ES2986811T3 - Dispositivo de iluminación para generar un campo de iluminación para una cámara - Google Patents

Abstract

Se describe un dispositivo de iluminación (10) para generar un campo de iluminación para una cámara (100), en el que el dispositivo de iluminación (10) presenta al menos un transmisor de luz (12) y un cono reflector (14) asociado al transmisor de luz (12) con una superficie interiormente espejada. En el cono reflector (14) está dispuesta una lente de transmisión (16) en su superficie de base para generar un campo de iluminación con un ángulo de iluminación predeterminado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de iluminación para generar un campo de iluminación para una cámara

La invención se refiere a un dispositivo de iluminación para generar un campo de iluminación para una cámara, así como a un procedimiento de fabricación para un dispositivo de iluminación según el preámbulo de la reivindicación 1 u 11. En aplicaciones industriales, se utilizan cámaras de diversas formas para captar automáticamente las propiedades de los objetos, por ejemplo, para inspeccionarlos o medirlos. A este respecto, las imágenes del objeto se captan y analizan en función del objetivo mediante procedimientos de procesamiento de imágenes. Una aplicación adicional de cámaras es la lectura de códigos. Con ayuda de un sensor de imagen, se captan objetos con códigos situados sobre ellos, se identifican las áreas codificadas en las imágenes y se descodifican. Los lectores de códigos basados en cámaras también pueden trabajar fácilmente con tipos de códigos distintos de los códigos de barras unidimensionales, que, como un código matricial, también tienen una estructura bidimensional y proporcionan más información. La captura automática de texto de direcciones impresas (OCR,Optical Character Recognition)o letras es, en principio, una lectura de códigos. Entre los campos de aplicación habituales de los lectores de códigos figuran las cajas de supermercado, la identificación automática de paquetes, la clasificación de envíos postales, la gestión de equipajes en aeropuertos y otras aplicaciones logísticas.

Una situación de detección habitual es el montaje de la cámara está montada sobre una cinta transportadora. La cámara capta imágenes durante el movimiento relativo del flujo de objetos en la cinta transportadora e inicia otras etapas de procesamiento en función de las propiedades del objeto captadas. Estas etapas de tratamiento consisten, por ejemplo, en un tratamiento posterior adaptado al objeto concreto en una máquina que actúa sobre los objetos transportados, o en la modificación del flujo de objetos mediante la expulsión de determinados objetos del flujo de objetos en el marco de un control de calidad o la clasificación del flujo de objetos en varios flujos parciales de objetos. Si la cámara es un lector de códigos, los objetos se identifican para su correcta clasificación o etapas de procesamiento similares mediante los códigos adjuntos. La cámara suele formar parte de un complejo sistema de sensores. Por ejemplo, en los túneles de lectura de las cintas transportadoras, es habitual montar un gran número de lectores de códigos basados en cámaras uno al lado del otro para cubrir una mayor anchura de la cinta transportadora, por un lado, y desde diferentes perspectivas, por otro lado, con el fin de captar objetos desde varios lados. Además, la geometría de los objetos transportados a menudo se mide por adelantado utilizando un escáner láser independiente, para determinar la información de enfoque, los tiempos de liberación, las áreas de imagen con objetos y similares.

Las cámaras y los sistemas de cámaras necesitan una iluminación para poder captar los objetos que deben inspeccionarse o medirse, o el código que debe leerse, independientemente de la luz ambiental o ajena. A este respecto, los LED se utilizan a menudo como fuentes de luz. En comparación con las fuentes de luz láser, que también se utilizan ocasionalmente, los LED suelen tener características de radiación más divergentes y áreas de radiación mayores. Se utilizan ópticas correspondientes para dirigir su luz hacia el campo de iluminación.

Para obtener una buena calidad de la señal, es decir, principalmente una relación señal/ruido suficiente, se requiere una iluminación intensa y lo más homogénea posible. A este respecto, existe una cierta relación de tensión entre homogeneidad y eficacia, entre las que hay que encontrar un equilibrio aceptable. Dado que las cámaras se utilizan en una amplia gama de variantes, que difieren en cuanto a propiedades como la resolución del sensor de imagen, el campo de visión y la distancia de trabajo, también es necesaria una iluminación diferente.

Hasta ahora, se han utilizado en este caso las llamadas lentes TIR (Reflexión interna total,Total Internal Reflection).Una lente TIR presenta una geometría que garantiza que la luz entrante incida en las superficies laterales con un ángulo suficientemente plano para cumplir las condiciones de reflexión interna total que se aplican al material de la lente. De esta manera, se guía la luz de forma similar a una fibra óptica. Por ejemplo, el documento DE 102008 014349 B4 divulga un sensor óptico con un transmisor óptico, en cuyo concentrador se realiza un guiado de la luz por reflexión interna total en la superficie envolvente. Del documento DE 102013 108800 A1 se conoce un dispositivo de iluminación para generar un campo de iluminación, que guía la luz de su fuente luminosa hacia el campo de iluminación de forma dirigida mediante una lente TIR. Sin embargo, las lentes TIR pueden ser demasiado grandes, caras, susceptibles a las tolerancias e inflexibles. En el documento EP 2 136 248 A1 se describe un dispositivo de grabación de imágenes con una iluminación personalizable a partir de varias fuentes de luz. En una forma de realización, tres grupos ópticos de conformación del haz para la iluminación del objeto están dispuestos alternativamente en una trayectoria circular alrededor de una óptica receptora. Al girar la iluminación de la lente, puede seleccionarse entre estos grupos ópticos de conformación del haz el adecuado para una óptica receptora utilizada en cada caso, alineándolo con las fuentes de luz. Sin embargo, las ópticas individuales de conformación del haz no se describen con más detalle.

El documento EP 2136248 A1 trata de una cámara de exploración lineal con un receptor de línea doble y dos módulos de iluminación que se activan alternativamente para iluminar la zona de detección desde diferentes perspectivas y posiblemente también en diferentes colores. Una vez más, no se detallan las propiedades de la óptica de transmisión.

Del documento US 2001/0028559 A1 se conoce un dispositivo de iluminación o unflash parauna cámara. Utiliza un reflector para lanzar hacia delante la luz emitida hacia atrás. A llí están previstos dos elementos ópticos transparentes. El primer elemento óptico divide el flujo luminoso en varias trayectorias ópticas. El segundo elemento óptico es una lente múltiple para garantizar la conformación del haz de las trayectorias ópticas respectivas.

El documento EP 2 075 630 A1 divulga un dispositivo de iluminación que puede adaptarse por medio de lentes líquidas. En una forma de realización, también se coloca un reflector delante de la lente líquida, que actúa como un concentrador en la lente líquida.

En el documento US 2012/0261472 A1 se presenta un dispositivo de iluminación para un lector de códigos basado en una cámara, que tiene un gran número de emisores de luz dispuestos en forma de anillo en una parte de base de carcasa y un accesorio de carcasa con óptica de transmisión asociada, que está montado de modo que puede girar. La distancia respectiva entre el emisor de luz y la óptica transmisora se modifica mediante el movimiento giratorio. El documento US 5818528 trata de un lector manual de códigos, que presenta una iluminación en forma de anillo. Por lo tanto, el objetivo de la invención es mejorar aún más la iluminación para una cámara.

Este objetivo se consigue mediante un dispositivo de iluminación para generar un campo de iluminación para una cámara, así como un procedimiento de fabricación para un dispositivo de iluminación según la reivindicación 1 u 11. El dispositivo de iluminación genera luz transmitida con al menos un emisor de luz, preferiblemente, un LED o un diodo láser. Un cono reflector asignado al emisor de luz dirige hacia el frente la luz transmitida, que originalmente también puede haber sido emitida con una divergencia mayor. Para ello, el emisor de luz está dispuesto preferiblemente en la punta del cono o en una abertura de la punta del cono, y la luz transmitida se refleja por el cono reflector una o varias veces hacia delante, hacia la superficie base del cono, a menos que ya esté dirigida hacia delante de todos modos. La superficie envolvente interior del cono reflector está espejada, por lo que la luz transmitida se refleja y no se guía por reflexión total como en una lente TIR.

La invención se basa en la idea básica de alojar una lente transmisora en el cono reflector, lo que garantiza la conformación del haz a un ángulo de iluminación predeterminado del campo de iluminación. Esta lente transmisora está dispuesta en la superficie base del cono reflector opuesta a la punta del cono. Preferiblemente, la lente transmisora cierra la superficie base, en donde no está necesariamente enrasada debido a tolerancias u otras razones, por ejemplo, de diseño y, por consiguiente, puede tanto sumergirse en el cono reflector como sobresalir al menos un poco. El cono reflector y la lente transmisora forman conjuntamente una óptica de iluminación, en donde el cono reflector lanza la luz transmitida hacia delante y la lente transmisora moldea aún más el haz de luz de la luz transmitida de manera correspondiente con el ángulo de iluminación especificado.

La invención tiene la ventaja de que es posible una iluminación particularmente brillante y potente. Para aumentar aún más la intensidad de la luz, puede estar previsto un gran número de emisores de luz. No obstante, el diseño sigue siendo compacto. A este respecto, se ha encontrado un buen equilibrio entre homogeneidad y eficiencia. La iluminación es menos susceptible a las tolerancias y, por tanto, ofrece un rendimiento aún mejor. Como se explicará con más detalle más adelante, un mismo cono reflector puede combinarse con diferentes lentes transmisoras para facilitar la creación de variantes, lo que a su vez reduce los costes de desarrollo, producción y administración.

El cono reflector es preferiblemente de metal o de plástico revestido. Se puede moldear fácilmente para darle la forma deseada y tiene las propiedades de espejo requeridas. Una superficie metálica también puede mecanizarse o bien revestirse adicionalmente.

El dispositivo de iluminación presenta preferiblemente un gran número de emisores de luz dispuestos en forma de anillo con en cada caso un cono reflector asignado con una superficie envolvente espejada internamente y una lente transmisora dispuesta en su superficie base. Por lo tanto, es preferible que haya el mismo número de emisores de luz, conos reflectores y lentes transmisoras. En cada caso, un emisor de luz con el cono reflector asignado junto con la lente transmisora puede considerarse un elemento de iluminación. Por consiguiente, los conos reflectores y las lentes transmisoras forman conjuntamente la óptica de iluminación para el gran número de emisores de luz. En esta forma de realización, los elementos de iluminación se disponen en forma de anillo, es decir, en un anillo o en varios anillos concéntricos. Por el centro del anillo o de los anillos discurre preferiblemente el eje óptico de la trayectoria receptora de la cámara, cuyo campo de visión puede iluminarse así de forma óptima.

El dispositivo de iluminación presenta preferiblemente un elemento básico reflector con al menos una disposición anular de conos reflectores montada en este. El propio elemento básico reflector está configurado preferiblemente en forma anular o circular. De este modo, los conos reflectores forman un componente común compacto y fácil de manejar. Por ejemplo, se fijan como rebajes cónicos en el elemento básico reflector. La disposición de los conos reflectores para formar al menos un círculo o anillo es preferiblemente uniforme. Sin embargo, también son concebibles distancias diferentes en varios anillos y otras irregularidades o huecos.

El elemento básico reflector presenta preferiblemente en cada caso dos conos reflectores adyacentes en dirección radial. Por tanto, los conos reflectores están previstos por pares en dirección radial y forman así un anillo doble en su conjunto, sin excluir más de dos anillos. Puede estar prevista una pared intermedia entre los dos conos reflectores de un par radialmente adyacente o ambos conos reflectores pueden unirse entre sí sin pared intermedia. Aunque se prefiere un doble anillo regular y continuo, puede haber desviaciones, por ejemplo, puntos en los que un cono reflector se queda sin pareja.

En el al menos un cono reflector puede insertarse preferiblemente una lente transmisora con un ángulo de iluminación predeterminado diferente. De este modo, el mismo cono reflector puede combinarse con otra lente transmisora para formar una óptica de iluminación para un campo de iluminación con un ángulo de iluminación diferente. Por tanto, el dispositivo de iluminación forma parte de una familia de dispositivos de iluminación o ha evolucionado a partir de una plataforma de iluminación. Se pueden crear variantes o incluso reequiparlas sin esfuerzo adicional de desarrollo y con muy poco esfuerzo adicional en la producción. Si se utiliza un gran número de lentes emisoras en una disposición de un gran número de elementos de iluminación, cada lente emisora individual no tiene por qué generar necesariamente el ángulo de iluminación, sino que esto solo puede conseguirse superponiendo los campos de iluminación individuales de las lentes emisoras implicadas.

La al menos una lente transmisora está fabricada preferiblemente de plástico, en particular, como pieza moldeada por inyección de PMMA (poli(metacrilato de metilo)). Esto permite una producción rentable, que además es flexible, para obtener lentes emisoras para distintos ángulos de iluminación.

La lente emisora presenta preferiblemente una forma que llena el contorno interior del cono reflector. Una lente transmisora con material en la zona de la superficie base del cono reflector es suficiente para la conformación del haz. Sin embargo, si la lente transmisora llena el cono reflector, el resultado es un mejor ajuste con menos tolerancias y, por tanto, un diseño más robusto y sencillo.

La al menos una lente transmisora está configurada como una lente doble con una primera lente y una segunda lente conectada a esta. Estas lentes dobles o dobletes de lentes implican que hay que diseñar, fabricar y unir entre sí menos piezas individuales. El diseño general del dispositivo de iluminación se simplifica y hay menos fuentes de posibles tolerancias interferentes.

El dispositivo de iluminación presenta un gran número de lentes transmisoras dispuestas en forma de anillo, en donde las lentes dobles en cada caso están dispuestas radialmente con la línea de conexión entre la primera lente y la segunda lente. Por consiguiente, las lentes dobles se disponen transversalmente a la dirección circunferencial para formar un anillo doble, en donde en cada caso un segmento angular de cada anillo está cubierto por una lente doble. El elemento básico reflector descrito anteriormente con pares respectivos de dos conos reflectores situados uno al lado del otro en dirección radial se prefiere especialmente para ello. Como alternativa, sería concebible disponer las lentes dobles en la dirección periférica en lugar de radialmente y, de ese modo, formar un anillo único que conste de solo la mitad de piezas individuales en comparación con las lentes simples.

El dispositivo de iluminación presenta preferiblemente un gran número de emisores de luz, que están interconectados en varias cadenas de iluminación, en particular, dos o cuatro cadenas de iluminación, en donde las cadenas de iluminación pueden activarse individualmente. Esto tiene la ventaja de que no hay que alimentar demasiados transmisores de luz al mismo tiempo a través de la misma cadena. Como las cadenas de iluminación pueden activarse individualmente, también es posible crear diferentes escenarios de iluminación.

Preferiblemente, se asigna una primera cadena de iluminación a la mitad izquierda y una segunda cadena de iluminación a la mitad derecha del dispositivo de iluminación. Esto significa que el campo de iluminación puede generarse opcionalmente desde un lado, desde el otro o desde ambos. En otra forma de realización, es preferible asignar cuatro cadenas de iluminación en cada caso a una cuarta parte del dispositivo de iluminación, de modo que se creen numerosas perspectivas de iluminación adicionales. La división del dispositivo de iluminación es especialmente ilustrativa en el caso de una disposición anular, en donde entonces una cadena de iluminación se asigna en cada caso a un segmento de 180° o a un segmento de 90° del anillo. También es concebible asignar los anillos a distintas cadenas de iluminación en una disposición de anillo doble o múltiple, en donde también puede combinarse esto con la segmentación de los anillos. En otra alternativa, los emisores de luz de una cadena de iluminación respectiva se distribuyen por todo el anillo, por ejemplo, en cadenas de iluminación entrelazadas alternativamente. Entonces, mediante la activación de una o varias cadenas de iluminación, básicamente solo es posible variar la potencia y, a este respecto, mantener en gran medida la perspectiva del escenario de iluminación. Si se instalan lentes emisoras para diferentes ángulos de iluminación, en particular, un anillo para un ángulo de iluminación menor y otro anillo para un ángulo de iluminación mayor, entonces los mismos ángulos de iluminación se pueden agrupar en cada caso en cadenas de iluminación, y el ángulo de iluminación también puede variar activando las cadenas de iluminación en consecuencia.

Los emisores de luz y/o los elementos ópticos situados a continuación de estos en una cadena de iluminación generan preferiblemente luz transmitida con propiedades de polarización y/o propiedades espectrales diferentes a las de otra cadena de iluminación. Las diferentes propiedades de polarización o propiedades espectrales se pueden generar directamente con el emisor de luz, por ejemplo, utilizando LED de diferentes colores, o pueden colocarse filtros de color o filtros de polarización a continuación, en particular, en forma de características o revestimientos correspondientes de la lente transmisora respectiva. En esta forma de realización, se puede generar un campo de iluminación de una polarización y/o color deseados mediante la activación selectiva de determinadas cadenas de iluminación. Estas propiedades luminosas del campo de iluminación pueden combinarse con las propiedades geométricas explicadas en el apartado anterior.

En un perfeccionamiento preferido, está prevista una cámara, en particular, un lector de códigos basado en cámara o una cámara para inspeccionar o medir objetos, que presenta un sensor de imagen para registrar datos de imagen, una unidad de control y evaluación para leer códigos o determinar las propiedades del objeto a partir de los datos de imagen y una forma de realización del dispositivo de iluminación según la invención. El campo de visión de la cámara corresponde preferiblemente al campo de iluminación del dispositivo de iluminación, en donde el campo de iluminación puede ser ligeramente mayor para compensar tolerancias. Las evaluaciones de imágenes o la lectura de códigos pueden basarse en múltiples registros en diferentes escenarios de iluminación mediante la activación de determinadas cadenas de iluminación. La unidad de control y evaluación puede ser parte de la cámara o estar conectada a ella como aparato de control. Esta funcionalidad también puede distribuirse a través de la cámara, el dispositivo de iluminación y/o el aparato de control externo. En el procedimiento de fabricación según la invención de un dispositivo de iluminación, al menos un emisor de luz se dispone sobre o en la punta de un cono reflector asignado al emisor de luz con una superficie envolvente espejada internamente. Se proporciona una selección de diferentes lentes transmisoras adecuadas para el mismo diseño del cono reflector para diferentes ángulos de iluminación del dispositivo de iluminación y, para producir un dispositivo de iluminación para un campo de iluminación del ángulo de iluminación específico, se retira de la selección una lente transmisora del ángulo de iluminación específico y se dispone en el cono reflector en su superficie base. Los emisores de luz y los conos reflectores forman una especie de plataforma de iluminación que puede personalizarse muy fácilmente para diferentes campos de iluminación y, en particular, ángulos de iluminación combinándolos con diferentes lentes transmisoras. De este modo, pueden realizarse en particular las diversas formas de realización del dispositivo de iluminación según la invención.

Preferiblemente, una pluralidad de lentes transmisoras del ángulo de iluminación específico se dispone en un elemento básico reflector con al menos una disposición anular de conos reflectores colocada en este. Se trata de una forma sencilla de crear un potente dispositivo de iluminación en una disposición en anillo de los elementos de iluminación individuales de un ángulo de iluminación deseado.

Las lentes transmisoras se fabrican como lentes dobles, en cada caso, con una primera lente y una segunda lente conectada a esta, y las lentes dobles se disponen en cada caso con la línea de conexión entre la primera lente y la segunda lente radialmente en un elemento básico reflector con en cada caso dos conos reflectores situados uno al lado del otro en dirección radial. El resultado es un dispositivo de iluminación con menos piezas individuales y, en consecuencia, menos esfuerzo y tolerancias, con una disposición de los elementos de iluminación en un anillo doble. La invención también se explica con más detalle a continuación con respecto a otras características y ventajas a modo de ejemplo con ayuda de formas de realización y con referencia al dibujo adjunto. Las ilustraciones del dibujo muestran en: La Figura 1 una representación en sección esquemática de una cámara con un dispositivo de iluminación;

la Figura 2 una vista superior de un dispositivo de iluminación con elementos de iluminación dispuestos en forma de anillo; la Figura 3a una representación de una lente transmisora para un ángulo de iluminación medio;

la Figura 3b una trayectoria del haz a modo de ejemplo de la luz transmitida cuando se utiliza la lente transmisora según la figura 3a;

la Figura 4a una representación de una lente transmisora para un ángulo de iluminación mayor;

la Figura 4b una trayectoria del haz a modo de ejemplo de la luz transmitida cuando se utiliza la lente transmisora según la figura 4a;

la Figura 5a una representación de una lente transmisora para un ángulo de iluminación menor;

la Figura 5b una trayectoria del haz a modo de ejemplo de la luz transmitida cuando se utiliza la lente transmisora según la figura 5a;

la Figura 6a una representación de una lente doble como lente transmisora para el ángulo de iluminación medio de manera correspondiente a la figura 3a-b;

la Figura 6b una representación de una lente doble como lente transmisora para el ángulo de iluminación mayor de manera correspondiente a la figura 4a-b;

la Figura 7 una representación tridimensional de un elemento básico reflector con pares de conos reflectores radialmente adyacentes, así como una disposición en forma de anillo de lentes dobles que van a alojarse en este; la Figura 8 un anillo doble de elementos de iluminación, que se crea después de insertar las lentes dobles en el elemento básico reflector según la figura 7;

la Figura 9 una representación esquemática de la interconexión de fuentes luminosas en varias cadenas de iluminación y

la Figura 10 una vista tridimensional de la aplicación a modo de ejemplo de una cámara con un dispositivo de iluminación montada en una cinta transportadora.

La figura 1 muestra una representación en sección esquemática de un dispositivo 10 de iluminación en una cámara 100. Como alternativa a un dispositivo 10 de iluminación integrado, es concebible un dispositivo de iluminación externo. La cámara 100 puede utilizarse, por ejemplo, para medir o inspeccionar objetos y para capturar códigos y leer su contenido.

La cámara 100 detecta luz de una zona 102 de captura a través de un objetivo 104 de captura, que se representa mediante una única lente 106 receptora mostrada, también representativa de lentes 104 de captura más complejas con otros elementos ópticos como aberturas, prismas y similares. Un sensor 108 de imagen, por ejemplo un chip CCD o CMOS con una pluralidad de elementos de píxel dispuestos en una fila o una matriz, genera datos de imagen de la zona 102 de captura y de los objetos y zonas de código dado el caso presentes en ella. Una unidad 110 de control y evaluación está conectada al dispositivo 10 de iluminación y al sensor 108 de imagen y es responsable de las tareas de control, evaluación y otras tareas de coordinación en la cámara 100, como iluminar la zona 102 de captura y leer los datos de imagen del sensor 108 de imagen. La unidad 110 de control y evaluación se implementa en uno o más componentes digitales, por ejemplo, microprocesadores, ASIC, FPGA o similares, que también pueden estar previstos total o parcialmente fuera de la cámara 100. Preferiblemente, la unidad 110 de control y evaluación es capaz de detectar y descodificar zonas de código en los datos de imagen, lo que convierte a la cámara 100 en un lector de códigos basado en una cámara. En una salida 112 de la cámara 100 pueden emitirse datos, a saber, tanto resultados de evaluación, tales como información de código leída o dimensiones determinadas y resultados de inspección, como también datos en diversas etapas de procesamiento, tales como datos de imagen sin procesar, datos de imagen preprocesados, objetos identificados o datos de imagen de código que aún no se han descodificado.

El dispositivo 10 de iluminación presenta un emisor 12 de luz como fuente de luz, un cono 14 reflector y una lente 16 transmisora. En particular, como emisores 12 de luz pueden utilizarse, en particular, componentes semiconductores como un LED o un diodo láser. El emisor 12 de luz está dispuesto en la punta del cono 14 reflector. Contrariamente a la representación, el emisor 12 de luz puede estar dispuesto fuera del cono 14 reflector sobre o en una abertura de su punta. El cono 14 reflector garantiza que los componentes laterales de la luz transmitida, que originalmente se emitía con una divergencia muy elevada también se lleven hacia delante, hacia la superficie base del cono 14 reflector y, por tanto, hacia la lente 16 transmisora, mediante reflexión simple o múltiple. Para ello, el cono 14 reflector está espejado internamente, por ejemplo, como pieza metálica con superficie reflectante o como pieza de plástico con el correspondiente revestimiento. La lente 16 transmisora modela la luz transmitida en función del campo de iluminación deseado y, en particular, del ángulo de iluminación. Como lente 16 transmisora se usa preferiblemente una pieza moldeada por inyección de plástico, por ejemplo, de PMMA (poli(metacrilato de metilo)). El dispositivo 10 de iluminación solo se muestra esquemáticamente en la figura 1, en particular, en lo que se refiere a su colocación y configuración. En particular, una pluralidad de transmisores 12 de luz con ópticas de iluminación asignadas de un cono 14 reflector y una lente 16 transmisora respectivos se disponen preferiblemente alrededor del objetivo 104 de captura. El dispositivo 10 de iluminación se explica ahora en detalle con referencia a las figuras 2 a 9.

La figura 2 muestra una vista superior de un dispositivo 10 de iluminación con una pluralidad de elementos de iluminación dispuestos en forma de anillo, en donde un respectivo elemento de iluminación presenta un emisor 12 de luz, un cono 14 reflector y una lente 16 transmisora. La representación es puramente a modo de ejemplo en lo que respecta al número de elementos de iluminación y su disposición en el anillo, en donde se prefiere una distribución uniforme a través del anillo como se muestra. Como se explicará más adelante, existe un doble anillo de elementos de iluminación según la invención. Preferiblemente, el centro del dispositivo 10 de iluminación permanece libre y aquí se aloja la trayectoria de recepción con la lente 104 de captura.

Las figuras 3a, 4a y 5a muestran diversas configuraciones de la lente 16 transmisora para un ángulo de iluminación medio de 31°, un ángulo de iluminación mayor de 47° y un ángulo de iluminación menor de 21°. Las lentes 16 emisoras forman una selección o familia de lentes emisoras para diferentes ángulos de iluminación, que pueden insertarse en el cono 14 reflector opcionalmente. Esto sigue un concepto de plataforma, en el que las funciones de reflexión frontal por el cono 14 reflector y la conformación del haz para definir el ángulo de iluminación por la lente 16 transmisora están separadas entre sí. Para equipar el dispositivo 10 de iluminación para un ángulo de iluminación específico, se utilizan las lentes 16 emisoras adecuadas o se sustituyen así las lentes 16 emisoras existentes, el cono 14 reflector sigue siendo el mismo o al menos idéntico. Además de la sección de la lente realmente efectiva, las lentes 16 transmisoras también presentan preferiblemente una sección 18 inferior que complementa a la lente 16 transmisora para formar una forma cónica. Como resultado, la geometría exterior de las lentes16transmisoras sigue siendo la misma, a pesar de los diferentes ángulos de iluminación y las lentes 16 transmisoras pueden insertarse en el cono 14 reflector con menores tolerancias. Como alternativa, la sección 18 representada correspondientemente de manera clara puede permanecer libre y el sombreado correspondiente mostrado puede entenderse meramente como una indicación del contorno cónico del cono 14 reflector correspondiente.

Las figuras 3b, 4b y 5b también muestran las lentes 16 transmisoras con trayectorias 20 de haz correspondientes a modo de ejemplo, que corresponden a los ángulos de iluminación de 31°, 47° y 21°. Los ángulos de iluminación corresponden preferiblemente a la zona 102 de captura (FOV,fe ld of view,campo de visión), en donde puede estar previsto un cierto margen de tolerancia.

Las figuras 6a-b muestran otras lentes 16 transmisoras en una forma de realización como lente doble con una primera lente 22 y una segunda lente 24 respectivas. A este respecto, la lente 16 transmisora según la figura 6a genera el ángulo de iluminación medio de 31° que corresponde a la figura 3a-b y la lente 16 transmisora según la figura 6b genera el ángulo de iluminación mayor de 47° que corresponde a la figura 4a-b. Es igualmente posible otra lente doble no mostrada para el ángulo de iluminación menor de 21° que corresponde a 5a-b, en cualquier caso, los ángulos de iluminación concretos solo deben entenderse a modo de ejemplo. Puede alcanzarse un alto grado de homogeneidad de ±20° en torno al valor medio del campo luminoso en la zona 102 de captura. Las lentes dobles o dobletes de lentes reducen las tolerancias y el número de piezas individuales.

La figura 7 muestra una representación tridimensional de un elemento 26 básico reflector con pares de conos 14 reflectores radialmente adyacentes, así como además, puramente a modo de ejemplo, diecisiete lentes 16 transmisoras dispuestas en anillo que van a alojarse en este, que están configuradas como lentes dobles de manera correspondiente a las figuras 6a-b. El elemento 26 básico reflector simplifica la disposición de una pluralidad de conos 14 reflectores en una disposición deseada, como una disposición en anillo única o múltiple, preferiblemente, concéntrica. Los pares de conos 14 reflectores radiales adyacentes ilustrados forman un anillo doble. Preferiblemente, hay una pared intermedia dentro de un par de conos 14 reflectores. Las lentes 16 transmisoras se disponen adecuadamente para que la línea de unión entre la primera lente 22 y la segunda lente 24 esté alineada radialmente. No se muestra u oculta en o bajo el elemento 26 básico reflector un número correspondiente de, en este caso, dos veces diecisiete emisores 12 de luz. La figura 8 muestra de manera complementaria el dispositivo 10 de iluminación en la forma de realización como un anillo doble de elementos de iluminación, que se crea tras el ensamblaje de las lentes 16 emisoras y el elemento 26 básico reflector según la figura 7.

La figura 9 muestra una representación esquemática de la interconexión de una pluralidad de emisores 12 de luz en varias, en este caso a modo de ejemplo, cuatro cadenas de iluminación. Cada cadena de iluminación presenta su propio circuito 28 controlador, que a su vez está controlado por la unidad 110 de control y evaluación o como alternativa al menos parcialmente por una unidad de control de iluminación adicional, no mostrada. Los circuitos 28 controladores están conectados a una fuente de alimentación 30 y permiten activar individualmente subgrupos de los emisores 12 de luz. La división en cuatro subgrupos o cadenas de iluminación, cada uno con ocho emisores 12 de luz ha de entenderse puramente a modo de ejemplo, al igual que el número total de emisores 12 de luz.

Por un lado, las cadenas de iluminación simplifican la gestión de la energía, ya que de otro modo la alimentación conjunta de un gran número de emisores 12 de luz podría ocasionar problemas. Además, la activación selectiva de determinadas cadenas de iluminación permite captar imágenes en distintos escenarios de iluminación. Los distintos aspectos de la iluminación pueden variarse individualmente o combinados. En primer lugar, se consigue una intensidad de iluminación menor o mayor activando un número menor o mayor de cadenas de iluminación. A continuación, los emisores 12 de luz de las respectivas cadenas de iluminación están distribuidos geométricamente, de modo que sea posible la iluminación desde distintas direcciones o perspectivas. Por ejemplo, los emisores 12 de luz pueden dividirse de manera correspondiente a las dos mitades o los cuatro cuartos de una disposición de anillos y/o los diferentes anillos, y pueden asignarse así a diferentes cadenas de iluminación. Por último, los emisores 12 de luz de las cadenas de iluminación pueden diferir en la luz que producen, en particular, en lo que respecta a la polarización y el color. Esto significa que también son posibles escenarios de iluminación con diferentes propiedades de polarización y propiedades espectrales mediante la activación de las cadenas de iluminación correspondientes.

La figura 10 muestra una posible aplicación de la cámara 100 con el dispositivo 10 de iluminación montado en una cinta 32 transportadora. La cámara 100 y el dispositivo 10 de iluminación solo se muestran en este caso a modo de símbolo y ya no con su estructura ya explicada. La cinta 32 transportadora transporta objetos 34, como indica la flecha 36, a través de la zona 102 de captura de la cámara 100. Puede registrarse y analizarse cualquier propiedad ópticamente detectable de los objetos 34. En una aplicación especialmente preferida de lectura de códigos, los objetos 34 tienen zonas 38 de código en sus superficies exteriores. El objetivo de la cámara 100 consiste entonces en reconocer las zonas 38 de códigos, leer los códigos en estas fijados, descodificarlos y asignarlos al objeto 34 en cada caso correspondiente. Para detectar también lados del objeto y, en particular, zonas 40 de códigos fijadas lateralmente, se utilizan preferiblemente cámaras adicionales, no representadas desde diferentes perspectivas. Además, se pueden colocar varias cámaras una junto a otra para cubrir juntas una zona 102 de captura más amplia.

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES

   i. Dispositivo (10) de iluminación para generar un campo de iluminación para una cámara (100), en donde el dispositivo (10) de iluminación presenta al menos un emisor (12) de luz y un cono (14) reflector asignado al emisor (12) de luz con una superficie envolvente espejada internamente, en donde en el cono (14) reflector en su superficie base está dispuesta una lente (16) transmisora para generar un campo de iluminación de un ángulo de iluminación predeterminado,caracterizado por

   queel dispositivo (10) de iluminación presenta una pluralidad de lentes (16) transmisoras dispuestas en forma de anillo, que están configuradas en cada caso como lente doble con una primera (22) lente y una segunda (24) lente conectada a ella, y por que las lentes dobles están dispuestas en cada caso radialmente con la línea de conexión entre la primera (22) lente y la segunda (24) lente y forman un anillo doble.
2. 2. Dispositivo (10) de iluminación según la reivindicación 1,

   en donde el cono (14) reflector está fabricado de metal o de plástico revestido.
3. 3. Dispositivo (10) de iluminación según la reivindicación 1 o 2,

   que presenta una pluralidad de emisores (12) de luz dispuestos en forma de anillo con en cada caso un cono (14) reflector asignado con una superficie envolvente espejada internamente y una lente (16) transmisora dispuesta en su superficie base.
4. 4. Dispositivo (10) de iluminación según una de las reivindicaciones anteriores,

   que presenta un elemento (26) básico reflector con al menos una disposición anular de conos (14) reflectores colocada en este.
5. 5. Dispositivo (10) de iluminación según la reivindicación 4,

   en donde el elemento (26) básico reflector presenta en cada caso dos conos (14) reflectores adyacentes en dirección radial.
6. 6. Dispositivo (10) de iluminación según una de las reivindicaciones anteriores,

   en donde una lente (16) transmisora con un ángulo de iluminación predeterminado diferente puede insertarse opcionalmente en el al menos un cono (14) reflector.
7. 7. Dispositivo (10) de iluminación según una de las reivindicaciones anteriores,

   en donde la al menos una lente (16) transmisora está fabricada de plástico, en particular, como pieza moldeada por inyección de PMMA

   y/o en donde la lente (16) transmisora presenta una forma (18) que llena el contorno interior del cono (14) reflector.
8. 8. Dispositivo (10) de iluminación según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta una pluralidad de emisores (12) de luz, que están interconectados en varias cadenas de iluminación, en particular, dos o cuatro cadenas de iluminación, en donde las cadenas de iluminación pueden activarse individualmente.
9. 9. Dispositivo (10) de iluminación según la reivindicación 8,

   en donde una primera cadena de iluminación está asignada a la mitad izquierda y una segunda cadena de iluminación está asignada a la mitad derecha del dispositivo (10) de iluminación, o en donde cuatro cadenas de iluminación están asignadas en cada caso a una cuarta parte del dispositivo (10) de iluminación

   y/o en donde los emisores (12) de luz y/o los elementos ópticos dispuestos a continuación de estos generan en una cadena de iluminación luz de transmisión con propiedades de polarización y/o propiedades espectrales diferentes que en otra cadena de iluminación.
10. 10. Cámara (100), en particular, lector de códigos basado en cámara o cámara para inspeccionar o medir objetos, con un sensor (108) de imagen para registrar datos de imagen, una unidad de control (110) y evaluación para leer (38) códigos o determinar propiedades del objeto a partir de los datos de imagen, y un dispositivo (10) de iluminación según una de las reivindicaciones anteriores.
11. 11. Procedimiento para fabricar un dispositivo (10) de iluminación, en particular, un dispositivo (10) de iluminación según una de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos un emisor (12) de luz se dispone sobre o en la punta de un cono (14) reflector asignado al emisor (12) de luz con una superficie envolvente espejada internamente,caracterizado

    por quese proporciona una selección de diferentes lentes (16) transmisoras adecuadas para el mismo diseño del cono (14) reflector para diferentes ángulos de iluminación del dispositivo (10) de iluminación y por que para la producción de un dispositivo (10) de iluminación para un campo de iluminación del ángulo de iluminación específico se toma de la selección una lente (16) transmisora del ángulo de iluminación específico y se dispone en el cono (14) reflector en su superficie base y por que las lentes (16) transmisoras se fabrican como lentes dobles con en cada caso una primera lente (22) y una segunda lente (24) conectada a esta, y las lentes dobles se disponen en cada caso con la línea de conexión entre la primera lente (22) y la segunda lente (24) radialmente en un elemento (26) básico reflector con en cada caso dos conos (14) reflectores situados uno al lado del otro en dirección radial y forman un anillo doble.
12. 12. Procedimiento según la reivindicación 11,

    en donde una pluralidad de lentes (16) transmisoras del ángulo de iluminación específico se disponen en un elemento (26) básico reflector con al menos una disposición anular de conos (14) reflectores colocada en este.