CN111819023B - 用于监视直接零件标识（dpm）处理并为操作员生成零件上的视觉通知的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于执行激光标识的系统和方法可以包括识别由激光标识系统执行的事件。可以驱动激光标识单元以在零件上标识特征。可以响应于识别事件而用可见照明信号来照亮零件以指示事件的发生。

Description

用于监视直接零件标识（DPM）处理并为操作员生成零件上的 视觉通知的系统和方法
相关申请
本申请要求于2018年1月29日提交的共同待决的美国临时专利申请62/623,164的优先权；其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及对象的零件上的激光标识(marking)特征，诸如符号、图形、文本和纹理，以及响应于识别激光标识处理的事件而照亮零件上的视觉指示符以指示给操作员或以其它方式指示该事件的发生。
背景技术
从速度和质量的角度来看，在生产环境中制造零件是一个挑战。取决于生产的零件和生产所用的材料，某些生产装备是全自动化的，有些则是更手动的。在许多情况下，零件在某种程度上由人操纵从而对于一些情况引导并将其卸载到生产装备上，零件的生产包括用代码或符号、文本图形(诸如徽标)或纹理对零件的(一个或多个)表面进行直接零件标识(DPM)。激光通常用于标识处理，但是可以使用其它技术。生产过程中DPM标识的总体处理变得不可或缺 (integral)，使得DPM机械的操作员成为该处理不可或缺的一部分。
在直接零件标识的特定情况下，该技术通常用于利用例如在生产、检查和/或物流过程中可以读取的机器可读标号或符号标识零件。也可以使用DPM技术将文本、图形或其它特征标识(例如，雕刻或蚀刻)到表面或零件中。由于能够跟踪被生产用于包含在装备(诸如例如汽车、飞机、军事装备)中的特定零件的重要性，在零件上形成的 DPM符号被良好地形成(例如，具有足够的对比度并具有适当的几何形状)或可读(例如，人类可读或机器可读)是重要的。如果 DPM符号不容易或不能被读取，那么可能导致在不同的供应链操作 (诸如暂存、组装或其它操作)中出现问题，从而导致浪费时间、生产率、成本、可能的机器故障和/或威胁人的生命。
对于DPM，通过根据行业标准和规范(通常由国际组织，诸如 ISO和行业组织定义)检查代码的光学特性，使用内联质量分级来执行质量和可读性的验证。通过执行内联质量分级，可以将以低质量打印的零件识别为标识不良并从生产线中移除。常规的质量分级使用一组度量(通常是九个或更多个度量)来计算，这些度量被赋予等级 {A，B，C，D，F}或以等效方式{4、3、2、1、0}，并且然后通过将总体等级设置为所有度量的最低等级来计算总体等级。总体等级用于基于光学检查过程中测得的所有度量的最低等级来接受或拒绝标识的零件。
继续DPM示例，通常手动操作其中生产零件并用DPM特征 (诸如DPM符号或文本)标识零件的生产装备，以将零件放置在用于标识的位置中并在进行标识之后手动从该位置移除。作为内联质量分级的一部分，响应于对标识分级，通常产生外部视觉和/或听觉指示符以向操作员通知DPM符号成功。常规通知的问题在于，操作员，特别是在高速操作中(例如，每10秒1个零件)，会失去用于验证 DPM符号被成功创建和读取的对零件的视线和焦点。
在其它类型的标识(诸如品牌图形(诸如徽标)、文本和/或纹理)的情况下，这些特征通常已被标识或被激光蚀刻到零件的表面中，对零件进行检查以确认正确地应用了标识。虽然公差可能小于带有代码(例如，QR码)的DPM符号标识的公差，但质量标准通常被维持在一定程度。因此，需要向操作员提供一种生产效率更高的方式，使得零件标识处理变得更加高效，包括向操作员提供已经正确执行标识的信息。
发明内容
为了克服标识站的操作员在生产环境中执行零件激光标识(诸如直接零件标识(DPM)符号)的处理效率低下或缺少通知的问题，以及随之而来的循环时间的增加和生产率的降低，激光标识系统可以被配置为在零件处理期间和/或在确认DPM特征已被标识之后直接在零件上照射视觉指示符。视觉通知可以在DPM处理期间(例如，机器准备标识、标识激光器打开等)在零件上或零件附近(例如，在相邻表面上)生成并且被照射。在实施例中，响应于检查DPM特征，诸如DPM符号，可以在被标识的零件上或其附近向操作员提供视觉通知。视觉通知可以包括确定DPM特征已从零件进行了正确的检查并且确定通过或未通过质量阈值。通过将视觉指示符(诸如具有某个波长(例如，约495至约570nm；绿色)或颜色的照明信号)成像到零件上，操作员可以看到视觉指示符，该指示符指示标识处理的一个或多个事件(例如，DPM标识处理已完成或完成且符合要求)，并且可选地，响应于读取和验证DPM标识的质量，指示标识处理已成功。视觉指示符可以附加地和/或替代地包括人类可读符号，诸如文本(例如，指示DPM特征的质量值的字母)。视觉指示符可以由单独的照明元件产生，诸如发光二极管(LED)或其它照明设备，其通过激光标识单元的光学路径或光路的至少一部分或独立于激光标识单元的光路产生视觉指示符。除了视觉指示符向操作员传达DPM特征(例如，DPM符号已被成功应用和检查)的信息外，视觉指示符还可以向操作员提供关于符号的质量、下一步如何处理零件(例如，如果零件未通过检查，那么“SCRAP”)等的指令。
直接零件标识(DPM)系统的一个实施例可以包括激光标识单元，如本领域中理解的，该激光标识单元被配置为使用激光在零件上标识DPM特征。照明单元可以被配置为产生可见的结构化照明信号，以在标识有DPM特征的零件上被照亮。处理单元可以与激光标识单元和照明单元通信，并且被配置为控制激光标识单元以用DPM特征对零件进行标识、识别由DPM系统执行的事件，以及响应于识别事件，使照明单元用可见照明信号照亮零件以指示事件的发生。
用于执行直接零件标识(DPM)的方法的一个实施例可以包括识别由DPM系统执行的事件。可以驱动激光标识单元以在零件上标识DPM特征。可以响应于识别事件而用可见照明信号来照亮零件以指示事件的发生。
附图说明
下面参考本文通过引用并入的附图详细描述本发明的说明性实施例，其中：
图1A-1C是说明性DPM标识器和视觉系统的图示，该系统用 DPM符号、图形、文本或纹理标识零件，并读取和验证DPM符号或标识在零件上的其它符号；
图2A和2B是在其上压印有DPM特征以及用于提供指示的照明光斑的说明性零件的图示；
图3是包括用DPM符号或其它符号标识零件的DPM标识机器的说明性零件的图示；
图3A和3B是激光标识器的激光标识器头的图示；
图4是其中在零件上的DPM标识的检查处理期间可以使用计算系统的说明性环境的图示；
图5是说明性DPM标识和操作员通知处理的时序图，该通知处理可以被配置为向操作员通知准备就绪和/或DPM机器标识的各个阶段；
图6是替代的说明性DPM标识和操作员通知处理的时序图，该通知处理可以被配置为向操作员通知DPM机器的标识；
图7是说明性DPM检查、验证和操作员通知处理的时序图，该通知处理可以被配置为向操作员通知DPM机器的标识；
图8是说明性DPM检查、验证和操作员通知处理的流程图，该通知处理可以被配置为向操作员通知DPM机器的标识；
图9是基于激光标识系统执行的事件的说明性DPM标识和操作员通知处理的流程图；以及
图10是一组模块的框图，该组模块可以用于通过照亮零件来支持操作员通知。
具体实施方式
在本说明书中，术语“DPM标识”与“激光标识”可互换使用，以指示在物体上留下或部署标记的广泛种类的方法，方法还包括由于化学/分子变化、炭化、起泡、熔化、烧蚀等而引起的颜色改变。术语“激光标识”旨在包括激光雕刻和激光蚀刻。如本领域中已知的， DPM或激光标识应用于许多材料，诸如金属、塑料、木材和玻璃。
如本领域所理解的那样，通过生产线制造零件一般而言涉及生产零件和通常使用DPM激光标识器来应用DPM特征，以将符号、图形、文本和/或纹理标识到零件上。DPM标识机器通常由操作员将零件或完整产品放置在用于标识的DPM机器上或用于将零件移到要标识的位置中的DPM机器的输送器上来进行操作。机器具有多个阶段或事件，包括“预热”、“准备工作”、“激光器就位”、“标识”和“标识完成”。取决于机器的配置，通知消息对于不同的机器可能有所不同。例如，如果DPM标识机器具有移动轴(即，零件相对于固定激光器移动，激光相对于固定零件移动，或者零件和激光器同时移动的组合)，那么“激光器就位”的消息可以指示激光器已移动到开始标识操作的位置。虽然一些DPM机器在机器本身上提供状态指示符，但是机器的操作员往往将注意力集中在正在制造的零件上，因为在生产过程中视线离开机器正在处理的零件可能会分散注意力，从而导致循环时间增加。
本文描述的原理提供了在DPM机器正在处理的零件上被照亮的可视指示符。例如，在DPM机器正在操作时发生的事件期间(例如，“预热”、“准备工作”、“标识”和“标识完成”)，可视指示符可以被照亮到零件上或放置零件的表面上，以向操作员提供DPM机器的阶段或过渡阶段的视觉指示。视觉指示符可以是任何类型的视觉照明信号，诸如形状(例如，圆形、矩形、三角形、箭头或其它形状)、文本(例如，字母、单词)等。例如，诸如“OK”、“FAIL”、“SCRAP”、“MOVE UP/DOWN/LEFT...”、“READY TO MOVE”、“BATCH COMPLETE”等的指令字可以在零件上或在零件附近被照亮，以向操作员提供指令或指导，以帮助标识处理。视觉指示符可以被照亮到DPM标记上或零件上的任何其它地方(例如，识别出缺陷(例如，裂纹)的位置)。视觉指示符可以是用于向操作员提供机器的事件或事件之间的过渡的视觉信息的任何颜色(例如，通过保护性激光窗口高度可见的绿色)、形状、大小、状态或动态图形，如本文进一步提供的。
关于图1A-1C，示出了用DPM符号(例如，一维(1D)或二维 (2D))或其它特征(例如，图形、文本和/或图案)标识零件表面并读取和验证零件表面上标识的DPM符号的说明性DPM标识器和视觉系统100的图示。通常检查DPM符号以确认这些符号可以被光学读取，从而确保DPM符号被正确标识(例如，激光雕刻或激光蚀刻)，并且将来在供应链、生产设施等的其它阶段期间可以被其它读取器读取。视觉检查子系统可以是系统100的一部分，也可以是独立于系统的部分，并且可以用来视觉检查由系统100的标识器部分应用于零件的任何标识特征。如本文进一步描述的，系统100的视觉检查子系统可以是独立检查系统的一部分或定义独立检查系统。在实施例中，视觉检查子系统可以是读取器，并且可以被认为是被配置为读取 DPM符号的条形码读取器。视觉检查子系统可以具有分辨率能够对由系统100的标识器部分标识在零件上的特征进行成像的图像传感器。如本文进一步描述的，系统100可以被配置为确定在产品上标识的 DPM符号的质量。替代地，系统100可以结合外部计算系统来操作，诸如图4中所示。
在实施例中，系统100可以包括激光标识器104(图1B)，其被配置为将DPM符号(例如，机器可读标号，诸如线性条形码或二维码、徽标和/或文本)标识到零件102的表面上。在用DPM符号标识零件102之后，系统100可以读取零件102上的DPM符号，并针对等级简档的度量计算等级，如本文进一步描述的。在实施例中，响应于系统100的读取器读取DPM符号，可视指示符可以被照亮到零件上以向操作员指示读取通过(例如，绿灯)或失败(例如，红灯)。可以在系统100上附加地提供包括可听指示符的其它指示符。通过将照明信号应用到零件102上，操作员可以能够工作，而不必将眼睛移开零件102。特别地，通过使用绿灯，使得操作员能够在穿戴安全防护眼镜时或通过安全检查窗看到视觉信号。应当理解的是，其中使用标识和读取DPM符号的系统的全自动化生产线也可以出于视觉检查的目的用照明信号照亮零件，其中照明信号被应用到零件上。
关于图1B，系统100包括激光标识器104和从激光标识器104 偏移的一个或多个相机106a和106b(统称为106)，用于检测零件与激光标识器104的距离，并接收距离零件102上的标识区域的偏移信息。相机106还可以用于在零件102被标识期间和/或之后检查 DPM标识。相机106可以提供2D和/或3D检查。
关于图1C，手持式或固定式读取器108可以用于布局选择和数据馈送。系统100的激光标识器104可以经由有线或无线方式直接从读取器108接收信息，并且选择布局(例如，基于零件表面区域的类型的DPM符号的布局等)和/或馈送可变数据(例如，批号、零件类型等)。读取器108可以对零件102执行视觉检查、读取附接到零件 102或以其它方式与零件102相关联的条形码，或者对已经在零件 102或零件102的子部件上标识的DPM符号，以向激光标识器104 提供布局和/或可变数据。读取器108还可以被配置为执行形状、大小、纹理、字符(例如，OCR)或其它的视觉检查和/或识别。视觉检查通常可以用于执行质量检验。质量检验可以是任何级别的检验，诸如边缘清晰度、深度测量等。
可以以多种方式和质量级别来进行质量检验。例如，读取器108 可以进行高质量检查以执行DPM符号读取检查，DPM符号的质量等级可以基于通过光学检查测量的几个单独度量的等级，如下表I所示。
Figure BDA0002662705500000081
表I.DPM符号测量度量
可以从集合{A，B，C，D，F}中为每个度量分配等级。应该理解的是，可以利用替代的等级集合，诸如数值等级集合。可以利用符合行业标准的任何等级集合。在实施例中，设置或分配给其的各个度量和可接受的等级可以用于在生产检查期间接受或拒绝零件。在一个实施例中，也可以将各个度量等级或值设置为忽略那些度量，以避免基于对标识有DPM符号的零件无关紧要的单个度量来拒绝零件。
虽然本文描述的原理提供了确定各个度量的等级并使用这些等级来确定DPM符号是否通过或失败，但是该原理可以附加地被配置为通过从已经被识别为可用于在执行分级时使用的所有度量当中选择最小等级并且排除被识别为不用于执行分级(例如，“不受控制”)的度量来确定总体等级。被识别为可在执行分级时使用的度量的总体等级此后可以用于接受或丢弃标有DPM符号的零件。在2017年12月 28日提交的共同待决的美国专利申请62/611,497中可以找到建立和验证各个度量的附加详细信息，该申请的内容通过引用整体并入本文。
表II提供了说明性等级简档，其可以用于测量零件上标识的 DPM符号。每个度量的等级可以用于与读数中测得的度量和零件上标识的DPM符号进行比较。附加地和/或替代地，可以使用度量的总体等级。
度量 等级简档
CC B
CM A
UEC A
ANU C
GNU B
FPD B
MR 不受控制
表II.等级简档
关于图2A，示出了其上压印有DPM符号202的说明性零件200a的图示。在这种情况下，可以看到零件200a和DPM符号202 被很好地照亮以最小化读取误差。如本领域中所理解的，DPM符号 202是2D QR码，其被激光标识到零件200中。在零件200a中还标识了另一个DPM特征，具体而言是文本204。与DPM符号202一样，可以使用视觉检查系统检查文本204。
视觉检查系统可以被配置为视觉检查零件200a的DPM特征和/ 或其它表面特征。照明子系统可以被配置为用一个或多个视觉指示符 (即，一个或多个视觉照明信号(例如，光斑))照亮零件或其部分。在检查之后，可视照明信号可以被照亮到DPM特征中的一个或多个上，以指示DPM特征已被成功检查，并且存在通过、失败或不确定性。如图所示，视觉照明信号206a和206b(统称为206)位于相应的DPM符号202和文本204上，以向操作员指示标识和读取成功。视觉照明信号也可以指示DPM标识器的功能没有错误、激光器操作正确、数据被正确处理，等等。
关于图2B，示出了包括在其上标识的DPM符号208的说明性零件200b的图示。在这种情况下，在照明不像图2A那样好的制造工厂中捕获零件200b的图像，并且零件200b上的DPM符号208的图像降级。由于图像降级，由于在零件200b上对DPM符号208进行成像期间的光照和环境影响，因此视觉度量与当DPM符号208在受控环境中测量时的各个度量的等级相比通常具有降低的度量等级。如本文进一步描述的，DPM符号的总体等级被设置为各个度量中的最低者。文本210也可以被标识到零件上。
如图所示，响应于在整个标识处理中确定DPM标识器的质量、正确性、位置、状态等等，多个视觉指示符212a和212b被照亮到 DPM符号208和文本210上。相应视觉指示符212a和212b的颜色可以基于各种因素(例如，如果发生不良标识则为红色；如果发生良好标识则为绿色；如果尚未确定或需要进一步检查则为黄色；如果正在预热则为橙色；如果系统被激活则为蓝色)。在实施例中，如果多个激光系统正在操作，那么可以使用视觉指示符来通知操作员当前正在操作的一个或多个激光系统。例如，这样的指示可以包括字母数字字符，诸如A、B和/或C，以显示三个激光系统中的哪个正在操作。激光系统可各自与通信网络或现场总线通信，如本文进一步描述的。
关于图3，示出了用于标识零件的说明性DPM系统302的图示。系统302可以包括窗口304，通过其输出用于标识(例如，雕刻)零件306的激光束。在这种情况下，零件是手术器械。如图所示的零件 306被定位并位于包装的表面308内。DPM符号310被示为边缘进入零件306的一部分中。响应于在零件306上正确地标识DPM符号 310并且可选地确定其它因素，可以将视觉照明信号或视觉指示符 312照亮到DPM符号310上或靠近DPM符号310的零件306上以向操作员提供关于系统302是否正确操作的指示。如前所述，当系统302处于不同状态或操作阶段时，系统302可以被配置为将视觉照明信号照亮到零件306上，以向操作员提供处于不同状态或在不同状态之间过渡的指示。例如，在预热期间，当处于“系统已激活”模式和/或“准备好标识”模式时，可以输出第一视觉指示符，当系统正在标识时，可以输出第二视觉指示符，在标识完成之后，可以输出第三视觉指示符，如果在其它因素中确定标识是正确的，那么可以输出第四视觉指示符，和/或在检查之后，可以输出第五视觉指示符。在被激活时，如果一个或多个激光系统在线(即，连接到网络或总线并与计算系统通信)并且可以用于彼此平行标识相同或不同类型的零件，那么各个激光系统中的每一个可以输出视觉指示，以向操作员指示激光系统被激活。在设置或配置阶段，可以产生哪些激光系统处于活动状态并与计算系统和管理软件通信的视觉指示，以通知操作员。如本文进一步描述的，不同的视觉指示符的尺寸、形状、颜色或其它方面可以不同，以使操作员能够在DPM标识和可选的检查处理期间区分系统302的不同状态或阶段。
关于图3A和3B，激光标识器的激光标识器头314的图示可以具有振镜扫描系统，该振镜扫描系统可以移动至不妨碍从包含LED 或激光器316(例如，绿色或其它颜色)的照明单元到透镜和工件或零件的光路的位置。照明单元可以是激光标识器头314的一部分或与之分离，并且被配置有一个或多个照明设备(例如，LED 316)。该构造允许紧凑的标识器头，并且使得可以使用相同的透镜用于激光标识和视觉照明信号318，视觉照明信号318用于在零件或工作表面上产生光斑或其它照明信号。
关于图4，示出了其中在DPM标识的检查处理期间可以使用计算系统402的说明性实施例400的图示。计算系统402可以接收由一个或多个DPM标识和读取系统406a-406n(单独地，或共同称为 406)在非受控环境(例如，不在受控环境，诸如干净的实验室，中的生产装备)捕获的零件上的(一个或多个)DPM特征(例如， (一个或多个)DPM符号)的图像数据404。根据本文描述的原理，如本领域中所理解的，计算系统402可以经由通信网络或现场总线 405来处理图像数据404，以用于检查(i)(一个或多个)DPM符号，以及(ii)其上标识(一个或多个)DPM符号的零件。每个系统406可以具有不同的网络地址，使得每个系统406彼此独立地与计算系统402的通信。如本文所描述的，系统402可以被配置为在(一个或多个)不同状态或状态之间的过渡期间照亮(一个或多个)视觉指示符。计算系统402可以包括执行用于执行功能的软件410的处理单元408，如本文进一步描述的。处理单元408可以包括一个或多个处理器，包括通用、图像、信号或其它处理设备。
处理单元408可以与存储器单元412通信，该存储器单元412被配置为在确定(i)用于DPM符号的简档的每个度量的等级和(ii) 用于在不受控制的环境中检查DPM符号时的度量的等级过程中存储数据，诸如处理后的图像数据。也可以存储用于验证其它DPM特征的数据。处理单元408还可以与输入/输出(I/O)单元414通信，该输入/输出(I/O)单元414被配置为经由诸如局域网或广域有线或无线通信网络之类的通信网络来传送数据。与处理单元408通信的存储单元416可以被配置为存储(i)DPM符号的等级简档，(ii)在生产检查期间对压印在零件上的DPM符号进行检查期间捕获的图像数据，或者(iii)其它内容。存储单元416可以被配置为存储数据储存库418a-418n(统称为418)，该数据储存库用于存储与一个或多个 DPM符号相关联的数据、在检查期间对零件上的DPM符号进行光学检查期间从其导出的任何数据，或者其它数据。
在可以是主要实施例的替代实施例中，不是将图像数据404从 DPM标识和读取系统406传送到计算系统402，而是可以将系统406 配置为处理图像、计算度量等级和/或执行其它分析。可以将由系统 406计算的度量等级传送给计算系统402，以与度量的可接受等级的简档进行比较，以确定DPM符号是通过还是未通过检查。取决于 DPM标识和读取系统406的配置，计算系统402或DPM标识和读取系统406可以被配置为控制生产装备，该生产装备用于响应于确定由系统406读取的条形码或其它DPM符号的一个或多个度量的等级是通过还是失败来控制标识(例如，激光雕刻或蚀刻)。举例来说，如本文进一步描述的，响应于确定度量的等级通过或失败，或所分析的度量的整体的总体等级通过或失败，计算系统402或系统406可以指示生产装备(未示出)将与条形码相关联的零件移动或输送到“通过”位置(例如，到第一输送器上)或“失败”位置(例如，到第二输送器上)。
如前所述，系统406可以被配置为执行各种事件和事件的组合。这些事件用于控制系统406的各种设备或子系统(例如，DPM标识单元、读取单元)以及由那些子系统执行的功能。说明性事件可以单独或组合地包括但不限于以下各项：
(1)系统准备好标识-如前所述，系统可以预热并准备执行 DPM特征(例如，DPM特征)的DPM标识。
(2)系统安全(激光器被禁用)-系统可以接通电源，但激光器可以被禁用，从而防止对操作员造成伤害并避免意外标识。
(3)标识处理完成-在完成DPM特征的DPM标识之后，系统406可以生成标识处理完成指示。
(4)标识处理正确完成-除了系统406指示标识处理完成之外，系统406还可以指示标识处理正确完成，因为在标识处理期间没有发生错误并且所有预期的标识功能均已成功完成。
(5)标识处理完成并且DPM特征被检验-除了标识已完成之外，读取系统还可以被配置为成像或扫描以读取并检验标识的DPM 特征是否被正确写入。例如，可以执行代码匹配、代码分级或DPM 特征的其它验证。
(6)标识处理完成并且文本已检验(OCV)-除了标识完成之外，读取系统还可以被配置为使用光学字符验证处理对文本 (DPM特征)进行成像和检验。
(7)标识处理完成并且徽标已检验-除了标识完成之外，读取系统还可以被配置为使用对比度分析、图案匹配和/或任何其它视觉检查处理对图形(DPM特征)进行成像和检验。
(8)焦距被校正-距离测量系统可以被配置为测量零件距 DPM标识器的距离。一旦确定，就可以调节DPM标识器的焦距，使得激光器聚焦在零件的表面上。
(9)轴移动结束-在实施例中，如果系统406被配置为移动零件以使DPM标识器能够标识到零件上，但是零件在其上移动的轴结束，那么系统406可以生成“轴移动结束”通知。
(10)自动定位校正(视觉相机在DPM标识器的上游；相机或图像传感器可以被配置为检测零件位置，并为DPM标识器或其控制器生成此类数据，使得激光标识器相应地设置参数以正确地标识零件。
(11)标识错误或系统故障-如果发生任何错误或系统故障，那么可以生成指示系统406具有标识错误或系统故障的消息。
投影在标识区域上的视觉指示符(具有一种或多种颜色的光束) 可以包括以下单独的、组合的和/或系列的指示符：
(1)图形“左”/“右”/“上”/“下”箭头：辅助定位-正确定位的视觉指示
(2)图形符号“OK”、“完成”、“结束”-系统406可以生成并显示图形系统以向操作员指示DPM标识器的阶段。
(3)任何其它图形符号(例如，沙漏(hour glass))可以指示处理正在运行(轴移动、正在进行中的标识、采集(acquisition)运行等)。
(4)图形动画(创建简单动画)-扫描系统可以与光源组合以投影移动光束，并且可以用于创建简单动画而不是固定图形。扫描系统可以是如何可以实现超出由激光源和相关联的光学器件创建的单纯的“光斑”或简单的图案的上述指示的一个实施例。
如前所述，事件可以形成定义一个或多个功能的一系列事件。例如，DPM激光标识系统可以在工件(例如，零件)上或在支撑平面或输送器上指示以下时间序列：
步骤A：自动定位正确；
系统B：系统被激活；
步骤C：系统准备好标识；
步骤D：标识处理完成；
步骤E：标识处理正确完成；和/或
步骤F：标识处理完成并且DPM符号已检验(包括代码匹配、代码分级等)，
步骤G：标识处理完成并且文本已检验(OCV)；和/或
步骤H：标识处理完成并且徽标已检验(包括合适的对比度分析、图案匹配、其它视觉检查)。该步骤可以包括确认零件偏移已成功校正，这是与使用视觉系统检测和校正零件定位误差或偏移相关的特征。
关于图5，示出了说明性DPM和操作员通知处理500的时序图。处理500可以包括随着时间发生的多个事件。处理500的事件的结果物理输出包括生成视觉指示符，诸如绿色视觉照明信号，以照亮到零件表面上的DPM标识字段的中心上，以用作给操作员的反馈。应该理解的是，视觉指示符可以是任何其它颜色，但是绿色是可通过用于红外激光系统的普通防护镜或安全窗容易看到的颜色。可见反馈指示符可以与DPM标识系统中使用的所有F-Theta透镜兼容。
处理500可以在时间T1开始，其中系统开始信号502在时间T1 和T2之间从低转变为高。系统开始信号502指示系统处于就绪状态。在时间T2，忙信号504可以转变为高以向外部系统指示DPM标识系统正忙并且在零件上标识DPM特征。在时间T2至T3之间，忙信号504可以保持为高。在时间T3结束时，结束信号506可以在时间T3和T4之间转变为高，以指示标识处理完成。如本领域所理解的，可以在时间T2和T3之间操作激光输出信号508，在时间T2和T3期间，可以使用激光器来用DPM特征(例如，DPM符号、徽标或文本)标识零件。在这个实施例中，照明信号510被示出为在激光输出信号为ON的时间期间(即，在时间T2和T3之间)为OFF，并且延伸通过时间T4，直到结束信号506从高转变为低。在时间T2 之前和T4之后的时间期间，照明信号510可以为ON以使视觉指示符显示在零件上或零件附近，因此分别指示DPM系统已准备好标识零件，并且DPM系统已完成零件的标识。在DPM标识系统处于活动期间，系统状态信号512可以为高。根据替代实施例，照明信号 510可以仅在时间T2之前的时间期间为ON，指示DPM系统准备好标识零件。根据另一个实施例，照明信号510可以仅在T4之后的时间期间为ON，指示DPM系统已完成零件的标识。在实施例中，当一个或多个激光系统变为ON并且经由通信网络或数据总线与计算系统通信时，系统已激活信号(未示出)可以包括一个或多个事件。
关于图6，示出了说明性DPM标识和操作员通知处理600的定时图。处理600可以包括随着时间发生的多个事件。处理600以与图 5的处理500相同或相似的方式操作。但是，不是除了在时间T2和 T3之间的激光发射时间期间之外照明信号为ON，而是照明信号610 可以在时间T4和T5之间为ON达预定时间段。该预定时间段可以在大约0.1秒到大约5秒的范围内。也可以利用时间的其它持续时间。当为ON时，照明信号610可以使得生成可见照明信号。可以响应于确定正确执行DPM特征标识处理的确定(例如，没有错误、没有停止标识、没有状态改变、正确的激光功率等)来生成照明信号610。如本文进一步描述的，在照明信号610为ON时产生的可见照明信号可以是静态的或动态的。在实施例中，如果在照明信号610为ON时开始新的标识处理，那么照明信号610可以自动变为OFF，从而使得正在生成可见照明信号(例如，绿光)的(一个或多个)照明设备变为OFF。
关于图7，示出了另一个说明性DPM检查、验证和操作员通知处理700的定时图。处理700可以以与图5和图6的处理500和600 相同或相似的方式操作。但是，添加了用于管理处理700的几个附加的控制信号。系统开始信号702、忙信号704、结束信号706和激光输出信号可以如前所述操作。如图所示，标识和读取检验信号710可以用于对激光器产生的DPM特征进行成像。标识和读取子处理可以在大约时间T4和大约时间T5之间发生，以基于正在执行的其它图像识别或测量处理的等级来确定在零件表面上标识的DPM特征是准确的，如前面所描述的。从激光发射的开始到在大约时间T5的标识和读取子处理的结束，标识和读取结束信号712可以为OFF。在标识和读取结束信号712为OFF的时间段期间，标识和读取良好/不良信号714可以处于ON电平。
当处于ON状态时，照明信号716可以使得生成可见照明信号作为零件上的视觉指示符。与图6一样，可以响应于确定DPM标识和读取处理已正确执行(例如，没有错误、没有停止标识、没有状态改变，并且标识的DPM特征通过成功读取DPM特征已检验为被正确标识)来生成照明信号716。信号714可以用于使照明信号716为与诸如绿色之类的颜色不同的颜色，其指示DPM标识和读取处理成功。例如，如果读取处理确定检查简档的一个或多个参数低于某个等级，那么可以更改照明信号的颜色或其它特征(例如，黄色、闪烁的ON 和OFF等)。如本文进一步描述的，可见照明信号可以是静态的或动态的。在实施例中，如果在照明信号716为ON时开始新的标识处理，那么照明信号716可以自动变为OFF，从而使得正在生成可见照明信号(例如，绿光)的(一个或多个)照明设备变为OFF。
关于图8，示出了说明性的DPM检查、验证和操作员通知处理 800的流程图。处理800可以在步骤802处开始，其中可以存储表示 DPM特征的数据。数据可以是用于驱动DPM激光标识器以将DPM 特征标识到零件表面中的数字数据。在步骤804处，可以在零件上标识DPM特征。在步骤806处可以捕获在零件上标识的DPM特征的图像。在步骤808处，可以从捕获图像确定在零件上标识的DPM特征是否以最小质量阈值被标识。可以基于在捕获图像中测量的等级度量来制定最小质量阈值。如果在步骤810处确定在零件上标识的 DPM特征具有高于最小质量阈值的质量，那么DPM标识和读取系统可以用具有第一波长的可见照明信号照亮零件。第一波长可以在绿色光谱颜色范围内，因为绿色可通过生产环境中使用的安全护目镜容易地看到。否则，在步骤812处，可以用具有第二波长的可见光照明信号照亮零件，该第二波长是诸如红色光谱上的波长。
关于图9，示出了基于由系统执行的事件的说明性DPM标识和操作员通知处理900的流程图。处理900可以在步骤902处开始，其中可以存储表示DPM特征的数据。在步骤904处，可以识别由 DPM系统执行的事件。DPM特征可以被标识在零件上。在实施例中，可以驱动激光标识单元以执行标识。在步骤906处，可以响应于识别事件而用可见照明信号来照亮零件以向操作员指示事件的发生。
关于图10，示出了可以用于支持创建和验证DPM特征的一组模块1000的框图。模块1000可以包括定时信号模块1002，该定时信号模块1002可以被配置为生成定时信号，诸如图5-7中所示的定时信号。定时信号可以用于驱动DPM标识系统的电气部件。这样的电气部件可以包括用于驱动照明设备、激光标识部件、图像传感器等的驱动电路。
激光标识模块1004可以被配置为驱动激光标识单元以生成激光束来标识(例如，雕刻或激光蚀刻)零件的表面。模块1004可以与致动器元件(例如，光束操纵元件、倾斜镜、振镜扫描系统等)一起驱动激光器，该致动器元件瞄准激光束以在零件的表面中形成DPM特征(例如，DPM符号、图形、图案等)。数据可以被传送到模块 1004以驱动致动器元件。
图像DPM符号模块1006可以被配置为捕获DPM特征的图像，诸如由DPM标识器写入的DPM符号。该模块可以产生图像数据，该图像数据可以用于确定零件上的DPM特征的度量的质量。
分级度量模块1008可以被配置为确定由模块1006捕获的DPM 特征的各个度量的等级。模块1008还可以被配置为基于各个度量的最低度量来确定总体度量。如本领域中所理解的，可以根据行业标准来确定度量的等级。可以执行其它测量或图像识别。
照明通知模块1010可以被配置为生成在零件上被照亮的视觉指示符，诸如照明信号。视觉照明信号可以在诸如绿色波长的波长上。视觉照明信号可以由LED或其它照明源(诸如激光源)生成，并且视觉照明信号可以沿着DPM符号激光标识器使用的光学路径或光路的至少一部分投影。替代地，视觉照明信号可以通过不同的路径，诸如经由与激光标识窗口不同的窗口被投影。
事件确定模块1012可以被配置为确定发生的事件。如前所述，事件可以是机器读取器可以执行的事件中的一个事件、事件组合和/ 或系列事件。响应于识别事件，可以执行多个照明从而以操作员可以容易地查看以确定DPM标识和读取系统所处的状态或正在从第一状态转变为第二状态的方式来照亮零件或零件处的表面或零件附近的表面。
用于执行直接零件标识(DPM)的方法的一个实施例可以包括识别由DPM系统执行的事件。可以驱动激光标识单元以在零件上标识DPM特征。可以响应于识别事件而用可见照明信号来照亮零件以向操作员指示事件的发生。
在实施例中，识别事件还可以包括识别“预热”事件、“系统已激活”事件、“准备工作”事件、“标识”事件、“正确位置”事件或“标识完成”状态中的任何一个。可以附加地和/或替代地识别其它事件。识别可以包括处理器执行指令以使DPM标识和读取系统执行事件，并且可以识别并输出那些事件以用于产生可见指示符或可见照明信号。可以捕获标识在零件上的DPM特征的图像，并且可以根据捕获图像确定标识在零件上的DPM符号是否以最小质量阈值被标识。如果确定在零件上标识的DPM符号的质量高于最小质量阈值，那么可以用具有第一波长的可见照明信号照亮零件。否则，可以用具有第二波长的可见照明信号来照亮零件。
用具有第一波长的可见照明信号照亮零件可以包括用定义绿光的可见照明信号照亮零件。在实施例中，可以执行关于零件是否在要标识的位置的确定，并且可以生成可见照明信号以照亮零件，其中可见照明信号可以是第三波长。确定零件的标识是否完成，并且可以响应于确定零件的标识完成而生成第二可见照明信号，其中第二可见照明信号可以具有第四波长。否则，可以生成具有与第二可见照明信号不同波长的第三可见照明信号，或者可以根本不生成第三可见指示信号。
可见照明信号可以沿着激光标识单元的光路的至少一部分输出。在实施例中，可以产生人类可读的符号并将其照亮在零件上。可以捕获DPM特征的图像。可以确定DPM特征的图像被正确标识和读取。可以用指示DPM特征已被正确标识和读取的照明信号照亮零件。用可见照明信号照亮零件可以包括用可见照明信号照亮零件达预定时间量(例如，在大约0.1和大约5秒之间)。
前述方法描述和处理流程图仅作为说明性示例而提供，并且无意于要求或暗示各种实施例的步骤必须按照给出的顺序执行。如本领域技术人员将理解的，前述实施例中的步骤可以以任何顺序执行。诸如“然后”，“下一个”等之类的词无意限制步骤的顺序；这些词仅用于指导读者阅读方法的描述。虽然处理流程图可能将操作描述为顺序处理，但是许多操作可以并行或同时执行。另外，可以重新排列操作的顺序。处理可以对应于方法、函数、过程、子例程、子程序等。当处理对应于函数时，其终止可以对应于函数返回到调用函数或主函数。
结合这里公开的实施例描述的各种说明性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上面已经大体上根据其功能描述了各种说明性的部件、块、模块、电路和步骤。将这种功能性实现为硬件还是软件取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计约束。技术人员可以针对每个特定应用以变化的方式来实现所描述的功能，但是这种实现决策不应被解释为导致背离本发明的范围。
以计算机软件实现的实施例可以用软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任意组合来实现。代码段或机器可执行指令可以表示过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类或指令、数据结构或程序语句的任意组合。通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容，代码段可以耦合到另一个代码段或硬件电路和/或与另一个代码段或硬件电路通信。信息、自变量、参数、数据等可以经由任何合适的手段传递、转发或传输，包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等。
用于实现这些系统和方法的实际软件代码或专用控制硬件不限制本发明。因此，在不参考特定软件代码的情况下描述了系统和方法的操作和行为，应被理解为软件和控制硬件可以被设计为基于这里的描述来实现系统和方法。
当用软件实现时，函数可以作为一个或多个指令或代码存储在非暂态计算机可读或处理器可读存储介质上。这里公开的方法或算法的步骤可以实施在处理器可执行软件模块中，该模块可以驻留在计算机可读或处理器可读存储介质上。非暂态计算机可读或处理器可读介质包括计算机存储介质和有形存储介质两者，它们有助于将计算机程序从一个地方转移到另一个地方。非暂态处理器可读存储介质可以是计算机可以访问的任何可用介质。作为示例而非限制，这种非暂态处理器可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储设备、或任何其它有形的存储介质，其可以用于存储以指令或数据结构的形式的并且可以由计算机或处理器访问期望的程序代码。如这里所使用的，盘和碟包括紧凑碟(CD)、激光碟、光碟、数字多功能碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘通常以磁性方式复制数据，而碟则用激光以光学方式复制数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。另外，方法或算法的操作可以作为代码和/或指令中的一个或任何组合或集合驻留在非暂态处理器可读介质和/或计算机可读介质上，其可以被并入到计算机程序产品中。
先前的描述是用于实现本发明的优选实施例，并且本发明的范围不必由该描述限制。替代地，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (26)

1.一种直接零件标识(DPM)系统，包括：
激光标识单元，被配置为在零件上标识DPM特征；
照明单元，被配置为产生可见照明信号，以被照亮到用DPM特征标识的零件上；
成像设备，被配置为捕获标识在零件上的所述DPM特征的图像；
处理单元，与所述激光标识单元和照明单元通信，所述处理单元被配置为：
控制所述激光标识单元，以用DPM特征对零件进行标识；
使所述成像设备捕获所述DPM特征的图像；
识别由DPM系统执行的事件，其中识别事件包括确定所述DPM特征的图像被正确标识和读取；以及
响应于识别所述事件，使所述照明单元用可见照明信号照亮零件以指示所述事件的发生。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理单元在识别事件时，还被配置为识别“预热”事件、“系统已激活”事件、“准备工作”事件、“正确位置”事件、“标识”事件或“标识完成”状态中的任何一个。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括：
至少一个第二激光标识单元，被配置为与所述处理单元通信地在零件上标识DPM特征；以及
第二照明单元，与所述至少一个第二激光标识单元相关联，并且被配置为产生可见照明信号，以被照亮到用DPM特征标识的零件上。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理单元还被配置为：
使所述成像设备捕获标识在零件上的DPM特征的图像；
从捕获的图像中确定标识在零件上的DPM符号是否以最小质量阈值被标识；以及
如果确定标识在零件上的DPM符号的质量高于最小质量阈值，那么使所述照明单元用具有第一波长的可见照明信号来照亮零件。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理单元还被配置为：如果确定标识在零件上的DPM符号的质量低于最小质量阈值，那么使所述照明单元用具有第二波长的可见照明信号来照亮零件。
6.根据权利要求4所述的系统，其中第一波长定义绿光。
7.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理单元还被配置为：
确定零件是否在要标识的位置中；以及
响应于确定零件在要标识的位置中，使所述照明单元生成可见照明信号以照亮零件。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理单元在使所述照明单元生成可见照明信号时还被配置为使所述照明单元生成第三波长来照亮零件。
9.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理单元还被配置为：
确定所述激光标识单元是否完成零件的标识；以及
响应于确定零件的标识完成，使所述照明单元生成第二可见照明信号以照亮零件；
否则，生成具有与第二可见照明信号不同波长的第三可见照明信号，或者不生成第二或第三可见照明信号。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理单元还被配置为：响应于确定零件的标识完成，使所述照明单元生成具有第四波长的第二可见照明信号以照亮零件。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明单元被配置为沿着所述激光标识单元的光路的至少一部分输出可见照明信号。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理单元被配置为使可见照明信号在零件上产生人类可读符号。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理单元在使所述照明单元用可见照明信号照亮零件时被配置为使所述照明单元用可见照明信号照亮零件达预定的时间量。
14.一种用于执行直接零件标识(DPM)的方法，包括：
在零件上标识DPM特征；
捕获所述DPM特征的图像；
识别由DPM系统执行的事件，其中识别事件包括确定所述DPM特征的图像被正确标识和读取；以及
响应于识别事件，用可见照明信号照亮零件以指示事件的发生。
15.根据权利要求14所述的方法，其中识别事件还包括识别“预热”事件、“系统已激活”事件、“准备工作”事件、“正确位置”事件、“标识”事件或“标识完成”状态中的任何一个。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括：
通过与DPM系统和第二DPM系统两者通信的处理单元，识别由与DPM系统并行操作的第二DPM系统执行的第二事件；
在第二零件上标识第二DPM特征；以及
响应于识别第二事件，用可见照明信号照亮第二零件以指示第二事件的发生。
17.根据权利要求14所述的方法，还包括：
捕获标识在零件上的DPM特征的图像；
从捕获的图像确定标识在零件上的DPM符号是否以最小质量阈值被标识；以及
如果确定标识在零件上的DPM符号的质量高于最小质量阈值，那么用具有第一波长的可见照明信号来照亮零件。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：如果确定标识在零件上的DPM符号的质量低于最小质量阈值，那么用具有第二波长的可见照明信号来照亮零件。
19.根据权利要求17所述的方法，其中用具有第一波长的可见照明信号来照亮零件包括：用定义绿光的可见照明信号来照亮零件。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括：
确定零件是否在要标识的位置中；以及
响应于确定零件在要标识的位置中，生成可见照明信号以照亮零件。
21.根据权利要求20所述的方法，其中生成可见照明信号包括生成具有第三波长的可见照明信号。
22.根据权利要求17所述的方法，还包括：
确定零件的标识是否完成；以及
响应于确定零件的标识完成，生成第二可见照明信号以照亮零件，
否则，生成具有与第二可见照明信号不同波长的第三可见照明信号，或者不生成第二或第三可见照明信号。
23.根据权利要求22所述的方法，其中生成第二可见照明信号包括生成具有第四波长的可见照明信号。
24.根据权利要求15所述的方法，还包括沿着激光标识单元的光路的至少一部分输出可见照明信号。
25.根据权利要求15所述的方法，还包括在零件上产生人类可读符号。
26.根据权利要求15所述的方法，其中用可见照明信号照亮零件包括用可见照明信号照亮零件达预定的时间量。
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