用于获取表面的图像的装置

技术领域

本发明涉及一种用于以不同空间分辨率获取表面的图像的装置，所述装置包括具有可聚焦到表面上的光学系统的相机。

背景技术

在材料幅材的制造或加工过程中，例如在纺织幅材的制造过程中或在轮转印刷机中的介质幅材上的印刷过程中，经常必须或需要利用相机系统监测幅材的条件。在连续幅材的情况下，有可能记录个别定格帧图像或任选地视频序列。在印刷机中的幅材监测过程中，图像频率通常与已经印刷到幅材上的格式的重复同步，使得根据频闪原理形成固定图像。相机系统可安装成横穿幅材的宽度，使得可取决于需求监测幅材的不同表面部分。

通常，还需要取决于捕获图像时的情形来改变空间分辨率，使得在某些情况下，可以较低分辨率捕获幅材的较大部分，而在其它情况下可以较高分辨率检查幅材上的细节。通常，具有变焦物镜的相机对于这些用例将是合乎需要的。然而，提供足够的图像质量且鉴于例如印刷机等机器中的不良操作条件具有必需的稳健性的变焦光学件相对昂贵。

EP 1 940 141 A1公开一种具有两个相机的图像捕获装置，所述两个相机的光学系统针对不同缩放因子而设计，使得可利用一个相机捕获具有低分辨率的图像，且可与第二相机并行地捕获具有较高分辨率的图像。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种其中可灵活地调整图像分辨率的简单的图像捕获装置。

根据本发明，为了实现此目标，所述装置包括机械系统，所述机械系统被设计成改变相机和表面之间的距离，且所述光学系统包括具有电子可调整焦距的液体透镜。

在此装置中，可根据需求通过移动相机使其较接近幅材的表面或较远离此表面来调整(尤其还持续地)分辨率。液体透镜准许使焦距简单地适于分别选择的物距。

在液体透镜中，光折射元件由布置于透明电极之间且具有不同折射率的两种液体之间的透镜形凹凸镜形成。两种液体中的一种液体为极性液体，使得由此液体形成的液滴的接触角取决于施加到电极的电压。通过改变电压，可调整液滴的尺寸以及由此液滴形成的透镜的焦距。此液体透镜的实例已在EP 2 837 957Β1中描述。

在附属权利要求项中指示了本发明的有用的细节和进一步发展。

因为施加到电极的电压之间存在稳定且已知的关系，所以可快速且精确地调整针对给定物距的焦距，而不需要闭合反馈回路中的焦距的耗时且复杂的反馈控制。

在一个实施例中，所述装置的机械系统由线性马达形成，所述线性马达的定子垂直于将被捕获图像的表面延伸，且其滑行件承载相机。任选地，定子还可被布置成在幅材前方横穿。

线性马达可以是线性步进马达，实现相机和物体表面之间的距离的快速且精确控制。

对于某些用例，例如为了捕获已向其上印刷…的幅材上的表面区域，或为了捕获光滑的表面区域，可能需要或必需均匀且漫射的明亮-稳定(bright-sealt)的照明。在这种情况下，面板灯可布置在相机上以供与其联动，例如使得其垂直于光学系统的光轴延伸且形成光学系统的光路径的孔口，所述孔口比面板灯的总面积小。

附图说明

现将结合图式详细地描述实施例实例，图式中：

图1是根据本发明用于捕获材料幅材的图像的装置的示意侧视图；以及

图2展示根据图1的装置处于用于以较高分辨率捕获图像的配置中。

具体实施方式

图1中展示的图像捕获装置10用于捕获经由偏转辊14列队行进的幅材12的平坦表面部分的图像。举例来说，幅材12可以是印刷机中的介质幅材。

图像捕获装置10具有拥有光学系统18以及机械系统20的数码相机16，相机可利用所述机械系统在正交于幅材12的平面的方向上移动。在所展示的实例中，机械系统由线性步进马达形成，所述线性步进马达具有线性定子22和承载相机16的滑行件24。

图1中，相机16布置在距幅材12相对大的距离处，使得可捕获幅材的相对大的表面部分。

图2展示图像捕获装置处于如下条件：相机16已移动成较接近幅材12，使得可以较高空间分辨率捕获幅材12的较小表面部分的图像。为了仍在相机16的传感器场上形成高清图像，必须调适光学系统18的焦距。为此，光学系统包含液体透镜26，其焦距可以电子方式调整。如图式中已示意性地展示，液体透镜由两个非混合液体形成，所述两个非混合液体具有不同折射率且围封在两个透明电极28、30之间的体积中。在一个电极上，具有较大折射率的液体形成液滴，所述液滴构成透镜的适当光折射元件。当电极28、30之间施加的电压改变时，这会改变接触角，且因此改变液滴的曲率。在所展示的实例中，图1中的液滴的接触角小于图2中的接触角，且因此，图1中的液滴具有较大尺寸和较小曲率，使得实现透镜的较大焦距。

液体透镜26是光学系统18的多个透镜中的仅一个。其它透镜形成具有固定焦距的部分系统32。为了使光学系统的焦距适应物距(即，相机16和幅材12之间的间隔)，仅需要通过将合适的电压施加到电极28、30来改变液体透镜26的焦距。

已在图2中示意性地展示的电子控制装置34控制机械系统20的线性马达，且借此将物距调整到可由用户输入的值。同时，控制装置34控制施加到电极28的电压。为此，控制装置34的电子存储器存储表，所述表针对相机16可调整到的每一位置指示对应于液体透镜26的必要焦距的电压。

线性马达的定子22本身可安装成在印刷机中横穿地移动，使得整个图像捕获装置10可在横向于幅材12的延伸方向(垂直于图1和2中的图式的平面)的方向上移动，用于循序地捕获具有不同横向位置的幅材12的表面部分的图像。

在所展示的实例中，图像捕获装置10包括面板灯36，其安装在相机16上以与相机联动且准许用漫射光均匀地照射待由相机捕获的幅材12的表面部分。已在图式中的截面视图中展示的面板灯36具有矩形扁平盒子的形状，其在平行于幅材12的平面的方向中的尺寸优选地大于待由相机16捕获的最大图像部分。此盒子已安装在相机上，使得其与幅材12的平面平行地延伸且使相机的光学系统18容纳在中心孔口中。

为了清晰起见，此处未按比例展示图像捕获装置10。在实践中，光学系统18的直径相对于面板灯36的总面积来说明显较小，使得由面板灯中的孔口所导致的光分布的扰动可忽略。

在朝向幅材12的一侧上，面板灯36由以漫射方式散射光的半透明盘38定界。面板灯的盒形壳体的其它壁在内部用以漫射方式散射光的具有高反射性的宽涂层加衬。功能强大的LED 40(或COB；机载芯片)布置于壳体的彼此相对的侧壁上，使得所述LED几乎完全耗尽这些侧壁的表面区域。举例来说，LED可为圆环形，直径为15mm或更大。由LED发射的光在面板灯的壳体内部的空气中传播且以漫射方式在壳体的壁处和盘38处散射，直至最终其以漫射方式经由盘38离开且照射幅材12上的图像区域。功能强大的大型LED的使用使得有可能生成具有例如将检测幅材上的…涂层表面区域时所需的高表面亮度的闪光。归功于平行于幅材12的平面的方向中面板灯36的较大尺寸，当相机从图1中展示的位置移动到图2中展示的位置中时幅材的表面上的照明强度仅发生较小改变。任选地，还可借助于控制装置34调整面板灯36的亮度，使得照明强度可精确地适于相应的相机位置。

因为面板灯36连同相机16一起移动，所以相对于光学系统18中的光路径的空间关系保持不变，使得相机到不同位置的线性移动不会导致任何阴影。

在所展示的实例中，固定暗场照明系统40布置于移动…相机16和幅材12的范围之间，使得相机16还可用于暗场摄影。