用于激光加工的视觉预览制造技术

本申请涉及用于激光加工的视觉预览

【技术实现步骤摘要】
用于激光加工的视觉预览
[0001]本申请是申请日为
2016
年2月
12
日
、
申请号为
201680021300.5
且题为“用于激光加工的视觉预览”的
PCT
国际专利技术专利申请的分案申请
。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请主张下述申请的优先权：
2015
年2月
12
日提交的美国临时专利申请
No.62/115,562
；
2015
年2月
12
日提交的美国临时专利申请
No.62/115,571
；
2015
年9月
23
日提交的美国临时专利申请
No.62/222,756
；以及
2015
年9月
23
日提交的美国临时专利申请
62/222,757
；以及
2015
年9月
23
日提交的美国临时专利申请
No.62/222,758。
通过引用将上述所有申请的书面描述
、
权利要求和附图并入于此
。


[0004]本文描述的主题涉及制造过程，所述制造过程实施机器视觉或由机器视觉辅助，机器视觉与制造机器内部的广角观察系统结合
。

技术介绍

[0005]计算机控制的制造系统
(
例如，“3D
打印机”、
激光切割机
/
雕刻机
、CNC
铣床等
)
能够用于创造像模造或手工组装的传统制造技术不能创造的复杂物件
。
这样的自动化方法基于指定切割
、
层
、
图案和要执行的其他动作的指令进行操作
。
所述指令可以以计算机文件的形式被传输到机器的计算机控制器的存储器并且在运行时被解译以在制造过程中提供一系列步骤
。

技术实现思路

[0006]在一个方面，一种计算机数字控制机器包括可移动头部，所述可移动头部配置为将电磁能量传送到工作区域的一部分，所述工作区域由极限限定，所述可移动头部受命令以在所述极限内引起电磁能量的传输
。
所述工作区域在激光计算机数字控制机器的内部空间的内部
。
所述内部空间由包括可打开屏障的壳体限定，当所述可打开屏障处于闭合位置时所述可打开屏障衰减所述内部空间和所述计算机数字控制机器的外部之间的光的传输
。
所述计算机数字控制机器包括互锁件，在检测到所述可打开屏障未处于闭合位置时所述互锁件阻止电磁能量的发射
。
命令导致所述计算机数字控制机器执行运动计划的操作，以引起可移动头部移动，从而传送电磁能量以引起至少部分包含在所述内部空间中的材料的改变
。
[0007]借助至少一个相机产生包括所述工作区域的至少一半的图像
。
当所述互锁件不阻止电磁能量的发射时发生所述产生
。
[0008]在另一个方面，一种计算机数字控制机器包括可移动头部，所述可移动头部配置为将电磁能量传送到工作区域的一部分，所述工作区域由极限限定，所述可移动头部受命令以在所述极限内引起电磁能量的传输
。
所述工作区域在激光计算机数字控制机器的内部空间的内部
。
所述内部空间由包括可打开屏障的壳体限定，当所述可打开屏障处于闭合位
置时所述可打开屏障衰减所述内部空间和所述计算机数字控制机器的外部之间的光的传输
。
所述命令导致所述计算机数字控制机器执行运动计划的操作，以引起可移动头部移动，从而传送电磁能量以引起至少部分包含在所述内部空间中的材料的改变
。
[0009]暂时阻止电磁能量的发射
。
并且，借助至少一个相机产生包括所述工作区域的至少一半的图像
。
当可打开屏障处于闭合位置并且在暂时阻止电磁能量的发射的过程中发生所述产生
。
[0010]在一些变型中，下述特征中的一个或多个可以可选地包括在任何可行组合中
。
[0011]材料的改变可以包括切割
、
蚀刻
、
漂白
、
固化和燃烧中的至少一种
。
可以处理所述图形以去除失真
。
失真可以包括色差
。
可以通过增加对比度增强图像
。
可以将图像中的像素映射到工作区域内的对应物理位置
。
[0012]所述一个相机不安装到可移动头部或相机附接到可打开屏障
。
所述相机可以是不安装到可移动头部的单个相机
。
所述单个相机可以安装在所述内部空间内并且与工作区域相对或附接到可打开屏障
。
[0013]当可打开屏障不处于闭合位置时可以借助所述单个相机摄取图像，附加的图像可以包括所述内部空间外部的物体
。
所述内部空间外部的物体可以是计算机数字控制机器的用户
。
[0014]所述相机能够运动
。
运动可以包括到各个位置的平移
、
旋转和沿一个或多个轴倾斜
。
所述相机可以安装到能够平移的支撑件
。
能够平移的支撑件可以包括可移动头部
。
[0015]产生图像可以包括通过相机捕获子图像，并且所述产生可以包括组装子图像以产生所述图像
。
在至少相机相对于第一子图像的运动之后可以捕获第二子图像
。
所述组装可以包括拼接多个子图像以产生所述图像
。
[0016]可以处理所述图像以产生与在图像中捕获的计算机数字控制机器的可移动部件的位置
、
位置的高阶导数
、
速度
、
加速度
、
异常状况和非异常状况中的一个或多个相关的数据
。
基于产生的数据动作可以发起或终止另一动作
。
[0017]所述可移动部件可以以与可移动头部的固定空间关系设置，其中所述方法还可以包括借助可移动头部位置和其高阶导数利用数据更新控制计算机数字控制机器的操作的软件
。
所述可移动部件可以包括可移动头部上的可识别标记
。
所述可移动部件可以包括可移动头部和
/
或门架
。
[0018]可以利用对所述图像和工作区域的附加图像的一个或多个数学运算来处理所述图像
。
所述数学运算可以产生相对于所述图像自身的用于分析图像中被成像物体的改进的图像
。
[0019]可以连同引起计算机数字控制机器的部件的操作的改变来捕获工作区域的附加图像
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种由包括计算机数字控制
CNC
机器的系统实施的方法，所述方法包括以下步骤：由所述
CNC
机器的具有所述
CNC
机器的内部部分的视图的相机生成包括图案的图像，所述图案对应于材料的预期的最终外观，所述图案布置在第一位置处；基于所述图像的至少一部分生成一组机器指令，所述一组机器指令用于控制所述
CNC
机器在所述材料上与所述第一位置不同的第二位置处实现对应于所述图案的至少一部分的变化，所述一组机器指令在不用与一个或多个预先存在的机器指令关联的设计代替所述图案的任何部分的情况下生成；以及执行来自所述一组机器指令的至少一个机器指令，以控制所述
CNC
机器实现所述变化的至少一部分，所述执行包括根据所述至少一个机器指令操作与所述
CNC
机器耦合的电磁能量源，所述电磁能量源被配置为在所述第二位置对所述材料实现所述变化
。2.
根据权利要求1所述的方法，还包括：分析所述图像，以识别所述材料的一个或多个特征；分析所述图像，以独立于所述材料的所述一个或多个特征识别所述图案；以及至少基于所述图案生成所述一组机器指令以使所述
CNC
机器对所述材料实现所述变化
。3.
根据权利要求1至2中任意一项所述的方法，其中，所述第一位置和所述第二位置在所述材料上，并且其中，所述电磁能量源至少基于包括所述图案的所述图像来跟踪所述材料上的所述图案
。4.
根据权利要求1至2中任意一项所述的方法，其中，所述材料是第二材料，并且其中，所述图案布置在与所述第二材料分离的第一材料上的第一位置处
。5.
根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，还包括：通过执行去失真
、
去扭曲
、
校正照明效果
、
所述
CNC
机器的壳体内的照明的调节或阈值化中的一个或多个来校正所述图像
。6.
根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中，所述相机被定位为捕获所述
CNC
机器的材料床的全部，并且其中，所述材料至少部分布置在所述材料床上
。7.
一种由包括计算机数字控制
CNC
机器的系统实施的方法，所述方法包括以下步骤：由所述
CNC
机器的具有所述
CNC
机器的内部部分的视图的相机生成包括图案的图像，所述图案对应于材料的预期的最终外观，所述图案布置在第一位置处；基于所述图像的至少一部分生成第一组机器指令，所述第一组机器指令用于控制所述
CNC
机器在所述材料上与所述第一位置不同的第二位置处实现对应于所述图案的至少一部分的第一变化，所述第一组机器指令在不用与一个或多个预先存在的机器指令关联的设计代替所述图案的任何部分的情况下生成；组合所述第一组机器指令与第二组机器指令，以生成第三组机器指令，所述第二组机器指令用于控制所述
CNC
机器实现所述材料的第二变化；以及执行来自所述第三组机器指令的至少一个机器指令，以控制所述
CNC
机器实现所述第二变化，所述执行包括根据所述至少一个机器指令操作与所述计算机数字控制机器耦合的电磁能量源，并且所述电磁能量源被配置为将所述第一变化和所述第二变化直接实现到所述材料上
。8.
一种由包括计算机数字控制
CNC
机器的系统实施的方法，所述方法包括以下步骤：
由所述
CNC
机器的具有所述
CNC
机器的内部部分的视图的相机生成设置在所述
CNC
机器内部的材料的第一图像；基于包括设置在第一位置的图案的第二图像的至少一部分生成用于控制所述
CNC
机器实现材料的变化的一组机器指令的至少一部分，所述变化对应于所述图案的至少一部分，所述一组机器指令在不用与一个或多个预先存在的机器指令关联的设计代替所述图案的任何部分的情况下生成，所述变化在所述材料上与所述第一位置不同的第二位置处实现，并且所述第二位置至少基于所述第一图像而确定；以及执行来自所述一组机器指令的至少一个机器指令，以控制所述
CNC
机器实现所述变化，所述执行包括根据所述至少一个机器指令操作与所述
CNC
机器耦合的电磁能量源，并且所述电磁能量源被配置为将所述变化在所述第二位置直接实现到所述材料上
。9.
根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤：在显示器处生成所述变化在所述材料上的虚拟叠加，所述变化与包括在所述第二图像中的所述图案的所述至少一部分对应；以及响应于用户生成的输入，修改所述虚拟叠加，所述修改包括调整所述图案的至少所述部分的大小
、
位置或取向
。10.
一种系统，所述系统包括：计算机数字控制
CNC
机器；至少一个处理器；非暂时性计算机可读介质；和存储在所述非暂时性计算机可读介质上的程序指令，所述程序指令能够由所述至少一个处理器执行使得所述系统被配置为：由所述
CNC
机器的具有所述
CNC
机器的内部部分的视图的相机生成包括图案的图像，所述图案对应于材料的预期的最终外观，所述图案布置在第一位置处；基于所述图像的至少一部分生成一组机器指令，所述一组机器指令用于控制所述
CNC
机器在所述材料上与所述第一位置不同的第二位置处实现对应于所述图案的至少一部分的变化，所述一组机器指令在不用与一个或多个预先存在的机器指令关联的设计代替所述图案的任何部分的情况下生成；以及执行来自所述一组机器指令的至少一个机器指令，以控制所述
CNC
机器实现所述变化的至少一部分，所述执行包括根据所述至少一个机器指令操作与所述
CNC
机器耦合的电磁能量源，所述电磁能量源被配置为在所述第二位置处对所述材料实现所述变化
。11.
根据权利要求
10
所述的系统，其中，所述变换包括：分析所述图像，以识别所述材料的一个或多个特征；分析所述图像，以独立于所述材料的所述一个或多个特征识别所述图案；以及至少基于所述图案生成所述一组机器指令以使所述
CNC
机器对所述材料实现所述变化
。12.
根据权利要求
10
至
11
中任意一项所述的系统，其中，所述第一位置和所述第二位置在所述材料上，并且其中，所述电磁能量源至少基于包括所述图案的所述图像来跟踪所述材料上的所述图案
。13.
根据权利要求
10
至
11
中任意一项所述的系统，其中，所述材料是第二材料，并且其
中，所述图案布置在与所述第二材料分离的第一材料上的第一位置处
。14.
根据权利要求
10
至
13
中任意一项所述的系统，还包括：通过执行去失真
、
去扭曲
、
校正照明效果
、
所述
CNC
机器的壳体内的照明的调节或阈值化中的一个或多个来校正所述图像
。15.
根据权利要求
10
至
14
中任意一项所述的系统，其中，所述相机被定位为捕获所述
CNC
机器的材料床的全部，并且其中，所述材料至少部分布置在所述材料床上
。16.
一种系统，所述系统包括：计算机数字控制
CNC
机器；至少一个处理器；非暂时性计算机可读介质；和存储在所述非暂时性计算机可读介质上的程序指令，所述程序指令能够由所述至少一个处理器执行使得所述系统被配置为：由所述
CNC
机器的具有所述
CNC
机器的内部部分的视图的相机生成包括图案的图像，所述图案对应于材料的预期的最终外观，所述图案布置在第一位置处；基于所述图像的至少一部分生成用于控制所述
CNC
机器在所述材料上与所述第一位置不同的第二位置处实现对应于所述图案的至少一部分的第一变化的第一组机器指令的至少一部分，所述第一组机器指令在不用与一个或多个预先存在的机器指令关联的设计代替所述图案的任何部分的情况下生成；组合所述第一组机器指令与第二组机器指令，以生成第三组机器指令，所述第二组机器指令用于控制所述
CNC
机器实现所述材料的第二变化；以及执行来自所述第三组机器指令的至少一个机器指令，以控制所述
CNC
机器实现所述第一变化和所述第二变化，所述执行包括根据所述至少一个机器指令操作与所述计算机数字控制机器耦合的电磁能量源，并且所述电磁能量源被配置为将所述第一变化和所述第二变化直接实现到所述材料上
。17.
一种系统，所述系统包括：计算机数字控制
CNC
机器；至少一个处理器；非暂时性计算机可读介质；和存储在所述非暂时性计算机可读介质上的程序指令，所述程序指令能够由所述至少一个处理器执行使得所述系统被配置为：由所述
CNC
机器的具有所述
CNC
机器的内部部分的视图的相机生成设置在所述
CNC
机器内部的材料的第一图像；基于包括设置在第一位置的图案的第二图像的至少一部分生成用于控制所述
CNC
机器实现材料的变化的一组机器指令的至少一部分，所述变化对应于所述图案的至少一部分，所述一组机器指令在不用与一个或多个预先存在的机器指令关联的设计代替所述图案的任何部分的情况下生成，所述变化在所述材料上与所述第一位置不同的第二位置处实现，并且所述第二位置至少基于所述第一图像而确定；以及执行来自所述一组机器指令的至少一个机器指令，以控制所述
CNC
机器实现所述变化，所述执行包括根据所述至少一个机器指令操作与所述
CNC
机器耦合的电磁能量源，并且所
述电磁能量源被配置为将所述变化在所述第二位...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：格罗弗治公司，
类型：发明
国别省市：