專利名稱:用于檢流計(jì)和激光系統(tǒng)的多模型登記(mmr)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及將激光定位在部件(part)上,并且利用激光來標(biāo)記、或以其他方式改 變該部件,以例如產(chǎn)生在所需位置上的在部件內(nèi)或部件上的圖形。
背景技術(shù):
用于準(zhǔn)確地指引激光以用于對工件(workpiece)標(biāo)記、蝕刻、雕刻、加工、切割、焊 接等來產(chǎn)生一個(gè)部件的方法是公知的,該工件可能是在標(biāo)記處理之前或標(biāo)記處理期間所得 的部件自身。此處,術(shù)語“標(biāo)記”及其變形被用于不僅指標(biāo)記本身,還指由激光執(zhí)行的對工 件的其他變更,例如但不限于蝕亥IJ、雕亥IJ、加工、切割或焊接。在某些過程中,例如,標(biāo)記需要 利用捕捉工件的圖像的處理來在工件上產(chǎn)生圖形、將其位置和方向與預(yù)先存在的基于計(jì)算 機(jī)的部件模型和所需的圖形進(jìn)行比較、相對定向到其合適的排列位置、并且利用激光在工 件上標(biāo)記圖形以與位于預(yù)先存在的基于計(jì)算機(jī)的部件的模型上的圖形匹配。此處,在示例 中將被討論的部件是汽車側(cè)視鏡的撥動(dòng)開關(guān)蓋板(toggle switch cover plate)。撥動(dòng)開 關(guān)蓋板可在白塑料中制模,然后被涂成黑色。激光被用于移除黑漆(即,標(biāo)記工件)以在撥 動(dòng)開關(guān)蓋板中形成的圓形凹坑或微凹處標(biāo)記白色箭頭。蓋板可以用半透明白色塑料制模, 因而部件的箭頭當(dāng)在被撥動(dòng)開關(guān)蓋板之下或之后的光源從背后打光時(shí)是可見的。一種公知的用于完成這種工件標(biāo)記的方法(其由圖1中所示的裝置或系統(tǒng)20所 負(fù)責(zé))是智能標(biāo)記定位(IMP)。圖1中的裝置或系統(tǒng)20包括激光器22、諸如照相機(jī)M之 類的成像設(shè)備(例如,CCD(電荷耦合器件)或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)照相機(jī)和合 適的光源)、掃描頭26、以及具有圖像顯示屏幕30的計(jì)算機(jī)觀。掃描頭可以是傳統(tǒng)的檢流 計(jì)(galvanometer)或多個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的鏡子的檢流計(jì)。掃描頭還可包 括鏡頭34。這種設(shè)備對本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的,并且此處未詳盡解釋,而是簡要地以公 知的方式說明,照相機(jī)“掃”過掃描頭,并讀取或拍攝置于掃描頭之下的工件的圖像,并且該 圖像被引導(dǎo)到計(jì)算機(jī),該計(jì)算機(jī)提取將被標(biāo)記的工件的幾何視覺模型(“工件視覺模型”), 并將其與之前教導(dǎo)給計(jì)算機(jī)的預(yù)先存在的已存儲(chǔ)的部件視覺模型(“部件視覺模型”)相比 較。部件視覺模型可以是如下的類型其具有固定的方向和位置,該固定方向和位置在登記 每個(gè)將被標(biāo)記的新工件時(shí)被連續(xù)參考(就像基于CAD的登記將采用的),或者,可替換地, 部件視覺模型可以是最近的先前的工件視覺模型。此處,預(yù)先存在的基于CAD的模型以及 從部件或工件的圖像生成/提取的基于計(jì)算機(jī)的模型可以被稱為“視覺模型”,并且應(yīng)當(dāng)理 解,該術(shù)語應(yīng)當(dāng)被理解為意味著從圖像獲得的視覺模型或基于CAD的模型。工件的圖像以及由此提取的幾何工件視覺模型包括在工件/部件中的位于中心 的特征F。,該特征與另一照相機(jī)識別的特征(例如,拐角40或由撥動(dòng)開關(guān)蓋板的微凹處42之一所環(huán)繞的圓)一起,通過稱為單模型登記(SMR)的處理在將工件的單個(gè)視覺模型登記 到部件的單個(gè)視覺模型中用作定向和定位的目的。位于中心的特征F。(其可為在部件表面 的小投影或凹槽)和其他在圖像、模型生成和登記中所識別的特征是對將要被標(biāo)記的部件 和工件所共有的基準(zhǔn)特征。在撥動(dòng)開關(guān)蓋板的示例60中,由于部件的對稱性,拐角40或由 微凹處42所環(huán)繞的圓中的任何一個(gè)可將F。作為基準(zhǔn)特征。在非對稱部件中,可優(yōu)選使用 相對于F。具有獨(dú)特定向的特征。在標(biāo)記工件的過程中,計(jì)算機(jī)將使檢流計(jì)基于之前的工件圖像,從對應(yīng)于與預(yù)先 存在的部件視覺模型相關(guān)聯(lián)的方向和位置的狀態(tài),重定向到對應(yīng)于與新的工件視覺模型相 關(guān)聯(lián)的方向和位置(基于中心特征F。和其他基準(zhǔn)特征)的狀態(tài),然后再次基于基準(zhǔn)特征, 載入圖形并使之與工件視覺模型對齊。檢流計(jì)然后指引激光光束50到位于工件表面(未 示出)的未固定的工件60,以在當(dāng)前位置和方向上在工件上標(biāo)記圖形,該圖形相對于由預(yù) 先存在的部件視覺模型所代表的圖形而言是可變的。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施IMP包括㈧教導(dǎo)(teaching)階段,以及⑶登記和標(biāo)記階 段。教導(dǎo)階段(A)包括以下步驟(A-I)捕獲包括其基準(zhǔn)特征的工件的圖像(參見圖2);(A-2)生成已捕獲的包括其基準(zhǔn)特征的工件圖像的部件視覺模型。部件視覺模型 的生成是自動(dòng)進(jìn)行的,其利用軟件從已捕獲的圖像中提取部件的幾何模型(參見圖幻;以 及(A-3)存儲(chǔ)部件視覺模型??商鎿Q地,用戶可以存儲(chǔ)基于CAD的部件模型,從而省 去上述捕獲圖像和從中生成/提取視覺模型的步驟。登記和標(biāo)記階段⑶包括以下步驟,參見圖4 (B-I)捕獲位于工件表面的包括基準(zhǔn)特征的工件的新的圖像;(B-2)生成包括基準(zhǔn)特征的工件圖像的新的工件視覺模型。同樣,此視覺模型的生 成也是自動(dòng)進(jìn)行的,其利用軟件從新的圖像提取幾何模型;(B-3)基于其各自的基準(zhǔn)特征,將新的工件視覺模型登記到已存儲(chǔ)的部件視覺模 型上,并且生成/提取包括位置和方向的轉(zhuǎn)換矩陣。步驟B-I到B-3涉及登記階段。繼續(xù)IMP標(biāo)記階段,下列步驟被實(shí)施,仍舊參照圖4 (B-4)將轉(zhuǎn)換矩陣傳遞給標(biāo)記引擎;(B-5)載入圖形;以及(B-6)利用激光對工件標(biāo)記圖形?,F(xiàn)有的IMP的SMR概念的一個(gè)問題是,其限于在照相機(jī)視場內(nèi)可見和可被檢測到 的工件特征,而不能夠被應(yīng)用于無特征部件/工件或者由于在照相機(jī)視場中不可見而其特 征過大以至于無法被檢測到的部件/工件。雖然使用遠(yuǎn)離標(biāo)記位置的視覺模型是可能的, 但是其產(chǎn)生極大的不準(zhǔn)確性。另外,在部件/工件的中心沒有任何特征對于SMR是不可以 的,這就是為什么諸如F。之類的基準(zhǔn)特征在上述示例中是必須的。因此,SMR概念限于對齊 是基于在照相機(jī)視場內(nèi)的特征的標(biāo)記方法。希望利用激光以例如圖形標(biāo)記部件或其特征,其中特征的位置或標(biāo)記位置與部件 的中心對齊,其自身可以是無特征的,并且能夠克服之前的IMP處理和其他利用SMR概念的 處理的不足(例如包括其與標(biāo)記照相機(jī)視場外的特征有關(guān)的缺點(diǎn))。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供一種對齊方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,該對齊方法組合若干個(gè)從 2D圖像中提取出的基于視場的幾何模型,以精確地指引激光來標(biāo)記工件。除了克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷外,由創(chuàng)造性的多模型登記(MMR)處理所提供的優(yōu)勢 包括其為基于特征的,而非基于CAD的。MMR不需要用戶選擇將被教導(dǎo)的具體的或已知的部 件。教導(dǎo)階段能夠關(guān)聯(lián)到由CCD照相機(jī)拍攝的部件/工件圖像(由該圖像生成視覺模型)。 但是,可替換地,MMR的教導(dǎo)階段能夠是基于CAD的。另外,MMR不需要關(guān)于將標(biāo)記的部件/ 工件的先驗(yàn)知識,因?yàn)樵撎幚砝肅CD照相機(jī)和照明設(shè)備來定義部件/工件以及其位置和 方向。另外,MMR能夠使用無限量數(shù)目的將被利用激光標(biāo)記的特征。本發(fā)明提供了一種用于利用激光來標(biāo)記工件以產(chǎn)生部件的方法,該方法包括以下 步驟向計(jì)算機(jī)教導(dǎo)多個(gè)部件視覺模型,每個(gè)部件視覺模型代表部件和工件的多個(gè)基準(zhǔn)特 征中的不同的一個(gè)基準(zhǔn)特征;以及在計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)已教導(dǎo)的多個(gè)部件視覺模型。該方法還 包括以下步驟捕獲包括工件的多個(gè)基準(zhǔn)特征中的至少一個(gè)的工件的新的圖像;利用計(jì)算 機(jī)從工件已捕獲的新的圖像生成各個(gè)單獨(dú)的工件視覺模型,每個(gè)工件視覺模型代表包括在 工件的已捕獲新的圖像中的工件的多個(gè)基準(zhǔn)特征中的各自一個(gè);利用計(jì)算機(jī)將所生成的各 個(gè)單獨(dú)的工件視覺模型登記到分別與基準(zhǔn)特征相關(guān)聯(lián)的已存儲(chǔ)的部件視覺模型,每個(gè)工件 視覺模型代表包括在工件的已捕獲新的圖像中的工件的多個(gè)基準(zhǔn)特征中的各自一個(gè);對于 工件的多個(gè)基準(zhǔn)特征中的剩余的各個(gè)特征,針對工件的多個(gè)基準(zhǔn)特征中的不同的一個(gè)基準(zhǔn) 特征,重復(fù)捕獲工件的新的圖像、生成各個(gè)單獨(dú)的工件模型并且登記已生成的各個(gè)單獨(dú)的 工件視覺模型的步驟;以及利用計(jì)算機(jī)提取數(shù)學(xué)矩陣TRS,該數(shù)學(xué)矩陣TRS包括相對于相關(guān) 聯(lián)的工件視覺模型和部件視覺模型的各自的位置、方向和比例。該方法還包括以下步驟將 已提取的轉(zhuǎn)換矩陣傳遞給計(jì)算機(jī)的標(biāo)記引擎;以及利用激光標(biāo)記工件。本發(fā)明還提供了一種利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行的多模型登記處理,用于將多個(gè)工件視覺模 型登記到存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上的對應(yīng)的多個(gè)部件視覺模型上,每個(gè)工件視覺模型代表工件上的 多個(gè)不同特征,該特征定義了將被標(biāo)記的工件上的標(biāo)記位置,每個(gè)部件視覺模型代表定義 期望的部件標(biāo)記位置的所選的多個(gè)特征中的不同一個(gè)特征。通過該處理,各自對應(yīng)的工件 視覺模型和部件視覺模型被對齊以用于指引激光來標(biāo)記工件,將被標(biāo)記的工件的位置、方 向和比例相對于由已存儲(chǔ)的部件視覺模型所代表的位置、方向和比例是可變的。該處理包 括以下步驟捕獲將被標(biāo)記的工件的新的圖像,該圖像包括定義將被標(biāo)記的工件上的標(biāo)記 位置的工件上的多個(gè)特征中的一個(gè)特征;生成在前一步驟中捕獲的將被標(biāo)記的工件的新的 圖像中包括的將被標(biāo)記的工件上的各自特征的工件視覺模型;將生成的新的工件視覺模型 登記到已存儲(chǔ)的部件視覺模型,該部件視覺模型代表定義了期望部件標(biāo)記位置的多個(gè)特征 中的各自對應(yīng)的一個(gè)特征;針對定義了將被標(biāo)記的工件上的標(biāo)記位置的將被標(biāo)記的工件上 的多個(gè)特征中的剩余特征的每一個(gè)重復(fù)以上步驟,對于該標(biāo)記位置存在代表定義期望部件 標(biāo)記位置的多個(gè)特征中的不同一個(gè)特征的各自對應(yīng)的存儲(chǔ)的部件視覺模型。創(chuàng)造性的多模 型登記處理還包括提取轉(zhuǎn)換矩陣TRS的步驟,該轉(zhuǎn)換矩陣TRS包括相對于對應(yīng)的工件和部 件視覺模型的每個(gè)各自對的各個(gè)位置和方向。本發(fā)明還提供了一種結(jié)合了上述多模型登記處理用于利用激光標(biāo)記工件的方法,其中多模型登記處理之前先經(jīng)過教導(dǎo)處理,并之后經(jīng)過利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行的標(biāo)記處理。教導(dǎo) 處理可包括以下步驟捕獲部件的圖像,該圖像包括定義了部件上的標(biāo)記位置的所選的多 個(gè)特征中的至少一個(gè);生成所捕獲的部件圖像上的定義了標(biāo)記位置的部件上多個(gè)特征中的 一個(gè)特征的部件視覺模型;存儲(chǔ)部件視覺模型,該部件視覺模型代表對其生成了相關(guān)聯(lián)的 部件視覺模型的各個(gè)特征;以及針對定義了部件上的標(biāo)記位置的部件上所選的多個(gè)特征中 的所有剩余特征,重復(fù)捕獲圖像、生成部件視覺模型并且存儲(chǔ)部件視覺模型的教導(dǎo)處理步 驟??商娲兀虒?dǎo)處理可包括載入定義了部件上的標(biāo)記位置的部件上所選的多個(gè)特征中 每一個(gè)的基于CAD的部件視覺模型并存儲(chǔ)基于CAD的部件視覺模型。標(biāo)記處理可包括以下 步驟將轉(zhuǎn)換矩陣傳遞給標(biāo)記引擎;載入標(biāo)記指令;以及根據(jù)標(biāo)記指令利用激光標(biāo)記工件。
當(dāng)結(jié)合附圖考慮以下具體實(shí)施方式
時(shí),將更好地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn),在附圖中圖1是裝置或系統(tǒng)的示意性描述,該裝置或系統(tǒng)用于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)利用SMR,或根 據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例利用MMR來實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行IMP處理并利用激光標(biāo)記多個(gè)非固定工件中的每 一個(gè);圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的工件的由圖1中裝置和系統(tǒng)的照相機(jī)拍攝的 圖像的平面圖;圖3是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施例從圖2表示的圖像中提取出的視覺模型的圖;圖4是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施例的代表IMP處理的(單模型)登記和標(biāo)記階段的 圖;圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的根據(jù)利用MMR的IMP處理的將被標(biāo)記的工件的平 面圖,其指示笛卡爾坐標(biāo)格用以指定標(biāo)記位置(Xm,Ym);圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例從標(biāo)記圖5的工件所得的部件的平面圖;圖7是代表圖5中示出的工件的視覺模型的圖,其示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例 利用多個(gè)模型教導(dǎo)出的部件視覺模型;圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例代表圖5中的工件的圖,其示出了所有對齊的視覺 模型;圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例關(guān)于步驟A-I的代表圖5中的工件的由圖1中的裝 置或系統(tǒng)的照相機(jī)所拍攝的圖像的平面圖;圖10A-10D是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的關(guān)于步驟A_2的從圖9中所代表的圖像中 提取出的視覺模型的圖;圖11是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的關(guān)于步驟Bl到B8的描述了 IMP處理的(多模 型)登記和標(biāo)記階段的流程圖。雖然本發(fā)明可經(jīng)歷多種修改和可替換方式,但是通過圖中的示例示出了特定實(shí)施 例,并且對此進(jìn)行詳盡描述。但是,應(yīng)當(dāng)理解,這里的附圖和具體實(shí)施方式
并不意欲將本發(fā) 明限制在特定的公開形式,而是相反地,意欲覆蓋所有在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)(由權(quán)利 要求所定義)的修改例、等同例和可替換例。另外,應(yīng)當(dāng)注意,圖并不按比例繪制,并且不按同一比例繪制。具體地,圖中的一些 元件的尺寸被極大夸張以強(qiáng)調(diào)元件的特性。示出在多個(gè)圖中并可能被近似配置的元件已被用相同的參考標(biāo)號指示。
具體實(shí)施例方式圖5示出了類似圖2中示出的工件60的撥動(dòng)開關(guān)蓋板60a,用戶需要在其上用 箭頭標(biāo)記多個(gè)微凹處中的每一個(gè),這多個(gè)微凹處中的每一個(gè)被排列在無特征工件60a的中 心。如上所述,在工件/部件60a中的中心沒有任何基準(zhǔn)特征(例如工件/部件60中的F。, SMR是不可能的)。因此,利用現(xiàn)有的使用SMR的技術(shù)來標(biāo)記圖5中示出的工件60a是不可 能或不現(xiàn)實(shí)的。但是,圖5中示出的工件60a可按照用戶的需求根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例利用 激光來標(biāo)記,導(dǎo)致如圖6所示的部件。應(yīng)當(dāng)理解,圖7到圖10的描述是將圖5和圖6旋轉(zhuǎn) 45°所得,僅為更加清晰地說明此處文本所描述的內(nèi)容。參照圖7,利用MMR需要?jiǎng)?chuàng)建基準(zhǔn)特征的多個(gè)獨(dú)立視覺模型(以粗線示出),一個(gè) 視覺模型涉及在當(dāng)前示例(即,這些可識別的圓圈是部件/工件基準(zhǔn)特征)中的由其微凹 處42在撥動(dòng)開關(guān)蓋板60a的表面所環(huán)繞的四個(gè)圓圈中的每一個(gè)。多個(gè)獨(dú)立視覺模型中的 每一個(gè)與參考位置相關(guān)聯(lián),例如,(XI,Yl),其參考標(biāo)記位置(Xm,Ym)。標(biāo)記位置(Xm,Ym)可 以是或者可以不是視覺模型。幾何位置的每一個(gè)具有已定義的X位置和Y位置。標(biāo)記參考 能夠獨(dú)立于所有視覺模型而被定義,并且能夠被置于工作區(qū)的任意位置。一旦被完全定義, 包含標(biāo)記位置(Xm,Ym)的所有參考模型就定義了 MMR的幾何結(jié)構(gòu)。相對于圖7中示出的示例撥動(dòng)開關(guān)蓋板,部件視覺模型包括XI,Yl視覺-模型1 (以粗線示出);X2,Y2視覺-模型2 (以粗線示出);X3,Y3視覺-模型3 (以粗線示出);X4,Y4視覺-模型4 (以粗線示出);以及乂111,¥111(標(biāo)記位置)。在工件被移走或新的工件被置于掃描頭下方之后發(fā)生登記。為了用激光標(biāo)記工 件,用戶需要知道工件的新的位置和方向。在登記期間,IMP正確地找到所有已教導(dǎo)位置的 最佳對齊適配,并記錄工件基準(zhǔn)特征位置和方向(xi,yi)。在一個(gè)實(shí)施例中,基于各個(gè)特征在各個(gè)位置的出現(xiàn)和/或相對位置,系統(tǒng)能夠確 定該部件是否是預(yù)期的或正確的部件。由于系統(tǒng)正有效地查找某些特征在某些位置的出 現(xiàn),因此,系統(tǒng)能夠基于已檢測特征的出現(xiàn)和位置來確認(rèn)或拒絕已經(jīng)過檢查的部件。當(dāng)在預(yù) 期位置檢測到預(yù)期特征時(shí),系統(tǒng)確認(rèn)該部件并作出結(jié)論該部件是正確的部件。在另一方 面,如果未在預(yù)期的相對位置中檢測到預(yù)期特征,則系統(tǒng)可被配置用于將該部件作為有缺 陷的或不可接受的而拒絕。在另一實(shí)施例中,系統(tǒng)基于各個(gè)特征在各個(gè)位置的存在和/或 相對位置,不僅能夠確定該部件是否是預(yù)期的部件,還能夠確定部件是否是多個(gè)預(yù)期部件 之一。因此,例如,系統(tǒng)可被配置用于標(biāo)記五個(gè)或其他數(shù)目的不同部件,并且其可基于對特 征和其相對位置的分析來自動(dòng)檢測哪些不同部件被放置在它的前面。如果系統(tǒng)確認(rèn)一個(gè)部 件是五個(gè)不同部件中的一個(gè),則其能夠隨即相應(yīng)地標(biāo)記該部件。如果部件并不適當(dāng)?shù)嘏c五 個(gè)不同部件中的任一個(gè)匹配,則系統(tǒng)還能夠拒絕該部件。對齊處理生成了新參考點(diǎn)(xi,yi)的列表,如圖8所示,所有部件和工件視覺模型 被據(jù)此對齊
xl, ylx2, y2x3, y3x4, y4點(diǎn)轉(zhuǎn)換是基于包括平移Τ、旋轉(zhuǎn)R和比例因子S的轉(zhuǎn)換。通過遞歸處理,找到轉(zhuǎn)換 的分量T、R和S,并且對X = TRSx求解。如上所述,實(shí)施IMP包括(Α)教導(dǎo)階段和(B)登記和標(biāo)記階段。根據(jù)本發(fā)明,利 用MMR,教導(dǎo)階段(A)包括以下步驟(A-I)如圖9所示,相對于將被教導(dǎo)部件視覺模型(Χ1,Υ1)(即,視覺-模型1)的 基準(zhǔn)特征,捕獲工件的圖像;(Α-2)生成已捕獲部件圖像的部件視覺模型(XI,Yl)(即,視覺-模型1)。如圖 10所示,部件視覺模型的生成是自動(dòng)完成的,其利用軟件從已捕獲的圖像提取部件的幾何 部件視覺模型;(Α-3)存儲(chǔ)部件視覺模型(XI,Yl)(即,視覺-模型1);(Α-4)針對將對其教導(dǎo)部件視覺模型的所有剩余基準(zhǔn)特征,重復(fù)步驟A-l、Α-2和 Α-3。因此,在示例性實(shí)施例中,針對剩余基準(zhǔn)特征部件視覺模型(Χ2,Υ2)(即,視覺-模型 2)、(X3,Y3)(S卩,視覺模型3)和(X4,Y4)(S卩,視覺-模型4)的每一個(gè),重復(fù)步驟A_1、A_2 和Α-3??商鎿Q地,能夠存儲(chǔ)和使用針對每個(gè)與(Χ1,Υ1)、(Χ2,Υ2)、(Χ3,Υ3)和(Χ4,Υ4)相 關(guān)聯(lián)的基準(zhǔn)特征的基于CAD的模型,這基本上省去了上述捕獲圖像和由此生成視覺模型的 步驟ο參照圖11,登記和標(biāo)記階段⑶包括以下步驟(B-I)關(guān)于在(xl,yl)處的基準(zhǔn)特征,捕獲位于工作表面上的工件的新的圖像;(B-2)生成已捕獲的工件圖像的工件視覺模型(xl,yl)。工件視頻模型的生成是 自動(dòng)進(jìn)行的,其利用軟件從已捕獲的圖像提取工件的幾何視覺模型;(B-3)將新的工件視覺模型(xl,yl)登記到各自的已存儲(chǔ)的部件視覺模型(XI, Yl)(即,視覺-模型1),關(guān)鍵在于它們各自的基準(zhǔn)特征;(B-4)針對工件所有的剩余基準(zhǔn)特征,重復(fù)步驟B-l、B-2和B_3。因此,在示例性 實(shí)施例中,針對剩余基準(zhǔn)特征工件視覺模型(x2,y2)、(x3, y3)和(x4,y4)的每一個(gè),重復(fù) 步驟Β-1、Β-2和B-3,針對在(xi,yi)處的每個(gè)各自基準(zhǔn)特征,將新的工件視覺模型分別登 記到其相關(guān)聯(lián)的已存儲(chǔ)部件視覺模型(Xi,Yi);以及(B-5)生成/提取包括相對于(xi,yi)和(Xi,Yi)的各自位置和方向的轉(zhuǎn)換矩陣 TRS0步驟B-I到B-5涉及登記階段。繼續(xù)進(jìn)行到標(biāo)記階段,仍舊參照圖11,下列步驟被實(shí)施(B-6)將轉(zhuǎn)換矩陣傳遞給標(biāo)記引擎;(B-7)載入圖形;以及(B-8)利用激光對工件標(biāo)記圖形??商鎿Q地,在步驟(B-7)可以載入標(biāo)記指令而非將在工件上產(chǎn)生的圖形,并且在 步驟(B-8)根據(jù)標(biāo)記指令用激光標(biāo)記工件。如上所述,雖然針對每個(gè)基準(zhǔn)特征(其每一個(gè)包括標(biāo)記位置(Xm,Ym))的獨(dú)立CAD模型能夠在教導(dǎo)階段被存儲(chǔ)從而替代生成并存儲(chǔ)多個(gè)部件視覺模型,但是有創(chuàng)造性的處理 是基于特征的而非基于CAD的。如果被用作為基于特征的處理,其不需要預(yù)先知道將標(biāo)記 的部件。創(chuàng)造性過程也不需要用戶選擇特定的或已知的部件的部分或?qū)⒈唤虒?dǎo)的工件。另 外,針對工件視覺模型和部件模型的登記,本發(fā)明能夠利用無限數(shù)量的基準(zhǔn)特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,測量的準(zhǔn)確度隨距離而降低,并且如上所述,現(xiàn)有技術(shù) 利用SMR的IMP方法限于在照相機(jī)視場內(nèi)可見的“特征”。如前所述,本發(fā)明的方法可包括 在現(xiàn)有技術(shù)IMP處理中所使用的同樣的裝置或系統(tǒng),例如圖1中所示。但是,本發(fā)明的方法 相對而言更加精確,并且可被用于利用激光來標(biāo)記大的工作表面,該大的工作表面對于現(xiàn) 有技術(shù)IMP方法而言是過大的。例如,本發(fā)明的方法可被有優(yōu)勢地利用來非常精確地定位 激光,以用于在諸如車輛儀表板的大部件上做標(biāo)記。在應(yīng)用本發(fā)明到這種大部件中時(shí),圖1 的裝置或系統(tǒng)的掃描頭還可包括鏡頭。因此,其鏡頭可被計(jì)算機(jī)控制,以捕獲圖像并精確定 位在儀表板上的多個(gè)基準(zhǔn)特征,例如,收音機(jī)孔的拐角、安裝孔等。利用圖1的裝置或系統(tǒng)的本發(fā)明的方法包括,在教導(dǎo)階段,捕獲工件的圖像,生成 工件的多個(gè)基準(zhǔn)特征的視覺模型,以及在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)基準(zhǔn)特征中的每一個(gè)的視覺模型。與現(xiàn)有技術(shù)方法相比,利用工件的更多的多個(gè)基準(zhǔn)特征不僅增加了激光定位的準(zhǔn) 確度,還允許在大工件(其“標(biāo)記位置”不在照相機(jī)的視場內(nèi))上利用IMP。在這種情形下, 本發(fā)明的方法包括在登記和標(biāo)記階段,拍攝工件的新的圖像并提取工件的多個(gè)基準(zhǔn)特征 的新的視覺模型;然后,利用精確對齊的激光在所需的位置標(biāo)記工件。在上述公開的側(cè)視鏡撥動(dòng)開關(guān)蓋板示例中,四個(gè)特征(即,由圓形凹穴或微凹處 所環(huán)繞的圓圈)被用于定位激光。但是,還可使用兩個(gè)或三個(gè)特征。已描述了本發(fā)明的MMR方法的優(yōu)選實(shí)施例,應(yīng)當(dāng)理解,可以對所公開的方法進(jìn)行 多種修改,包括如上所述在教導(dǎo)階段以CAD文件作為替代,以及關(guān)于圖1中的裝置或系統(tǒng), 以其他類型的掃描器或掃描頭作為替代。此處,本發(fā)明以解釋性的方式被描述,并且應(yīng)當(dāng)理解,已被使用的術(shù)語意欲表示描 述的文字的本義而非限制。很明顯,根據(jù)上述描述,本發(fā)明的很多修改和變更是可能的。作 為非限制性的示例,可以預(yù)見,如與示例性實(shí)施例一起所描述的,此處描述的MMR處理很容 易適用于在三維中(而非僅在二維內(nèi))定義了基準(zhǔn)特征的部件和工件模型或基準(zhǔn)點(diǎn)位置和 方向,并且,能夠以類似的方式實(shí)現(xiàn)對這種特征和點(diǎn)的登記。應(yīng)當(dāng)理解,在權(quán)利要求的范圍 內(nèi),本發(fā)明可被以另外的方式實(shí)施,而非本發(fā)明具體所描述的方式。
權(quán)利要求
1.一種用于利用激光來標(biāo)記工件以產(chǎn)生部件的方法,所述方法包括以下步驟向計(jì)算機(jī)教導(dǎo)多個(gè)部件視覺模型,每個(gè)部件視覺模型代表部件和工件的多個(gè)基準(zhǔn)特征 中的不同的一個(gè)基準(zhǔn)特征;在所述計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)已教導(dǎo)的所述多個(gè)部件視覺模型; 捕獲包括所述工件的所述多個(gè)基準(zhǔn)特征中的至少一個(gè)的工件的新的圖像; 利用所述計(jì)算機(jī)從所述工件已捕獲的新的圖像生成各個(gè)單獨(dú)的工件視覺模型,每個(gè)工 件視覺模型代表包括在所述工件的已捕獲新的圖像中的工件的多個(gè)基準(zhǔn)特征中的各自一 個(gè);利用所述計(jì)算機(jī)將所生成的所述各個(gè)單獨(dú)的工件視覺模型登記到分別與所述基準(zhǔn)特 征相關(guān)聯(lián)的已存儲(chǔ)的部件視覺模型,每個(gè)工件視覺模型代表包括在所述工件的已捕獲新的 圖像中的工件的多個(gè)基準(zhǔn)特征中的各自一個(gè);對于所述工件的所述多個(gè)基準(zhǔn)特征中的剩余的各個(gè)特征,針對所述工件的所述多個(gè)基 準(zhǔn)特征中的不同的一個(gè)基準(zhǔn)特征,重復(fù)所述步驟 捕獲所述工件的新的圖像, 生成各個(gè)單獨(dú)的工件模型,以及 登記已生成的各個(gè)單獨(dú)的工件視覺模型;利用所述計(jì)算機(jī)提取數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換,該數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換包括相對于相關(guān)聯(lián)的工件視覺模型和部件 視覺模型的各自的位置和方向;將已提取的所述數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換傳遞給所述計(jì)算機(jī)的標(biāo)記引擎;以及 利用激光標(biāo)記所述工件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,還包括利用所述計(jì)算機(jī)載入圖形的步驟,并且其中,所述 標(biāo)記的步驟包括利用激光對所述工件標(biāo)記所述圖形。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述向計(jì)算機(jī)教導(dǎo)多個(gè)部件視覺模型的步驟包括 載入基于CAD的模型,并且所述存儲(chǔ)步驟包括存儲(chǔ)基于CAD的模型。
4.如權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述教導(dǎo)步驟包括捕獲包括所述部件或所述工件 的多個(gè)基準(zhǔn)特征中的至少一個(gè)基準(zhǔn)特征的工件或部件的圖像,并且生成包括在所述教導(dǎo)步 驟所捕獲的圖像中的基準(zhǔn)特征的所述部件視覺模型。
5.如權(quán)利要求4所述的方法,其中,所述教導(dǎo)步驟包括捕獲所述工件或部件的圖像,該 圖像包括所述部件和工件的所述多個(gè)基準(zhǔn)特征中的多于一個(gè)基準(zhǔn)特征。
6.如權(quán)利要求5所述的方法,其中,所述教導(dǎo)步驟包括捕獲工件或部件的多個(gè)圖像,所 述多個(gè)圖像包括所述工件或部件的多個(gè)基準(zhǔn)特征中的多于一個(gè)基準(zhǔn)特征,并且由所捕獲的 工件或部件的多個(gè)圖像中的不同的一個(gè)圖像生成所述多個(gè)部件視覺模型中的各自的一個(gè) 部件視覺模型,該部件視覺模型代表所述工件和部件的多個(gè)基準(zhǔn)特征中的不同一個(gè)基準(zhǔn)特 征。
7.如權(quán)利要求4所述的方法,其中,所述方法包括針對所述部件和工件的多個(gè)基準(zhǔn)特 征中的剩余的各個(gè)基準(zhǔn)特征,對于所述部件和工件的多個(gè)基準(zhǔn)特征中的每個(gè)不同一個(gè)基準(zhǔn) 特征執(zhí)行所述教導(dǎo)和存儲(chǔ)的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述捕獲工件的新的圖像的步驟包括利用成像設(shè) 備捕獲所述工件的新的圖像。
9.如權(quán)利要求8所述的方法,在所述捕獲工件的新的圖像的步驟中,不是所有包括在 所述工件的多個(gè)基準(zhǔn)特征中的所有基準(zhǔn)特征都在單個(gè)照相機(jī)視場內(nèi)可見。
10.如權(quán)利要求1所述的方法,其中,沒有基準(zhǔn)特征位于所述工件或部件的中心。
11.一種利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行的多模型登記處理,用于將多個(gè)工件視覺模型登記到存儲(chǔ)在 所述計(jì)算機(jī)上的對應(yīng)的多個(gè)部件視覺模型上,每個(gè)工件視覺模型代表工件上的多個(gè)不同特 征,該特征定義了將被標(biāo)記的工件上的標(biāo)記位置,每個(gè)部件視覺模型代表定義期望的部件 標(biāo)記位置的所選的多個(gè)特征中的不同一個(gè)特征,通過該處理,各自對應(yīng)的工件視覺模型和 部件視覺模型被對齊以用于指引激光來標(biāo)記所述工件,所述將被標(biāo)記的工件的位置、方向 和比例相對于由已存儲(chǔ)的部件視覺模型所代表的位置、方向和比例是可變的,所述處理包 括以下步驟捕獲所述將被標(biāo)記的工件的新的圖像,該圖像包括定義將被標(biāo)記的工件上的標(biāo)記位置 的所述工件上的多個(gè)特征中的一個(gè)特征;生成在前一步驟中捕獲的所述將被標(biāo)記的工件的新的圖像中包括的將被標(biāo)記的工件 上的各自特征的工件視覺模型;將生成的新的工件視覺模型登記到已存儲(chǔ)的部件視覺模型,該部件視覺模型代表定義 了期望部件標(biāo)記位置的多個(gè)特征中的各自對應(yīng)的一個(gè)特征;針對定義了將被標(biāo)記的工件上的標(biāo)記位置的將被標(biāo)記的工件上的多個(gè)特征中的剩余 特征的每一個(gè)重復(fù)以上步驟,對于該標(biāo)記位置存在代表定義期望部件標(biāo)記位置的多個(gè)特征 中的不同一個(gè)特征的各自對應(yīng)的存儲(chǔ)的部件視覺模型;以及提取數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換,該數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換包括相對于對應(yīng)的工件和部件視覺模型的各自對的各個(gè)位 置和方向。
12.如權(quán)利要求11所述的利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行的多模型登記處理,其中,捕獲所述將被標(biāo) 記的工件的新的圖像的步驟包括利用成像設(shè)備和照明設(shè)備來捕獲所述將被標(biāo)記的工件的 新的圖像,該圖像被所述成像設(shè)備捕獲并被導(dǎo)入到所述計(jì)算機(jī)。
13.如權(quán)利要求12所述的利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行的多模型登記處理,其中,在捕獲所述將被 標(biāo)記的工件的新的圖像的步驟中,不是所有在所述工件上的定義了將被標(biāo)記的工件上的標(biāo) 記位置的多個(gè)特征在照相機(jī)視場內(nèi)都是可見的。
14.一種結(jié)合了如權(quán)利要求11所述的利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行的多模型登記處理用于利用激 光標(biāo)記工件的方法,其中,所述多模型登記處理之前先經(jīng)過教導(dǎo)處理,并且之后經(jīng)過利用所 述計(jì)算機(jī)執(zhí)行的標(biāo)記處理,其中,所述教導(dǎo)處理包括以下步驟捕獲部件的圖像,該圖像包括定義了所述部件上的標(biāo)記位置的所選的多個(gè)特征中的至 少一個(gè);生成所捕獲的部件圖像上的定義了標(biāo)記位置的所述部件上多個(gè)特征中的一個(gè)特征的 部件視覺模型;存儲(chǔ)所述部件視覺模型,該部件視覺模型代表對其生成了相關(guān)聯(lián)的部件視覺模型的各 個(gè)特征;以及針對定義了所述部件上的標(biāo)記位置的所述部件上所選的多個(gè)特征中的所有剩余特征, 重復(fù)捕獲圖像、生成部件視覺模型并且存儲(chǔ)部件視覺模型的教導(dǎo)處理步驟;并且其中,所述標(biāo)記處理包括以下步驟將所述數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換傳遞給標(biāo)記引擎;載入標(biāo)記指令;以及根據(jù)所述標(biāo)記指令,利用激光標(biāo)記所述工件。
15.如權(quán)利要求14所述的用于利用激光標(biāo)記工件的方法,通過該方法,所述工件將被 利用激光標(biāo)記以圖形,并且其中,在所述標(biāo)記處理中,所述載入標(biāo)記指令的步驟包括載入圖 形,并且所述根據(jù)所述標(biāo)記指令利用激光標(biāo)記工件的步驟包括利用激光對所述工件標(biāo)記所 述圖形。
16.一種結(jié)合了如權(quán)利要求11所述的利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行的多模型登記處理用于利用激 光標(biāo)記工件的方法,其中所述多模型登記處理之前先經(jīng)過教導(dǎo)處理,并且之后經(jīng)過利用計(jì) 算機(jī)執(zhí)行的標(biāo)記處理,其中,所述教導(dǎo)處理包括以下步驟載入定義了所述部件上的標(biāo)記位置的所述部件上所選的多個(gè)特征中的每一個(gè)的基于 CAD的部件視覺模型;以及存儲(chǔ)所述基于CAD的部件視覺模型;并且其中,所述標(biāo)記處理包括以下步驟將所述數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換傳遞給標(biāo)記引擎;載入標(biāo)記指令;以及根據(jù)所述標(biāo)記指令,利用激光標(biāo)記所述工件。
17.如權(quán)利要求11所述的利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行的多模型登記處理,其中,所述工件的中心 是無特征的。
18.如權(quán)利要求11所述的利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行的多模型登記處理,其中,所述處理包括以 下步驟確認(rèn)所述部件上的特征的幾何特性并確定所述部件是否是預(yù)期部件。
19.如權(quán)利要求11所述的利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行的多模型登記處理,其中,所述處理包括以 下步驟確認(rèn)所述部件上的特征的幾何特性并確定所述部件是否是若干個(gè)預(yù)期部件中的一
全文摘要
一種適應(yīng)于被附接到貨架的推進(jìn)銷售系統(tǒng),用于在貨架的前向端展示銷售物品,其包括被定型和配置以附接到銷售貨架的前向端的貨架附接部分。該系統(tǒng)包括將被掛接在貨架表面的前端的附接部件、多個(gè)包括偏好推進(jìn)式的向貨架前方的軌道,以及分割用于保留代售產(chǎn)品的斜槽的分割部件。貨架分割器的終端包括可被沖刷或緊接貨架的墻,該墻支持在貨架的終端,并且在后端或前端具有附接機(jī)制,該附接機(jī)制使得它們普遍地在不同的方向可附接到貨架配置的左端或右端。軌道的附接和附接部件的分割器包括相反的三角齒或其他合適的位于部件的臨近端的保持裝置,以及在從臨近端移除的基底中的開口,當(dāng)部件被向表面壓低時(shí),該開口附接,并在適當(dāng)?shù)奈恢脤⒉考i定,直到其通過從貨架表面將部件旋轉(zhuǎn)而被移除為止。
文檔編號G06T7/00GK102067172SQ200980118669
公開日2011年5月18日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者菲卡爾·本納亞德-徹爾里弗 申請人:歐泰克應(yīng)用激光科技有限責(zé)任公司