) kann ein solches Bezugsbild im Voraus berechnet oder simuliert werden, und das Bezugsbild kann in der Speichervorrichtung zur Sicherung gespeichert werden.
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Für das in 5A gezeigte Kalibrierungsbild können die erhaltenen Teilkalibrierungsbilder 21' entsprechend der Anordnungsreihenfolge (beispielsweise im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn) auf dem Kalibrierungsbild 20' gespleißt werden, um ein gespleißtes Bild zu bilden, das auf der vorbestimmten Muster-Positions-Beziehung zwischen den Korrekturmustern 21 des Kalibrierelements 20 basiert, d. h. die Zentren der Korrekturmuster befinden sich auf demselben Kreis oder Polygon oder auf derselben Höhe und im selben Abstand (Winkelabstand), die Mittelpunkte O1~O6 jedes Teilkalibrierungsbildes auf der gleichen Geraden in X-Richtung auf dem gespleissten Bild liegen und den gleichen Abstand haben, und jedes Teilkalibrierungsbild auf dem gespleissten Bild die gleiche Ausrichtung hat (beispielsweise die Koordinatenachsen jedes x'-y'-Koordinatensystems in die gleiche Richtung weisen), wie in 5B gezeigt.
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6A ist ein Kalibrierungsbild (d.h. ein Prüfbild) des Kalibrierelements 20, das erhalten wird, wenn sich die relativen Positionen der Vielzahl von Spiegeln 110 des Produktprüfsystems in Bezug auf 5A ändern. Wie in 6A gezeigt, befinden sich der Mittelpunkt O1' des Teilkalibrierungsbildes 21' (als „1'“ bezeichnet), das von der Kamera 120 des als „1“ bezeichneten Korrekturmusters 21 auf dem Kalibrierelement 20 erhalten wird, und die Mittelpunkte o2~O6 des Teilkalibrierungsbildes 21', die von der Kamera 120 anderer Korrekturmuster erhalten werden, auf unterschiedlichen Kreisen, d.h. auf einem Kreis mit R2 als Radius, und es besteht eine radiale Positionsdifferenz R2-R1 relativ zum Bezugsbild von Fig. Dies bedeutet, dass der Spiegel, der dem mit „1“ gekennzeichneten Korrekturmuster 21 auf dem Kalibrierelement 20 entspricht, seine Höhe in Bezug auf den benachbarten Spiegel ändert (im Fall von 6A steigt er in Bezug auf den benachbarten Spiegel an), und der Spiegel reflektiert das Licht vom oberen Teil des mit „1“ gekennzeichneten Korrekturmusters 21 zur Kamera. Daher weist in dem in 6B gespleißten Bild das Teilkalibrierungsbild 21' (als „1‟ gekennzeichnet), das von der Kamera 120 des mit „1“ gekennzeichneten Korrekturmusters 21 auf dem Kalibrierelement 20 erhalten wird, eine Verschiebung h in Y-Richtung relativ zu anderen Teilkalibrierungsbildern auf, die der Höhenänderung des Spiegels entspricht. Somit kann die relative Höhenpositions-Beziehung zwischen benachbarten Spiegeln, die benachbarten Teilkalibrierungsbildern entsprechen, auf Grundlage der relativen radialen Position zwischen benachbarten Teilkalibrierungsbildern des Kalibrierungsbildes bestimmt werden.
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In 6A ist das Teilkalibrierungsbild 21' (mit „4''' bezeichnet), das von der Kamera 120 des mit „4“ bezeichneten Korrekturmusters 21 auf dem Kalibrierelement 20 erhalten wurde, näher an dem Teilkalibrierungsbild 21' (mit „3''' bezeichnet), das von der Kamera 120 des mit „3“ bezeichneten Korrekturmusters 21 auf dem Kalibrierelement 20 erhalten wurde, d.h. der Winkelabstand zwischen den beiden ist von θ auf θ' geändert; Dies bedeutet, dass sich der Spiegel, der dem mit „4“ gekennzeichneten Korrekturmuster 21 auf dem Kalibrierelement 20 entspricht, in Umfangsrichtung gegenüber dem Spiegel, der dem mit „3“ gekennzeichneten Korrekturmuster 21 auf dem Kalibrierelement 20 entspricht, verschiebt oder annähert. Daher ist in dem gespleißten Bild in 6B gezeigte gespleißte Bild der Abstand D in der X-Richtung zwischen dem Teilkalibrierungsbild 21' (mit „4''' bezeichnet), das von der Kamera 120 des mit „4“ bezeichneten Korrekturmusters 21 auf dem Kalibrierelement 20 erhalten wird, und dem Teilkalibrierungsbild 21' (mit „3''' bezeichnet), das von der Kamera 120 des mit „3“ bezeichneten Korrekturmusters 21 erhalten wird, relativ zu dem Abstand in der X-Richtung zwischen anderen benachbarten Teilkalibrierungsbildern auf dem gespleißten Bild verringert, um der Änderung des Abstands oder des Winkelabstands in Umfangsrichtung zwischen den Spiegeln 110 zu entsprechen. Somit kann die relative Winkelpositions-Beziehung zwischen benachbarten Spiegeln, die benachbarten Teilkalibrierungsbildern entsprechen, auf Grundlage der relativen Winkelposition zwischen benachbarten Teilkalibrierungsbildern des Kalibrierungsbildes bestimmt werden.
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Daher kann eine Abbildungsbeziehung zwischen der ermittelten Verschiebung h und dem Abstand d und der relativen Position zwischen den Spiegeln hergestellt werden. Dann wird für das Prüfbild des Produkts jedes Teilbild des Prüfbilds des Produkts auf Grundlage der oben genannten relativen Positions-Beziehung zwischen den ermittelten Spiegeln auf die gleiche Weise gespleißt, wie in 8A und 8B gezeigt. Zum Beispiel wird in dem gespleissten Bild eines Produkts das Teilbild, das mittels eines Spiegels gebildet wird, der mit der Verschiebung h in Verbindung steht, um einen Abstand gleich h in der Y-Richtung relativ zu dem Teilbild verschoben, das mittels anderer oder benachbarter Spiegel gebildet wird, und der Abstand zwischen den Teilbildern, die mittels benachbarter Spiegel gebildet werden, die mit dem Abstand d in Verbindung stehen, wird auf d angepasst; das so erhaltene gespleisste Bild spiegelt oder repräsentiert das Bild des Teils des Produkts genauer, der tatsächlich von der Kamera erfasst wird.
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Während des obigen Zusammenfügens kann der Abstand zwischen den Zentren der beiden benachbarten Teilkalibrierungsbilder oder Teilbilder in X-Richtung auf dem gespleißten Bild mit (beispielsweise gleich oder proportional zu der Bogenlänge sein, die dem Winkelabstand zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern oder Teilbildern auf dem Kalibrierungsbild oder dem Prüfbild entspricht; Alternativ kann der Abstand in X-Richtung dem Umfangsabstand oder dem Winkelabstand zwischen den Mittelpunkten der Seiten benachbarter Korrekturmuster oder Produkte auf Grundlage der Skalierungsparameter des Bilderfassungssystems zugeordnet sein oder entsprechen (es versteht sich, dass die Skalierungsparameter unter Verwendung bekannter oder herkömmlicher Methoden berechnet werden können, wie beispielsweise die Abbildungsparameter der Kamera, die Position relativ zum Spiegel, die Anordnung des Spiegels, die Position des Spiegels relativ zum Kalibrierelement oder zum Produkt usw.). In ähnlicher Weise kann der Abstand zwischen den Zentren der beiden benachbarten Teilkalibrierungsbilder oder Teilbilder in Y-Richtung auf dem gespleissten Bild mit dem radialen Abstand zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern oder Teilbildern auf dem Korrekturbild oder dem Prüfbild assoziiert sein oder diesem entsprechen (beispielsweise gleich oder proportional zu); alternativ kann der Abstand in Y-Richtung mit dem Abstand zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern oder Teilbildern auf dem Korrekturbild oder dem Prüfbild assoziiert sein oder diesem entsprechen (z. B, Alternativ kann der Abstand in der Y-Richtung mit dem Abstand in der Höhenrichtung (z-Richtung) (beispielsweise gleich oder proportional) zwischen den Mittelpunkten der Seiten benachbarter Korrekturmuster oder Produkte auf Grundlage der Skalierungsparameter des Bilderfassungssystems verbunden sein oder diesem entsprechen, wie in den 2 und 3 gezeigt.
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Zusätzlich zu den oben erwähnten Höhenpositionsänderungen oder Winkelpositionsänderungen zwischen den Spiegeln können sich die Spiegel auch drehen oder verdrehen (beispielsweise drehen oder verdrehen um die X-, Y- oder Z-Achse in 3), was nicht mit der gewünschten Ausrichtung übereinstimmt. Eine solche Drehung oder Verdrehung kann beispielsweise zu einer Verformung, beispielsweise einer Skalierung, des Musters im Teilbild des Produkts oder des Teilkalibrierungsbildes des Kalibrierelements führen, das mit Hilfe des Spiegels gebildet wird. Die Skalierung des Bildes oder des Musters kann auch durch die Verschiebung des Spiegels in die Nähe des zu überprüfenden Produkts oder von diesem weg verursacht werden. Der Bildprozessor kann diese Verformung verarbeiten, um das gespleisste Bild mit dem Bild auf dem Produkt in Übereinstimmung zu bringen. Wenn beispielsweise die relative Positions-Beziehung der Spiegel mit Hilfe des Kalibrierelements bestimmt wird, können die Spiegel, die die Muster-Verformung betreffen, bestimmt werden, die Verformungsparameter (wie der Skalierungsfaktor) des Teilkalibrierungsbildes des Kalibrierelements in Bezug auf das obige Bezugsbild können berechnet werden, und das Muster in dem Teilbild, das durch den Spiegel gebildet wird, der die Muster-Verformung verursacht, kann mit umgekehrter Verformung (wie umgekehrter Skalierung) vor dem Spleißen der Teilbilder des Produkts angewendet werden, um das Muster in dem anschließenden gespleißten Bild mit dem tatsächlichen Muster auf dem Produkt in Einklang zu bringen.
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Ein Fall, in dem der Spiegel 110, der dem auf dem Kalibrierelement 20 mit „1“ gekennzeichneten Korrekturmuster 21 entspricht oder diesem gegenüberliegt, in Richtung der z-Achse rotiert, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Teil (b) von 7 zeigt einen Fall, in dem ein Teilmuster im Teilkalibrierungsbild verformt ist, und Teil (a) von 7 zeigt ein unverformtes Muster im entsprechenden Bezugsbild; zum Beispiel wird im Vergleich zum Bezugsbild in Teil (b) die Größe des Bildes in der linken Spalte in X'- und y'-Richtung größer, während die Größe des Bildes in der rechten Spalte in X'- und y'-Richtung größer wird. Durch Vergleich des verformten Bildes in Teil (b) von 7 mit dem unverzerrten Bild (beispielsweise dem Bild in der mittleren Spalte) oder mit dem entsprechenden Bezugsbild in Teil (a) von 7 können die Skalierungsfaktoren Sx und Sy in X'- und Y'-Richtung jedes Musters oder Teils auf dem in Teil (b) von 7 dargestellten Bild bestimmt werden.
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Nachdem das Prüfbild des Produkts erhalten wurde, wird eine umgekehrte Verformung auf das Muster im Teilbild angewandt, das mit Hilfe des Spiegels gebildet wurde, der die obige Musterverformung verursacht (beispielsweise wird das Muster im Teilbild umgekehrt vergrößert oder verkleinert im Verhältnis zu den Absolutwerten der Skalierungsfaktoren Sx und Sy), so dass das Muster im Teilbild mit dem tatsächlichen Muster auf dem Produkt übereinstimmt (beispielsweise in einer ähnlichen Form oder einem ähnlichen Muster).
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9 zeigt den Ablauf eines Verfahrens zum Überprüfen eines Produkts unter Verwendung eines Produktprüfsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in der Figur gezeigt, umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
- S101: das Kalibrierelement 20 wird an der oben genannten Prüfposition platziert, und eine Vielzahl von Spiegeln 110 werden um die Prüfposition herum angeordnet;
- S102: die Kamera 120 empfängt Licht von dem Kalibrierelement 20, das von den Spiegeln 110 reflektiert wird, um ein Kalibrierungsbild 20'des Kalibrierelementes zu erzeugen;
- S103: Bestimmen der relativen Spiegel-Positions-Beziehung zwischen der Vielzahl von Spiegeln 110 auf Grundlage der vorbestimmten Muster-Positions-Beziehung zwischen der Vielzahl von Korrekturmustern des Kalibrierelementes und dem erzeugten Kalibrierungsbild;
- S104: Platzieren des Produkts 10 an der Prüfposition;
- S105: die Kamera 120 empfängt Licht von verschiedenen Seiten des Produkts 10, das von dem Spiegel 110 reflektiert wird, um ein Prüfbild 10' zu erzeugen, das eine Vielzahl von Teilbildern von verschiedenen Seiten des Produkts 10 umfasst (siehe 8A);
- S106: Eine Vielzahl von Teilbildern auf dem Prüfbild des Produkts wird auf Grundlage der ermittelten relativen Spiegel-Positions-Beziehung gespleißt, um ein gespleißtes Bild des Produkts zu bilden (siehe 8B), wobei die relativen Positionen der Vielzahl von Teilbildern auf dem gespleißten Bild auf Grundlage der ermittelten relativen Spiegel-Positions-Beziehung bestimmt werden, so dass die relativen Positionen der Vielzahl von Teilbildern auf dem gespleißten Bild mit den Mustern, Merkmalen oder Teilen übereinstimmen, die tatsächlich von der Kamera auf dem Produkt fotografiert werden, so dass die Merkmale auf dem Produkt genauer und schneller lokalisiert oder überprüft werden können.
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Bei dem obigen Verfahren kann das Produkt 10 oder das Kalibrierelement 20 so angeordnet werden, dass die reflektierende Oberfläche 111 jedes Spiegels 110 einer Seite des Produkts oder einem Korrekturmuster 21 des Kalibrierelements zugewandt ist, um Licht von der entsprechenden Seite oder dem Korrekturmuster zur Kamera 120 zu reflektieren.
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Es kann ein geeignetes Kalibrierelement ausgewählt oder konstruiert werden, wie beispielsweise ein zylindrisches Element, das geeignet ist, vertikal an der Prüfposition angeordnet zu werden, und auf dem eine Vielzahl von Korrekturmustern gleich sein kann. Im Betrieb wird das Kalibrierelement so platziert, dass die Mittelpunkte seiner mehreren Korrekturmuster auf der gleichen Höhe liegen.
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Zum Beispiel umfasst das erhaltene Kalibrierungsbild eine Vielzahl von Teilkalibrierungsbildern 21', die in einem Ring verteilt sind, und jedes Teilkalibrierungsbild ist ein Bild eines Korrekturmusters 21, das von der Kamera durch die Reflexion des entsprechenden Spiegels 110 erhalten wird.
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Wie oben beschrieben, kann der Computer des Produktprüfsystems mit einem Bildprozessor ausgestattet sein, und bei dem obigen Verfahren kann der Bildprozessor die relative Positions-Beziehung zwischen den beiden benachbarten Spiegeln, die den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern entsprechen, auf Grundlage der relativen Positions-Beziehung zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern des Kalibrierungsbildes bestimmen.
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In illustrativer Weise kann der Bildprozessor basierend auf der Positionsdifferenz zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern in der radialen Richtung relativ zum Zentrum des Kalibrierungsbildes die relative Position in der Y-Richtung auf dem gespleißten Bild zwischen den beiden Teilbildern bestimmen, die durch die beiden benachbarten Spiegel gebildet werden, die den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern unter der Vielzahl von Teilbildern entsprechen. Der Bildprozessor kann auch auf Grundlage der relativen Position zwischen den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern in der Umfangsrichtung relativ zum Zentrum des Kalibrierungsbildes die relative Position in der X-Richtung auf dem gespleissten Bild zwischen den beiden Teilbildern bestimmen, die von den beiden benachbarten Spiegeln gebildet werden, die den beiden benachbarten Teilkalibrierungsbildern entsprechen.
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In einigen Beispielen kann das Bestimmen der relativen Position in der Y-Richtung durch den Bildprozessor auf Grundlage des Positionsunterschieds Folgendes umfassen: Bestimmen des Höhenunterschieds zwischen den beiden benachbarten Spiegeln auf Grundlage des Positionsunterschieds; und Bestimmen der relativen Position in der Y-Richtung auf dem gespleißten Bild zwischen den beiden Teilbildern, die von den beiden benachbarten Spiegeln in der Vielzahl von Teilbildern gebildet werden, auf Grundlage des bestimmten Höhenunterschieds.
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In einigen Beispielen kann das Bestimmen der relativen Position in der X-Richtung durch den Bildprozessor umfassen: Bestimmen der relativen horizontalen Position zwischen den zwei benachbarten Spiegeln auf Grundlage der relativen Position zwischen den zwei benachbarten Teilkalibrierungsbildern in der Umfangsrichtung relativ zur Mitte des Kalibrierungsbildes; und Bestimmen der relativen Position in der X-Richtung auf dem gespleißten Bild zwischen den zwei Teilbildern, die von den zwei benachbarten Spiegeln in der Vielzahl von Teilbildern gebildet werden, auf Grundlage der bestimmten relativen horizontalen Position zwischen den zwei benachbarten Spiegeln.
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Der Computer des Produktprüfsystems kann auch eine Anzeigevorrichtung und/oder eine mit dem Bildprozessor kommunizierende Speichervorrichtung umfassen, die das gespleißte Bild und/oder das Prüfbild, das Kalibrierungsbild oder das Bezugsbild für den Bediener zur Ansicht oder Verarbeitung anzeigen kann. Wenigstens eine der vorbestimmten Muster-Positions-Beziehung, das Prüfbild, das Kalibrierungsbild, das Bezugsbild und die relative Spiegel-Positions-Beziehung können in der Vorrichtung gespeichert werden.
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Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gezeigt und beschrieben wurden, ist es für den Fachmann verständlich, dass diese Ausführungsformen geändert werden können, ohne vom Prinzip und Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und der Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung ist durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente begrenzt. Darüber hinaus ist zu beachten, dass die hier verwendeten Begriffe „einschließlich“, „umfassend“ und „aufweisen“ andere Elemente oder Schritte nicht ausschließen, sofern nicht anders angegeben. Darüber hinaus sollte jede Elementbezeichnung des Anspruchs nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung verstanden werden.
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Es sollte dem Fachmann klar sein, dass die obigen Ausführungsformen nur zur Veranschaulichung dienen und nicht einschränkend sind. Zum Beispiel können viele Änderungen an den obigen Ausführungsformen von den Fachleuten dieser Technik vorgenommen werden, und verschiedene Merkmale, die in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben sind, können frei miteinander kombiniert werden, ohne dass es zu Konflikten in der Konfiguration oder im Prinzip kommt.
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Obwohl mehrere beispielhafte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, ist es für den Fachmann in der Technik verständlich, dass verschiedene Änderungen oder Modifikationen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Grundsätzen und dem Geist der Offenbarung abzuweichen, deren Umfang in den Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.
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Wenn hierin ein Element in der Einzahl genannt wird und mit dem Wort „ein“ oder „eine“ fortgesetzt wird, ist dies so zu verstehen, dass die Mehrzahl der genannten Elemente oder Schritte nicht ausgeschlossen ist, es sei denn, ein solcher Ausschluss wird ausdrücklich angegeben. Darüber hinaus sind Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform“ der vorliegenden Erfindung nicht so zu verstehen, dass sie das Vorhandensein weiterer Ausführungsformen ausschließen, die ebenfalls die angeführten Merkmale aufweisen. Darüber hinaus können Ausführungsformen, die ein Element oder eine Vielzahl von Elementen umfassen oder aufweisen, die eine bestimmte Eigenschaft haben, zusätzliche Elemente umfassen, die diese Eigenschaft nicht haben, es sei denn, dies ist ausdrücklich anders angegeben.
