用于多位置圖像傳感器的設(shè)備、系統(tǒng)以及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]所公開的計算機(jī)化系統(tǒng)、設(shè)備和計算機(jī)化方法通常涉及多位置圖像傳感器，特別是用于實現(xiàn)多個視場的多位置圖像傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器視覺工具可以用于(例如在制造過程期間)使不同尺寸和形狀的部分的檢查自動化。位移傳感器例如可以用于測量對象從參考面的位移，例如當(dāng)對象沿著平臺或者傳送帶行進(jìn)時測量對象的三維位移。這些以及其它機(jī)器視覺技術(shù)通常取決于特定應(yīng)用(例如測量的特征的尺寸或者形狀或者特定應(yīng)用所需要的分辨率的數(shù)量)而需要使用不同光學(xué)器件。例如，如果圖像傳感器用于檢查對象的較小特征(例如微芯片的角落)，則圖像傳感器可以被配置有較小視場(“FOV”)，以檢查該特征，因為該視場是相當(dāng)小的并且需要較高數(shù)量的分辨率。相反，如果圖像傳感器用于檢查大對象或者對象的較大特征(例如，輪胎面)，則圖像傳感器可以被配置有較大FOV，以檢查該較大特征(這可能繼而犧牲分辨率)，因為否則該圖像傳感器可能不能夠檢查整個特征。位移傳感器的測量高度值形成了對象在FOV中的2D輪廓。
[0003]雖然可以希望將單個傳感器用于不同應(yīng)用，但是通常在不改變傳感器的其它方面的情況下難以改變圖像傳感器的配置以實現(xiàn)多個(不同)F0V。例如，調(diào)整FOV通常需要調(diào)整傳感器的光學(xué)設(shè)置中的參數(shù)，例如圖像傳感器和該傳感器的透鏡之間的距離、透鏡的焦距、透鏡、傳感器和/或聚焦平面之間的角度、和/或其它參數(shù)。因此，傳感器通常被設(shè)計和構(gòu)造為使得傳感器被配置為僅用于一個應(yīng)用(例如，傳感器僅能夠?qū)崿F(xiàn)一個F0V)。然而，由于需要制造不同外殼，所以不同圖像傳感器外殼之間的改變來調(diào)整系統(tǒng)到不同成像場景可以增加制造成本，并且可以增加管理用于不同產(chǎn)品的機(jī)器視覺應(yīng)用的復(fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)所公開主題，提供了用于在不需要改變傳感器的機(jī)械外殼的情況下調(diào)整傳感器(例如位移傳感器)的視場的設(shè)備、系統(tǒng)、非暫時計算機(jī)可讀介質(zhì)以及計算機(jī)化方法。
[0005]一些實施例包括一種用于確定對象的特征的位移傳感器。該位移傳感器包括光學(xué)透鏡。該位移傳感器包括圖像傳感器，其被配置為沿著與所述圖像傳感器的圖像平面不平行的聚焦平面通過透鏡觀察對象。該位移傳感器包括激光器，用于通過所述位移傳感器照明所述對象，其中，所述激光器以固定距離與所述透鏡隔開并且被配置為沿著所述圖像傳感器的聚焦平面投射光線。該位移傳感器包括:第一配置，其中，在第一配置中所述圖像傳感器處于沿著所述位移傳感器中的圖像傳感器的圖像平面的第一位置，使得所述圖像傳感器具有沿著聚焦平面的第一視場；以及第二配置，其中，在第二配置中所述圖像傳感器處于沿著所述位移傳感器中的圖像傳感器的圖像平面的第二位置，使得所述圖像傳感器具有比所述第一視場更寬的沿著聚焦平面的第二視場。
[0006]一些實施例包括一種用于確定對象的特征的位移傳感器。該位移傳感器包括光學(xué)透鏡。該位移傳感器包括圖像傳感器，其被配置為沿著與所述圖像傳感器的圖像平面不平行的聚焦平面通過透鏡觀察對象。該位移傳感器包括激光器，用于通過所述位移傳感器照明所述對象，其中，所述激光器以固定距離與所述透鏡隔開并且被配置為沿著所述圖像傳感器的聚焦平面投射光線。該位移傳感器是可調(diào)整的以實現(xiàn):第一配置，其中，在第一配置中所述圖像傳感器處于沿著所述位移傳感器中的圖像傳感器的圖像平面的第一位置，使得所述圖像傳感器具有沿著聚焦平面的第一視場；以及第二配置，其中，在第二配置中所述圖像傳感器處于沿著所述位移傳感器中的圖像傳感器的圖像平面的第二位置，使得所述圖像傳感器具有比所述第一視場更寬的沿著聚焦平面的第二視場。
[0007]一些實施例包括一種用于制造位移傳感器的方法。該方法包括:將光學(xué)透鏡安裝到位移傳感器外殼。該方法包括將圖像傳感器安裝到所述位移傳感器外殼，其中，所述圖像傳感器被配置為沿著與所述圖像傳感器的圖像平面不平行的聚焦平面通過透鏡觀察對象，并且其中，所述位移傳感器被安裝在多個配置中的一個中，所述多個配置包括:第一配置，其中，在第一配置中所述圖像傳感器處于沿著所述位移傳感器中的圖像傳感器的圖像平面的第一位置，使得所述圖像傳感器具有沿著聚焦平面的第一視場；以及第二配置，其中，在第二配置中所述圖像傳感器處于沿著所述位移傳感器中的圖像傳感器的圖像平面的第二位置，使得所述圖像傳感器具有比所述第一視場更寬的沿著聚焦平面的第二視場。該方法包括:將用于通過所述位移傳感器照明所述對象的激光器安裝在所述位移傳感器外殼上，其中，所述激光器以固定距離與所述透鏡隔開并且被配置為沿著所述圖像傳感器的聚焦平面投射光線。
[0008]本文中描述的所公開的設(shè)備、系統(tǒng)以及方法可以提供用于調(diào)整圖像傳感器的視場的技術(shù)，該圖像傳感器被配置為捕獲由激光器投射的光。位移傳感器例如通常被配置為以一定角度觀察激光線，以能夠測量對象的位移。本文中公開的技術(shù)可以用于調(diào)整位移傳感器沿著與投射的激光線一致的聚焦平面的視場。該技術(shù)可以允許在不需要改變激光器和透鏡之間的預(yù)先配置的距離的情況下調(diào)整視場。
[0009]為了可以更好理解下面的所公開主題的詳細(xì)描述并且為了可以更好明白對本領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，因此已經(jīng)相當(dāng)廣泛概述了所公開主題的特征。當(dāng)然存在所公開主題的附加特征，該附加特征將在下文中描述并且將形成所附的權(quán)利要求的主題。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文中采用的措辭和術(shù)語是處于描述目的并且不應(yīng)當(dāng)理解為限制。
【附圖說明】
[0010]當(dāng)結(jié)合下面附圖考慮時，將參考所公開主題的下面詳細(xì)描述來更全面明白所公開主題的各個對象、特征和優(yōu)勢，其中相同參考附圖識別相同元素。
[0011]圖1A示出了根據(jù)一些實施例的示例性位移傳感器。
[0012]圖1B示出了根據(jù)一些實施例的基于激光的位移傳感器。
[0013]圖1C示出了根據(jù)一些實施例的圖1B中的基于激光的位移傳感器的視場。
[0014]圖2是示出根據(jù)一些實施例的如果靠近透鏡平面移動圖像傳感器的圖像平面導(dǎo)致的聚焦平面的旋轉(zhuǎn)的示意圖。
[0015]圖3A是示出了根據(jù)一些實施例的沿著圖像平面的圖像傳感器的兩種配置以及沿著聚焦平面導(dǎo)致的FOV的改變的示意圖。
[0016]圖3B是示出根據(jù)一些實施例的圖3A中示出的圖像傳感器的位置的移動以及FOV沿著聚焦平面的產(chǎn)生的改變的示意圖。
[0017]圖3C是示出根據(jù)一些實施例的位移傳感器的不同配置的示意圖。
[0018]圖4A示出了根據(jù)一些實施例的為不同印刷電路板(PCB)安裝位置可配置的外殼的頂部透視圖。
[0019]圖4B不出了根據(jù)一些實施例的為不同印刷電路板(PCB)安裝位置可配置的外殼的側(cè)面透視圖。
[0020]圖4C不出了根據(jù)一些實施例的為不同印刷電路板(PCB)安裝位置可配置的外殼的底部透視圖。
[0021]圖5A示出了根據(jù)一些實施例的在PCB上安裝的圖像平面?zhèn)鞲衅鞯捻敳客敢晥D。
[0022]圖5B示出了根據(jù)一些實施例的在PCB上安裝的圖像平面?zhèn)鞲衅鞯捻敳客敢晥D。
[0023]圖6A示出了根據(jù)一些實施例的在外殼上安裝的透鏡結(jié)構(gòu)的側(cè)面透視圖以及具有圖像平面?zhèn)鞲衅鞯腜CB如何插入到外殼的洞中。
[0024]圖6B示出了根據(jù)一些實施例的安裝在外殼上具有圖像平面?zhèn)鞲衅鞯腜CB以及透鏡結(jié)構(gòu)的側(cè)面透視圖。
[0025]圖7A示出了根據(jù)一些實施例的圖像平面?zhèn)鞲衅髟跇?biāo)稱位置處安裝在外殼內(nèi)的PCB和透鏡結(jié)構(gòu)的側(cè)面透視圖。
[0026]圖7B示出了根據(jù)一些實施例的圖像平面?zhèn)鞲衅髟谶h(yuǎn)距離位置處安裝在外殼內(nèi)的PCB和透鏡結(jié)構(gòu)的側(cè)面透視圖。
[0027]圖7C示出了根據(jù)一些實施例的圖像平面?zhèn)鞲衅髟诮嚯x位置處安裝在外殼內(nèi)的PCB和透鏡結(jié)構(gòu)的側(cè)面透視圖。
【具體實施方式】
[0028]在下面的描述中，給出了與所公開主題的系統(tǒng)和方法以及其中這種系統(tǒng)和方法可以操作的環(huán)境等有關(guān)的大量具體細(xì)節(jié)，以便于提供對所公開主題的透徹理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白的是，可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實施所公開主題，并且為了避免所公開主題的復(fù)雜化，沒有詳細(xì)描述本領(lǐng)域已知的某些特征。此外，要理解，下面提供的示例是示例性的，并且設(shè)想存在所公開主題的范圍之內(nèi)的其它系統(tǒng)和方法。
[0029]本文所公開的技術(shù)提供了傳感器(例如位移傳感器)，該傳感器具有光學(xué)透鏡和被配置為通過透鏡觀察對象的圖像傳感器。圖像傳感器和激光器(該激光器沿著聚焦平面(在本文中稱為“PoF”)投射光線)的光學(xué)配置可以被配置為使得PoF與圖像傳感器的圖像平面不平行(例如，如由沙姆普弗魯克(Scheimpflug)限定)。該圖像傳感器可以報考用于照明所觀察的對象的激光器，該激光器以固定距離與透鏡隔開(例如使用這種配置來在外殼中制造的)。該激光器可以被配置為沿著圖像傳感器的聚焦平面投射光，使得圖像傳感器以一定角度觀察由激光器投射的光。該圖像傳感器可以在該傳感器的外殼內(nèi)是可調(diào)整的，以沿著聚焦平面移動視場(在本文中稱為“F0V”)。該傳感器可以具有不同配置，其中，圖像傳感器可以沿著圖像傳感器的圖像平面(例如沿著軸)被移動到不同位置，以改變圖像傳感器沿著聚焦平面的視場。
[0030]在一些實施例中，該技術(shù)包括:沿著沙姆普弗魯克平面的軸平移圖像傳感器同時維持激光器和成像透鏡之間的基線(如在傳感器外殼內(nèi)安裝的)。取決于與系統(tǒng)的光學(xué)器件有關(guān)的移動的方向，視場將增加或者減少。如果可以在機(jī)械外殼的框架內(nèi)容納圖像傳感器的平移，則不必改變透鏡和激光器之間的基線距離或者替換機(jī)械外殼以使位移傳感器適應(yīng)不同應(yīng)用。
[0031]圖1A示出了根據(jù)一