镜头和人工视觉装置的制作方法

    技术2026-02-01  4


    本技术涉及一种镜头,特别是用于可见光和近红外的人工视觉装置的镜头。


    背景技术:

    1、用于能够在整个功能范围内确保较高光学性能的检查和测量应用的镜头是已知的。

    2、在这样的应用中,强烈需要还能够快速且准确地检查中空物体的内壁,并且特别是检查界定物体的腔体的底壁和侧壁的内表面。

    3、当中空物体具有端部收缩部时,即,其中,与由物体的一个或多个侧壁限定的内径相比,该端部收缩部的直径更小,这样的应用具有更高程度的重要性。

    4、在这些应用中通常使用定焦镜头,其中,入瞳尽可能地向前(但是仍然位于镜头内),将待检查物体放置得尽可能近,并且因此几乎与收缩部的开口接触。然而,虽然定焦镜头针对平面视场上较长的工作距离进行了优化,但定焦镜头具有一定的机械尺寸,该机械尺寸妨碍通过收缩部观看的可能性,因此使视场变窄。

    5、此外,在必须将定焦镜头定位成非常靠近收缩部时,存在镜头与被检查物体碰撞的风险,并且最后不可能在镜头与被检查物体之间增加任何照明。

    6、在其中不存在收缩部的情况下,仍然需要利用具有极高f值(闭合光圈)的定焦镜头,以便使底部和壁同时聚焦。然而,这会导致光线减弱,并且因此导致分辨率降低。


    技术实现思路

    1、本实用新型的目标是提供一种镜头,该镜头沿着光轴包括:前光学单元,具有正光焦度;中间焦平面,来自所述前光学单元的光线聚焦在所述中间焦平面上;中间光学单元,具有正光焦度并且布置在所述中间焦平面的后方;后光学单元,具有正光焦度,所述后光学单元包括所述镜头的孔径光阑并且接收来自所述中间光学单元的光线,其中,所述镜头的入瞳布置在所述前光学单元的前方。

    2、可选地,所述后光学单元是具有固定光圈或可变光圈的定焦透镜,并且所述后光学单元设置有聚焦机构。

    3、可选地,所述聚焦机构包括手动外圈(manual bezel)。

    4、可选地,所述聚焦机构包括自适应透镜,例如整体形成的液体透镜。

    5、可选地,所述后光学单元是具有固定光圈或可变光圈以及可变焦距的变焦透镜,所述可变焦距使得能够改变由所述镜头产生的成像圈的尺寸。

    6、可选地,在所述前光学单元与所述中间光学单元之间插入有分束器,所述分束器能够允许将同轴的照明引入到所述镜头中,以适于穿过所述前光学单元对物体进行照明。

    7、可选地,所述分束器布置成邻近存在于所述镜头的本体中的侧向开口并且垂直于所述镜头的所述光轴延伸。

    8、可选地,所述入瞳距所述前光学单元的前部透镜的距离在0mm至200mm之间。

    9、本实用新型的另一目标是提供一种人工视觉装置,所述人工视觉装置包括形成成像平面的传感器和根据前面所描述的镜头,所述成像平面适于接收来自所述后光学单元的光线。

    10、可选地,所述人工视觉装置还包括控制器,所述控制器操作性地连接到所述后光学单元的所述自适应透镜并且配置成根据所述镜头所期望的聚焦来控制所述自适应透镜的光焦度。

    11、本实用新型的再一目标是提供一种用于同时检查中空物体的底壁和侧壁的内表面的检查方法,该检查方法包括以下步骤:提供上述人工视觉装置;将所述中空物体定位在镜头的入瞳的前方,其中,所述底壁基本上正交于光轴;调节所述镜头的聚焦,以便于同时聚焦所述中空物体的所述内表面。

    12、可选地,所述中空物体具有直径等于或大于所述入瞳的直径的端部障碍,其中,所述障碍布置成邻近所述入瞳。

    13、本实用新型提供的镜头能够以快速且准确的方式满足上述检查要求,这些检查要求包括检查中空物体的内壁,特别是在存在端部收缩部的情况下,同时避免上面描述的现有技术的限制和不便。



    技术特征:

    1.一种镜头,其特征在于,所述镜头沿着光轴(x)包括:

    2.根据权利要求1所述的镜头,其特征在于,所述后光学单元是具有固定光圈或可变光圈的定焦透镜,并且所述后光学单元设置有聚焦机构。

    3.根据权利要求2所述的镜头,其特征在于,所述聚焦机构包括手动外圈。

    4.根据权利要求2所述的镜头,其特征在于,所述聚焦机构包括自适应透镜。

    5.根据权利要求1所述的镜头,其特征在于,所述后光学单元是具有固定光圈或可变光圈以及可变焦距的变焦透镜,所述可变焦距使得能够改变由所述镜头产生的成像圈的尺寸。

    6.根据权利要求1所述的镜头,其特征在于,在所述前光学单元与所述中间光学单元之间插入有分束器,所述分束器能够允许将同轴的照明引入到所述镜头中,以适于穿过所述前光学单元对物体进行照明。

    7.根据权利要求6所述的镜头,其特征在于,所述分束器布置成邻近存在于所述镜头的本体中的侧向开口并且垂直于所述镜头的所述光轴延伸。

    8.根据权利要求1所述的镜头,其特征在于,所述入瞳距所述前光学单元的前部透镜的距离在0mm至200mm之间。

    9.根据权利要求2所述的镜头,其特征在于,所述聚焦机构包括整体形成的液体透镜。

    10.一种人工视觉装置,其特征在于,所述人工视觉装置包括形成成像平面的传感器和根据权利要求1至9中的任一项所述的镜头,所述成像平面适于接收来自所述后光学单元的光线。

    11.根据权利要求10所述的人工视觉装置,其特征在于,所述人工视觉装置还包括控制器,所述控制器操作性地连接到所述后光学单元的自适应透镜并且配置成根据所述镜头所期望的聚焦来控制所述自适应透镜的光焦度。


    技术总结
    本技术提供一种镜头和人工视觉装置,该镜头特别是用于人工视觉的镜头,该镜头沿着光轴包括:前光学单元,具有正光焦度;中间焦平面,来自前光学单元的光线聚焦在该中间焦平面上;中间光学单元,具有正光焦度并且布置在中间焦平面的后方;后光学单元,具有正光焦度,该后光学单元包括镜头的孔径光阑并且接收来自中间光学单元的光线,其中,镜头的入瞳布置在前光学单元的前方。本技术所提供的镜头能够以快速且准确的方式检查中空物体的内壁,特别是在存在端部收缩的情况下,同时避免了现有技术的限制和不便。

    技术研发人员:安德烈亚·贝尔托卢奇,卢卡·里佐托,阿莱西奥·潘谢里
    受保护的技术使用者:奥普图工程股份公司
    技术研发日:20240119
    技术公布日:2024/10/24
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