[发明专利]用于物体检查的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1所述的检查物体、特别是表面形态的 方法和设备。另外本发明涉及教授该方法之后该方法的应用。

背景技术

已经公知了多种方法和设备来采用光学辅助装置检查物体表面的状 态。该表面可以经过施加倾斜光线来量化。通过这些方式，污物颗粒、 不均匀性、粗糙度、加工痕迹等可被定位和量化。这取决于不同于所期 望形式的异常特性形成了与被照明和阴影边缘相关的强明亮/黑暗区域， 得出三维的状态。这种过程被充分表示为DE19716264A1所示的光线或 倾斜光过程。相应的效果被表示为遮光或阴影塑形。在光线的入射角、 所述表面部分的定向和位置、特别是其高度和节矩以及反射光的出射角 之间总体存在一种函数关系。反射光通过例如线性或矩阵CCD传感器的 光传感器捕捉和测量，并且由此进行数字图像再造。这种方法最适用于 检测准时、线性和经常重新出现的偏差，例如污物颗粒或刮痕。

DE3540288C2描述一种光学控制装置，可以控制印刷电路板上的焊 接结合部。焊接结合部被光线照明，并且垂直于结合部反射的光被捕捉。

DE4123916C2描述一种用于实现被检查物体的表面属性和缺陷的动 态照明和分类的方法和设备。

DE19716228C2描述一种表面分析的方法和设备，其中可以确定某些 刮痕和污染物。被检查表面通过特殊光源来照明。

DE19716543A1描述一种表面分析的方法和设备，其中吸收材料被安 装在该光源之上。

DE19716493A1描述一种采用两个光源进行表面分析的方法和设备， 其中两个光源与相应的光检测设施相关。

公知的方法和设备指出只可从一个优选方向检测区别标记。例如在 片材或纸张的制造中，表示出被制造表面通过优选方向来定性。此优选 的方向只可含糊地通过公知的方法和设备来确定。此外，这种设备的校 正非常昂贵，并且造成不准确的测量结果。因此，本发明当前的任务在 于制备一种用于所谓新方法的设备，使其可以捕捉颗粒表面结构，而独 立于优选方向。另外，本发明的任务在于简化该方法，并且提供一种可 以结合该设备而准确校正的装置。

在专利授权之后，这种任务将通过权利要求1所述的设备来实现。 另外此任务将经由独立权利要求的需要来实现。本发明的成功实施是主 要权利要求的主题。

采用WO02/090952A1所述的用于特别是表面区段的物体的非接触检 查的公知设备所进行的研究已经表示出表面区段的不充分捕捉是由于必 须考虑光源的优选方向的需要而造成的，这意味着光源必须被准确调节， 其中光轴和入射角必须被调节，使其都位于相同的光平面内。其结果的 精度取决于光平面相对于所述材料表面的优选方向的位置。如权利要求1 所限定那样，因此需要准确地配置三个光源，其中这些光源的光轴是变 化和不平行的。由此，保证优选方向上的表面形态独立于该装置的特定 取向，现在从不同方向上照明该装置，使得测量结果不再取决于该装置 和优选方向的相对位置。

光源的光束轴线的入射角应该相对于被检查的表面区段优选地在70 °和10°的范围内对准。

光轴应该垂直于被检查的表面区段对准，光束轴线趋于朝向该光轴。

在所有光源最佳地照明相同表面区段的情况下，光轴应该以交叉形 式相互交叉。采用这种交叉形式，所形成的中间区段将限定被检查的实 际表面区段。特别有利的是在光源的所有光束轴线在被检查的表面区段 上的一个点上交叉时来自于所有光源的辐射光直接集中在该表面区段 上。

来自于三个光源的三个光轴如何相互对准是相对随意的。为了保证 被检查的表面区段的一致性照明，特别有利的是光轴以等距内部角相互 对准。换言之，将具有三个相应相关的光轴的三个光源以120°的角度配 置将三个光轴分开。如果照明该表面的光源包括平行光，表面状态的特 别准确测量可来自于从表面反射的颜色和/或灰度值信息。

例如激光的具有实际平行光的光源是相对昂贵的。为了有效地减小 相应的制造成本，因此有利的是在例如发光二极管的光源以及被检查的 表面区段之间配置光学元件，造成光线变得平行。这种光学元件例如是 透镜，或者甚至更好是菲涅耳透镜，或者首先是包括多个透镜以便进行 所需任务的透镜系统。

捕捉来自于该表面的反射光的光传感器应该最好配置成使其光轴相 对于表面区段垂直。