CN116773526A - 定子槽的光学检查 - Google Patents

Abstract

一种用于检查定子堆叠体的系统包括旋转台、被配置为拍摄包括定子槽的定子堆叠体的一部分的多个图像的成像装置、被配置为通过定子槽施加照明的照明器、以及被配置为监测定子槽并相对于成像轴线定向定子槽的对准和监测系统。对准和监测系统包括倾斜系统、控制器和处理器，倾斜系统被配置为使定子槽相对于成像轴线在多个取向之间移动，成像装置被配置为在多个取向中的每个取向处拍摄相应的图像，控制器被配置为基于每个图像的一个或多个测量来控制倾斜系统，处理器被配置为分析每个图像并选择定子槽的取向作为用于检查定子槽的最佳取向。

Description

定子槽的光学检查

技术领域

本公开涉及电动机定子的检查，并且更具体地涉及定子槽的光学检查。

背景技术

电动机用于各种环境和行业中。电动机用于汽车工业，例如，作为电动车辆和混合动力车辆的一部分。在制造过程期间，通常检查电动机部件以识别可能损害成品马达的有效性的缺陷。例如，构成电动机的一部分的定子由构成叠片堆叠体的各个叠片构成。在构造期间可能出现缺陷，其示例包括由于叠片的未对准而导致的毛刺和几何变化。期望具有一种用于在构造期间和/或之后检查定子的系统和方法，以便识别和解决可能出现的任何缺陷。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种用于检查定子堆叠体的系统包括：旋转台，该旋转台包括被配置为支撑定子堆叠体的台表面；成像装置，被配置为拍摄定子堆叠体的一部分的多个图像，定子堆叠体的该部分包括定子槽，成像装置具有相对于定子堆叠体的表面对准的成像轴线。该系统还包括被配置为通过定子槽施加照明的照明器，以及被配置为相对于成像轴线监测和定向定子槽的对准和监测系统。对准和监测系统包括倾斜系统、控制器和处理器，倾斜系统被配置为使定子槽在相对于成像轴线的多个取向之间移动，成像装置被配置为在多个取向中的每个取向处拍摄相应的图像，控制器被配置为基于每个图像的一个或多个测量来控制倾斜系统，处理器被配置为分析每个图像并选择定子槽的取向作为用于检查定子槽的最佳取向。

除了本文所述的一个或多个特征之外，所述成像装置包括光学相机和远心镜头。

除了本文描述的一个或多个特征之外，处理器被配置为通过进行与通过定子槽的照明量相关的一个或多个图像属性测量来分析每个图像。

除了本文描述的一个或多个特征之外，最佳取向与具有峰值照明量的图像相关联。

除了本文所述的一个或多个特征之外，所述处理器被配置为基于每个图像来测量所述定子槽的深度和宽度。

除了本文所述的一个或多个特征之外，所述倾斜系统包括枢轴、第一升降平台和第二升降平台，所述第一升降平台和所述第二升降平台被配置为在垂直于所述旋转台表面的方向上线性移动。

除了本文所述的一个或多个特征之外，第一升降平台被配置为使旋转台沿第一方向倾斜，并且第二升降平台被配置为使旋转台沿垂直于第一方向的第二方向倾斜。

除了本文所述的一个或多个特征之外，所述倾斜系统包括由枢轴、第一升降平台和第二升降平台支撑的基部结构，所述第一升降平台和所述第二升降平台相对于所述枢轴的位置正交地设置。

在一个示例性实施例中，检查定子堆叠体的方法包括将定子堆叠体设置在检查系统的旋转台的表面上，检查系统包括成像装置和照明器，成像装置具有相对于定子堆叠体的表面对准的成像轴线，照明器被配置为通过定子槽施加照明。该方法还包括：通过成像装置拍摄定子堆叠体的一部分的多个图像，定子堆叠体的该部分包括定子槽，该多个图像包括在相对于成像轴线的多个取向中的每个取向处拍摄的相应图像，检查系统包括倾斜系统，该倾斜系统被配置为将定子槽移动到多个取向中的每个取向；分析每个图像，以及基于分析选择定子槽的取向作为最佳取向。

除了本文所述的一个或多个特征之外，所述分析包括进行与通过定子槽的照明量相关的一个或多个图像属性测量。

除了本文描述的一个或多个特征之外，最佳取向与具有峰值照明量的图像相关联。

除了本文描述的一个或多个特征之外，所述方法还包括基于每个图像测量定子槽的深度和宽度。

除了本文所述的一个或多个特征之外，所述倾斜系统包括枢轴、第一升降平台和第二升降平台，所述第一升降平台和所述第二升降平台被配置为在垂直于旋转台表面的方向上线性移动，所述第一升降平台被配置为使旋转台沿第一方向倾斜，并且所述第二升降平台被配置为使旋转台沿垂直于第一方向的第二方向倾斜。

除了本文所述的一个或多个特征之外，所述倾斜系统包括由枢轴、第一升降平台和第二升降平台支撑的基部结构，第一升降平台和第二升降平台相对于枢轴的位置正交地设置。

在一个示例性实施例中，一种校准定子堆叠体检查系统的方法包括将包括参考定子槽的参考物体设置在检查系统的旋转台上，检查系统包括成像装置、照明器和倾斜组件，成像装置具有垂直于定子堆叠体的表面的成像轴线，照明器被配置为通过参考定子槽施加照明。该方法还包括获取参考定子槽的图像，沿着在定子槽的第一边缘和第二边缘之间延伸的方向检查图像属性，确定对应于第一边缘的第一图像属性梯度和对应于第二边缘的第二图像属性梯度，将第一图像属性梯度与第二图像属性梯度进行比较，以及基于该比较将成像装置和照明器相对于旋转台表面对准。

除了本文描述的一个或多个特征之外，第一图像属性梯度和第二图像属性梯度对应于图像属性的局部最大值。

除了本文描述的一个或多个特征之外，所述方法还包括估计第一图像属性梯度和第二图像属性梯度之间的差异，以及将差异与阈值差异进行比较。

除了本文所述的一个或多个特征之外，所述方法还包括基于差异大于或等于阈值差异来调整成像装置和照明器的对准，以所调整的对准拍摄另一图像，以及估计另一图像的差异。

除了本文所述的一个或多个特征之外，对于多个对准中的每一个连续地执行调整和估计差异，直到找到最佳对准。

除了本文描述的一个或多个特征之外，最佳对准是与对应于小于阈值的估计差异的图像相关联的对准。

当结合附图时，根据以下详细说明书，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。

附图说明

其他特征、优点和细节仅通过示例的方式出现在以下详细说明书中，详细说明书参考附图，其中：

图1描绘了包括定子堆叠体的定子的部件的示例；

图2描绘了图1的定子堆叠体；

图3示出了定子槽的尺寸的示例；

图4描绘了根据示例性实施例的用于光学检查定子槽的检查和监测系统；

图5描绘了根据示例性实施例的用于光学检查定子槽的检查和监测系统；

图6描绘了根据示例性实施例的可控制以调节定子槽的取向的倾斜系统；

图7是描绘根据示例性实施例的检查定子槽和定子堆叠体的方法的各方面的流程图；

图8是定子槽和初始坐标系的图像的示例；

图9描绘了根据示例性实施例的边缘检测方法或过程的各方面；

图10描绘了用于测量定子槽的图像的坐标系的示例；

图11描绘了定子槽的图像的示例，并且示出了测量图像中的定子槽的方面；

图12描绘了根据示例性实施例的图11的图像，并且示出了检查定子槽的边缘并识别一个或多个偏差的方面；

图13描绘了根据示例性实施例的图11的图像，并且示出了检查定子槽的边缘并识别一个或多个偏差的方面；

图14描绘了根据示例性实施例的用于执行图7的方法的各方面的状态机；

图15描绘了根据示例性实施例的计算器；

图16A和16B描绘了根据示例性实施例的用于执行校准方法的参考定子槽及其图像；

图17A至图17F描绘了图16A和图16B的定子槽的图像的示例，并且示出了校准方法的示例；以及

图18描绘了根据示例性实施例的计算机系统。

具体实施方式

以下说明书本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

根据一个或多个示例性实施例，提供了用于检查定子和定子部件的方法、装置和系统。在一个实施例中，该方法、装置和系统被配置为测量定子槽尺寸并检查定子和定子部件的偏差，例如几何不连续性和毛刺。“偏差”是指定子槽的偏离定子槽的期望几何形状、期望对准或其他期望配置的任何特征。偏差的示例包括毛刺和其他缺陷。

检查系统的实施例包括具有被配置为支撑定子堆叠体的台表面的旋转台、用于拍摄定子堆叠体的各个定子槽的图像的成像组件、以及用于在定子槽被成像时通过定子槽施加照明的照明器。例如，成像组件是光学相机，其具有在大致垂直于旋转台表面的方向上的成像轴线，使得从上方拍摄每个定子槽的图像。照明器在成像期间通过槽从定子堆叠体下方施加照明。

当拍摄图像时，期望适当地对准相机和照明器(或与其连接的光学器件)，使得成像轴线和照明轴线对准并垂直于定子堆叠体。实施例包括用于确定成像组件和照明器相对于彼此和旋转台表面(和/或定子堆叠体的表面)的适当对准的校准方法。

检查系统还包括具有倾斜组件和控制器的对准和监测系统。倾斜组件是可控制的，以调节被成像的定子槽的取向。在一实施方案中，倾斜组件包括安装在枢轴(例如，球形接头)上的支撑结构和两个正交布置的升降平台。每个升降平台可线性移动，使得旋转台和定子堆叠体可根据六个独立坐标移动。

实施例还包括用于控制成像组件、照明器和倾斜组件以及用于检查定子槽以测量尺寸并检测偏差和缺陷的方法。方法的实施例包括旋转地定位定子堆叠体以将定子槽放置在相机的视场中，并且在多个取向中的每个取向上拍摄一系列图像。分析每个图像以估计通过定子槽的光量，并估计定子槽的尺寸。基于分析从不同取向中选择最佳取向。“最佳取向”是允许最大量的光穿过定子槽和/或提供最准确的测量的取向。分析最佳取向处的图像以测量尺寸并检查定子槽。对于定子堆叠体中的每个选定的定子槽重复该方法。

本文描述的实施例呈现许多优点和技术效果。实施例提供了一种非接触式检查系统，其能够例如在定子和/或马达制造过程期间快速且有效地检查定子堆叠体。实施例允许快速检查定子槽尺寸，并且自动对准每个单独的槽，以确保在最佳条件下拍摄图像。以这种方式，可以容易地检测和解决缺陷或偏差。

图1和图2描绘了定子组件10的示例，其包括由多个叠片形成的定子堆叠体12。叠片可以通过冲压工艺生产。定子绕组14(例如，重规杆磁导线)缠绕穿过定子堆叠体12中的定子槽16。例如，通过在插入绕组14之前将纸18插入每个定子槽16中，将诸如相纸18的绝缘体包括在定子槽16内。

定子槽16和绕组14之间的尺寸公差是紧密的，导致非常小的间隙。不期望的特征(在本文中通常称为“偏差”)，例如毛刺和几何不连续性(例如，由于叠片的未对准)，可能对间隙产生负面影响，并且可能导致损坏、失效和/或次优性能。例如，偏差可能导致纸18和/或电线涂层的损坏，导致局部放电和/或马达故障。几何偏差或不连续性可影响马达的电性能和热性能(例如，马达性能的电劣化或潜在的电晕效应)。

实施例提供了一种用于在各个制造阶段测量定子槽的几何特征的有效技术。所述实施例能够快速识别缺陷，且可有效地用于大批量生产过程中。在定子堆叠体的检查中存在许多固有的挑战，包括测量槽尺寸和识别可能的毛刺的困难，特别是当由于制造过程的速度而期望在时间限制下执行检查时。本文中所描述的实施例解决此类挑战且呈现检验、制造及质量控制的显著改进。

图3示出了定子堆叠体12的一部分和定子槽16的特写视图，并且示出了其几何特征的示例。如图所示，定子槽16由相邻的齿15限定，并且具有在短边缘17a和17b之间延伸的深度d。定子槽16还具有中心纵向轴线C，以及在第一长边缘19a和相对的长边缘19b之间的宽度w。宽度w可以是可变的(例如，宽度w在齿15附近更大)。

图4及5描绘包含成像组件21的检查系统20的实施例。注意，为了说明的目的，结合由正交的x轴、y轴和z轴限定的坐标系来讨论各种实施例。

成像组件21具有成像装置22，诸如光学相机，其被配置为经由远心镜头24获取定子槽16的图像。从定子堆叠体12上方拍摄图像，使得成像轴线至少基本上正交于由x轴和z轴限定的x-y平面。当处于默认水平位置时，x-y平面可以对应于旋转台36的表面。

照明组件26包括照明器28(例如，远心照明器)和反射镜30，反射镜30被配置为从定子堆叠体12下方引导照明并使其通过被成像的定子槽16。照明器28具有优选地与成像轴线对准(即，与成像轴线平行并重合)的照明轴线。成像装置22可以安装在轨道34上，并且照明器28可以安装在轨道32上，以允许横向调节(例如，沿着平行于x-y平面的方向)。

图4描绘了成像装置22和照明器28彼此平行并且与x-y平面平行布置的实施例。包括反射镜35作为成像组件21的一部分，使得成像装置22可以获取自顶向下的图像。图5描绘了成像装置22被布置成与照明器28正交并且反射镜35被排除的实施例。

如图4所示，成像装置22可以连接到处理单元37。处理单元37可以被配置为执行各种功能，例如接收和分析图像，控制成像组件21和照明组件26的操作和位置，以及操作下面讨论的倾斜系统40。

定子堆叠体12可以安装在支撑结构上，该支撑结构包括平台38和旋转台36，旋转台36被控制以使定子堆叠体12围绕z轴旋转，使得每个期望的定子槽16可以由成像装置22成像。

参考图6，在一实施例中，支撑结构和定子堆叠体12由运动学倾斜系统40支撑。倾斜系统40包括安装在枢轴44(例如，球形接头)上并由两个升降平台46和48支撑的基座结构42(也称为基座42)，使得基座42可以根据需要倾斜。每个升降平台可使用线性步进马达或其他合适的致动器竖直地(沿着z轴)移动。升降平台46和48相对于枢轴44的位置正交地布置。倾斜系统40允许定子堆叠体12(或定子槽16)的位置和取向根据六个独立坐标来限定，包括三个平移(例如，在x、y和z方向上)和三个旋转(例如，围绕y轴、围绕x轴和围绕z轴)。

在该实施例中，第一升降平台46(也称为“α升降器”)被配置为使基座42倾斜，使得基座42沿着x轴旋转。换句话说，第一升降平台46使基座42旋转并在x轴和z轴之间限定第一角度θ₁(其中零度的角度表示基座42相对于x轴是水平的)。第一升降平台46可以与成像组件21结合使用，以测量定子槽的深度d，如本文进一步讨论的。

第二升降平台48(也称为“β升降器”)被配置为使基座42倾斜，使得基座42沿y轴旋转。第二升降平台48使基座42旋转并在y轴和z轴之间限定第二角度θ₂(其中零度的角度表示基座42相对于y轴是水平的)。第二升降平台48可以与成像组件21一起使用以测量定子槽的宽度w，如本文进一步讨论的。

运动学倾斜系统40和成像系统20可用于成像或检查定子堆叠体12的部件。在一实施例中，成像装置22用于通过拍摄给定槽的图像然后旋转定子堆叠体12以将相邻槽16或其他槽16定位在成像装置22下方来连续地对每个定子槽16(或所选槽16)成像。对于每个定子槽16，定子槽16经由倾斜系统40定向，以最大化进入定子槽16的视图并允许定子槽边缘的完整视图。例如，首先通过致动α升降器46相对于x轴定向定子槽16，并且拍摄定子槽16的一个或多个第一图像。当α升降器46处于不同的垂直位置时，拍摄附加图像，并且图像用于确定最佳对准(例如，最佳角度θ₁)。图像还可以用于测量定子槽16的短边缘和深度d(例如，通过分析以最佳对准或最佳角度θ₁拍摄的图像)。

然后，可选地在将α升降器46返回到默认位置(例如，角度θ₁为零)之后，通过致动β升降器48来相对于y轴定向定子槽16。在第一β升降器位置处拍摄定子槽16的一个或多个第二图像。当β升降器48处于不同的垂直位置时，拍摄附加图像。分析一个或多个图像以检查槽16的长边缘并测量宽度，和/或确定最佳对准(例如，最佳角度θ₂)。例如，分析以最佳对准或最佳角度θ₂拍摄的图像以测量和/或检查长边缘。另外，可以检查长边缘的一个或多个图像以识别任何缺陷或偏差，例如毛刺。

应当注意，尽管本文在定子槽的上下文中描述了实施例，但是它们不限于此，并且可以用于对任何期望的部件、物体或表面进行成像。

图7示出了检查定子堆叠体12和定子槽16的方法60的实施例。方法60的各方面可以由诸如处理单元37的一个或多个处理器(单独或与诸如倾斜组件控制器的其他处理器结合)执行。注意，方法60可以由任何合适的处理设备或系统或处理设备的组合来执行。结合定子堆叠体12和倾斜系统40讨论方法60，但不限于此，因为方法60可以在其他部件或物体上执行，并且方法60可以使用能够改变如本文所讨论的取向的任何装置或系统来执行。

方法60包括由框61-69表示的多个步骤或阶段。方法60不限于其中的步骤的数量或顺序，因为由框61-69表示的一些步骤可以以与下面描述的顺序不同的顺序执行，或者可以执行少于所有步骤的步骤。

在框61处，首先校准检查系统20以确保成像组件21和照明器28正确对准。在实施例中，当成像轴线、照明轴线及长度轴线(垂直于成像表面)平行时，恰当地校准检查系统20。

在一个实施例中，通过获取参考制品中的参考槽的图像或者获取多个参考制品中的每一个中的参考槽的图像来校准成像组件21和照明组件26。每个制品是具有参考槽的物体(例如，参考块)。使用成像组件21对制品进行成像并进行分析以确定成像装置22和远心镜头24是否与照明器28正确对准。例如，一个制品表示定子槽16的窄部分(相邻齿的端部之间的部分)，另一个制品表示定子槽16的宽部分(从该部分径向向外延伸的部分)。对窄部分的图像执行边缘检测以检测相对边缘，并且将一个边缘的梯度轮廓与相对边缘的梯度轮廓进行比较。比较轮廓以确定它们之间的相似性。如果轮廓足够相似(例如，在选定的梯度差内)，则窄部分被适当地对准。在宽部分上类似地执行边缘检测和比较。如果宽部分和/或窄部分未被正确对准，则调整成像装置22并且重复上述制品分析流程。

在一实施例中，通过获取多个参考制品中的每个参考制品中的参考槽的图像来校准成像组件21。每个制品是具有参考槽的物体(例如，参考块)。使用成像组件21对制品进行成像并进行分析以确定成像装置22和远心镜头24是否与照明器28正确对准。例如，一个制品是具有第一厚度的参考块，其包括代表性的定子槽。另一制品是包括代表性定子槽并且具有不同于第一厚度的第二厚度的参考块。拍摄每个参考块的图像，并且在图像中测量参考槽的尺寸。如果测量的尺寸在与参考槽的实际尺寸的阈值差内，则成像组件被适当地对准。

在框62处，将定子堆叠体12安装在旋转台36上，并且观察相机视图中的定子槽16。在框63处，旋转台36和/或定子堆叠体12旋转，使得当前槽16(即，待成像的槽)相对于图像的边缘并且相对于x轴和y轴处于角位置。这防止出现混叠现象。

在框64处，为定子槽16限定坐标系。在一实施例中，通过指定初始坐标系、检测槽16的一个或多个边缘、以及基于边缘的取向旋转或平移到新的坐标系来定义坐标系。

图8描绘了由相机观察到的定子槽16的图像70的示例。初始坐标系被定义为例如具有与图像70的侧面或边界对准的x轴和y轴。

执行边缘检测以检测槽16的长边缘72和短边缘74，并且这些边缘用于定义新的坐标系。图9示出了用于检测短边缘74的边缘检测过程的各方面的示例。

如图9所示，限定矩形搜索区域或感兴趣区域(ROI)76，其包括多条平行线，沿着所述平行线对图像属性(例如，亮度、对比度、灰度等)或像素值中的梯度(例如，高于阈值的梯度)执行搜索。梯度超过阈值的像素用于限定短边缘74。

一旦确定了短边缘和长边缘取向，就基于边缘取向定义新的坐标系。例如，如图10所示，定义了新的坐标系，其具有平行于长边缘72(或平行于中心轴线C)的x'轴和平行于短边缘74的y'轴。

再次参考图7，在框65处，执行宽度测量和缺陷识别过程以确定定子槽16的宽度，并且识别沿着槽的宽度(以及沿着长边缘72)的任何毛刺、缺陷或其他偏差。

在一实施例中，宽度测量和缺陷识别过程包括在多个取向中的每个取向上拍摄槽16的图像。在一实施例中，通过致动β升降器48使得定子堆叠体12以角度θ₂的不同值定向来实现定向。在每个取向处，获取图像，并且如本文进一步讨论的那样分析所获取的图像以确定最佳角度θ₂并测量宽度。可以使用对应于最佳角度θ₂的一个或多个获取的图像来进行宽度w的测量。在宽度测量完成之后，β升降器48可以返回到默认位置。当α升降器46保持在默认位置时，可以执行宽度测量，但是方法60不限于此。

在框66处，类似地执行深度测量和缺陷识别过程，以确定包括定子槽16的深度d的尺寸，并且识别沿着短边缘74的任何偏差(例如，毛刺)。该过程包括致动α升降器46以将定子堆叠体12定向在多个定向上，并且在每个定向上拍摄定子槽16的图像。如本文进一步讨论的，分析针对每个取向获取的图像，以确定最佳角度θ₁并测量深度。可以使用对应于最佳角度θ₁的一个或多个获取的图像来进行深度d的测量。当β升降器48保持在默认位置时，可以执行深度测量，但是方法60不限于此。

在框67处，确定是否存在要测量的附加定子槽16。如果是，则在框68处，旋转定子堆叠体12，使得下一个相邻的定子槽16(或其他选定的槽16)在相机视图中居中，并且重复框65和66处的步骤。

当已经测量了所有所选择的定子槽16时，在框69处，可以将结果显示给用户(例如，工程师或技术人员)和/或另一处理设备或存储位置。

如果存在缺陷或偏差，或者如果槽的尺寸不正确，则可以采取各种动作。例如，可以从制造过程中移除定子堆叠体12，或者可以调整制造过程以校正任何误差。可以通过剪切、平滑或以其他方式成形槽来解决具有识别出的毛刺的槽。

在一实施例中，通过测量与成像时透射通过定子槽16的光量相关的图像属性来分析图像以确定适当的取向。例如，测量通过槽16的图像的一部分的亮度，并将其与槽16的其他图像进行比较，以确定哪个图像具有通过槽的最大光量(即，峰值亮度)。可以连续地获取并分析对应于不同取向的图像，直到找到峰值亮度。

使用任何合适的图像分析技术来测量图像中的定子槽16的宽度w。在一实施例中，通过基于确定长边缘72之间的多个距离(例如，长边缘72的端部处的距离)计算平均宽度来测量宽度。距离(例如，沿着y'轴)可以由一组相对的点(即，长边缘72上的点与相对的长边缘72上的点之间的距离)限定。可以从检测到的每个长边缘72中选择点，或者从为每个长边缘72生成的最佳拟合线中选择点。

宽度测量可以在每个取向上执行，或者仅在对应于峰值亮度的图像上执行。例如，如图11所示，针对每个长边缘72确定最佳拟合线80和82(例如，经由耙函数)，并且在多个位置处计算宽度w。

图12示出了用于检测沿着长边缘72的毛刺和其他偏差的检查方法的实施例的各方面。该方法包括确定最佳拟合线80，以及计算边缘轮廓与沿着边缘72的多个位置处的最佳拟合线80之间的距离p。最大距离pmax表示潜在毛刺或偏差的程度。可以通过从宽度w(或平均宽度)减去最大距离pmax来计算槽16的最小宽度。尽管图12仅示出了对一个长边缘72的检查，但是应当理解，类似地检查另一个长边缘。

可以使用任何合适的图像分析技术来测量图像中的定子槽16的深度d。在一实施例中，通过基于确定短边缘74之间的距离计算平均深度来测量深度。例如，如图13所示，在定子齿的任一侧上计算深度d(沿着x'轴)。检测边缘74a，并且计算边缘74a与相对边缘74之间(或最佳拟合线之间)的第一距离。类似地计算边缘74b与相对边缘74之间的第二距离，并且计算平均深度。

参考图14讨论测量和检查方法的实施例。各种方法步骤或阶段经由状态机90执行，状态机90指示处理设备控制倾斜系统40，控制图像获取，执行各种计算和测量，并存储测量值(例如，作为变量)和其他数据。注意，该方法不限于与状态机一起使用，因为可以使用另一种类型的算法来执行步骤或阶段。

状态机90中的每个状态具有带有默认依赖性条件的默认转换。可以改变一个或多个状态以转换到用户选择的参数。

该方法开始并且倾斜系统40处于默认位置。在默认位置中，旋转台36是水平的(即，正交于成像轴线)且检查系统20处于复位状态92。例如，状态机90通过致动α升降器46和β升降器48各自的步进电机来调整α升降器46和β升降器48，直到触发每个升程处的接近传感器。然后可以以相同的增量移动α和β升降器，以将系统置于期望的默认位置。

α和β升降器的调节可以以马达步进(也称为增量)来执行。每个增量是沿z轴的限定距离。然而，本文描述的实施例不限于此，因为可以使用任何合适的致动器或调节技术来调节升降器。

状态机90转换到“测量b”状态94，其中以默认取向拍摄初始图像并执行宽度测量。在一实施例中，β升降器48然后在负方向或向下方向上移动，使得β升降器48可以在拍摄后续图像时以增量向上移动通过各种位置。

分析初始图像以确定穿过成像的定子槽16的光量。光量可以通过像素计数(即，图像中满足(例如，大于或等于，或小于或等于)所选择的图像属性阈值的像素的数量)来确定。例如，分析初始图像以确定满足或超过所选亮度值的像素的数量。在另一示例中，像素计数是具有小于或等于所选择的灰度值阈值的灰度值的像素的数量。该方法中给定点处的最高像素计数被称为峰值像素计数或峰值照明。

状态机90转换到“点动β”状态96，在该状态下，β升降器48移动到另一位置(例如，向上递增)，然后转换回测量b状态94，并且在该位置处获取图像。状态机在这些状态之间转换90(在连续位置拍摄图像)，直到找到具有峰值像素计数或峰值测量的图像。

注意，可以在每个图像中测量宽度w(例如，平均宽度)，并且可以检查或分析边缘以检测偏差。测量数据可以经由“数据日志”状态98存储。

一旦找到峰值像素计数，就将β升降器48的位置记录为峰值或最佳β升降器位置，并且状态机90转换到“调整b”状态100，其中β升降器48移回到默认位置。

状态机90转换到“准备a”状态102，其中α升降器46以选定数量的增量向下移动到初始位置。在“测量a”状态104处，在初始取向处拍摄初始图像，并且执行深度d测量。分析初始图像以确定穿过槽16的光量，例如，通过计算对应于满足所选图像属性阈值的像素数量的像素计数。

状态机90转换到“点动α”状态106，在该状态下α升降器46移动到另一位置(例如，向上递增)，然后返回到测量a状态104，在该状态下拍摄in图像。状态机90在这些状态之间转换，直到找到具有峰值像素计数的图像。可以在每个图像中测量深度d，并且可以检查或分析短边缘74以检测偏差。可以经由数据日志状态98存储测量数据。

一旦找到峰值像素计数，就将α升降器46的位置记录为峰值或最佳α升降器位置，并且状态机90转换到“调整a”状态108，其中α升降器46移回到默认位置。

然后，如果要成像附加槽，则状态机90转换到“槽号”或“槽#”状态110，并且记录槽号。状态机转换到“下一个槽”状态112，并且旋转台38被旋转以将相邻的槽置于成像装置的视场中。如上所述，对相邻槽进行成像并控制升降器。如果所有槽都已被成像，则状态机转换到“最后槽”状态114并且该方法结束。在一些情况下，期望测量槽的子集(例如，每第六个槽)。如果少于所有的槽被成像，则状态机可以跟踪槽号并通过转换到“跳过槽”状态116来跳过槽。

图15描绘了用于提供运行平均制表以平滑杂散测量的峰宽计算器99的示例。对于每个拍摄的图像(“当前图像”)，计算器99将图像测量和分析结果与先前记录的数据进行比较，并确定当前图像是否表示峰值测量(例如，峰值像素计数或峰值照明)。以这种方式，保持峰值测量的运行记录。

在计算器99中，“xsum”表示峰值测量，并且基于第一宽度和第二宽度的平均值结合峰值测量的像素计数来计算。值“burrvar1”和“burrvar2”表示用于识别峰值测量的毛刺的最大距离值(burrvar 1是第一长边缘和拟合线之间的最大距离，并且burrvar 2是第二长边缘和拟合线之间的最大距离)。与峰值测量相关联的β升程位置(β马达位置)是“最佳”的。

对于当前测量，计算器99接收来自检查第一长边缘的校准的最大距离值作为变量“burr 1”，以及来自检查第二长边缘的校准的最大距离值作为变量“burr 2”作为输入。表示照明量的像素计数作为变量“pix1”和“pix2”输入。变量pix1表示在沿着定子槽16的深度的位置处的边缘之间的原始像素距离(例如，以像素数测量)。变量pix2表示沿着定子槽16的深度的不同位置处的边缘之间的原始像素距离。

定子槽16的一端处的长边缘最佳拟合线之间的距离作为变量“x1”从电流测量输入，并且第二端处的线之间的距离作为变量“x2”输入。最小宽度被输入为“minw”。电流测量的马达位置“mp”从峰值测量(“最佳”)的马达位置递减。“xavg”是槽的平均宽度。可以选择最小距离“xmin”(例如，选择相邻齿之间的最小距离，使得线可以插入槽中)。

计算器计算表示为“avgvar”的x1和x2的平均值，并将avgvar加到像素计数。结果值“xnew”表示当前测量。将xnew与xsum进行比较。如果xnew小于或等于xsum，则保持xsum的现有参数作为计算器99的输出。如果xnew大于xsum，则计算器99输出当前测量的参数。举例来说，如果xnew大于xsum，那么β升降器的新最佳位置(“newmpmax”)是当前马达位置“mp”。变量“burr1”和“burr 2”将作为下一次测量的检查变量“burrvar1”和“burrvar2”输入。

实施例还包括校准成像组件21和照明器28以确保相对于定子堆叠体12和/或旋转台36的适当对准的方法。图16A和16B以及图17A-F描绘了该方法的示例的各方面。该方法包括对至少两个参考物体中的代表性槽进行测量，其中每个参考物体具有不同的尺寸(例如，厚度)。在该方法中，对两个或更多个参考物体进行成像。例如，第一参考物体是具有第一厚度(例如，0.5mm至1mm厚)的相对薄的板(例如，钢板)的形式，并且包括具有已知槽尺寸的第一槽。第二参考物体是相对厚的板或块(例如，100mm厚)的形式，其包括具有与第一槽相同或相似的槽尺寸的第二槽。图16A描绘了在z轴方向上具有约100mm的厚度并且具有代表性槽122的参考物体120的示例。图16B描绘了槽122的图像124的示例。

该方法包括测量过程，该测量过程包括使用成像系统20拍摄第一参考物体的一个或多个第一图像，以及执行第一槽的一个或多个尺寸(例如，宽度)的第一测量。拍摄第二参考物体的一个或多个第二图像，并且执行第二槽的一个或多个尺寸的第二测量。确定第一测量值与第一槽的实际尺寸之间的差值(即，第一差值)并将其与阈值差值进行比较。确定第二测量值与第二槽的实际尺寸之间的差值(即，第二差值)并将其与阈值差值进行比较。

例如，尺寸的测量包括从图像中提取多个边缘点(例如，100个点)并计算平均、最大和最小宽度。该示例中的阈值差是实际槽宽度的约1％至2％的误差。

如果第一差值和第二差值小于或等于阈值，则成像系统20被适当地对准。

如果差值大于阈值，则成像系统20未被正确对准。可以调节成像组件21和/或照明器28并且重复成像过程。可以迭代地执行如本文所述的调整和成像，直到达到适当的对准。

在一实施例中，校准方法包括获取参考物体，诸如参考物体120，其具有形成在其中的定子槽122。参考定子槽122具有已知的尺寸并且已知是无缺陷的。

由成像组件21拍摄参考槽122的图像，并且分析图像以识别相对的边缘。每个边缘对应于图像属性梯度(即，图像属性的值沿着所选方向的变化)。比较梯度，并且如果它们之间的差异低于阈值差异，则成像组件和照明器28被认为是正确对准的。如果差异大于阈值差异，则调整成像组件取向、照明器取向和/或旋转台取向，并且重复该过程，直到找到适当或期望的对准。

图17A-C表示未对准的成像组件的图像的分析。图17A示出了获取的图像130。沿着搜索方向(线132)分析图像以生成边缘图134和线轮廓136。表示图像130中的像素的亮度或灰度值。如图17C所示，在线轮廓136中的峰之间存在显著差异，指示未对准。

图D-F表示正确对准的成像组件的图像的分析。图17D示出了获取的图像170。沿着搜索方向(线172)分析图像以生成边缘图174和线轮廓176。如在该示例中，如图17F所示，峰值表示类似的梯度，指示适当的对准。

图18示出了可以执行本文描述的实施例的各个方面的计算机系统140的实施例的各方面。计算机系统140包括至少一个处理设备142，其通常包括用于执行本文描述的方法的各方面的一个或多个处理器。

计算机系统140的部件包括处理设备142(诸如一个或多个处理器或处理单元)、存储器144和将包括系统存储器144的各种系统部件耦合到处理设备142的总线146。系统存储器144可以包括各种计算机系统可读介质。这样的介质可以是可由处理设备142访问的任何可用介质，并且包括易失性和非易失性介质以及可移除和不可移除介质。

例如，系统存储器144包括诸如硬盘驱动器的非易失性存储器148，并且还可以包括诸如随机存取存储器(RAM)和/或高速缓存存储器的易失性存储器150。计算机系统140还可以包括其他可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机系统存储介质。

系统存储器144可以包括具有被配置为执行本文描述的实施例的功能的一组(例如，至少一个)程序模块的至少一个程序产品。例如，系统存储器144存储通常执行本文描述的实施例的功能和/或方法的各种程序模块。可以包括一个或多个模块152以执行与获取图像和/或控制扫描速度和操作参数相关的功能。可以包括图像分析模块154，用于分析如本文所述的图像。系统140不限于此，因为可以包括其他模块。如本文所使用的，术语“模块”是指处理电路，其可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或群组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他合适的部件。

处理设备142还可以与一个或多个外部设备156通信，外部设备156作为键盘、指示设备和/或使得处理设备142能够与一个或多个其他计算设备通信的任何设备(例如，网卡、调制解调器等)。与各种设备的通信可以经由输入/输出(I/O)接口164和165发生。

处理设备142还可以经由网络适配器168与一个或多个网络166(诸如局域网(LAN)、通用广域网(WAN)、总线网络和/或公共网络(例如，互联网))通信。应当理解，尽管未示出，但是其他硬件和/或软件部件可以与计算机系统40结合使用。示例包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动器阵列、RAID系统和数据归档存储系统等。

虽然已经参考示例性实施例描述了上述公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离其范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换其元件。另外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种用于检查定子堆叠体的系统，包括：

旋转台，所述旋转台包括被配置成支撑所述定子堆叠体的台表面；

成像装置，所述成像装置被配置为拍摄所述定子堆叠体的一部分的多个图像，所述定子堆叠体的所述部分包括定子槽，所述成像装置具有相对于所述定子堆叠体的表面对准的成像轴线；

照明器，所述照明器被配置为通过所述定子槽施加照明；以及

对准和监测系统，所述对准和监测系统被配置为监测所述定子槽并相对于所述成像轴线定向所述定子槽，所述对准和监测系统包括：

倾斜系统，所述倾斜系统被配置为使所述定子槽在相对于所述成像轴线的多个取向之间移动，所述成像装置被配置为在所述多个取向中的每一个取向处拍摄相应的图像；

控制器，所述控制器被配置为基于每个图像的一个或多个测量来控制所述倾斜系统；以及

处理器，所述处理器被配置为分析每个图像并选择所述定子槽的取向作为用于检查所述定子槽的最佳取向。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置为通过进行与通过所述定子槽的照明量相关的一个或多个图像属性测量来分析每个图像，并且所述最佳取向与具有峰值照明量的图像相关联。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置为基于每个图像来测量所述定子槽的深度和宽度。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述倾斜系统包括枢轴、第一升降平台和第二升降平台，所述第一升降平台和所述第二升降平台被配置为在垂直于所述旋转台表面的方向上线性移动，所述第一升降平台被配置为使所述旋转台沿第一方向倾斜，并且所述第二升降平台被配置为使所述旋转台沿垂直于所述第一方向的第二方向倾斜。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述倾斜系统包括由所述枢轴、所述第一升降平台和所述第二升降平台支撑的基部结构，所述第一升降平台和所述第二升降平台相对于所述枢轴的位置正交地设置。

6.一种检查定子堆叠体的方法，包括：

将所述定子堆叠设置在检查系统的旋转台的表面上，所述检查系统包括成像装置和照明器，所述成像装置具有相对于所述定子堆叠体的表面对准的成像轴线，所述照明器被配置为通过定子槽施加照明；

通过成像装置拍摄所述定子堆叠体的一部分的多个图像，所述定子堆叠体的所述部分包括所述定子槽，所述多个图像包括在相对于所述成像轴线的多个取向中的每个取向处拍摄的相应图像，所述检查系统包括倾斜系统，所述倾斜系统被配置为将所述定子槽移动到所述多个取向中的每个取向；以及

分析每个图像，并且基于所述分析选择所述定子槽的取向作为最佳取向。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述分析包括进行与通过所述定子槽的照明量相关的一个或多个图像属性测量。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述最佳取向与具有峰值照明量的图像相关联。

9.一种校准定子堆叠体检查系统的方法，包括：

将包括参考定子槽的参考物体设置在所述检查系统的旋转台上，所述检查系统包括成像装置、照明器和倾斜组件，所述成像装置具有垂直于所述定子堆叠体的表面的成像轴线，所述照明器被配置为通过所述参考定子槽施加照明；

获取所述参考定子槽的图像；

沿着在所述定子槽的第一边缘和第二边缘之间延伸的方向检查图像属性；

确定与所述第一边缘相对应的第一图像属性梯度和与所述第二边缘相对应的第二图像属性梯度；

将所述第一图像属性梯度与所述第二图像属性梯度进行比较；以及

基于所述比较将所述成像装置和所述照明器相对于旋转台表面对准。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一图像属性梯度和所述第二图像属性梯度对应于所述图像属性的局部最大值。