[发明专利]用于光学检查零件的高速3D方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及零件的非接触式光学检查领域，并且更具体地讲涉及用于光学检查零件、例如螺纹紧固件的高速3D方法和系统。

概述

传统的人工测定装置和技术已经在一定程度上被替换为自动检查方法和系统。然而，这样的自动检查方法和系统仍然具有与之相关联的许多缺点。

许多零件、例如紧固件是由线材冷形成的。通常情况下，在这样的冷形成过程中该零件或紧固件的头部中会形成裂纹或分裂。这样的裂纹或分裂可能不仅出现在该头部的顶表面中而且还可能出现在该头部的周边侧表面中。可以使用多个相机来对这些表面进行成像，但这会增加该检查系统的成本和空间要求。而且这些零件可以围绕它们的轴线旋转，但这会添加检查过程的额外时间。

通常在光学零件检查和分类系统中使用计量轮。这样的轮使这些零件分开并且可以将这些分开的零件喂送到一个“V形”轨道上。现有的计量轮典型地是由UHMW或迭尔林(Delrin)塑料制成的。

近中心的或超中心的透镜遭受成本、重量以及尺寸的问题。结果是，最常用的是使用线扫描产品来对紧固件进行成像：线扫描提供了高的分辨率、无失真的图像以及良好的照明控制。然而，基于线扫描的系统也遭受技术和成本问题；有待检查的零件必须被明亮地照亮并且在相机的视野领域(FOV)内旋转。

美国专利号7,403,872披露了一种用于检查例如子弹和弹壳的制造件以及对这些检查过的零件进行分类的方法和系统。

WO 2005/022076披露了产生与有待检查的零件相交的相关联光束的多种光线发生器。

美国专利号6,313,948披露了一种用于产生具有光源的、零件检查系统中所使用的、均匀平面光束的光束成形器，该光束成形器包括一个相干光发生器、一个衍射光束成形器、以及多个透镜元件。

美国专利号6,285,034披露了一种用于评估非旋转对称工件是否符合配置标准的检查系统。

美国专利号6,252,661披露了一种用于评估工件是否符合配置标准的检查系统。

美国专利号6,959,108披露了一种检查系统，其中的有待检查的工件被连续地且自动地投射以便不受支撑地穿过多个相机的视野。

美国专利号4,831,251披露了一种用于通过螺纹轮廓的螺旋性来判别螺纹工件的光学装置。

美国专利号5,383,021披露了一种能够评估工件的空间形状参数以在生产中提供零件检查的非接触式检查系统。

美国专利号5,568,263也披露了一种能够评估工件的空间形状参数以在生产中提供零件检查的非接触式检查系统。

美国专利申请公开号2005/0174567披露了一种确定零件中的裂纹的存在的系统。

美国专利申请公开号2006/0236792披露了一个用于工件的检查站，该检查站包括一台输送机、一个用于使工件旋转的机构、以及一个探头。

与本发明有关的其他美国专利文件包括：美国专利号6,787,724；6,995,837；7,164,783；7,245,759；7,491,319；7,669,707；以及7,801,692。

实例性实施方案概述

本发明的至少一个实施例的目的是要提供一种高速3D方法和系统以用于光学检查零件而不需要多个相机并且不需要旋转零件，从而由此提供一种针对检查任务的紧凑的、成本有效的且更简单的解决方案。

在一个示例性实施例中，提供了一种光学检查零件的高速3D方法。该方法包括的步骤为在一个装料站支撑一个有待检查的零件，并且传送这个受支撑的零件，使得该零件沿从该装料站延伸至一个检查站的一条第一路径行进，该零件在该检查站处具有一个预定的位置和取向以用于检查；该方法进一步地包括在该检查站处同时照亮该零件的一个末端表面和该零件的一个周边表面，并且在一个单一像平面处同时形成这个被照亮的末端表面的一个光学图像和该零件的周边表面的一个光学图像。该方法还进一步地包括在该像平面处检测这些光学图像，并且对这些检测过的光学图像进行处理以便获得该零件的一个末端视图和该零件的周边表面的一个3D全景视图。该方法仍进一步地包括在该检查站检查之后传送该零件，使得这个检查过的零件沿从该检查站延伸至一个卸料站的一条第二路径延伸。

这个被照亮的末端表面的光学图像可以被形成在该像平面的一个中央部分处并且可以在该像平面处围绕该中央部分形成该周边表面的光学图像。

该周边表面可以是围绕该零件延伸360度的一个外周边表面。

该装料站可以与该卸料站间隔开。