DE4128753A1 - Hochaufloesendes videosystem zur inspektion von teilen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Inspektion von Teilen, und insbesondere auf ein Videosystem hoher Auflösung für eine genaue Inspektion und/oder Orientierung von Teilen.

Videosysteme werden weit verwendet, um ein Teil zu sehen, welches an einer Inspektionsstelle vorbeibewegt wird, und um das Teil mit einem Standardteil zu vergleichen, um zu bestimmen, ob das inspizierte Teil innerhalb akzeptabler Toleranzen liegt. Videosysteme werden auch benutzt, um ein Teil zu inspizieren und zu bestimmen, ob das Teil um eine Achse rotiert werden soll, damit das Teil in die richtige Orientierung gebracht wird zum Verbinden an ein anderes Teil. Zur Zeit verfügbare Inspektions- und/oder Orientierungssysteme sind relativ teuer, und viele sind für die Verwendung bei einer bestimmten Anwendung entworfen.

Die vorliegende Erfindung ist ein relativ kostengünstiges Videosystem hoher Auflö­ sung, welches bei einer Vielfalt von Anwendungen nützlich ist. Ein Kamerasensor mit einer visuellen Auflösung von 0,00635 cm (= 0,0025 Inch) in sowohl der x-Achse als auch in der y-Achse wird verwendet, um ein Standardteil abzutasten. Die Größe, die Form und erwünschte Orientierung des Standardteiles wird in eine Speichervorrichtung gegeben, und diese Werte werden verglichen mit Werten der Größe, Form und Orientierung eines zu inspizierenden Teils. Ein Ausgabesignal gibt an, daß das geprüfte Teil innerhalb akzeptierbarer Toleranzen ist oder daß es außerhalb dieser Toleranzen ist. Ausgabesignale können auch verwendet werden, um die geprüften Teile zu rotieren oder anderweitig zu orientieren zum Verbinden an andere Teile. Eine Mikroprozessorsteuerungsvorrichtung arbeitet bei einer Abtastrate, welche einige Male so hoch ist wie die Inspektionsabtastrate eines Teils, wodurch eine Mehrzahl von Bildkanten des geprüften Teils inspiziert werden können.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Zuführvorrichtung von Teilen, mit welcher die vorliegende Erfin­ dung benutzt werden kann.

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Videosystems der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 ein detailliertes Blockdiagramm eines Abschnittes des Videosystems von Fig. 2.

Fig. 4 einige der in Fig. 3 verwendeten elektronischen Signale.

Fig. 5A, 5B eine Schaltkreiszeichnung des in Fig. 2 gezeigten Videosystems.

Ein Videosystem der vorliegenden Erfindung wird verwendet, um Teile zu in­ spizieren und/oder zu orientieren, welche an einer Inspektionsstelle vorbeibewegt werden können durch eine Zuführvorrichtung 10 von Teilen (Fig. 1). Die Zuführ­ vorrichtung 10 vereinzelt eine Vielzahl von Teilen 11 bzw. sondert sie aus, welche an einer Lichtquelle 12 und einem geometrischen Teilesensor 16 vorbeibewegt werden. Der Teilesensor 16 erfühlt die Geometrie eines jeden Teiles und stellt Signale bereit an eine Videosteuerungsvorrichtung und eine Schnittstelle 17. Ein Lagesensor 18 erfühlt die Lage jedes Teiles 11, wenn es sich einer Teileablenkvor­ richtung 22 nähert. Die Ablenkvorrichtung 22 kann verwendet werden zum Re­ orientieren von Teilen oder zum Befördern von Teilen in eine Ausgaberinne 23.

Die Schnittstelle 17 (Fig. 2, 3, 5A, 5B) beinhaltet eine CPU-Steuervorrichtung 24 mit einem Mikroprozessor 28 und einer Vielzahl von Eingabe-/Ausgabemodulen 29, 30. Eine CPU-Steuervorrichtung, welche verwendet werden kann, ist das von Motorola Corporation, Phoenix, Arizona, hergestellte Modell 68 000. Der Teilesensor 16 beinhaltet ein ladungsgekoppeltes CCD-Bauteil 34 (Fig. 3) mit einer Anordnung zum Aufzeichnen eines Bildes des erfühlten Teiles. Das CCD-Bauteil 34 beinhaltet eine ein Inch große lineare Anordnung mit 2048 Pixeln zum Aufzeichnen eines Bildes eines Teils welches erfühlt ist. Ein Zeitgeber- und Synchronisationsschaltkreis 35 stellt ein Taktsignal bei einer Frequenz von zehn MHz bereit, um das CCD- Bauteil 34 abzutasten und die Bildinformation seriell zu einem Isolations- und Verstärkungsschaltkreis 36 zu bringen. Wellenform a von Fig. 4 veranschaulicht die Signale, welche an den Schaltkreis 36 von dem CCD-Bauteil 34 gesendet werden. Ein Schwarz-Signal-Impuls (Wellenform b, Fig. 4) von der Steuervorrichtung 24 ermöglicht es, einem Schwarz-Abtast- und Halteschaltkreis 36a, das Niveau von Analogsignalen vom CCD-Bauteil 34 zu überprüfen.

Die Analogsignale von Schaltkreis 36 werden in digitale Signale umgewandelt durch einen Analog-/Digital-(A/D)-Wandler 40. Ein Übergangsdetektor und Datenver­ dichtungsschaltkreis 41 verdichtet die digitalen Daten durch Aufzeichnen der Ver­ änderungen in den Niveaus der durch Schaltkreis 41 empfangenen seriellen Digital­ daten. Da die Anzahl der Veränderungen des Signalniveaus unter Umständen nur ein Bruchteil der Anzahl (2048) der Bits von jeder Abtastung der Anordnung in CCD-Bauteil 34 sein kann, kann die in einem Datenpuffer 42 gespeicherte Menge an Daten stark verringert werden unter die Zahl 2048. Der Übergangsdetektor 41 beinhaltet einen Zähler (nicht gezeigt), welcher durch einen Impuls der Wellenform c (Fig. 4) rückgesetzt wird, um den Zähler mit der Ankunft eines ersten Informa­ tionspixels von einer Abtastung des CCD-Bauteiles 34 zu synchronisieren. Wenn der Datenpuffer 42 Information von einer vollständigen Abtastung des CCD-Bauteiles 34 enthält, sendet der Puffer 42 ein Ausgabebereitschaftssignal (OR) an die Steuervorrichtung 24. Wenn die Steuervorrichtung 24 bereit ist, die gespeicherten Daten zu empfangen, sendet die Steuervorrichtung 24 ein Ausschub-(SO)-Signal an den Puffer 42, und Daten werden über eine Datenleitung 46 an die Steuervor­ richtung 24 überführt. Die Steuervorrichtung 24 synchronisiert den Betrieb von Sensor 16 mit einem Hauptrücksetz-(MR)-Signal der Wellenform d (Fig. 4) an den Zeitgeberschaltkreis 35, wenn ausreichend Zeit gewährt worden ist, um Daten seriell vom CCD-Bauteil 34 zu verschieben. Die Steuervorrichtung 24 sendet auch Steuersignale an eine Systemsteuervorrichtung 47, welche die Leistung bereitstellt, den Sensor 16 und die Steuervorrichtung 24 zu betreiben.

Wenn Fig. 5A auf die linke Seite von Fig. 5B gebracht wird, lassen sich die Linien von der rechten Seite von Fig. 5A mit den Linien von der linken Seite von Fig. 5B verbinden, um einen detaillierten Schaltkreis des in Fig. 3 offenbarten Videosystems zu bilden.

Wenn Teile in der Zuführvorrichtung 10 (Fig. 1) inspiziert werden sollen, wird ein Standardteil an dem Teilesensor 16 vorbeibewegt, und Daten von dem Sensor 16 (Fig. 3) werden in der CPU-Steuervorrichtung 24 gespeichert. Die zu prüfenden Teile werden dann an dem Sensor 16 (Fig. 1) vorbeigeführt, und Daten von jedem Teil werden mit Daten des Standardteiles verglichen, um zu bestimmen, ob das geprüfte Teil akzeptierbar ist. Es ist nicht notwendig, die verdichteten Daten von entweder dem Standardteil oder dem Prüfteil auszudehnen. Wenn das Standardteil und das geprüfte Teil identisch sind, sind die verdichteten Daten von dem Stan­ dardteil und die verdichteten Daten von dem geprüften Teil dieselben. Wenn das geprüfte Teil nur leicht unterschiedlich ist von dem Standardteil, sind die ver­ dichteten Daten von beiden Teilen nur leicht unterschiedlich, aber innerhalb akzeptabler Toleranzen.

Ausgabeinformation von der CPU-Steuervorrichtung 24 (Fig. 2, 3, 5) ist an eine Anzeigeeinheit 48 angeschlossen (Fig. 2) durch eine Anschlußkarte 52 oder an andere Ausgabevorrichtungen, wie z. B. Drucker, durch Anschlüsse 53 bis 55. Anweisungen können in die Steuervorrichtung 24 von einer Tastatur 59 (Fig. 2) eingegeben werden.

Die vorliegende Erfindung stellt ein hochauflösendes, aber kostengünstiges Videosy­ stem bereit zum Inspizieren und/oder Orientieren von Teilen. Ein CCD-Bauteil beinhaltet 2048 Pixel, welche Information bereitstellen hinsichtlich einer Vielzahl von Teilkanten zum Identifizieren eines jeden einen Sensor passierenden Teiles.

Obwohl die als am besten angesehene Art und Weise der Durchführung der vorliegenden Erfindung hierin gezeigt und beschrieben wurde, ist es offensichtlich, daß eine Änderung oder Abwandlung vollzogen werden kann, ohne von dem abzuweichen, was als Gegenstand der Erfindung betrachtet wird.

Claims (4)

1. Hochauflösendes Videosystem für eine detaillierte Inspektion von Teilen, welches aufweist:
einen Kamerasensor zum sequentiellen Beobachten einer Vielzahl individueller Teile;
eine Speichereinrichtung zum Aufzeichnen einer Größe und einer Form eines Standardteiles, mit dem ähnliche Teile verglichen werden können; und
eine Vergleichseinrichtung zum individuellen Vergleichen einer Größe und einer Form eines jeden aus einer Vielzahl ähnlicher Teile mit dem Standard­ teil.

2. Videosystem nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung zum Bereitstellen einer visuellen Auflösung von 0,00635 cm (= 0,0025 Inch) eines Teiles in sowohl einer x-Achse als auch in einer y-Achse.

3. Videosystem nach Anspruch 1, wobei der Kamerasensor aufweist: ein CCD-Bauteil, einen an das CCD-Bauteil gekoppelten Zeitgeber- und Synchronisa­ tionschaltkreis, einen A/D-Wandler zum Umwandeln einer Ausgabe des CCD-Bauteiles in digitale Signale und einen Verdichtungsschaltkreis zum Verdichten der digitalen Signale.

4. Videosystem nach Anspruch 1 mit einer Mikroprozessorsteuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung bei einer Abtastrate arbeitet, welche ein Vielfaches einer Teilinspektionsrate ist, um es zu ermöglichen, mehrere Bildkanten eines jeden Teiles zu inspizieren, und zwar jedesmal wenn das Teil inspiziert wird.