分析和识别制造零件中的缺陷的系统及方法技术方案

技术编号:2622784 阅读:292 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种用于识别被检测零件中的缺陷的系统和方法包括生成该零件的三维表示,这种三维表示包括对应于零件上不同位置的三维空间坐标,并且使三维空间坐标与被检测零件的对应位置对齐。生成被检测零件的图像,以及从生成图像中识别被检测零件中的缺陷。缺陷的位置与相应的三维空间坐标相关,以及控制某个装置利用相应三维空间坐标的信息在缺陷位置上对被检测零件执行操作。

【技术实现步骤摘要】

一般来讲,本专利技术涉及制造和检测系统,更具体来讲,涉及用于分析和识别制造零件中的瑕疵或缺陷的系统和方法。
技术介绍
用于制造零件的无损评估(NDE)技术和过程正朝着数据捕获、图像检测、审查和存档方面的全数字基础发展。这些检测的主要目的是识别零件中的缺陷或瑕疵。检测能够根据检测到的缺陷的数量及严重性来判定是否对零件进行接受、修理、返工或丢弃。数字检测器的灵敏度和动态范围已经允许检测和定位以前通过胶片射线照相无法检测的缺陷。工业检测中多个图像检测的快速处理能力以及源和检测器的精确设置已经实现在零件表面横向以10微米的精度定位多个缺陷。传统的缺陷检测系统不能以自动、精确且可再现的方式把射线照片上标识的缺陷坐标转换为实际的物理零件。相反,这类系统要求二维可视图像与三维零件的人工叠加,这由于完全依赖操作者的判断而极易出错。在从不同参考点进行多次检测的复杂零件的情况下,这种影响更为严重。希望能够使数字图像上的定位指示向物理部分的转换自动化,并且通过结合了设计、制造、检测、维护及返工阶段的全数字框架来进行这种操作。
技术实现思路
简言之,在本专利技术的一个方面,一种用于识别被检测零件中的缺陷的系统和方法包括生成该零件的三维表示,这种三维表示包括对应于零件上不同位置的三维空间坐标,并且使三维空间坐标与被检测零件的对应位置对齐。生成被检测零件的图像,以及从生成图像中标识被检测零件中的缺陷。缺陷的位置与相应的三维空间坐标相关,以及控制某个装置利用相应三维空间坐标的信息在缺陷位置上对被检测零件执行操作。通过以下结合附图对优选实施例的详细说明,本专利技术的其它特征、方面和优点将会非常明显。附图说明图1是符合本专利技术的图像形成设备的结构图。图2是符合本专利技术、用于分析和识别制造零件中的缺陷的过程的流程图。图3是符合本专利技术的坐标转换过程的流程图。图4是符合本专利技术的避免碰撞过程的流程图。具体实施例方式图1是符合本专利技术的自动零件分析系统的框图。如图1所示,该系统包括系统控制单元10、检测器控制单元20以及操作控制单元30。显示器15连接到系统控制单元10。检测器25和源30连接到检测器控制单元20。操作工具45连接到操作控制单元50。该系统还包括支撑零件40的平台35。系统控制单元10可以实现为工作站,如PC或服务器。系统控制单元10最好包括CPU、主存储器、ROM、存储装置以及通信接口,它们都经由总线连接在一起。CPU可以实现为单微处理器或者实现为多处理系统的多处理器。主存储器最好采用RAM和小型高速缓存来实现。ROM是非易失性存储器,并且可以实现为例如EPROM或NVRAM。存储装置可以是硬盘驱动器或者其它任何类型的非易失性可写存储器。用于系统控制单元10的通信接口提供连接到检测器控制单元20、平台35和操作控制单元50的双向数据通信。这些元件可以通过直线连接或无线链接直接连接到系统控制单元10或者例如通过服务器间接连接到系统控制单元10。在任何这种实现中,通信接口发送和接收电、电磁或光信号,这些信号携带表示不同类型信息的数字数据流,在连接的元件之间进行收发。检测器控制单元20可包括工作站,通过与系统控制单元10相同的方式实现。检测器控制单元20还可包括微控制器。检测器控制单元20控制检测器25和源30的定位及操作。用于控制检测器25和源30的定位及操作的信号可通过检测器控制单元20上的用户的指示或者经由从系统控制单元10所发送的信号来提供。对于特定的旋转位置和轴向高度,零件40最初设置在平台35的中央、在对齐位置上或在等效的对齐位置上或者对齐坐标上。零件40以下列方式放置零件模型的三维空间坐标被映射到被检测零件40的相应位置,包括旋转定向映射。例如可通过把零件40上的基准标志与平台35上的参考标志对齐进行定位。也可以让零件40本身与扫描零件40上的基准标志的激光对齐,并自动旋转和转换模型,以便把被检测零件40与三维模型对齐。定位使零件40能够以相同定向被取下和放回原位以进行后续处理,并且提供一种机制以获得零件模型(下面进行描述)与被检测零件40之间的明确相关性。在检测的坐标系与分析系统中的零件模型的映射实现零件40的数字模型与检测器25和源30所生成的实际零件40的数字图像数据之间的数据合成。这实现检测、分析、注释和返工过程的流线化。实现检测器25和源30以生成零件40的二维(2D)图像。检测器25和源30可配置成产生例如X光图像、超声图像、涡流图像或红外图像。虽然表示为独立元件,但检测器25和源30可实现为单个元件,取决于要执行的成像类型。在检测器25和源30产生图像之前,检测器控制单元20对它们进行定位,以便从特定有利位置生成零件40的图像。可通过送往检测器控制单元20以标识把检测器25和源30定位在在什么位置的输入信号来进行定位。或者,检测器25和源30可人工定位。当检测器25和源30位于指定位置时,对零件40生成图像,以及表示该图像的二维数字数据经由检测器控制单元20提供给系统控制单元10。除了提供图像数据之外,检测器控制单元20还可向系统控制单元10提供表示生成图像时检测器25和源30的位置的位置数据。系统控制单元10可在显示器15上显示生成图像。显示器15可实现为例如CRT、等离子或TFT监视器。除了定位检测器25和源30以生成零件40的图像之外,平台35还可调整为改变零件40相对于检测器25和源30的位置。平台35的位置控制可通过从系统控制单元10所提供的信号来控制,或者平台35可人工定位。平台35可通过多种不同方式来移动零件40,这些方式包括例如绕平台35的中心轴旋转零件40或者沿垂直轴上或下移动零件40。与检测器25和源30一样,平台35的位置信息可提供到系统控制单元10。在检测器25、源30和平台35的位置信息之间,系统控制单元10具有足够的数据在生成图像中确定零件40的准确定向。通过在显示器15上显示的零件40的图像,用户可分析和检测该图像,以便确定在图像所示的零件的部分是否存在任何缺陷或受关注特征。缺陷可能是例如不完全焊接、焊接中熔合不足、夹杂物、砂眼、溶蚀区、裂缝或铆钉、螺钉或其它可能损害零件40的结构完整性或强度的成分。缺陷部分取决于零件40的类型。零件40可以是装置或机器的多种不同元件中的任一种。例如,零件40可以是喷气式引擎的外壳或汽缸、风车叶片、铸件、铸造电路板或者其它任何元件,检测器25为此所生成的图像可有助于识别需要归档、检验和/或校正的缺陷。如果用户识别到零件40中的缺陷,用户可直接在显示器15上指明缺陷的位置,例如通过定点设备或者使用户能够标识图像中缺陷的准确位置的其它位置选择装置。图像中的缺陷的位置对应于像素坐标,像素坐标可转换为对其生成图像的零件40上的实际位置。把像素坐标转换为零件40的缺陷的实际位置的能力使用户能够在缺陷位置上对零件40执行操作。根据缺陷的类型,用户可指导对零件40执行操作。操作可以是例如标记零件中缺陷的位置、修理缺陷、为缺陷着色、磨削缺陷或者可根据精确定位缺陷的能力和/或以自动方式执行的其它功能。可在操作控制单元50的控制下,由操作工具45来执行操作。操作控制单元50可包括工作站,通过与系统控制单元10相同的方式实现,以及还可包括微控制器。操作控制单元50响应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于识别被检测零件中的缺陷的方法,包括:生成所述零件的三维表示,所述三维表示包括对应于所述零件上的不同位置的三维坐标(204);使所述三维空间坐标与被检测零件的对应位置对齐(204);生成所述被检测零件的图像(2 06);从所述生成图像识别所述被检测零件的缺陷(210);把所述缺陷的位置与对应的三维空间坐标相关(214);控制装置利用所述对应三维空间坐标的信息在所述缺陷位置上对所述被检测零件执行操作(216)。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员:ST尚卡拉帕GA莫尔MS迪内斯BW拉休克RC麦克法兰EL迪克松
申请(专利权)人:通用电气公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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