CN1854723B - 借助x射线检验装置对检验部件进行自动缺陷识别的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及借助X射线检验装置对检验部件进行自动缺陷识别的方法，该X射线检验装置具有X射线管、检测器以及用于在X射线检验装置的光路中安置检验部件的机械操纵器，其中将该检验部件的定位图与理想的参考图进行比较。根据本发明首先计算旋转轴、转角以及移动向量，以实现检验部件的定位图与理想参考图的精确的一致性，随后旋转轴、转角以及移动向量的值被传送到机械操纵器，并且该操纵器将检验部件送到相应于这些值的位置，并且在该位置由在X射线检验装置中的X射线生成检验部件的比较图，该比较图用于与X射线参考图比较。
Description
技术领域
本发明涉及借助X射线检验装置对检验部件进行自动缺陷识别的方法，该X射线检验装置具有X射线管、检测器以及用于在X射线检验装置的光路中安置检验部件的机械操纵器，其中对该检验部件的定位图(Positionierbild)与理想的参考图进行比较。
背景技术
在借助无干扰分析的检验部件的自动缺陷识别中，检验部件的X射线图与另外的无缺陷的检验部件的、作为X射线参考图的X射线图比较。是否是有缺陷的检验部件的确定仅仅借助在该X射线参考图和检验部件的X射线图之间的自动比较进行，而在此没有人为干预。一方面在此每个有缺陷的检验部件都必须被强制地识别出，然而另一方面应该要尽可能少地出现错误检测——在这些检测中实际上无缺陷的检验部件被识别为有缺陷的，因为该检验部件的图与参考图偏差太大。
这种错误检测通常是由检验部件的定位精确性造成的，这样从该检验部件中生成的比较图像相对于参考图像被移动及/或旋转地拍摄。由于在X射线检验装置中在检验部件的定位中的多个自由度，这与其说是例外，不如说是惯例。若例如机器人被用于检验部件的抓取和定位，则仅仅在检验部件的抓取中已经有六个自由度。在托盘系统的使用中，由于自然的检验部件公差(在三个方向上的平移以及围绕平移的每个轴的旋转)，关于在托盘上的检验部件的位置公差同样有六个自由度；然而量值比在抓取中小得多。在齿轮装置中由于推进公差(Einfoerderungstoleranz)和操纵器公差而存在三个自由度。此外还有来自生产过程中的部件公差。
迄今该问题通过这种方法解决，即借助图像处理区域分别在检验部件的比较图和参考图中的显著的点而进行匹配——有规则地移动。然而在此只能纠正三个自由度，并且通过在比较图和参考图中仅仅几个显著的位置上的支持，该纠正也只是对于比较图上的这些显著的位置而言是最佳的。这一点从在二维图像中基本上只纠正在两个方向上的平移以及在该平面上的旋转得出，因为否则会导致图像信息的显著丢失。此外必须有关于检验部件的三维信息可供使用。在其它的位置，在比较图和参考图之间可能出现更大的偏差，这通常导致大部分的错误检测。
一种迄今另外的实践方法是，通过在参考图和检验部件的比较图之间的相似性与参考图比较而逐象素地纠正定位精确性。这种方法非常花费计算时间。在此虽然在整个比较图上进行了纠正，然而还是可能出现与额定值的偏差，这些偏差限制了缺陷的可识别性。
发明内容
由此本发明的任务在于，提供一种可靠的、具有比已公开的方法更少错误检测的方法来进行自动缺陷识别。
该任务通过根据本发明的方法解决。本发明提供一种借助X射线检验装置对检验部件进行自动缺陷识别的方法，该X射线检验装置具有X射线管、检测器以及用于在X射线检验装置的光路中安置检验部件的机械操纵器，其中该检验部件的定位图与理想的参考图进行比较，其特征在于，计算旋转轴、转角以及移动向量，以实现检验部件的定位图与由无缺陷检验部件产生的理想参考图的精确的一致性，随后将旋转轴、转角以及移动向量的值传送到机械操纵器，并且该操纵器将检验部件送到相应于这些值的位置，并且在该位置借助在X射线检验装置中的X射线生成该检验部件的比较图，该比较图用于与X射线参考图进行比较。在精确地计算检验部件的定位图必须绕哪个旋转轴以及以多少转角旋转，以及该图必须被沿哪个移动向量移动之后，为了实现与参考图的准确的一致，这些值不被如在现有技术中那样用于将定位图换算到参考图的坐标上并且随后进行比较分析。而是根据本发明将这些获得的(旋转轴、转角以及移动向量的)值被传送到机械操纵器。该机械操纵器随后将检验部件送到相应的位置。在该位置上由X射线检验装置生成该检验部件的比较图。那么该比较图在检验部件公差的范围内与属于无缺陷检验部件的理想参考图的X射线参考图一致。这样被拍摄的比较图随后可以无需各种换算地——如这一点迄今在现有技术中必需的那样——以已公开的图像处理方法与无缺陷的检验部件的X射线参考图像比较。因为图像处理不是本发明的主题，而这仅仅是后续步骤，并且在现有技术中已经足够地被公开，所以对此不进一步说明。通过根据本发明的方法可以实现对检验部件的极其精确的定位，因为机械装置可以高度精确地运行到所希望的位置。因为此后在检验部件的比较图和X射线参考图之间存在最佳的一致性，所以错误检测主要是由于材料缺陷和检验部件公差而造成，而只有极少数目的错误检测是由于检验部件几何对齐中的毛病而导致。
本发明的一种有利的改进方案提出，X射线参考图和理想的参考图是无缺陷检验部件的一致的X射线图。因为在这种情况下不但X射线参考图而且理想的参考图都是X射线图，所以无须拍摄一个无缺陷检验部件的两个不同的参考图。因为检验部件的定位图同样是X射线图，所以对检验部件位置的检验已经可以在X射线检验装置中进行。通过这种方式，无需在X射线检验装置之外设置附加的设备用于拍摄检验部件的定位图并且提供除了无缺陷的检验部件的X射线参考图之外的与定位图相应的理想参考图。然而该减少的花费是通过检验部件在X射线检验装置内增加的停留时间以及由此更小的通过能力(Durchsatz)换来的，因为必需有附加的、具有后继的变化参数分析和计算的图像输入(Bildeinzug)以及机械纠正。该时间对于每个检验部件都又重新累积。
本发明的一种另外的有利的改进方案提出，与理想的参考图相同，定位图借助可见光或X射线获得。通过这种方法，刚才描述的较小的通过能力可以被提升，因为检验部件位置的检测已经可以在X射线检验装置之外进行。为此可以进行现有技术中已公开的标准图像处理方法，例如借助照明和立体照相技术进行。因为这可以在X射线检验装置内部与检验部件的检验并行地进行，所以能够实现显著的时间节省以及由此实现更高的检验部件通过能力。相应于现有技术，根据本发明的方法借助于合适的图案(Muster)——其例如通过增加材料、去除材料或打印方法而固定地或通过照明而虚拟地施加到该检验部件上——进行立体观测的对应查找，从而有效地克服了一般情况下容易出现的错误，并耐用地在实时条件下解决了现有技术的缺陷。在此，在检验部件的定位图和理想参考图之间的偏差的测定被传送到机械操纵器，它随后自动地在X射线检验装置内部的检验部件的定位中将检验部件按照获得的参数送到预定的位置上用于一致的实施，这样随后可以进行本发明重要的、检验部件的比较图的拍摄，该比较图与在其位置上的无缺陷检验部件的X射线参考图最佳地一致。
特别有利的是，当使用机械手作为机械操纵器时，机械手通过合适的控制命令获得求得的旋转轴、转角以及移动向量的值。这些机器人在现有技术中非常好地被公开并且在其定位方面可以以高度的精确度控制。除检验部件公差之外，由此实现在检验部件的比较图和无缺陷的检验部件的X射线参考图之间的几乎百分之百的一致。
总而言之，通过根据本发明的方法——该方法根本上与迄今实践的用于自动缺陷识别的方法不同——可以显著地降低错误检测的数量，因为不再必须在X射线检验装置中对检验部件进行在可能其中有角度并且容易被显著改变的条件下拍摄X射线图，然后进行“虚拟”位置纠正。在此更多地对检验部件的位置进行机械纠正，这样除自然的检验部件公差之外，这样其比较图在透视角和定位方面几乎100％地与无缺陷的检验部件的X射线参考图一致。通过这种方式能够非常简单地实施本发明后续的、具有缺陷识别的图像处理。
Claims (9)
1.一种借助X射线检验装置对检验部件进行自动缺陷识别的方法，该X射线检验装置具有X射线管、检测器以及用于在X射线检验装置的光路中安置检验部件的机械操纵器，其中该检验部件的定位图与理想的参考图进行比较，其特征在于，计算旋转轴、转角以及移动向量，以实现检验部件的定位图与由无缺陷检验部件产生的理想参考图的精确的一致性，随后将旋转轴、转角以及移动向量的值传送到机械操纵器，并且该操纵器将检验部件送到相应于这些值的位置，并且在该位置借助在X射线检验装置中的X射线生成该检验部件的比较图，该比较图用于与X射线参考图进行比较。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，X射线参考图和理想参考图是无缺陷检验部件的同一个一致的X射线图，并且定位图是X射线图。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，与理想参考图一样，定位图由可见光获得。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，定位图借助于照明以及立体照相技术而拍摄得到。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，借助合适的图案进行立体观测的对应查找，该图案固定地或通过照明而虚拟地施加到检验部件上。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，该图案通过增加材料、去除材料或打印方法而固定地施加到检验部件上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当在X射线检验装置中检验另外的检验部件时，比较理想参考图和检验部件的定位图。
8.根据前述权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，使用机械手作为机械操纵器，该机械手通过合适的控制命令获得旋转轴、转角以及移动向量的计算值。
9.根据前述权利要求7所述的方法，其特征在于，使用机械手作为机械操纵器，该机械手通过合适的控制命令获得旋转轴、转角以及移动向量的计算值。
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