DE102007009825A1

DE102007009825A1 - Device for optical testing of surface of object, has multiple laser light sources, camera and illumination optics, where illumination optics is adjustable and two groups of laser light sources are capable of being activated

Info

Publication number: DE102007009825A1
Application number: DE200710009825
Authority: DE
Inventors: Roman Berger
Original assignee: Steinbichler Optotechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Optotechnik GmbH
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2027-03-01
Also published as: DE102007009825B4

Abstract

The device has multiple laser light sources (1), a camera and an illumination optics (2), where the illumination optics is adjustable. Two groups of laser light sources are capable of being activated. One or more further groups of laser light sources are also capable of being activated. One or more or all laser light sources are adjustable, particularly tilted. The luster cones of the laser light sources of a group overlap themselves and luster cones of the laser light sources of another group do not overlap themselves.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Prüfung der Oberfläche eines Objekts mit mehreren Laserlichtquellen und mit einer Kamera.The The invention relates to a device for optical inspection the surface of an object with multiple laser light sources and with a camera.

Bei dem Objekt kann es sich insbesondere um einen Reifen oder um eine Leichtbaustruktur handeln. Es können allerdings auch die Oberflächen anderer Objekte geprüft werden. Die Laserlichtquellen werden vorzugsweise von Laserdioden gebildet. Unter Laserlichtquellen im Sinne der Erfindung sollen allerdings alle Arten von Lichtquellen für kohärente Strahlung, insbesondere für kohärentes Licht, verstanden werden. Die Laserlichtquellen beleuchten die Oberfläche des Objekts. Die Kamera ist auf die von den Laserlichtquellen bestrahlte Oberfläche des Objekts gerichtet.at The object may be, in particular, a tire or a tire Lightweight structure act. However, it can also the Surfaces of other objects. The Laser light sources are preferably formed by laser diodes. However, under laser light sources in the sense of the invention are intended all types of light sources for coherent radiation, especially for coherent light, understood become. The laser light sources illuminate the surface of the object. The camera is on the irradiated by the laser light sources Directed to the surface of the object.

In der Kamera kann ein flächenhafter Detektor, insbesondere ein CCD-Sensor, vorhanden sein. Die Prüfung erfolgt insbesondere durch ein Shearografie-Verfahren oder ein Holographie-Verfahren, welches mit CCD-Sensoren oder anderen Sensoren als Detektoren durchgeführt wird. Die Prüfung kann mit oder ohne Phasenbildauswertung durch einen zeitlichen oder räumlichen Phasenshift durchgeführt werden. Dabei können jeweils eine Aufnahme oder mehrere Aufnahmen, aus denen ein Mittelwert gebildet werden kann, für einen oder mehrere unterschiedliche Verformungszustände des Objekts gemacht werden. Die verschiedenen Verformungszustände des Objekts können insbesondere dadurch erzeugt werden, daß das Objekt einer unterschiedlichen Belastung ausgesetzt wird. Ein Reifen kann in einer Druckkammer einem Überdruck oder einem Unterdruck ausgesetzt werden.In The camera can be a planar detector, in particular a CCD sensor, be present. The test is carried out in particular by a shearography method or a holography method which performed with CCD sensors or other sensors as detectors becomes. The test can be carried out with or without phase image evaluation be carried out by a temporal or spatial phase shift. One or more shots, from which an average can be formed, for one or several different states of deformation of the object be made. The different states of deformation of the Objects can be generated in particular by the fact that the Object is subjected to a different load. A tire can in a pressure chamber an overpressure or a negative pressure get abandoned.

Insbesondere kann der Reifen, der vorzugsweise nicht auf einer Felge montiert ist, einem jeweils verschiedenen Unterdruck ausgesetzt werden. Auf Leichtbaustrukturen oder sonstige Bauteile können, außer einem unterschiedlichen Druck oder Unterdruck, auch andere Arten der Belastung ausgeübt werden, insbesondere thermische Belastungen.Especially may be the tire, which is preferably not mounted on a rim is to be exposed to a different negative pressure. On lightweight structures or other components, except a different Pressure or negative pressure, other types of stress are exercised, especially thermal loads.

Bei einem ersten Belastungszustand bzw. Verformungszustand, bei dem es sich auch um den ursprünglichen Zustand des Objekts handeln kann, kann eine erste Aufnahme oder eine erste Serie von Aufnahmen gemacht werden. Bei einem zweiten und möglicherweise noch weiteren Belastungszuständen des Objekts kann eine zweite Aufnahme oder eine zweite Serie von Aufnahmen gemacht werden. Aus den Aufnahmen können Phasenbilder erzeugt werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Differenzen der Bilder bzw. Phasenbilder gebildet werden. Aus den unterschiedlichen Zustandsbildern oder Phasenbildern, die jeweils verschiedene Verformungszustände repräsentieren, kann eine Differenzverformung und/oder ihr Gradient berechnet werden.at a first load state or deformation state, in which it is also the original state of the object can act a first shot or a first series of shots be made. At a second and possibly still Further loading conditions of the object can be a second Recording or a second series of recordings are made. From the Recordings can be generated phase images. Advantageous it is when the differences of images or phase images formed become. From the different state images or phase images, the represent different states of deformation, a differential deformation and / or its gradient can be calculated.

Die Laserlichtquellen und die Kamera und möglicherweise auch noch eine Abbildungsoptik können als eine Einheit, die einen Meßkopf bildet, aufgebaut sein. Der Meßkopf kann beweglich, insbesondere längs einer oder mehrerer Achsen verfahrbar und/oder um eine oder mehrere Achsen verschwenkbar sein.The Laser light sources and the camera and maybe also Still an imaging optics can be considered a unit that forms a measuring head, be constructed. The measuring head can be movable, in particular along one or more Axes movable and / or pivotable about one or more axes be.

Vorrichtungen zur optischen Prüfung der Oberfläche eines Objekts der eingangs angegebenen Art sind aus der DE 199 44 314 C2 und der DE 103 19 099 B4 bekannt.Devices for optical testing of the surface of an object of the type specified are from the DE 199 44 314 C2 and the DE 103 19 099 B4 known.

Für die optische Werkstoffprüfung wird in vielen Fällen eine möglichst vollständige und gleichmäßige Beleuchtung einer zu untersuchenden Oberfläche benötigt. In
1
ist die Beleuchtung einer ebenen Oberfläche durch eine Laserlichtquelle schematisch dargestellt. Das Licht aus einer einzelnen Laserlichtquelle 1 wird durch eine Standardoptik 2 aufgeweitet. Die Lichtintensität auf der ebenen Oberfläche 3 des zu untersuchenden Objekts, die auf der optischen Achse senkrecht steht, folgt dann der üblichen Gauß-Verteilung 4.For the optical material testing in many cases as complete and uniform illumination of a surface to be examined is needed. In
1
the illumination of a flat surface by a laser light source is shown schematically. The light from a single laser light source 1 is by a standard optics 2 widened. The light intensity on the flat surface 3 of the object to be examined, which is perpendicular to the optical axis, then follows the usual Gaussian distribution 4 ,

Um eine gleichmäßige Ausleuchtung der ebenen Oberfläche 3 zu erhalten, kann, wie in
2
dargestellt, in Strahlrichtung hinter der Standardoptik 2 eine modifizierte Aufweiteoptik 5 angeordnet werden, die eine rechteckige Intensitätsverteilung 6 erzeugt.For a uniform illumination of the flat surface 3 can, as in
2
shown, in the beam direction behind the standard optics 2 a modified expansion optics 5 be arranged, which has a rectangular intensity distribution 6 generated.

In
3
ist eine abweichende Ausführungsform dargestellt, bei der eine möglichst gleichmäßige Beleuchtung der ebenen Oberfläche 3 dadurch erreicht wird, daß mehrere Laserdioden 1, 7, 8, 9 vorgesehen sind, deren Strahlkegel sich auf der Oberfläche 3 überlappen, so daß die wellenförmige, bis zu einem gewissen Ausmaß vergleichmäßigte Intensitätsverteilung 10 auf der Oberfläche 3 entsteht. Die Kamera 11 ist auf die bestrahlte Oberfläche 3 gerichtet.In
3
is shown a different embodiment, in the most uniform illumination of the flat surface 3 is achieved in that a plurality of laser diodes 1 . 7 . 8th . 9 are provided, whose beam cone is on the surface 3 overlap, so that the undulating, to a certain extent uniformized intensity distribution 10 on the surface 3 arises. The camera 11 is on the irradiated surface 3 directed.

Wie aus 3 ersichtlich, überlappen sich die Strahlkegel der Laserdioden 1, 7, 8, 9 teilweise auf der Oberfläche 3. Aufgrund der sich überlappenden Bereiche wird das Gesamtprüfobjekt mit einer insgesamt inkohärenten Strahlung beleuchtet, obwohl das Licht der einzelnen Laserdioden in sich kohärent ist. Gleichwohl kann eine optische Prüfung der Oberfläche 3 stattfinden, da jeder Leuchtfleck der Laserdioden 1, 7, 8, 9 in sich ein interferenzfähiges System darstellt, wie aus der DE 42 31 578 C2 bekannt.How out 3 As can be seen, the beam cones of the laser diodes overlap 1 . 7 . 8th . 9 partly on the surface 3 , Due to the overlapping regions, the overall test object is illuminated with a total of incoherent radiation, although the light of the individual laser diodes is coherent in itself. Nevertheless, a visual inspection of the surface 3 take place since every spot of the laser diodes 1 . 7 . 8th . 9 in itself an interference capable system, as from the DE 42 31 578 C2 known.

Aus der DE 103 19 099 B4 ist es bekannt, eine verschieden starke Ausleuchtung dadurch zu kompensieren, daß mehrere Aufnahmen mit verschiedenen, an den jeweiligen Bildbereich angepaßten Kameraeinstellungen gemacht werden.From the DE 103 19 099 B4 It is known to compensate for a different degrees of illumination by making several shots with different, adapted to the respective image area camera settings.

Die bisher bekannten Verfahren haben allerdings den Nachteil, daß die jeweilige Beleuchtung der Oberfläche des Objekts auf spezielle Aufnahmesituationen zugeschnitten ist.The However, previously known methods have the disadvantage that the respective illumination of the surface of the object on special Recording situations is tailored.

So ist beispielsweise eine Anordnung gemäß
4
mit zwei Laserlichtquellen 1, 7, deren Strahlungskegel sich in der dargestellten Weise überlappen, optimal geeignet für einen bestimmten Abstand der Laserlichtquellen 1, 7 von der Oberfläche 3, für eine bestimmte ausgeleuchtete Fläche mit spezifischen Reflexionseigenschaften und für eine spezielle Oberflächenkontur, im Beispielsfall eine ebene Oberfläche 3, die im wesentlichen senkrecht zu den optischen Achsen der Laserlichtquellen 1, 7 verläuft. Wenn der Abstand der Laserlichtquellen 1, 7 von der Oberfläche 3 geändert wird und/oder wenn eine Oberfläche mit anderen Reflexionseigenschaften geprüft wird und/oder wenn eine andere Oberflächenkontur geprüft werden soll, ergeben sich Abweichungen von der weitgehend gleichmäßigen Intensitätsverteilung 12, die durch die Überlappung von zwei Gauß-Verteilungen gebildet wird.For example, an arrangement according to
4
with two laser light sources 1 . 7 whose radiating cones overlap in the manner shown, optimally suitable for a specific distance of the laser light sources 1 . 7 from the surface 3 , for a certain illuminated surface with specific reflection properties and for a special surface contour, in the example a flat surface 3 which are substantially perpendicular to the optical axes of the laser light sources 1 . 7 runs. When the distance of the laser light sources 1 . 7 from the surface 3 is changed and / or if a surface is tested with other reflective properties and / or if a different surface contour to be tested, there are deviations from the largely uniform intensity distribution 12 which is formed by the overlap of two Gaussian distributions.

Bei Reifenprüfgeräten wird im allgemeinen die Lauffläche eines Reifens von innen und/oder von außen geprüft, was in einem Fall eine konkave Oberfläche und im anderen Fall eine konvexe Oberfläche bedeutet. Bei konvexen Oberflächen ist die Beleuchtung der Bildränder besonders schwierig. Darüber hinaus kann der Reifen auch noch an seiner oft stark gewölbten und oftmals glänzenden Seitenwand geprüft werden, was wieder andere Anforderungen an die Beleuchtung stellt.at Tire testers generally become the tread a tire tested from inside and / or outside, which in one case has a concave surface and in the other Case means a convex surface. For convex surfaces Lighting the edges of the picture is especially difficult. In addition, the tire can still be at his often strongly curved and often shiny sidewall be checked, which again other requirements for the Lighting poses.

In
5
ist eine Anordnung dargestellt, die auf die Prüfung der inneren Lauffläche eines Reifens optimal ausgerichtet ist. Links und rechts von der Kamera 11 befindet sich jeweils eine Laserdiode 7, 8. Die Strahlungskegel der Laserdioden 7, 8 überlappen sich, so daß auf der inneren Lauffläche 14 des Reifens 13 die Intensitätsverteilung 15 erzeugt wird, die, ähnlich derjenigen in 4, aus zwei benachbarten, überlagerten Gauß-Verteilungen besteht und weitgehend vergleichmäßigt ist.In
5
an arrangement is shown, which is optimally aligned to the examination of the inner tread of a tire. Left and right of the camera 11 there is one laser diode each 7 . 8th , The radiation cone of the laser diodes 7 . 8th overlap so that on the inner tread 14 of the tire 13 the intensity distribution 15 is generated, which, similar to those in 4 , consists of two adjacent, superimposed Gaussian distributions and is largely uniformed.

Wenn mit der Anordnung der 5 die äußere Lauffläche 16 des Reifens 13 geprüft werden soll, wie in
6
dargestellt, wird auf der äußeren Oberfläche 16 der stark ungleichmäßige Intensitätsverlauf 17 erzeugt mit der größten Intensität in der Mitte und einer zu den Rändern hin stark abfallenden Intensität, die eine Auswertung schwierig oder unmöglich macht.If with the arrangement of the 5 the outer tread 16 of the tire 13 should be checked, as in
6
is shown on the outer surface 16 the strongly uneven intensity course 17 generated with the greatest intensity in the middle and an intensity that drops sharply towards the edges, making evaluation difficult or impossible.

Wenn mit der Anordnung gemäß 5 die Seitenwand 18 des Reifens 13 geprüft wird, wie in
7
gezeigt, entsteht der ebenfalls stark ungleichmäßige Intensitätsverlauf 19 mit einer annähernd gleichen Intensitätsverteilung links von der Mitte und stark abfallenden Intensitäten an den Rändern.If with the arrangement according to 5 the side wall 18 of the tire 13 is checked as in
7
shown, there is also the strong uneven intensity curve 19 with an approximately equal intensity distribution to the left of the center and sharply decreasing intensities at the edges.

In
8
ist die Oberfläche 20 einer Leichtbaustruktur dargestellt, die eine Vertiefung 21 aufweist. Wenn diese Oberfläche 20 von der Anordnung gemäß 5 geprüft wird, entsteht die stark ungleichmäßige Intensitätsverteilung 22.In
8th
is the surface 20 a lightweight structure shown, the one recess 21 having. If this surface 20 from the arrangement according to 5 is checked, the strong uneven intensity distribution arises 22 ,

Wenn bei den ungleichmäßigen Intensitätsverteilungen 17, 19, 22 mehrere Einzelmessungen nach dem Verfahren der DE 103 19 099 durchgeführt werden, kann dadurch zwar die Dynamik des Aufnahmesensors erweitert werden. Es kann allerdings vorkommen, daß auch dadurch keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielbar sind.If at the uneven intensity distributions 17 . 19 . 22 several individual measurements according to the method of DE 103 19 099 can be performed, although the dynamics of the recording sensor can be extended. However, it may happen that even this satisfactory results can not be achieved.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen.task The invention is an improved device of the above specified type to create.

Nach einem ersten Vorschlag wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine erste Gruppe von Laserlichtquellen einschaltbar ist und daß eine zweite Gruppe von Laserlichtquellen einschaltbar ist. Es ist möglich, daß auch noch eine oder mehrere weitere Gruppen von Laserlichtquellen einschaltbar sind. Vorzugsweise werden die andere oder die anderen Gruppen von Laserlichtquellen abgeschaltet, wenn eine Gruppe von Laserlichtquellen eingeschaltet ist. Eine Gruppe im Sinne der Erfindung kann aus einer beliebigen Anzahl von Laserlichtquellen bestehen. Sie kann auch von einer einzigen Laserlichtquelle gebildet werden. Ferner ist es möglich, daß eine oder mehrere Laserlichtquellen, die einer Gruppe angehören, auch einer oder mehreren oder allen anderen Gruppen angehören.To In a first proposal, this object is achieved by that a first group of laser light sources can be switched on is and that a second group of laser light sources switched on is. It is possible that even one or more Further groups of laser light sources can be switched on. Preferably become the other or the other groups of laser light sources turned off when a group of laser light sources turned on is. A group within the meaning of the invention can be made of any Number of laser light sources exist. It can also be from a single one Laser light source are formed. It is also possible that one or more laser light sources belonging to a group belong to one or more or all other groups belong.

Die Einschaltbarkeit und/oder Abschaltbarkeit der Laserlichtquellen einer Gruppe kann auf die Oberfläche des Objekts abgestimmt sein. Insbesondere ist es möglich, verschiedene Gruppen von Laserlichtquellen in Abhängigkeit vom Abstand der zu prüfenden Oberfläche und/oder von den Reflexionseigenschaften der Oberfläche und/oder von der Kontur der Oberfläche einzuschalten und/oder abzuschalten.The Switch-on and / or switch-off of the laser light sources a group can be tuned to the surface of the object be. In particular, it is possible to have different groups of laser light sources depending on the distance of the test Surface and / or the reflective properties of the Surface and / or the contour of the surface to turn on and / or turn off.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.advantageous Further developments are described in the subclaims.

Eine oder mehrere oder alle Laserlichtquellen können verstellbar sein. Insbesondere können die Laserlichtquelle oder die Laserlichtquellen verschwenkbar sein. Hierdurch kann eine weitere Anpassung an die Oberfläche des Objekts erfolgen, insbesondere an den Abstand der zu prüfenden Oberfläche und/oder die Reflexionseigenschaften der Oberfläche und/oder die Kontur der Oberfläche. Einer oder mehreren oder allen Laserlichtquellen, die mehr als einer Gruppe angehören, kann jeweils eine bestimmte Stellung, insbesondere Schwenkstellung, für jede Gruppenzugehörigkeit zugeordnet sein.A or multiple or all laser light sources can be adjustable be. In particular, the laser light source or the Laser light sources can be pivoted. This can be another Adaptation to the surface of the object, in particular at the distance of the surface to be tested and / or the reflection properties of the surface and / or the Contour of the surface. One or more or all laser light sources, which belong to more than one group, can each have one certain position, in particular pivot position, for each Be assigned to group membership.

Es ist möglich, daß sich die Leuchtkegel der Laserlichtquellen einer Gruppe auf der Oberfläche des Objekts überlappen. Unter einem Leuchtkegel im Sinne der Erfindung sollen dabei nicht nur Kreiskegel verstanden werden, sondern auch andere Kegelformen. Die Überlappung der Leuchtkegel einer Gruppe wird vorzugsweise derart ausgestaltet, daß eine möglichst gleichmäßige Intensitätsverteilung auf der Oberfläche erreicht wird.It it is possible that the light cones of the laser light sources overlap a group on the surface of the object. Under a light cone in the context of the invention are not intended only circular cones are understood, but also other cone shapes. The overlap of the light cones of a group is preferred configured such that a uniform as possible Intensity distribution reached on the surface becomes.

Stattdessen oder zusätzlich kann die Anordnung derart getroffen sein, daß sich die Leuchtkegel der Laserlichtquellen einer Gruppe nicht überlappen. Es ist zwar grundsätzlich möglich, daß sich die Randzonen der Leuchtkegel der Laserlichtquellen mehr oder weniger überlappen, wobei sich auch die Leuchtkegel von mehr als zwei Laserlichtquellen überlappen können. Gleichwohl hat sich gezeigt, daß in bestimmten Anwendungsfällen eine Überlappung von zwei oder mehr Leuchtkegeln auf der Oberfläche des Objekts mit Nachteilen behaftet sein kann. Gemäß der Weiterbildung der Erfindung können die Gruppen der Laserlichtquellen derart ausgestaltet sein, daß sich die Leuchtkegel der Laserlichtquellen nicht überlappen. Vorteilhaft ist es allerdings, wenn gleichwohl insgesamt die gesamte zu untersuchende Oberfläche des Objekts beleuchtet wird, wenn also die ausgeleuchteten Bereiche aller Laserlichtquellen aller Gruppen die gesamte Oberfläche ausleuchten.Instead or in addition, the arrangement may be made in such a way that the light cones of the laser light sources of a group do not overlap. It is possible, that the edge zones of the light cone of the laser light sources overlap more or less, including the light cone of more than two laser light sources can overlap. Nevertheless, it has been found that in certain applications an overlap of two or more light cones on the Surface of the object may be subject to disadvantages. According to the embodiment of the invention can the groups of laser light sources be designed such that the light cones of the laser light sources do not overlap. It is advantageous, however, if a total of the total illuminated surface of the object to be examined, So if the illuminated areas of all laser light sources of all Groups illuminate the entire surface.

Nach einem weiteren Vorschlag, für den unabhängig vom ersten Vorschlag Schutz beansprucht wird, wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst. Die Lösung umfaßt eine Vorrichtung zur optischen Prüfung der Oberfläche eines Objekts mit einer oder mehreren Laserlichtquellen, mit einer Kamera und mit einer Beleuchtungsoptik, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Beleuchtungsoptik verstellbar ist. Die Beleuchtungsoptik befindet sich im allgemeinen zwischen der oder den Laserlichtquellen und der Oberfläche des Objekts. Die Verstellung der Beleuchtungsoptik kann auf den Abstand der Oberfläche, die Reflexionseigenschaften der Oberfläche und/oder die Kontur der Oberfläche abgestimmt werden.To another proposal, for which regardless of first proposal protection is claimed, that of the invention underlying object solved by the features of claim 5. The solution comprises a device for optical Checking the surface of an object with a or multiple laser light sources, with a camera and with one Illumination optics, characterized in that the Illumination optics is adjustable. The illumination optics is located generally between the laser light source (s) and the surface of the object. The adjustment of the illumination optics can affect the distance of the surface, the reflection properties the surface and / or the contour of the surface be matched.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind mehrere Laserlichtquellen vorhanden. Es ist möglich, daß für eine oder mehrere oder alle Laserlichtquellen eine verstellbare Beleuchtungsoptik vorhanden ist.To An advantageous development is a plurality of laser light sources available. It is possible that for one or multiple or all laser light sources an adjustable illumination optics is available.

Die Verstellung der Beleuchtungsoptik kann durch eine Verschiebung und/oder eine Verschwenkung der Beleuchtungsoptik und/oder der Laserlichtquelle erzeugt werden.The Adjustment of the illumination optics can be achieved by a shift and / or a pivoting of the illumination optics and / or the laser light source be generated.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Beleuchtungsoptik und eine zweite Beleuchtungsoptik vorgesehen sind. Es ist ferner möglich, daß eine oder mehrere weitere Beleuchtungsoptiken vorgesehen sind. Vorteilhaft ist es, wenn die erste Beleuchtungsoptik und die zweite Beleuchtungsoptik und gegebenenfalls weitere Beleuchtungsoptiken jeweils in Position bringbar sind. In diesem Fall wird die Verstellbarkeit der Beleuchtungsoptik dadurch erreicht, daß zunächst eine erste Beleuchtungsoptik in Position gebracht wird und daß, abgestimmt auf den Abstand, die Reflexionseigenschaften und/oder die Kontur der Oberfläche, bei Bedarf eine zweite Beleuchtungsoptik und/oder eine oder mehrere weitere Beleuchtungsoptiken in Position gebracht werden.A Another advantageous embodiment is characterized in that a provided first illumination optics and a second illumination optics are. It is also possible that one or more further illumination optics are provided. It is advantageous when the first illumination optics and the second illumination optics and possibly further illumination optics in each case in position brought are. In this case, the adjustability of the illumination optics achieved in that first a first illumination optics and that, tuned to the distance, that Reflection properties and / or the contour of the surface, if necessary, a second illumination optics and / or one or more further illumination optics are brought into position.

Die Beleuchtungsoptiken können auf einem gemeinsamen Träger vorgesehen sein. Vorzugsweise ist der Träger bewegbar, insbesondere verschiebbar. Er kann in ver schiedene Positionen bewegt werden. Hierdurch sind die verschiedenen Beleuchtungsoptiken schaltbar.The Illumination optics can be on a common carrier be provided. Preferably, the carrier is movable, in particular displaceable. He can move to different positions become. As a result, the various illumination optics are switchable.

Die beiden Lösungen der Aufgabe der Erfindung können miteinander kombiniert werden.The Both solutions of the object of the invention can be combined with each other.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigtembodiments The invention will be described below with reference to the attached Drawing explained in detail. In the drawing shows

9 eine Prüfvorrichtung für Reifen in einer schematischen Teilansicht mit einer ersten Gruppe von Laserlichtquellen, die eingeschaltet sind, bei der Untersuchung der inneren Lauffläche des Reifens, 9 a tester for tires in a schematic partial view with a first group of laser light sources, which are turned on, when examining the inner tread of the tire,

10 die Vorrichtung nach 9 mit einer zweiten Gruppe von eingeschalteten Laserlichtquellen bei der Untersuchung der äußeren Lauffläche des Reifens, 10 the device after 9 with a second group of laser light sources switched on when examining the outer tread of the tire,

11 die Vorrichtung gemäß 9 und 10 mit einer dritten Gruppe von eingeschalteten Laserlichtquellen bei der Untersuchung der Seitenwand des Reifens, 11 the device according to 9 and 10 with a third group of switched-on laser light sources when examining the sidewall of the tire,

12 einen Teil einer optischen Prüfvorrichtung mit einer verstellbaren Beleuchtungsoptik, 12 a part of an optical test direction with an adjustable illumination optics,

13 eine andere Ausführungsform einer verstellbaren Beleuchtungsoptik, 13 another embodiment of an adjustable illumination optics,

14 eine weitere Ausführungsform einer verstellbaren Beleuchtungsoptik, 14 another embodiment of an adjustable illumination optics,

15 einen Teil eines Reifenprüfgeräts in einer schematischen Seitenansicht und 15 a part of a tire tester in a schematic side view and

16 ein optisches Prüfgerät mit zwei Gruppen von Laserlichtquellen, wobei sich die Laserlichtquellen einer Gruppe nicht überlappen. 16 an optical tester with two groups of laser light sources, wherein the laser light sources of a group do not overlap.

Die in 9 schematisch dargestellte Prüfvorrichtung für die innere Lauffläche 14 eines Reifens besteht aus vier Laserdioden L1, L2, L3 und L4 sowie einer Kamera 11, die eine Aufnahmeoptik und einen CCD-Sensor sowie weitere Bauteile umfaßt. Links von der Kamera 11 befindet sich außen die Laserdiode L1 und innen die Laserdiode L2. Rechts von der Kamera 11 befindet sich außen die Laserdiode L4 und innen die Laserdiode L3. Die Laserdioden L1 und L2 sind bezüglich der Kamera 11 symmetrisch zu den Laserdioden L4 und L3 angeordnet. Die Kamera 11 und die Laserdioden L1, L2, L3, L4 sind auf einem Träger montiert, der einen Meßkopf 23 bildet.In the 9 schematically illustrated test device for the inner tread 14 a tire consists of four laser diodes L1, L2, L3 and L4 and a camera 11 , which includes a receiving optics and a CCD sensor and other components. Left of the camera 11 is located outside the laser diode L1 and inside the laser diode L2. Right from the camera 11 is located outside the laser diode L4 and inside the laser diode L3. The laser diodes L1 and L2 are relative to the camera 11 arranged symmetrically to the laser diodes L4 and L3. The camera 11 and the laser diodes L1, L2, L3, L4 are mounted on a carrier which has a measuring head 23 forms.

Bei der in 9 gezeigten optischen Prüfung der inneren Lauffläche 14 des Reifens ist eine erste Gruppe von Laserdioden eingeschaltet, die von den inneren Laserdioden L2, L3 gebildet wird. Die anderen Laserdioden sind abgeschaltet. Die Strahlungskegel der eingeschalteten Laserdioden L2, L3 überlappen sich auf der inneren Lauffläche 14 des Reifens.At the in 9 shown optical inspection of the inner tread 14 of the tire is turned on by a first group of laser diodes formed by the inner laser diodes L2, L3. The other laser diodes are switched off. The radiation cones of the switched laser diodes L2, L3 overlap on the inner tread 14 of the tire.

In 10 wird mit der Vorrichtung nach 9 die äußere Lauffläche 16 geprüft. Hierzu ist eine zweite Gruppe von Laserdioden eingeschaltet, die aus sämtlichen Laserdioden L1, L2, L3, L4 besteht. Die Strahlungskegel der Laserdioden L1, L2, L3, L4 überlappen sich auf der äußeren Lauffläche 16 des Reifens, und zwar in der Weise, daß sich die Strahlungskegel von jeweils zwei benachbarten Laserdioden L1 und L2, L2 und L3 sowie L3 und L4 überlappen.In 10 will with the device after 9 the outer tread 16 checked. For this purpose, a second group of laser diodes is switched on, which consists of all the laser diodes L1, L2, L3, L4. The radiation cones of the laser diodes L1, L2, L3, L4 overlap on the outer tread 16 of the tire, in such a way that the radiation cone of two adjacent laser diodes L1 and L2, L2 and L3 and L3 and L4 overlap.

Wenn mit der Vorrichtung nach 9 und 10 die äußere Seitenwand 18 des Reifens 13 optisch geprüft wird, wie in 11 gezeigt, ist eine dritte Gruppe von La serdioden eingeschaltet, die aus den Laserdioden L1, L2 und L4 besteht. Hier überlappen sich die Strahlungskegel benachbarter Laserdioden L1 und L2 sowie L2 und L4 auf der äußeren Seitenwand 18.If with the device after 9 and 10 the outer side wall 18 of the tire 13 visually inspected, as in 11 shown, a third group of La serdioden is turned on, which consists of the laser diodes L1, L2 and L4. Here, the radiation cones of adjacent laser diodes L1 and L2 and L2 and L4 overlap on the outer side wall 18 ,

Die Laserdioden L1, L2, L3, L4 sind verstellbar, nämlich verschwenkbar. Die Laserdiode L1 ist in der Stellung gemäß 11 gegenüber der Stellung nach 10 nach links verschwenkt. Die Laserdiode L2 wird, ausgehend von der Stellung gemäß 9, zur Stellung nach 10 nach links verschwenkt und zur Stellung nach 11 noch weiter nach links verschwenkt. Die Laserdiode L3 wird aus der Stellung nach 9 in die Stellung nach 10 nach rechts verschwenkt. Die Laserdiode L4 wird aus der Stellung nach 10 in die Stellung nach 11 nach rechts verschwenkt.The laser diodes L1, L2, L3, L4 are adjustable, namely pivotable. The laser diode L1 is in the position according to 11 opposite the position 10 swung to the left. The laser diode L2 is, starting from the position according to 9 , to the position 10 swiveled to the left and to the position after 11 even further pivoted to the left. The laser diode L3 changes from the position to 9 in the position 10 swiveled to the right. The laser diode L4 will move out of position 10 in the position 11 swiveled to the right.

In 12 ist eine Vorrichtung mit drei Laserdioden L5, L6, L7 gezeigt, deren Strahlrichtungen parallel zueinander verlaufen. Die Laserdioden L5, L6, L7 liegen in einer Ebene. Der Abstand der Laserdioden L5 und L6 ist derselbe wie der Abstand der Laserdioden L6 und L7.In 12 a device with three laser diodes L5, L6, L7 is shown, whose beam directions are parallel to each other. The laser diodes L5, L6, L7 lie in one plane. The spacing of the laser diodes L5 and L6 is the same as the spacing of the laser diodes L6 and L7.

Die Vorrichtung umfaßt ferner eine erste Beleuchtungsoptik, die von den Aufweitungsoptiken 24, 25, 26 gebildet wird, und eine zweite Beleuchtungsoptik, die von den Aufweitungsoptiken 27, 28, 29 gebildet wird. Die Aufweitungsoptiken 24, 25, 26 sind jeweils gleich; sie könnten allerdings auch verschieden voneinander sein. Die Aufweitungsoptiken 27, 28, 29 sind ebenfalls gleich; sie könnten allerdings auch verschieden voneinander sein. Die Aufweitungsoptiken 24, 25, 26 einerseits und 27, 28, 29 andererseits unterscheiden sich voneinander.The apparatus further includes a first illumination optic derived from the expansion optics 24 . 25 . 26 is formed, and a second illumination optics, by the expansion optics 27 . 28 . 29 is formed. The expansion optics 24 . 25 . 26 are the same they could, however, be different from each other. The expansion optics 27 . 28 . 29 are also the same; they could, however, be different from each other. The expansion optics 24 . 25 . 26 on the one hand and 27 . 28 . 29 on the other hand they differ from each other.

Die erste Beleuchtungsoptik 24, 25, 26 und die zweite Beleuchtungsoptik 27, 28, 29 sind auf einem gemeinsamenn Träger 30 befestigt. Der Träger 30 ist beweglich, nämlich längsverschieblich beweglich, und zwar in einer Richtung 31 senkrecht zu den Strahlrichtungen der Laserdioden L5, L6, L7.The first illumination optics 24 . 25 . 26 and the second illumination optics 27 . 28 . 29 are on a common carrier 30 attached. The carrier 30 is movable, namely longitudinally movable, in one direction 31 perpendicular to the beam directions of the laser diodes L5, L6, L7.

In der linken Abbildung gemäß 12 befindet sich der Träger 30 und mit ihm die Beleuchtungsoptiken 24, 25, 26 und 27, 28, 29 in einer ersten Position, in der die erste Beleuchtungsoptik 24, 24, 26 wirksam ist. Die Strahlen der Laserdioden L5, L6, L7 sind auf die Aufweitungsoptiken 24, 25, 26 gerichtet, so daß die Strahlen in Strahlungskegel aufgeweitet werden.In the left figure according to 12 is the carrier 30 and with it the illumination optics 24 . 25 . 26 and 27 . 28 . 29 in a first position, in which the first illumination optics 24 . 24 . 26 is effective. The beams of the laser diodes L5, L6, L7 are on the expansion optics 24 . 25 . 26 directed, so that the rays are widened in radiation cone.

Der Träger 30 kann in eine zweite Position gebracht werden, die in der rechten Abbildung der 12 gezeigt ist. Jetzt sind die Strahlen der Laserdioden L5, L6, L7 auf die Aufweitungsoptiken 27, 28, 29 der zweiten Beleuchtungsoptik gerichtet, durch die die Strahlen zu einem Strahlungskegel mit einem größeren Öffnungswinkel aufgeweitet werden.The carrier 30 can be placed in a second position, which in the right picture of the 12 is shown. Now the beams of the laser diodes L5, L6, L7 are on the expansion optics 27 . 28 . 29 directed to the second illumination optics, by which the rays are expanded to a radiation cone with a larger opening angle.

13 zeigt eine Abwandlung einer verstellbaren Beleuchtungsoptik. In Strahlrichtung hinter der Laserdiode L8 ist eine Aufweitungsoptik 32 vorgesehen, die längs einer Führung 33 in Strahlrichtung beweglich ist. Durch eine Verschiebung der Aufweitungsoptik 32 längs der Führung 33 können die in 13 gezeigten Strahlungskegel mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln erzeugt werden. 13 shows a modification of an adjustable illumination optics. In the beam direction behind the laser diode L8 is an expansion optics 32 provided along a guide 33 is movable in the beam direction. By a shift of the expansion optics 32 along the guide 33 can the in 13 Radiation cone shown are generated with different opening angles.

14 zeigt eine Abwandlung der Anordnung nach 13. Hier ist die Aufweitungsoptik 32 fest montiert. Zur Erzeugung der in 14 gezeigten Strahlungskegel mit verschiedenen Aufweitungswinkeln und verschiedenen Strahlneigungen ist die Laserdiode L8 in Strahlrichtung 34 verschieblich und um eine vertikale Achse verschwenkbar, wie durch den Doppelpfeil 35 dargestellt. 14 shows a modification of the arrangement according to 13 , Here is the expansion optics 32 firmly mounted. To generate the in 14 shown radiation cone with different expansion angles and different beam slopes is the laser diode L8 in the beam direction 34 slidable and pivotable about a vertical axis, as by the double arrow 35 shown.

15 zeigt eine Vorrichtung zur optischen Prüfung der inneren Oberfläche eines Reifens 13, mit der sowohl die innere Lauffläche 14 als auch die innere Schulterfläche 36 des Reifens 13 geprüft werden können. Die Vorrichtung umfaßt eine Kamera 11 und Laserdioden L9, L10, die symmetrisch zur optischen Achse 37 der Kamera 11 angeordnet sind. 15 shows an apparatus for optically examining the inner surface of a tire 13 with both the inner tread 14 as well as the inner shoulder surface 36 of the tire 13 can be tested. The device includes a camera 11 and laser diodes L9, L10, which are symmetrical to the optical axis 37 the camera 11 are arranged.

Eine erste Gruppe von Laserdioden wird durch die Laserdiode L9 gebildet, die einen Großteil der inneren Lauffläche 14 und die untere innere Schulterfläche 36 be leuchtet. Die zweite Gruppe wird von der Laserdiode L10 gebildet, die ebenfalls einen Großteil der inneren Lauffläche 14 einschließlich des von der Laserdiode L9 nicht erfaßten Teils und die obere innere Schulterfläche 36 beleuchtet. Durch die beiden Gruppen von Laserdioden L9, L10 kann die gesamte innere Fläche des Reifens 13 geprüft werden. Die Laserdioden L9, L10 sind derart angeordnet, daß im Endergebnis keine Abschattungen verbleiben.A first group of laser diodes is formed by the laser diode L9, which occupies most of the internal tread 14 and the lower inner shoulder surface 36 illuminated. The second group is formed by the laser diode L10, which also forms a majority of the inner tread 14 including the part not detected by the laser diode L9 and the upper inner shoulder surface 36 illuminated. Through the two groups of laser diodes L9, L10, the entire inner surface of the tire 13 being checked. The laser diodes L9, L10 are arranged such that no shadowing remains in the final result.

Die Anordnung gemäß 16 entspricht im wesentlichen derjenigen nach 9, 10, 11, wobei die Laserdioden L11, L21, L12, L22 den Laserdioden L1, L2, L3, L4 entsprechen. Die Laserdioden L11, L12 bilden eine erste Gruppe. Die Strahlungskegel der Laserdioden L11, L12 überlappen sich nicht. In gleicher Weise überlappen sich die Strahlungskegel der Laserdioden L21, L22, die die zweite Gruppe bilden, nicht. Bei der Prüfung sind zunächst die Laserdioden L11, L12 der ersten Gruppe eingeschaltet und danach die Laserdiodenn L21, L22 der zweiten Gruppe.The arrangement according to 16 is essentially the same as 9 . 10 . 11 wherein the laser diodes L11, L21, L12, L22 correspond to the laser diodes L1, L2, L3, L4. The laser diodes L11, L12 form a first group. The radiation cones of the laser diodes L11, L12 do not overlap. In the same way, the radiation cones of the laser diodes L21, L22, which form the second group, do not overlap. In the test, first the laser diodes L11, L12 of the first group are turned on, and thereafter the laser diodes L21, L22 of the second group.

Die Strahlungskegel benachbarter Laserdioden L11 und L21, L21 und L12 und L12 und L22 überlappen sich jeweils. Hierdurch wird im Endergebnis die gesamte Oberfläche 3 des Objekts ausgeleuchtet.The radiation cones of adjacent laser diodes L11 and L21, L21 and L12 and L12 and L22 overlap each other. This will result in the entire surface 3 of the object illuminated.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung zur optischen Prüfung der Oberfläche eines Objekts geschaffen, bei der einzeln oder als Gruppe schaltbare und/oder tauschbare Laserlichtquellen vorhanden sind, die jeweils auf eine bestimmte Aufnahmesituation optimiert sind. Dabei können einzelne Laserlichtquellen in mehreren Gruppen verwendet werden.By The invention will be a device for optical inspection created the surface of an object in which individually or as a group switchable and / or exchangeable laser light sources are present, each on a specific shooting situation are optimized. In this case, individual laser light sources be used in several groups.

Statt ganze Lichtquellen einzuschalten oder zu tauschen, oder zusätzlich zu diesen Maßnahmen, können auch Beleuchtungsoptiken gewechselt werden, also beispielsweise Laserdioden mit oder ohne Linsen oder mit unterschiedlichen Linsen oder sonstigen Optiken verwendet werden, wie in 12 gezeigt. Es können sphärische, asphärische und/oder anamorphotische Abbildungsoptiken eingesetzt werden sowie Keile, Prismen, Spiegel, Hologramme und/oder andere abbildende Elemente.Instead of switching on or exchanging entire light sources, or in addition to these measures, illumination optics can also be changed, that is, for example, laser diodes with or without lenses or with different lenses or other optics can be used, as in FIG 12 shown. Spherical, aspherical and / or anamorphic imaging optics may be employed as well as wedges, prisms, mirrors, holograms and / or other imaging elements.

Die Beleuchtungsoptiken können manuell oder automatisch gewechselt werden. Sie können angeschraubt. oder eingeschwenkt und/oder in Winkel und/oder Abstand zur Lichtquelle variiert werden, um eine Anpassung an die entsprechenden Gegebenheiten zu erreichen, insbesondere hinsichtlich Fokus, Vergrößerung, Abbildung und/oder Strahlrichtung. Es ist allerdings auch möglich, die Lichtquelle in Position und/oder Strahlrichtung zu modifizieren, wie in 14 gezeigt.The illumination optics can be changed manually or automatically. You can screwed on. or pivoted in and / or varied in angle and / or distance from the light source in order to achieve an adaptation to the corresponding conditions, in particular with regard to focus, magnification, imaging and / or beam direction. However, it is also possible to modify the light source in position and / or beam direction, as in 14 shown.

Für jede derart angepaßte Beleuchtung kann das Verfahren nach der DE 103 19 099 B4 angewendet werden, es können also Einzelaufnahmen bei unterschiedlichen Kameraeinstellungen (Verstärkung, Blende, Verschlußzeit etc.) gemacht werden, jeweils optimiert für einzelne Bildbereiche im Gesichtsfeld der Kamera, z. B. hohe Verstärkungswerte für optimales Eingangssignal in dunklen Bildbereichen und niedrige Verstärkungswerte, möglicherweise mit verkürzter Belichtungszeit, für auch bei optimierter Beleuchtung noch stark reflektierende Bildbereiche.For any such adapted illumination, the method according to the DE 103 19 099 B4 be applied, so it can be single shots at different camera settings (gain, aperture, shutter speed, etc.) are made, each optimized for individual image areas in the field of view of the camera, z. High gain values for optimal input signal in dark image areas and low gain values, possibly with shortened exposure time, for still highly reflective image areas even with optimized illumination.

Zusätzlich können auch Einzelaufnahmen oder bereits nach der DE 103 19 099 B4 kombinierte Aufnahmen mit einzelnen Beleuchtungszuständen kombiniert werden. So ist es beispielsweise denkbar, bei Beleuchtungsanordnungen unter einem bestimmten Winkel zur Beobachtung auftretende Abschattungen auf strukturierten Oberflächen durch weitere Beleuchtungsanordnungen unter anderen Winkeln zu eliminieren, wie in 15 gezeigt.In addition, single shots or already after the DE 103 19 099 B4 Combined recordings are combined with individual lighting conditions. Thus, it is conceivable, for example, to eliminate shadowing on structured surfaces occurring at illumination arrangements at a certain angle for observation by further illumination arrangements at other angles, as in FIG 15 shown.

Es können auch Strahlquellen nacheinander auf unterschiedliche Objektpunkte ausgerichtet werden, um in der Kombination nach DE 103 19 099 B4 komplett ausgeleuchtete Ergebnisbilder zu erhalten, wie in 16 gezeigt.It is also possible to align the beam sources successively with different object points in order to move in the combination DE 103 19 099 B4 to get completely lit result images, as in 16 shown.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19944314 C2 [0007]
- DE 10319099 B4 [0007, 0012, 0062, 0063, 0064]
- DE 4231578 C2 [0011]
- DE 10319099 [0020]

Claims

Device for optically testing the surface ( 3 . 14 . 16 . 18 . 20 . 36 ) of an object with several laser light sources ( 1 . 7 . 8th . 9 ; L1, L2, L3, L4; L5, L6, L7; L9, L10; L11, L21, L12, L22) and with a camera ( 11 ), characterized in that a first group of laser light sources (L2, L3; L9; L11, L12) can be switched on and that a second group of laser light sources (L1, L2, L3, L4, L10, L21, L22) can be switched on.

Device according to claim 1, characterized in that that one or more other groups of laser light sources (L1, L2, L4) are switched on.

Device according to Claim 1 or 2, characterized in that one or more or all laser light sources (L1, L2, L3, L4; L8) adjustable, in particular pivotable, are.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light cones of the laser light sources (L2, L3, L1, L2, L2, L3, L3, L4, L1, L2, L2, L4) of a group overlap.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light cones of the laser light sources (L9, L10, L11, L12, L21, L22) of a group do not overlap.

Device for optically testing the surface ( 3 ) of an object with one or more laser light sources (L5, L6, L7; L8), with a camera and with illumination optics ( 24 . 25 . 26 ; 27 . 28 . 29 ; 32 ), characterized in that the illumination optics ( 24 . 25 . 26 ; 27 . 28 . 29 ; 32 ) is adjustable.

Apparatus according to claim 6, characterized in that a first illumination optical system ( 24 . 25 . 26 ) and a second illumination optics ( 27 . 28 . 29 ) are provided.

Device according to claim 7, characterized in that that one or more further illumination optics provided are.

Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the illumination optics ( 24 . 25 . 26 ; 27 . 28 . 29 ) on a common carrier ( 30 ) are provided.

Device according to one of claims 6 to 9, characterized by the characteristics of one or more of the Claims 1 to 5.