DE3433889C2 - - Google Patents
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
- G02B23/2407—Optical details
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Anordnung zur
Objekterkennung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des An
spruchs 1.
Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (DE-OS 29 30 193) sind
jeweils eine Lichtleitfaser für den Beobachtungs- und eine
Lichtleitfaser für den Beleuchtungsstrahlengang vorhanden. Die
Objektuntersuchung erfolgt durch Streuung und Reflexion des
Lichts der Lichtquelle an der Objektoberfläche und durch Abbil
dung über ein Objektiv in einer entfernten Fernsehkamera. Bei
dieser bekannten Anordnung ist es nur unter Verwendung von sehr
vielen Lichtleitfasern möglich, größere Objektflächen gleich
mäßig auszuleuchten und zu erfassen, wodurch die Flexibilität
wiederum eingeschränkt wird. Außerdem ist die Empfindlichkeit
bei der Objekterkennung sehr stark von der Oberflächenbeschaf
fenheit bzw. vom Reflexionsverhalten des Objekts abhängig. Bei
glänzenden Oberflächen treten Überstrahlungen (Spitzenlichter)
im Bild auf; eine gleichmäßige Ausleuchtung ist nicht möglich.
Weiterhin ist für sich gesehen aus der FR-PS 14 62 798 bekannt,
den Beleuchtungsstrahlengang eines Endoskops optisch in den Be
obachtungsstrahlengang einzukoppeln, ohne daß hier auf die
Lichtverhältnisse am Objekt näher eingegangen ist.
Aus der GB-PS 13 99 953 ist darüber hinaus eine Anordnung be
kannt, bei der bei getrennter Führung des Beleuchtungs- und
Beobachtungsstrahlengangs eine Reflexion der Lichtstrahlen bei
Abschattung durch das zu untersuchende Objekt ausgewertet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Anord
nung ur Objekterkennung zu schaffen, bei der bei Erhaltung
einer großen Flexibilität der Anordnung auch
Objektivuntersuchungen an glänzenden Oberflächen möglich
sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist eine erfindungsgemäße An
ordnung der eingangs genannten Art die Merkmale des Kenn
zeichens des Anspruchs 1 auf. Mit der erfindungsgemäßen
optischen Anordnung kann die Qualitätsprüfung und/oder
Objekterkennung von Formteilen auf einfache Weise durch
geführt werden. Hierzu gehören die Kontrolle der Maßhal
tigkeit von beliebig geformten Objekten und die Prüfung
von gekrümmten Oberflächen auf Fertigungsfehler. Die Feh
ler können sich dabei als Helligkeits-, Farb- oder Form
abweichungen äußern. Bei einer besonders vorteilhaften
Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht der
Bildaufnahmesensor gemäß Anspruch 2 aus einer Videokamera
mit nachgeschalteter Auswerteeinheit.
Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich hierbei bei der Ge
samtprüfung von Formteilen beispielsweise an Automobil
karosserien im Rohbau oder im Lackierbetrieb. Bei diesen
Prüfvorgängen kann auf einfache Weise, beispielsweise mit
einem Handhabungsautomaten, die berührungslose Prüfung
der Automobilkarosserie mit einer relativ einfachen kine
matischen Vorrichtung durchgeführt werden. Bei der erfin
dungsgemäßen Anordnung muß hier nur das Ene des Endoskops
mit Objektiv und der Retroreflektor an einem beweglichen
Arm geführt werden. Die Lichtleitfasern dienen hier sowohl
zur Übertragung des Lichtes von der Lichtquelle zum Objekt
als auch des von der Oberfläche des Objekts reflektierten
Lichts zum Bildaufnahmesensor. Bei der Erfassung von Di
mensionen, Helligkeits- oder Farbunterschieden an den zu
untersuchenden Objekten ist die erfindungsgemäße Anordnung
insofern vorteilhaft, als daß mit dem Retroreflektor eine
gleichmäßige Ausleuchtung des Objekts erreicht werden kann.
Ohne die Anbringung des Retroreflektors würde eine homo
gene Helligkeitsverteilung im Bild nur dann entstehen,
wenn die Oberfläche das Licht diffus reflektiert (idealer
Lambert'scher Strahler). In der Praxis ist der diffusen
Reflexion von Objekten jedoch eine spiegelnde Reflexion
überlagert, die bei Ausleuchtung und Abbildung der Ober
fläche durch ein Endoskop zu Helligkeitsunterschieden
führt. Eine Bildauswertung wäre in diesem Fall je nach
Glanzmaß erschwert oder unmöglich. Der Retroreflektor
ermöglicht außerdem je nach Einstellwinkel zum zu unter
suchenden Objekt die Erfassung von räumlichen Unebenhei
ten der Oberfläche.
Es ist bereits für sich in der älteren, nicht vorver
öffentlichten deutschen Patentanmeldung P 34 06 066.9
beschrieben, daß bei einer optischen Meßanordnung zur
Erfassung räumlicher Unebenheiten in der Struktur eines
Objekts Retroreflektoren im Lichtweg der Meßanordnung
angebracht werden. Auch hier wird das Objekt zunächst
von einer Lichtquelle beleuchtet, und die vom Meßobjekt
zurückgeworfenen Lichtstrahlen werden analysiert. Auch
bei dieser Meßanordnung können die Lichtverluste in der
Meßanordnung dadurch klein gehalten werden, daß eine
Retroreflektoranordnung angebracht ist, die die vom Meß
objekt reflektierten Lichtstrahlen wieder zurück auf das
Meßobjekt und in eine Kamera reflektiert. Bei dieser An
ordnung ist jedoch keine faseroptische Übertragungsstrec
ke und kein spezieller, konstruktiv aufwendiger Meßfühler
vorhanden, wobei hinsichtlich der Lichtverluste andere
Bedingungen herrschen und auch bei der Anbringung der
Retroreflektoranordnung anderen konstruktiven Gegeben
heiten Rechnung getragen wird.
Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert, wobei
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Ausführungsbei
spiels der optischen Anordnung und die
Fig. 2 und 3 Detaildarstellungen von besonderen Aus
führungsformen des Endoskops mit jeweils abgewandelten
Retroreflektoren zeigen.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten optischen An
ordnung ist ein flexibles Endoskop EK vorhanden, das aus
mindestens einer Lichtleitfaser LF aufgebaut ist. Das
Endoskop EK weist an seinem flexiblen Ende ein Objektiv
OV auf, das die Lichteintritts- und -austrittsebene dar
stellt. Am anderen Ende des Endoskops ist eine Video
kamera VK als Bildaufnahmesensor vorhanden, die über ein
Okular an das Endoskop EK gekoppelt ist. Die Lichtquelle
ist über weitere Lichtleitfasern LF′ angekoppelt.
Das Licht der Lichtquelle LQ wird über eine Faseroptik
im Endoskop auf die Oberfläche eines zu untersuchenden
Objekts OB geleitet. Die Oberfläche des Objekts OB ist
glänzend oder hat neben der diffusen Lichtreflexion zu
mindest teilweise einen Oberflächenglanz, der eventuell
nur von den zu untersuchenden Unregelmäßigkeiten, wie
Helligkeits-, Farbunterschiede bzw. Oberflächenkrümmung,
gestört ist. Ein Teil der Lichtstrahlen wird von der Ober
fläche des Objekts OB auf einen Retroreflektor RR reflek
tiert, durch den wiederum eine parallele Rückreflexion auf
die Oberfläche und somit in das Objektiv OV des Endoskops
EK erfolgt.
Der mechanisch mit dem Ende des Endoskops EK gekoppelte
Retroflektor kann in seinem Neigungswinkel so einge
stellt werden, daß hier eine optimale Lichtausbeute bei
der Untersuchung des Objekts OB erreicht wird. So kann
beispielsweise gemäß Fig. 2 bei senkrechter Betrachtung
der Oberfläche auch das Objektiv OV mit dem Lichtaustritt
symmetrisch vom Retroreflektor RR umgeben sein. Weitere
Möglichkeiten ergeben sich durch ein der Objektform ent
sprechendes Schwenken und Positionieren des flexiblen En
des des Endoskops EK.
In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt,
bei dem das Objekt OB zwischen der Austrittsebene des
Lichts am Objektiv OV des Endoskops EK und dem gegenüber
liegenden Retroreflektor RR angeordnet ist. Durch die her
vorragende Reflexion in den nicht durch das Objekt OB ab
geschatteten Bereichen des Retroreflektors RR, die einer
eventuellen Reflexion am Objekt OB überlegen ist, kann
hier auf einfache Weise ein Schattenbild des Objekts OB
detektiert werden.
In Verbindung mit einem Handhabungsautomaten kann die op
tische Anordnung auch zur Objekterkennung beim Greifen von
Objekten oder bei der automatisierten Montage eingesetzt
werden. Der Bildaufnahmesensor bzw. die Videokamera VK
kann entweder aus einem Flächensensor (Vidikon bzw. CCD-
Array) oder als Zeilensensor (CCD-Zeile) ausgebildet sein.
Claims (4)
1. Optische Anordnung zur Objekterkennung mit
- - einem Endoskop (EK) mit mindestens einer Lichtleitfaser (LF),
- - einem Bildaufnahmesensor (VK), zu dem über die mindestens eine Lichtleitfaser (LF, LF′) Lichtstrahlen vom zu unter suchenden Objekt (OB) führbar sind,
- - einer Lichtquelle (LQ) zur Ausleuchtung des Objekts (OB), und
- - mit einem Objektiv (OV), das am Lichtaustritt des Endoskops (EK) am zu untersuchenden Objekt (OB) angebracht ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Lichtquelle (LQ) im Bereich des Bildaufnahmesensors (VK) an die mindestens eine Lichtleitfaser derart angekoppelt ist, daß der Beobachtungs- und Beleuchtungsstrahlengang über die selbe, mindestens eine Lichtleitfaser geführt sind, und daß
- - ein Retroreflektor (RR) derart im Bereich des Objekts (OB)
angebracht ist,
- - daß die Lichtstrahlen nach dem Austritt aus der mindestens einen Lichtleitfaser (LF) des Endoskops (EK) von der Ober fläche des Objekts (OB), von dem Retroreflektor (RR) und wiederum von der Oberfläche des Objekts (OB) zurück in das Objektiv (OV) und somit in die gleiche mindestens eine Lichtleitfaser in den Bildaufnahmesensor (VK) reflektierbar sind.
2. Optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- - der Bildaufnahmesensor eine Videokamera (VK) mit nachgeschal teter Auswerteeinheit (AE) ist.
3. Optische Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß
- - das Objektiv (OV) symmetrisch vom Retroreflektor (RR) umgeben ist (Fig. 2).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843433889 DE3433889A1 (de) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | Optische anordnung zur objekterkennung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843433889 DE3433889A1 (de) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | Optische anordnung zur objekterkennung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3433889A1 DE3433889A1 (de) | 1986-03-27 |
DE3433889C2 true DE3433889C2 (de) | 1988-06-01 |
Family
ID=6245463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843433889 Granted DE3433889A1 (de) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | Optische anordnung zur objekterkennung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3433889A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4115841A1 (de) * | 1991-05-15 | 1992-11-19 | Schoelly Fiberoptic Gmbh | Vorrichtung zur optischen kontrolle von gegenstaenden |
DE102009024967A1 (de) | 2009-06-12 | 2010-12-16 | Institut für innovative Technologien, Technologietransfer, Ausbildung und berufsbegleitende Weiterbildung (ITW) e. V. | Verfahren zur faseroptischen Prüfung funktionsrelevanter Kantengeometrien der Präzisions- und Mikrofertigung |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102018110082A1 (de) | 2018-04-26 | 2019-10-31 | avateramedical GmBH | Sterile Endoskophülle |
Family Cites Families (3)
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SE362148B (de) * | 1972-04-20 | 1973-11-26 | Aga Ab | |
JPS5518115A (en) * | 1978-07-26 | 1980-02-08 | Hitachi Ltd | Inspecting device |
-
1984
- 1984-09-14 DE DE19843433889 patent/DE3433889A1/de active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4115841A1 (de) * | 1991-05-15 | 1992-11-19 | Schoelly Fiberoptic Gmbh | Vorrichtung zur optischen kontrolle von gegenstaenden |
DE4115841B4 (de) * | 1991-05-15 | 2004-11-04 | Schölly Fiberoptic GmbH | Vorrichtung zur optischen Kontrolle von Gegenständen |
DE102009024967A1 (de) | 2009-06-12 | 2010-12-16 | Institut für innovative Technologien, Technologietransfer, Ausbildung und berufsbegleitende Weiterbildung (ITW) e. V. | Verfahren zur faseroptischen Prüfung funktionsrelevanter Kantengeometrien der Präzisions- und Mikrofertigung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3433889A1 (de) | 1986-03-27 |
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