[发明专利]用于恶劣环境中的无线视觉系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年9月10日提交的、标题为“wireless vision system for use by CNC Machines”、序列号为61/875,774的美国临时专利申请的权益。本申请还要求于2013年11月4日提交的、标题为“wireless vision for use by CNC Machines”、序例号为61/899,684的美国临时专利申请的权益，这两者在此通过引用并入本文中。

关于联邦资助研究或开发的声明

不适用。

背景技术

本技术涉及无线视觉系统，并且更具体地，涉及用于在恶劣环境中的无线视觉系统。

计算机数字控制(CNC)机器是众所周知的并用于基本上使组件或部件的生产自动化。部件设计可以采用计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)程序进行开发，以及然后部件文件可以传送到CNC机器以生产该部件。许多CNC机器使用各种可互换工具以产生部件，诸如激光器、焊接机、钻、锯以及各种其他工具。

在生产过程中，可以有助于确定部件或部件上结构的精确定位。CNC机器通常使用触摸探头以在操作之前或之后机械定位CNC工作表面上的部件。触摸探头通过在多个位置处物理地触摸多个部件而操作，以获得部件本身的准确尺寸。CNC触摸探头可电池供电，具行无线通信，并可用于测量和固定部件。示例是伊利诺伊州霍夫曼庄园的Renishaw股份有限公司的触摸探头。有些触摸探头可被改装以与具有测量功能的CNC机器工作。

视觉系统也被修改以在CNC环境下工作。例如，照相机已被固定地安装到CNC主轴的一侧。这些侧装式照相机然后使用机器视觉算法，用于固定和检测由CNC机器处理的部件。这些侧装的照相机系统需要大量的修改或具有专用相机系统的CNC机器。这些侧面安装的照相机系统不能由CNC机器操纵，并因此需要定期手动校准。示例是台湾新竹新代公司的侧装照相机系统。

用于固定和检测部件的其他系统包括坐标测量机(CMM)目前使用的视觉探头。这些传感器连接到计算机控制的机器并用于“离线”(未在制造过程中)测量部件并没有被设计为在具有苛刻化学品和油的环境中使用，诸如在CNC加工处理过程中看到的。示例包括来自伊利诺伊州Aurora市Mitutoyo美洲公司的Mitutoyo QVP视觉探头和Mitutoyo视觉测量系统。其他示例是来自马萨诸塞州Athol市的L.S.Starrett公司的Starrett视频测量系统和显像管手持式视频显微镜。

通常，现有的检查和测量技术使用独立的拴式CNC控制视觉系统，用于检查部件。此外，这些检验和测量技术没有被设计为耐受一般用于CNC机器的恶劣环境和其他制造工艺。这些恶劣环境可以包含切削油和化学品以及被扔在各个方向的金属件。

因此，所需要的是可用于恶劣环境的视觉系统。

发明内容

本实施例通过提供卡盘或主轴安装的无线的电池供电的非接触式视觉系统克服了上述问题，该系统可以集成并由CNC机器和在恶劣环境中运行的其他生产设备使用。视觉系统可以是应用特定的，并可用作用于x、y和z测量的触摸探头替换，或者它们的任意组合，例如，x和y测量。与上述的检查和测量技术相反，视觉系统可被设计成耐受通常适用于CNC和其他机械加工和制造处理的恶劣生产环境。这个环境可以包含切削油和化学品以及被扔在各个方向的金属片。

因此，该技术的实施例包括卡盘或主轴安装的无线视觉系统。该视觉系统包括密封外壳。所述密封外壳包括工具夹持器接口和底座，该工具夹持器接口耦合到所述基座的第一端，以及位于该底座的第二端的窗口。光学系统被包括通过窗口来获取图像，所述光学系统包括处理器、存储器和机器视觉软件。无线通信模块可操作地耦合到所述光学系统以无线通信数据，其中包括由机器视觉软件生成的图像数据。并且，电源可操作地耦合到所述光学系统和所述无线通信模块。

根据该技术的另一实施例，卡盘或主轴安装的视觉系统。该视觉系统包括密封外壳，该密封外壳包括工具夹持器接口以耦合到所述卡盘或主轴。光学系统获得图像，光学系统定位在密封外壳中，该光学系统包括处理器、存储器和机器视觉软件以执行图像处理的至少一部分。无线通信模块可操作地耦合到所述光学系统，以无线通信图像数据。并且，电源，该电源可操作地耦合到所述光学系统和无线通信模块。