DE102017113960A1

DE102017113960A1 - Optical recording system

Info

Publication number: DE102017113960A1
Application number: DE102017113960.5A
Authority: DE
Inventors: Jens Becker
Original assignee: Cruse Spezialmaschinen GmbH
Current assignee: Cruse Spezialmaschinen GmbH
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2018-12-27
Also published as: WO2018234508A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Aufnahmesystem (1) zur Erfassung einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur eines Objekts, wobei das optische Aufnahmesystem (1) einen Aufnahmekopf (4) und ein Objektträgerelement (2) aufweist, wobei der Aufnahmekopf (4) beabstandet von dem Objektträgerelement (2) angeordnet ist, wobei in oder an dem Aufnahmekopf (4) ein Sensorelement (6) zur Erfassung optischer Informationen angeordnet ist, und wobei das optische Aufnahmesystem (1) so ausgebildet ist, dass ein Beobachtungswinkel, unter dem das optische Aufnahmesystem (1) das Objekt erfasst, einstellbar ist. Erfindungsgemäß ist in oder an dem Aufnahmekopf (4) ein Spiegelelement (9) zur Reflexion eines Bildes des Objekts in Richtung des Sensorelements (6) angeordnet, wobei das Sensorelement (6) so angeordnet ist, dass es ein von dem Spiegelelement (9) reflektiertes Bild des Objekts erfassen kann.

The invention relates to an optical recording system (1) for detecting a three-dimensional surface structure of an object, the optical recording system (1) having a recording head (4) and a slide element (2), the recording head (4) being spaced from the slide element (2). is arranged, wherein in or on the recording head (4), a sensor element (6) is arranged for detecting optical information, and wherein the optical pickup system (1) is formed so that an observation angle at which the optical pickup system (1) the object recorded, is adjustable. According to the invention, a mirror element (9) for reflecting an image of the object in the direction of the sensor element (6) is arranged in or on the recording head (4), the sensor element (6) being arranged such that it reflects one of the mirror element (9) Capture the image of the object.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Aufnahmesystem zur Erfassung einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur eines Objekts, wobei das optische Aufnahmesystem einen Aufnahmekopf und ein Objektträgerelement aufweist, wobei der Aufnahmekopf beabstandet von dem Objektträgerelement angeordnet ist, wobei in oder an dem Aufnahmekopf ein Sensorelement zur Erfassung optischer Informationen angeordnet ist, und wobei das optische Aufnahmesystem so ausgebildet ist, dass ein Beobachtungswinkel, unter dem das optische Aufnahmesystem das Objekt erfasst, einstellbar ist.The invention relates to an optical recording system for detecting a three-dimensional surface structure of an object, the optical recording system having a recording head and a slide element, the recording head being spaced from the slide element, wherein a sensor element for detecting optical information is arranged in or on the recording head, and wherein the optical pickup system is configured so that an observation angle at which the taking optical system detects the object is adjustable.

Aus dem Stand der Technik sind optische Aufnahmesysteme zur Erfassung einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur bekannt, die eine Auflagefläche zum Positionieren und Halten von Objekten bereitstellen. Die Aufnahmesysteme sind dazu geeignet, ein Objekt aus unterschiedlichen Blickwinkeln mit Hilfe eines Aufnahmekopfes zu erfassen. Allerdings wird zur Unterbringung dieser Aufnahmesysteme eine vergleichsweise große Raumhöhe benötigt, da ein Bildweg zwischen dem zu erfassenden Objekt und dem Sensorelement vergleichsweise lang ist. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein besonders kompaktes stationäres Aufnahmesystem bereitzustellen.From the prior art optical recording systems for detecting a three-dimensional surface structure are known, which provide a support surface for positioning and holding objects. The recording systems are suitable for capturing an object from different angles with the aid of a recording head. However, a comparatively large ceiling height is required to accommodate these recording systems, since an image path between the object to be detected and the sensor element is comparatively long. The invention is therefore based on the object to provide a particularly compact stationary recording system.

Die Aufgabe wird gelöst durch das eingangs beschriebene optische Aufnahmesystem, wobei in oder an dem Aufnahmekopf ein Spiegelelement zur Reflexion eines Bildes des Objekts in Richtung des Sensorelements angeordnet ist, wobei das Sensorelement so angeordnet ist, dass es ein von dem Spiegelelement reflektiertes Bild des Objekts erfassen kann.The object is achieved by the optical recording system described above, wherein a mirror element for reflecting an image of the object in the direction of the sensor element is arranged in or on the recording head, wherein the sensor element is arranged so that it detects an image of the object reflected by the mirror element can.

Das optische Aufnahmesystem kann somit wesentlich kompakter dimensioniert werden. Insbesondere eine übermäßige Höhe des Aufnahmesystems kann hierdurch vermieden werden. Bei dem Objektträgerelement kann es sich erfindungsgemäß um einen Tisch, um eine Halteplatte oder um ein vergleichbares Element handeln, das bevorzugt eine ebene Oberfläche aufweist. Bei dem Sensorelement kann es sich erfindungsgemäß um eine Kamera handeln, insbesondere um eine Zeilenkamera. Indem der Beobachtungswinkel eingestellt wird, lässt sich das Objekt aus unterschiedlichen Winkeln erfassen. Das von dem Sensorelement aufgenommene Bild ändert sich in Abhängigkeit des Beobachtungswinkels. Die Aufnahme mehrere Bilder aus unterschiedlichen Winkeln ist notwendig, damit eine dreidimensionale Darstellung des zu erfassenden Objekts aus mehreren Einzelbildern berechnet werden kann.The optical recording system can thus be dimensioned much more compact. In particular, an excessive height of the recording system can be avoided. According to the invention, the slide element can be a table, a holding plate or a comparable element which preferably has a flat surface. According to the invention, the sensor element may be a camera, in particular a line scan camera. By adjusting the observation angle, the object can be detected from different angles. The image taken by the sensor element changes depending on the observation angle. The recording of multiple images from different angles is necessary so that a three-dimensional representation of the object to be detected can be calculated from a plurality of individual images.

Das Sensorelement und/oder weitere Komponenten des optischen Aufnahmesystems können in den Aufnahmekopf integriert sein. Es ist alternativ möglich, dass das Sensorelement und/oder weitere Komponenten des optischen Aufnahmesystems an einer Außenseite des Aufnahmekopfs angeordnet sind. Der Aufnahmekopf kann erfindungsgemäß über ein Stützelement mit dem Objektträgerelement verbunden sein.The sensor element and / or further components of the optical recording system can be integrated in the recording head. It is alternatively possible for the sensor element and / or further components of the optical pickup system to be arranged on an outer side of the pickup head. The receiving head can be connected according to the invention via a support member with the slide member.

Das Spiegelelement reflektiert ein Bild des Objekts in Richtung des Sensorelements. Das Spiegelelement ermöglicht eine äußerst kompakte Bauform des Aufnahmekopfs. Die Höhe vorbekannter optischer Aufnahmesysteme ist unter anderem davon abhängig, welches Sensorelement und welches Objektiv verwendet werden. Außerdem kann die Höhe von den Dimensionen des zu erfassenden Objekts abhängig sein. In manchen Fällen können optische Aufnahmesysteme eine große Bauhöhe aufweisen, da ein vergleichsweise langer Bildweg zwischen dem Objekt und dem Sensorelement notwendig ist, um das Objekt vollständig zu erfassen. Erfindungsgemäß wird die Bauhöhe des optischen Aufnahmegeräts dadurch verringert, dass das Spiegelelement Lichtstrahlen seitlich ablenkt.The mirror element reflects an image of the object in the direction of the sensor element. The mirror element allows an extremely compact design of the recording head. The height of previously known optical recording systems depends, among other things, on which sensor element and which objective are used. In addition, the height may depend on the dimensions of the object to be detected. In some cases, optical pick-up systems may have a large height because a comparatively long image path between the object and the sensor element is necessary to fully detect the object. According to the invention, the height of the optical recording device is reduced by the fact that the mirror element deflects light rays laterally.

Bevorzugt sind das Sensorelement und das Spiegelelement in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, wobei die gemeinsame Ebene parallel zu einer Ebene ausgerichtet ist, die durch eine Oberfläche des Objektträgerelements definiert wird. Hierdurch wird insbesondere eine besonders kompakte Bauform des Aufnahmekopfs ermöglicht.Preferably, the sensor element and the mirror element are arranged in a common plane, wherein the common plane is aligned parallel to a plane defined by a surface of the slide element. As a result, in particular a particularly compact design of the recording head is made possible.

Es ist bevorzugt, wenn das Sensorelement drehbar ausgebildet ist, sodass der Beobachtungswinkel, unter dem das optische Aufnahmesystem das Objekt erfasst, einstellbar ist. Durch eine Drehung des Sensorelements wird es erreicht, dass das Objekt unter einem anderen Beobachtungswinkel erfasst werden kann, denn von dem Objekt ausgehende Lichtstrahlen treffen nach der Drehung in einem abweichenden Winkel auf das Sensorelement. Es ist erfindungsgemäß möglich, dass das Sensorelement manuell verschwenkt werden kann. Es ist besonders bevorzugt, wenn das optische Aufnahmesystem ein Antriebselement zur selbsttätigen Verschwenkung des Sensorelements aufweist.It is preferred if the sensor element is rotatable so that the viewing angle at which the optical pickup system detects the object is adjustable. By rotating the sensor element, it is achieved that the object can be detected under a different viewing angle, because light beams emanating from the object hit the sensor element after rotation at a different angle. It is possible according to the invention that the sensor element can be pivoted manually. It is particularly preferred if the optical recording system has a drive element for the automatic pivoting of the sensor element.

Erfindungsgemäß ist es möglich, dass das optische Aufnahmesystem ein Steuersystem aufweist, das eine Ansteuerung des Antriebselements erlaubt, um das Sensorelement automatisiert zu verschwenken. Das Steuersystem kann eine Rechnereinheit und optional zusätzlich eine Eingabeeinheit zur Eingabe von Informationen in die Rechnereinheit umfassen. Erfindungsgemäß kann das Steuersystem außerdem so eingerichtet sein, dass damit eine Berechnung der dreidimensionalen Oberflächenstruktur des Objekts aus mehreren Einzelbildern möglich ist.According to the invention, it is possible for the optical pickup system to have a control system that allows activation of the drive element in order to pivot the sensor element automatically. The control system may include a computer unit and optionally additionally an input unit for inputting information into the computer unit. According to the invention, the control system can also be set up so that a calculation of the three-dimensional surface structure of the object from a plurality of individual images is possible.

Wenn das Sensorelement verschwenkt wird, dann kann das Objekt aus unterschiedlichen Beobachtungswinkeln erfasst werden. Dazu muss Objekt auf dem Objektträgerelement nicht notwendigerweise in eine andere Position verbracht werden. Es hat sich herausgestellt, dass allein durch eine Verschwenkung des Sensorelements eine Erfassung des Objekts aus unterschiedlichen Beobachtungswinkeln zur dreidimensionalen Wiedergabe des Objekts möglich ist. Es ist optional allerdings möglich, dass eine Position des Objekts relativ zu dem Aufnahmekopf verändert wird, wenn das Sensorelement verschwenkt wird. If the sensor element is pivoted, then the object can be detected from different observation angles. For this purpose, object on the slide element does not necessarily have to be moved to another position. It has been found that capturing the object from different observation angles for three-dimensional reproduction of the object is possible only by pivoting the sensor element. However, it is optionally possible that a position of the object relative to the pickup head is changed when the sensor element is pivoted.

Es ist erfindungsgemäß außerdem möglich, dass zusätzlich auch das Spiegelelement verschwenkbar ausgebildet ist. It is according to the invention also possible that in addition, the mirror element is designed to be pivotable.

Hierdurch ist eine zusätzliche Möglichkeit zur Einstellung des Beobachtungswinkels gegeben. Dabei kann das Spiegelelement ein Antriebselement aufweisen, sodass das Spiegelelement nicht von Hand verschwenkt werden muss.This provides an additional possibility for setting the observation angle. In this case, the mirror element may have a drive element, so that the mirror element does not have to be pivoted by hand.

Es ist bevorzugt, wenn das Sensorelement quer zu einem Bildweg verlagerbar ist, sodass der Beobachtungswinkel, unter dem das optische Aufnahmesystem das Objekt erfasst, einstellbar ist. Als Bildweg soll vorliegend ein Abschnitt des optischen Aufnahmesystems bezeichnet werden, der durch den Verlauf von Lichtstrahlen definiert wird, die von dem zu erfassenden Objekt ausgehen und am Ende ihres Verlaufs auf das Sensorelement treffen. Wird das Sensorelement quer zu dem Bildweg verlagert, so ändert sich der Beobachtungswinkel, unter dem das Objekt erfasst wird. Es ist besonders bevorzugt, wenn in dem Bildweg mindestens eine Linse angeordnet ist, die so ausgebildet ist, dass sie von dem Objekt ausgehende Lichtstrahlen so bricht, dass eine vergleichsweise große Änderung des Beobachtungswinkels bereits bei einer geringen Änderung einer Verlagerungsposition des Sensorelements quer zu dem Bildweg erfolgt. Wenn das Sensorelement nur geringfügig verlagert werden muss, um den Beobachtungswinkel zu verändern, dann muss für das Sensorelement nur eine kurze Verlagerungsstrecke vorgesehen werden. Folglich kann der Aufnahmekopf kompakt ausgebildet sein, obwohl das Sensorelement in dem Aufnahmekopf verlagerbar angeordnet ist. Wie bei der Verschwenkung des Sensorelements gilt auch bei der Verlagerung des Sensorelements, dass eine Änderung der Position des Objekts relativ zu dem Aufnahmekopf nicht notwendig ist, um das Objekt unter unterschiedlichen Beobachtungswinkeln zu erfassen und dreidimensional rekonstruieren zu können.It is preferred if the sensor element is displaceable transversely to an image path, so that the observation angle at which the optical recording system detects the object is adjustable. In the present case, an image path is to be understood as meaning a section of the optical recording system which is defined by the course of light rays emanating from the object to be detected and meeting the sensor element at the end of its course. If the sensor element is displaced transversely to the image path, the viewing angle under which the object is detected changes. It is particularly preferred if at least one lens is arranged in the image path and is designed such that it breaks light beams emanating from the object such that a comparatively large change in the viewing angle already occurs with a slight change in a displacement position of the sensor element transversely to the image path he follows. If the sensor element only has to be displaced slightly in order to change the viewing angle, then only a short displacement distance has to be provided for the sensor element. Consequently, the pickup head can be made compact although the sensor element is displaceably arranged in the pickup head. As in the case of the pivoting of the sensor element, it also applies to the displacement of the sensor element that a change in the position of the object relative to the recording head is not necessary in order to be able to detect the object at different observation angles and reconstruct it three-dimensionally.

Vorzugsweise weist das optische Aufnahmesystem eine Linse auf, die in einem Bildweg zwischen dem Sensorelement und dem Spiegelelement angeordnet ist. Die mindestens eine Linse bildet ein Objektiv oder einen Teil eines Objektivs des optischen Aufnahmesystems. Mittels des Objektivs können eine Schärfeneinstellung, eine Vergrößerung und/oder sonstige Wiedergabecharakteristika eines Bildes des Objekts verändert werden. Erfindungsgemäß können zwei oder mehr Linsen in dem Bildweg zwischen dem Sensorelement und dem Spiegelelement angeordnet sein.Preferably, the optical pickup system comprises a lens which is arranged in an image path between the sensor element and the mirror element. The at least one lens forms an objective or a part of an objective of the optical recording system. By means of the objective, a focus adjustment, an enlargement and / or other reproduction characteristics of an image of the object can be changed. According to the invention, two or more lenses may be arranged in the image path between the sensor element and the mirror element.

Vorzugsweise weist das optische Aufnahmesystem mindestens eine Linse auf, die in einem Bildweg zwischen dem Spiegelelement und dem Objektträgerelement angeordnet ist. Die mindestens eine Linse kann eigenständig oder in Kombination mit der mindestens einen Linse, die in dem Bildweg zwischen dem Sensorelement und dem Spiegelelement angeordnet ist, ein Objektiv des optischen Aufnahmesystems bilden.Preferably, the optical pickup system comprises at least one lens disposed in an image path between the mirror element and the slide member. The at least one lens, independently or in combination with the at least one lens, which is arranged in the image path between the sensor element and the mirror element, form an objective of the optical pickup system.

Es ist vorteilhaft, wenn die mindestens eine Linse entlang eines Abschnitts des Bildwegs verlagerbar ist und/oder aus dem Bildweg heraus verschwenkbar ist. Durch eine Verlagerung der Linse können verschiedene optische Parameter des Objektivs angepasst werden. Einige Parameter des Objektivs lassen sich nur durch die Verwendung einer anderen Linse ändern. Hierzu kann die mindestens eine Linse verschwenkbar in dem Bildweg angeordnet sein. Es ist beispielsweise möglich, eine erste Linse aus dem Bildweg heraus zu verschwenken und eine zweite Linse in den Bildweg hinein zu verschwenken, sodass die zweite Linse anstatt der ersten Linse verwendet wird.It is advantageous if the at least one lens is displaceable along a portion of the image path and / or is pivotable out of the image path. By shifting the lens different optical parameters of the lens can be adjusted. Some parameters of the lens can only be changed by using a different lens. For this purpose, the at least one lens can be arranged pivotably in the image path. For example, it is possible to pivot a first lens out of the image path and to pivot a second lens into the image path so that the second lens is used instead of the first lens.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn das optische Aufnahmesystem ein Antriebssystem zur Verlagerung und/oder zur Verschwenkung der mindestens einen Linse aufweist. Das Antriebssystem kann erfindungsgemäß mindestens einen Elektromotor aufweisen. Erfindungsgemäß kann das vorhergehend beschriebene Steuersystem zur Ansteuerung des Antriebssystems verwendet werden.It is particularly advantageous if the optical recording system has a drive system for displacing and / or pivoting the at least one lens. The drive system may according to the invention comprise at least one electric motor. According to the invention, the previously described control system can be used to control the drive system.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Sensorelement in dem Aufnahmekopf angeordnet, wobei der Aufnahmekopf staubdicht verschlossen ist. Das Sensorelement ist somit vor Staub und sonstigen schädlichen Umwelteinflüssen geschützt. Erfindungsgemäß können darüber hinaus weitere Komponenten des optischen Aufnahmesystems in dem Aufnahmekopf enthalten sein, beispielsweise die mindestens eine Linse, die in dem Bildweg zwischen dem Sensorelement und dem Spiegelelement angeordnet ist. Der Aufnahmekopf kann eine Öffnungsklappe aufweisen, die geöffnet werden kann, um das Sensorelement und gegebenenfalls weitere in dem Aufnahmekopf angeordnete Komponenten des optischen Aufnahmesystems zu Wartungszwecken von außen zugänglich zu machen.According to a preferred embodiment of the invention, the sensor element is arranged in the receiving head, wherein the receiving head is sealed dust-tight. The sensor element is thus protected against dust and other harmful environmental influences. Moreover, according to the invention, further components of the optical recording system can be contained in the recording head, for example the at least one lens which is arranged in the image path between the sensor element and the mirror element. The receiving head can have an opening flap, which can be opened to the sensor element and optionally further arranged in the receiving head components of the optical pickup system to be accessible from outside for maintenance purposes.

Es ist erfindungsgemäß möglich, dass das optische Aufnahmesystem einen Infrarotfilter aufweist, der in einem Bildweg zwischen dem Sensorelement und dem Objektträgerelement angeordnet ist. Der Bildweg zwischen dem Sensorelement und dem Objektträgerelement umfasst sowohl den Bildweg zwischen dem Sensorelement und dem Spiegelelement als auch den Bildweg zwischen dem Spiegelelement und dem Objektträgerelement. Der Infrarotfilter erlaubt es, Infrarotlicht zu filtern, wodurch störende Einflüsse durch Infrarotlicht auf das Sensorelement vermieden werden können.It is possible according to the invention that the optical recording system has an infrared filter which is arranged in an image path between the sensor element and the slide element. The image path between the sensor element and the slide element comprises both the image path between the sensor element and the mirror element and the image path between the mirror element and the slide element. The infrared filter makes it possible to filter infrared light, whereby disturbing influences by infrared light on the sensor element can be avoided.

Vorzugsweise weist das optische Aufnahmesystem einen Polfilter auf, der in einem Bildweg zwischen dem Sensorelement und dem Objektträgerelement angeordnet ist. Hiermit lässt sich beispielsweise gezielt Licht filtern, das von spiegelnden Oberflächen reflektiert wurde. Unerwünschte Reflexionseffekte können somit vermieden oder zumindest abgeschwächt werden.The optical recording system preferably has a polarizing filter which is arranged in an image path between the sensor element and the slide element. For example, this allows specific filtering of light that has been reflected by reflecting surfaces. Unwanted reflection effects can thus be avoided or at least mitigated.

Es ist bevorzugt, wenn der Polfilter drehbar ist, entlang eines Abschnitts des Bildwegs verschiebbar ist und/oder aus dem Bildweg heraus verschwenkbar ist. Durch eine Verlagerung und/oder Drehung des Polfilters kann dessen Wirkungsweise verändert werden. Durch ein Verschwenken des Polfilters aus dem Bildweg heraus wird der Polfilter in dem optischen Aufnahmesystem deaktiviert. Das optische Aufnahmesystem kann erfindungsgemäß mindestens ein Antriebselement zur Verlagerung, zur Drehung und/oder zur Verschwenkung des Polfilters aufweisen. Das vorangehend beschriebene Steuersystem kann zur Ansteuerung des mindestens einen Antriebselements des Polfilters eingesetzt werden.It is preferred if the polarizing filter is rotatable, is displaceable along a portion of the image path and / or can be pivoted out of the image path. By a shift and / or rotation of the pole filter whose operation can be changed. By pivoting the pole filter out of the image path, the polarizing filter in the optical recording system is deactivated. The optical recording system according to the invention may comprise at least one drive element for displacement, rotation and / or pivoting of the pole filter. The control system described above can be used to control the at least one drive element of the pole filter.

Vorzugsweise ist das optische Aufnahmesystem so ausgebildet, dass das Objektträgerelement und der Aufnahmekopf relativ zueinander verlagerbar sind. Durch die Verlagerung wird es ermöglicht, unterschiedliche Abschnitte des zu erfassenden Objekts aufzunehmen, das sich auf dem Objektträgerelement befindet. Insbesondere zur Erfassung einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur kann es vorteilhaft sein, wenn nicht nur der Beobachtungswinkel, sondern auch die Position des Aufnahmekopfs relativ zu dem Objekt geändert wird.Preferably, the optical recording system is formed so that the slide member and the recording head are displaced relative to each other. The displacement makes it possible to record different portions of the object to be detected, which is located on the slide member. In particular, for detecting a three-dimensional surface structure, it may be advantageous if not only the observation angle, but also the position of the recording head is changed relative to the object.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Objektträgerelement in einer Richtung parallel zu einer Oberfläche des Objektträgerelements verlagerbar oder das Objektträgerelement weist einen Fördermechanismus zur Verlagerung des Objekts auf dem Objektträgerelement auf, sodass das Objekt an dem Aufnahmekopf vorbeigeführt werden kann. Der Aufnahmekopf kann erfindungsgemäß stationär beziehungsweise unbeweglich ausgebildet sein. Erfindungsgemäß ist es beispielsweise möglich, dass der Aufnahmekopf durch ein Trägerelement gehalten wird, das nicht verlagerbar auf einem Untergrund aufsitzt oder fest mit einem unbeweglichen Abschnitt des optischen Aufnahmegeräts verbunden ist.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the object carrier element is displaceable in a direction parallel to a surface of the object carrier element or the object carrier element has a conveying mechanism for displacing the object on the object carrier element, so that the object can be guided past the receiving head. The recording head according to the invention may be stationary or immovable. According to the invention it is possible, for example, that the receiving head is held by a support member which is not displaceably seated on a substrate or is firmly connected to an immovable portion of the optical pickup device.

Das Objekt kann gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung unterhalb des Aufnahmekopfes entlangbewegt werden, indem das Objektträgerelement verlagert wird. Erfindungsgemäß kann das Objektträgerelement seitlich verfahren oder auf sonstige Weise verlagert werden. Die Verlagerung kann mittels eines Antriebselements bewirkt werden. Das Antriebselement des Objektträgerelements kann durch das vorangehend beschriebene Steuersystem angesteuert werden. Alternativ kann das Objekt an dem Aufnahmekopf entlangbewegt werden, indem das Objekt auf dem Objektträgerelement mittels eines Fördermechanismus verlagert wird. Bei dem Fördermechanismus kann es sich erfindungsgemäß um ein Rollensystem, ein Fließband oder einen sonstigen Fördermechanismus handeln.The object may, according to a possible embodiment of the invention, be moved beneath the receiving head by displacing the slide member. According to the invention, the slide element can be moved laterally or moved in some other way. The displacement can be effected by means of a drive element. The drive element of the slide element can be controlled by the control system described above. Alternatively, the object may be moved along the recording head by displacing the object on the slide member by means of a conveying mechanism. According to the invention, the conveying mechanism may be a roller system, an assembly line or another conveying mechanism.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Aufnahmekopf in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des Objektträgerelements verlagerbar, sodass der Aufnahmekopf an dem Objekt vorbeigeführt werden kann. Das Objektträgerelement ist dabei stationär beziehungsweise unbeweglich ausgebildet. Es kann sich bei dem Objektträgerelement beispielsweise um einen auf einem Untergrund feststehenden und nicht verlagerbaren Tisch handeln. Erfindungsgemäß kann der Aufnahmekopf an einem verlagerbaren Stützelement befestigt sein. Das Objektträgerelement kann erfindungsgemäß ein Antriebselement aufweisen, das dazu ausgebildet ist, das Stützelement mitsamt dem Aufnahmeelement zu verlagern. Alternativ kann der Aufnahmekopf an einer Halteschiene befestigt sein, wobei der Aufnahmekopf entlang der Halteschiene verlagerbar ist. Der Aufnahmekopf kann dabei mit einem Antriebselement ausgestattet sein, das dazu dient, den Aufnahmekopf entlang der Halteschiene zu verlagern. Das vorangehend beschriebene Steuersystem kann erfindungsgemäß dazu verwendet werden, um die durch das Antriebselement gestützte Verlagerung des Aufnahmekopfs zu veranlassen.According to a further embodiment of the invention, the receiving head is displaceable in a direction parallel to the surface of the slide element, so that the receiving head can be guided past the object. The slide element is stationary or immovable. The object carrier element may be, for example, a table fixed on a base and not displaceable. According to the invention, the receiving head can be fastened to a displaceable support element. The slide element according to the invention can have a drive element which is designed to displace the support element together with the receiving element. Alternatively, the receiving head may be attached to a retaining rail, wherein the receiving head along the retaining rail is displaced. The recording head can be equipped with a drive element which serves to displace the recording head along the retaining rail. The control system described above can be used according to the invention to cause the displacement of the pickup head, which is supported by the drive element.

Bevorzugt weist das Aufnahmesystem ein Beleuchtungssystem auf, das stationär an dem optischen Aufnahmesystem angeordnet ist. Das Beleuchtungssystem umfasst erfindungsgemäß mindestens einen Lichtstrahler. Wenn der Aufnahmekopf stationär an dem optischen Aufnahmesystem angeordnet ist, dann ist das Beleuchtungssystem vorzugsweise ebenfalls stationär an dem optischen Aufnahmesystem angeordnet. Ein Bereich unter dem Aufnahmekopf ist somit stets gleichmäßig ausgeleuchtet. Ist der Aufnahmekopf hingegen verlagerbar an dem Aufnahmesystem angeordnet, dann ist das Beleuchtungssystem vorzugsweise fest mit dem Aufnahmekopf und/oder mit dem Stützelement verbunden, an dem der Aufnahmekopf befestigt ist. Das Beleuchtungssystem wird somit stets mit dem Aufnahmekopf mitbewegt, wenn dieser verlagert wird, sodass unterhalb des verlagerbaren Aufnahmekopfs stets eine gleichmäßige Ausleuchtung besteht.The recording system preferably has an illumination system which is arranged stationarily on the optical recording system. The illumination system according to the invention comprises at least one light emitter. If the pickup head is stationarily mounted on the optical pickup system, then preferably the illumination system is also stationarily mounted on the pickup optical system. An area under the pickup head is thus always uniform illuminated. On the other hand, if the pickup head is displaceably arranged on the pickup system, then the lighting system is preferably fixedly connected to the pickup head and / or to the support element to which the pickup head is attached. The lighting system is thus always moved with the recording head when it is displaced so that there is always a uniform illumination below the movable recording head.

Es ist vorteilhaft, wenn der Aufnahmekopf in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Objektträgerelements verlagerbar ist, sodass ein Abstand zwischen dem Objekt und dem Aufnahmekopf veränderbar ist. Dies kann zur Einstellung diverser optischer Parameter dienen, beispielsweise zur Einstellung einer Gegenstandsweite, wobei die Gegenstandsweite als ein Abstand zwischen dem Objekt und einer Linse des optischen Aufnahmesystems definiert ist. Das optische Aufnahmesystem kann erfindungsgemäß ein Antriebselement aufweisen, um den Aufnahmekopf zu verlagern. Erfindungsgemäß kann das vorangehend beschriebene Steuersystem zur Ansteuerung des Antriebselements des Aufnahmekopfs ausgebildet sein.It is advantageous if the recording head is displaceable in a direction perpendicular to the surface of the slide element, so that a distance between the object and the recording head is variable. This may serve to adjust various optical parameters, for example, to adjust an object's distance, where the object's distance is defined as a distance between the object and a lens of the optical pickup system. The optical pickup system according to the invention can have a drive element in order to displace the pickup head. According to the invention, the control system described above can be designed to control the drive element of the receiving head.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Sensorelement in Richtung eines Bildwegs verlagerbar in oder an dem Aufnahmekopf angeordnet ist, sodass ein Abstand zwischen dem Sensorelement und dem Spiegelelement veränderbar ist. Hierdurch können unterschiedliche optische Parameter eingestellt werden, beispielsweise eine Bildweite des optischen Aufnahmesystems, wobei die Bildweite als ein Abstand zwischen einer Linse und dem Sensorelement definiert ist. Das optische Aufnahmesystem kann erfindungsgemäß ein Antriebselement aufweisen, um das Sensorelement innerhalb des Aufnahmekopfs zu verlagern. Erfindungsgemäß kann das vorangehend beschriebene Steuersystem zur Ansteuerung des Antriebselements des Sensorelements ausgebildet sein.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the sensor element is arranged displaceable in the direction of an image path in or on the receiving head, so that a distance between the sensor element and the mirror element is variable. As a result, different optical parameters can be set, for example an image width of the optical recording system, wherein the image width is defined as a distance between a lens and the sensor element. According to the invention, the optical pickup system can have a drive element in order to displace the sensor element within the pickup head. According to the invention, the control system described above can be designed to control the drive element of the sensor element.

Bevorzugt weist das optische Aufnahmesystem mindestens einen verschwenkbaren Lichtstrahler auf, wobei das optische Aufnahmesystem ein Steuersystem aufweist und wobei das Steuersystem dazu ausgebildet ist, eine Verschwenkungsstellung des Lichtstrahlers in Abhängigkeit von dem Beobachtungswinkel, unter dem das Objekt erfasst wird, einzustellen. Hierdurch wird es ermöglicht, das Objekt in Abhängigkeit davon, unter welchem Beobachtungswinkel das Objekt erfasst wird, unterschiedlich zu beleuchten. So kann beispielsweise eine Verschwenkungsstellung eines oder mehrerer Lichtstrahler geändert werden, wenn das Sensorelement verschwenkt oder verlagert wird. Es hat sich herausgestellt, dass hierbei Abbilder des Objekts erfasst werden können, aus denen ein besonders wirklichkeitsgetreues dreidimensionales Abbild des Objekts berechnet werden kann. Es ist besonders bevorzugt, wenn die Lichtstrahler stets so ausgerichtet werden, dass auf das Objekt auftreffende Lichtstrahlen unter dem Beobachtungswinkel auf das Objekt auftreffen.Preferably, the optical recording system has at least one pivotable light emitter, wherein the optical recording system has a control system and wherein the control system is adapted to set a Verschwenkungsstellung of the light emitter in dependence on the observation angle at which the object is detected. This makes it possible to illuminate the object differently depending on the observation angle at which the object is detected. For example, a Verschwenkungsstellung one or more light emitters are changed when the sensor element is pivoted or shifted. It has been found that in this case images of the object can be detected, from which a particularly realistic three-dimensional image of the object can be calculated. It is particularly preferred if the light emitters are always aligned in such a way that light rays impinging on the object impinge on the object at the angle of observation.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines optischen Aufnahmesystems in einer Vorderansicht,
2 eine schematische Darstellung des optischen Aufnahmesystems nach 1 in einer Vorderansicht mit einer geänderten Ausrichtung des Sensorelements,
3 eine schematische Darstellung des optischen Aufnahmesystems nach 1 und 2 in einer Vorderansicht mit einer geänderten Position des Sensorelements und
4 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Aufnahmesystems in einer Seitenansicht.

Further advantageous embodiments of the invention are illustrated in the drawings. Showing:

1 a schematic representation of an optical recording system in a front view,
2 a schematic representation of the optical recording system according to 1 in a front view with a changed orientation of the sensor element,
3 a schematic representation of the optical recording system according to 1 and 2 in a front view with a changed position of the sensor element and
4 a schematic representation of an alternative embodiment of the optical recording system according to the invention in a side view.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Aufnahmesystems 1 in einer Vorderansicht. Das optische Aufnahmesystem 1 weist ein Objektträgerelement 2 auf, das mit einem Stützelement 3 verbunden ist. Das Stützelement 3 ist mit einem Aufnahmekopf 4 verbunden. Ein auf dem Objektträgerelement 2 befindliches Objekt kann mittels eines nicht gezeigten Fördermechanismus entlang einer Oberfläche 5 des Objektträgerelements 2 bewegt werden. Das Objekt kann somit an dem Aufnahmekopf 4 vorbeigeführt werden, sodass unterschiedliche Abschnitte des Objekts von einem in dem Aufnahmekopf 4 angeordneten Sensorelement 6 erfasst werden können. Der Aufnahmekopf 4 ist in einer Schnittdarstellung dargestellt, sodass das darin angeordnete Sensorelement 6 sichtbar ist. Bei dem Sensorelement 6 handelt es sich um eine Zeilenkamera. 1 shows a schematic representation of an optical recording system 1 in a front view. The optical recording system 1 has a slide element 2 on that with a support element 3 connected is. The support element 3 is with a recording head 4 connected. One on the slide element 2 located object can by means of a conveying mechanism, not shown along a surface 5 of the slide element 2 to be moved. The object can thus on the recording head 4 be passed so that different portions of the object from one in the recording head 4 arranged sensor element 6 can be detected. The recording head 4 is shown in a sectional view, so that the sensor element arranged therein 6 is visible. In the sensor element 6 it is a line camera.

Das Objektträgerelement 2 weist ein Beleuchtungssystem mit zwei Lichtstrahlern 7 auf. Die Lichtstrahler 7 können das auf dem Objektträgerelement 2 angeordnete Objekt beleuchten. Der Lichtstrahl 8 verläuft entlang eines Bildwegs zwischen dem Objekt und dem Sensorelement 6. Der Weg eines Lichtstrahls 8 aus der Richtung des Objektträgerelements 2 zu dem Sensorelement 6 ist beispielhaft dargestellt. Der Lichtstrahl 8 tritt in den Aufnahmekopf 4 durch einen transparenten Abschnitt des Aufnahmekopfs 4 ein und wird von einem Spiegelelement 9 in einem Winkel von 45 Grad in Richtung des Sensorelements 6 reflektiert, sodass der Lichtstrahl 8 von dem Sensorelement 6 erfasst werden kann.The slide element 2 has a lighting system with two light emitters 7 on. The light emitters 7 can do this on the slide element 2 illuminate the arranged object. The light beam 8th runs along an image path between the object and the sensor element 6 , The path of a ray of light 8th from the direction of the slide member 2 to the sensor element 6 is shown as an example. The light beam 8th enters the recording head 4 through a transparent portion of the pickup head 4 and is from a mirror element 9 at an angle of 45 degrees in the direction of the sensor element 6 reflected, so the light beam 8th from the sensor element 6 can be detected.

Der Aufnahmekopf 4 ist verlagerbar an dem Stützelement 3 befestigt, sodass der Aufnahmekopf 4 in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche 5 des Objektträgerelements 2 verlagert werden kann. In dem Aufnahmekopf 4 ist eine Linse 10 angeordnet. Eine Gegenstandsweite des optischen Aufnahmesystems 1 wird durch einen Abstand zwischen dem Objekt und der Linse 10 bestimmt. Die Gegenstandsweite kann dadurch geändert werden, dass der Aufnahmekopf 4 in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche 5 des Objektträgerelements 2 verlagert wird. In dem Aufnahmekopf 4 ist ferner ein Schienenelement 11 angeordnet, das mit dem Sensorelement 6 verbunden ist.The recording head 4 is displaceable on the support element 3 attached so that the recording head 4 in a direction perpendicular to the surface 5 of the slide element 2 can be relocated. In the recording head 4 is a lens 10 arranged. An object width of the optical pickup system 1 is determined by a distance between the object and the lens 10 certainly. The object width can be changed by the recording head 4 in a direction perpendicular to the surface 5 of the slide element 2 is relocated. In the recording head 4 is also a rail element 11 arranged with the sensor element 6 connected is.

2 zeigt eine schematische Darstellung des optischen Aufnahmesystems 1 nach 1 in einer Vorderansicht mit einer geänderten Ausrichtung des Sensorelements 6. Es ist erkennbar, dass aufgrund der geänderten Ausrichtung des Sensorelements 6 ein auf dem Objektträgerelement 2 angeordnetes Objekt unter einem abweichenden Beobachtungswinkel erfasst werden kann. Da der Lichtstrahl 8 die Linse 10 nicht mittig durchläuft, wird er von dieser gebrochen. 2 shows a schematic representation of the optical recording system 1 to 1 in a front view with a changed orientation of the sensor element 6 , It can be seen that due to the changed orientation of the sensor element 6 one on the slide element 2 arranged object can be detected at a different observation angle. Because the light beam 8th the Lens 10 does not pass through the middle, he is broken by this.

3 zeigt eine schematische Darstellung des optischen Aufnahmesystems 1 nach 1 und 2 in einer Vorderansicht mit einer geänderten Position des Sensorelements 6. Das Sensorelement 6 ist auf dem Schienenelement 11 innerhalb des Aufnahmekopfs 4 verlagerbar angeordnet. Das Schienenelement 11 erlaubt eine Verlagerung des Sensorelements 6 quer zu dem Bildweg. Der Lichtstrahl 8 durchläuft die Linse 10 nicht mittig und wird somit von dieser gebrochen. Dadurch kann ein auf dem Objektträgerelement 2 angeordnetes Objekt unter einem abweichenden Beobachtungswinkel erfasst werden kann. 3 shows a schematic representation of the optical recording system 1 to 1 and 2 in a front view with a changed position of the sensor element 6 , The sensor element 6 is on the rail element 11 within the recording head 4 arranged displaceably. The rail element 11 allows a displacement of the sensor element 6 across the picture path. The light beam 8th goes through the lens 10 not in the middle and is thus broken by this. This allows one on the slide element 2 arranged object can be detected at a different observation angle.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Aufnahmesystems 1 in einer Seitenansicht. Bei dieser Ausführungsform des optischen Aufnahmesystems 1 trägt ein Stützelement 3 einen Aufnahmekopf 4, der über einem Objektträgerelement 2 angeordnet ist. In dem Aufnahmekopf 4 ist ein Sensorelement 6 angeordnet, das entlang eines Schienenelements 11 verlagerbar ist. Ferner sind in dem Aufnahmekopf 4 ein verschwenkbares Spiegelelement 9 und eine Linse 10 angeordnet. An dem Stützelement 3 ist ein Strahlerstützelement 12 befestigt, das mehrere Lichtstrahler 7 aufweist. Ein von einem auf dem Objektträger 2 befindlichen, nicht gezeigten Objekt ausgehender Lichtstrahl 8 verläuft an dem Strahlerstützelement 12 vorbei in Richtung des Aufnahmekopfs 4. Die Lichtstrahler 7 beleuchten eine Oberfläche 5 des Objektträgerelements 2 und bewegen sich mit dem Stützelement 3 mit, wenn das Stützelement 3 relativ zu dem Objektträgerelement 2 verlagert wird. 4 shows a schematic representation of an alternative embodiment of the optical recording system according to the invention 1 in a side view. In this embodiment of the optical pickup system 1 carries a support element 3 a recording head 4 that is above a slide element 2 is arranged. In the recording head 4 is a sensor element 6 arranged along a rail element 11 is relocatable. Further, in the recording head 4 a pivotable mirror element 9 and a lens 10 arranged. On the support element 3 is a radiator support element 12 attached, the multiple light emitters 7 having. One from one on the slide 2 located, not shown object outgoing light beam 8th runs on the radiator support element 12 over in the direction of the recording head 4 , The light emitters 7 light a surface 5 of the slide element 2 and move with the support element 3 with, when the support element 3 relative to the slide member 2 is relocated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1.1.: Optisches AufnahmesystemOptical recording system
2.Second: ObjektträgerelementSlide element
3.Third: Stützelementsupport element
4.4th: AufnahmekopfUp head
5.5th: Oberflächesurface
6.6th: Sensorelementsensor element
7.7th: Lichtstrahlerspotlights
8.8th.: Lichtstrahlbeam of light
9.9th: Spiegelelementmirror element
10.10th: Linselens
11.11th: Schienenelementrail element
12.12th: StrahlerstützelementRadiator support element

Claims

An optical pickup system (1) for detecting a three-dimensional surface structure of an object, said pick-up optical system comprising a pickup head (4) and a slide member (2), said pickup head (4) being spaced from said slide member (2), in or on the recording head (4) is arranged a sensor element (6) for detecting optical information, and wherein the optical pickup system (1) is formed so that an observation angle at which the optical pickup system (1) detects the object is adjustable, characterized in that a mirror element (9) for reflecting an image of the object in the direction of the sensor element (6) is arranged in or on the pickup head (4), wherein the sensor element (6) is arranged such that it is one of the mirror element (9). can capture reflected image of the object.

Optical recording system (1) according to Claim 1 characterized in that the sensor element (6) and the mirror element (9) are arranged in a common plane, the common plane being aligned parallel to a plane defined by a surface (5) of the slide element (2).

Optical recording system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the sensor element (6) is rotatable, so that the observation angle at which the optical recording system (1) detects the object is adjustable.

Optical recording system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the sensor element (6) is displaceable transversely to an image path, so that the observation angle at which the optical recording system (1) detects the object is adjustable.

Optical recording system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical recording system (1) has at least one lens (10) which is arranged in an image path between the sensor element (6) and the mirror element (9).

Optical recording system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical recording system (1) has at least one lens (10) which is arranged in an image path between the mirror element (9) and the slide element (2).

Optical recording system (1) according to one of Claims 5 or 6 , characterized in that the at least one lens (10) is displaceable along a portion of the image path and / or is pivotable out of the image path.

Optical recording system (1) according to Claim 7 , characterized in that the optical recording system (1) has a drive element for displacing and / or pivoting the at least one lens (10).

Optical recording system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the sensor element (6) in the receiving head (4) is arranged, wherein the receiving head (4) is sealed dust-tight.

Optical recording system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical recording system (1) has an infrared filter which is arranged in an image path between the sensor element (6) and the slide member (2).

Optical recording system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical recording system (1) has a polarizing filter which is arranged in an image path between the sensor element (6) and the slide element (2).

Optical recording system (1) according to Claim 11 , characterized in that the polarizing filter is rotatable, is displaceable along a portion of the image path and / or is pivotable out of the image path.

Optical recording system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the optical recording system (1) is formed so that the slide member (2) and the receiving head (4) are displaceable relative to each other.

Optical recording system (1) according to Claim 13 characterized in that the slide member (2) is displaceable in a direction parallel to a surface (5) of the slide member (2), or wherein the slide member (2) has a conveyor mechanism for displacing the object on the slide member (2) so that the slide Object on the recording head (4) can be passed.

Optical recording system (1) according to Claim 13 , characterized in that the receiving head (4) in a direction parallel to a surface (5) of the slide member (2) is displaceable, so that the receiving head (4) can be moved past the object.

An optical recording system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the recording head (4) perpendicular to the surface (5) of the slide member (2) is movable, so that a distance between the object and the receiving head (4) is variable.

Optical recording system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element (6) is displaceable in the direction of an image path in or on the recording head (4), so that a distance between the sensor element (6) and the mirror element (9 ) is changeable.

Optical recording system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the optical recording system (1) at least one pivotable light emitter (7), wherein the optical recording system (1) comprises a control system and wherein the control system is adapted to a Verschwenkungsstellung of the light emitter (7) in response to the observation angle at which the object is detected.