专利名称：目视观察系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及边缘的检测装置，特别是目视观察系统。
背景技术：
例如，刮胡刀片的锋利的边一般是从一条已经通过磨刃机的钢带上切割下来后接受检查。操作者把刮胡刀片移到测量杆上，以便使一组刀片锋利的刀刃全都面向同一方向。通过使这组刀片锋利的刀刃相对于光源保持不同的角度并寻找表明损坏的刀片的光的漫反射来检查缺陷。
要从上述那组刀片中去除有缺陷的刀片，操作者把一部分好刀片从该组中移到另一组测量杆上，并且在有反射区域从该组中去除并丢弃几个刀片。然后，操作者把好的刀片移回到原来的测量杆上并再次检查缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种目视观察系统，能够快速和准确地检测金属条带边缘的缺陷，并剔除那些有缺陷的产品。
一般来说，根据本发明一方面，一种目视观察系统，用于监控刀片的制造，其特征在于包括检查器，检查正在沿着路径移动的刮胡刀片材料条带的边缘中的缺陷，所述检查器设置在所述路径的上游第一位置，并且当检测到缺陷时产生缺陷信号，所述检查器包括至少一束光垂直于所述刮胡刀片材料条带的移动的方向；摄像机，用于摄取所述移动的刮胡刀片材料条带的边缘的图像，所述摄像机独立于所述检查器，所述摄像机设置在所述检查器的下游，位于沿所述条带移动路径的下游第二位置，所述摄像机受控只摄取所述条带的特定部分的图像，所述特定部分比所述条带的所有部分少，所述摄像机响应所述缺陷信号，在所述缺陷信号之后的规定时间摄取所述条带的图像，使得所述检查器检测到所述缺陷在经过所述下游第二位置的所述摄像机时被摄像，监控器，与上述摄像机连接，用于显示由所述摄像机所摄取的所述缺陷的图像，以及存储系统，与上述摄像机及存储系统相连接，用于存储由该摄像机所摄取的所述缺陷的图像，上述监控器能够显示所存储的所述缺陷的图像。
根据本发明另一方面，一种目视观察系统，用于监控刀片的制造，其特征在于包括检查器，检查正在沿着路径移动的刮胡刀片材料条带的边沿中的缺陷，并且当检测到缺陷时产生缺陷信号；摄像机，用于摄取所述移动的刮胡刀片材料条带的边缘的图像；所述摄像机设置沿所述移动条带在所述检查器的下游，响应所述缺陷信号，在规定的时间摄取所述条带的图像，使得所述缺陷被摄像；监控器，与上述摄像机连接，用于显示由所述摄像机所摄取的图像；以及存储系统，与上述摄像机及存储系统相连接，用于存储由该摄像机所摄取的图像，上述监控器能够显示所存储的图像，其中，所述所述检查器包括一对平行的相距很小的激光束，其中平行激光束包括第一激光系统，该第一激光系统包括第一投射器和第一外形检测器，第一投射器用于在垂直于上述条带的移动的方向并垂直于其边沿的方向上把一束第一激光束投射到该边沿，所述第一外形检测器用于检测越过所述边沿、一部分所述第一激光束并用于产生表示所检测到的部分第一激光束的第一信号；以及第二激光系统，第二激光系统紧邻上述第一激光系统，该第二激光系统包括第二投射器和第二外形检测器，所述第二投射器用于在垂直于上述条带的移动的方向并垂直于上述边沿的方向上把一束第二激光束投射到所述切割刀刃，所述第二外形检测器用于检测越过所述边沿的、一部分上述第二激光束并用于产生表示所检测到的部分第二激光束的第二信号。
实施本发明可包括下述一个或多个特征。本发明的系统可用在制作刮胡刀片的生产线上，在这里，上述那条材料是一条刮胡刀片材料，而上述那些片是刮胡刀片。根据刀刃缺陷的检测，可把刮胡刀片分为第一组好的刮胡刀片和第二组有缺陷的刮胡刀片。检查器可包括一个第一激光系统，这个第一激光系统具有一个第一投射器和一个第一外形检测器，该第一投射器用于在垂直于上述条带的移动方向并垂直于切割刀刃的一个方向上把一束第一激光束发射到所述切割刀刃处，该第一外形检测器用于检测越过所述切割刀刃的、一部分上述第一激光束并用于产生表示所检测到的那部分第一激光束的一个第一信号。另一个检测器可从上述刀刃接收反射光，用于检测刀刃的损坏。还可以有一个第二激光系统，这个第二激光系统紧邻上述第一激光系统，该第二激光系统包括一个第二投射器和一个第二外形检测器，该第二投射器用于在垂直于上述条带的移动方向并垂直于上述切割刀刃的一个方向上把一束第二激光束发射到所述切割刀刃处，该第二外形检测器用于检测越过所述切割刀刃的、一部分上述第二激光束并用于产生表示所检测到的那部分第二激光束的一个第二信号。一个校正电路可接收来自上述第一和第二外形检测器的所述第一和第二信号。可过滤掉与上述刀刃的运动伴随在一起的那些人为因素。可产生并处理刀刃的不连续性的信号，以便检测刀刃中的缺陷。而且可以相应于所检测的缺陷产生一个检测信号。缺陷检测电路通过检测在一段预定的时间内刀刃的不连续性的信号中相反极性的相应的峰值来检测缺陷。所述那段预定的时间取决于上述条带的移动速度和在上述第一和第二激光束之间的距离。
一般说来，本发明另一方面的特征是一条生产线，包括加工金属条带的连续边缘的机器和把上述条带切割成件的切割器；其特征还在于包括在切割前检测所述边缘状况的检查器；和根据所述边缘的状况把上述件至少分为两组的分类器。
一般来说，本发明另一方面的特征是一种用于连续监控一条材料的刀刃的装置，这种装置例如如上述的那样具有一对平行的、相距很小的激光束。
本发明还包括下述一个或多个优点。可快速和准确地检测刀刃的缺陷，并剔除那些有缺陷的片。操作者可观察缺陷的图像和刀刃的图像，并可检查关于缺陷的统计信息。
下面通过附图及其说明，其它的优点和特征会变得显而易见。
图1显示刮胡刀片生产线的方框图；图2A显示了观察系统的方框图；图2B显示了摄像机系统；图3显示了观察系统的透视图；图4显示了磁导向器的剖面图；图5显示了激光检测器；图6显示了包括两个激光检测器的一个刀刃检测器的透视图；图7显示了由激光检测器所产生的刀刃外形信号的图像表示；图8A、图8B和图8C显示了由缺陷所产生的刀刃外形信号的图像表示；图9显示了用于检测的控制装置和一个检查系统的剔除部件的方框图；图10显示了一个流程图，该流程图说明了模拟电路(PCB)、单板SBC1、2或6计算机、以及一个图像时间控制单板计算机的工作；图11显示了一个流程图，该流程图说明了用单板计算机检测一个实际缺陷；图12显示了一个流程图，该流程图说明了检测刀刃损坏的模拟电路和一个单板计算机的工作；图13显示了一个流程图，这幅流程图说明了分析刀刃损坏的单板计算机的工作；图14显示了一个流程图，该流程图说明了一个图像时间控制单板计算机的工作；图15显示了一个剔除图像屏幕；图16显示刀片宽度趋向分析图；图17显示了一个图像监督屏幕。
具体实施例方式
参见图1，生产线10制作刮胡刀片，这是通过使连续的钢条14从进料带材卷11通过磨刀装置12来做到的，磨刃装置12给钢条14磨刃和磨光。在用切割器22把所述的钢条切割成单个的刮胡刀片之前，在检查器24处检查所述条带。
检查器24检查上述条带的锋利的刀刃中的刀刃的缺陷。可以检测不同类型的刀刃缺陷，这取决于检查器的灵敏度。所检测到的那些缺陷中断了通过检查器的钢条的连续锋利的刀刃(在其中产生缺口)。
检查器24把缺陷信息送给可编程序的逻辑控制器(PLC)28、一个目视观察系统46、以及一个剔除器26。PLC28动态控制剔除器26。利用检查器24提供的信息并利用其它生产线10的设备，PLC28使剔除器26丢弃有缺陷的刮胡刀片30并提供没有缺陷的刮胡刀片32作为生产线10的完成的产品。
PLC28还保持计数所生产的好的刮胡刀片的数量和所丢弃的有缺陷的刮胡刀片的数量。可通过所述PLC来使用上述计数，以便检测什么时候遇到工艺限定域值并停止生产过多的有缺陷的产品的机器。另一方面，如果在大量的好产品中未检测到有缺陷的刀片，检测系统就可能已停止起作用。上述PLC会为了检测器的“失效保护”而停机。
参见图2A，检查器24包括激光检测器40，激光检测器40连续监控条带14的刀刃并给高速模拟电子电路42发送信号41。模拟电子电路42处理所收到的信号41，以便检测刀刃中的缺陷，而且，模拟电子电路42给实时数字微处理器44发送数字化的缺陷信号43。微处理器44采用数字化的信号43，以便确定是否已检测到实际的缺陷或条带14的摆动(也就是说，噪音或移动)，而微处理器44给PLC28发送所检测到的实际缺陷信号45并给目视观察系统40发送所检测到的实际缺陷信号47。然后，PLC28使剔除器26丢弃有缺陷的刮胡刀片。
目视观察系统46控制摄像机系统48，上述条带14通过摄像系统48、激光检测器40顺向位移。如从图2B中所见到的那样，摄像机系统48中的两个摄像机62、64利用纤维光学频闪观测器的照明器65摄取刀片条带14两面的图像。目视观察系统46产生由摄像机系统48所摄取的图像的数字化的图像、给该图像打上日期和时间、并使该图像能用于在操作者的人机通讯用连接装置56上显示或用于存储在存储系统58中。
目视观察系统46和存储系统58可连接到一个工厂范围的网络上以及一个或多个操作者的人机通讯用连接装置56上，这装置56使得整个工厂的那些操作者能利用关于条带14的图像和信息。
如果微处理器44表明在条带14中已检测到实际的缺陷，目视观察系统46就根据当前的所述条带的速度确定缺陷顺向位移到达摄像机系统48中的某一特定的摄像机处的时间，并且指令那个摄像机摄取该缺陷的图像。
在剔除刮胡刀片之前所摄取的刀片条中的缺陷的图像可以比所丢弃的刀片的图像更可靠，因为所丢弃的刀片在丢弃过程中可能进一步被损坏。
因为摄像机系统48只是以接近视频的速度工作，这就限制了可以摄取图像的频率。每50毫秒只能摄取一个图像。这样，多个彼此处于短距离内的所检测到的缺陷就不会成像。如以后所说明的那样，目视观察系统补充了一个缺陷次序系统，用于摄取所检测到的最大类型的缺陷。还因为每个图像的视域沿着刀片的刀刃只显示了0.07英寸(刚好比典型的100倍的显微镜宽)，这样就不能见到任何损坏部分的整个范围。
目视观察系统46可指令摄像机系统48按预定的间隔摄取图像，即使在未检测到缺陷时也是这样。可利用所述信息用于在操作者的人机通讯用连接装置56上显示或用于存储在存储系统58中。
目视观察系统46还控制一个商用激光测微器50(图3)，这个商用激光测微器50测量条带14的整个刀片宽度，并可接受指令进行定期测量。目视观察系统46分析这些测量结果并生成工艺趋势图表。然后，系统46使该工艺趋势图表和其它信息可用于在操作者的人机通讯用连接装置56上显示，并可用于存储在存储系统58中，而且可遍布整个工厂网络。
参见图3，检查器24包括内装激光检测器40的检测器外壳60。条带14通过检测器外壳60，这样，就在通过摄像机系统48之前经过激光检测器40。摄像机系统48包括摄像机和透镜62、摄像机和透镜64、以及光源65。光源65可以是与一个频闪闪光灯连接的纤维光学发光器。之后，条带14通过激光测微器50。
当钢条14通过检查器24时，它安放在一个磁导向器69中(图4)中，磁导向器69靠着上述条的底边和一侧定位。三个底部接触点54a、54b、54c分布在通过检查器24的通路上(大约14英寸)。54a是在检查器24的起始处，54b是在摄像机附近，而54c是在检查器24的尾端。在两个接触点之间脱开上述磁导向器，以便使上述条带能滑过。检查器装在两个接触点之间的中间位置，以便确保甚至是上述条的垂直运动。
如在图5中所见到的那样，一个激光检测器40a包括一个单独的商用校准的二极管激光投射器70和一个柱面透镜71，以便把激光束聚焦成指向条带14的上边的刀刃21的一条线，图5中示出了该激光束的行程。刀刃外形检测器72接收经过刀刃21的光，而刀刃损坏检测器76接收从刀刃21反射回来并由透镜74所会聚的光。刀刃损坏检测器76位于在刀刃21上面的一条垂直线的对面一侧，以便防止从条带14的被照射的那侧所散射的激光的进入。
图6中所示的一个第二激光检测器40b类似于检测器40a并包括一个激光发射器70’、柱面透镜71’、刀刃外形检测器72’、透镜74’、以及刀刃损坏检测器76’。不过，激光检测器40b的那些部件可放置在激光检测器40a的那些部件的对面。就以这种方式，可检测从刀刃21的每一个方向上所反射的刀刃损坏光。刀刃外形检测器72和72’一起使用，以便检测缺陷。刀刃损坏检测器76、76’和它们各自的透镜74、74’也用来独立地检测缺陷。两个检测器40a、40b构成一组平行的激光检测器，在这个例子中，这两个检测器40a、40b分开一段短的已知距离D，D为0.1英寸。距离D小到足以使上述两个检测器经历在垂直于机器运动方向上的同一刀片条带的滑过，并且距离D大到足以比许多截断刀刃的缺陷的长度大。
每个刀刃外形检测器72、72’产生一个连续的模拟外形信号。之后，来自所述这些检测器的外形信号被AC耦合，可以被滤波，并且被扣除，以便提供一个规范化的刀刃外形信号。数字化处理所述规范化的刀刃外形信号，以便将真实的缺陷和包括刀片滑过在内的工艺情况(也就是说，噪声或上述条的移动)区分开。
使刀刃21、磁导向器69和激光投射器70、70’以及检测器72、72’对准，以便利用被校准的激光束的中央部分，这里，高斯光束的外形是比较平坦的。如图7所示，这给出了随着刀刃位移的、光的适当的线性改变。因为激光二极管发射器发射椭圆校准的光束，该椭圆的长轴方向上的线性区域与刀片条的锋利了的刀刃的尺寸相比就适当地大一些。图7中所示的大约0.03英寸(0.144到0.174)的可资利用的线性范围足以适应由于正常的产品变化和磁导向器中的固定物的稳定性所导致的刀刃运动。
来自首和尾刀刃外形检测器72、72’的所扣除过的信号规范化掉条带14中的绝大多数振动，这是因为检测器40a、40b紧靠在一起(大约分开0.2英寸)，并且检测到相同的条带的运动。类似地，刀刃21中的典型的产品改变相对于于检测器的间隔缓慢地出现(具有更长的空间波长)，并且还被扣除掉所组合的信号。不过，刀刃的那些不连续处顺序地通过上述两个检测器并呈现在所扣除的信号中。图8A和图8B分别示出了一个刀刃外形信号的信号轨迹的标样，这里刀刃不连续处80通过首刀刃外形检测器72，而同一刀刃不连续处通过尾刀刃外形检测器72’。
图8c绘出了规范化过的不连续处的标记的特征外貌。在规范化过的信号中产生两个特征81、82，一个是正的，是81，而另一个是负的，是82。用在信号上的窗口阈值+W和-W检测这些峰值。对于不同类型的缺陷，可合适地设置W的大小。过度的条带振动或刀刃的改变可超出检查器信号的阈值，但不会展示特征倒置的峰81、82。由于已知上述条带的速度和检测器的间隔，任何所检测到的峰必须在一定的时间窗口范围内具有作为刀刃缺陷的相反极性的一个相应的峰。
利用在规范化前信号的时间域的滤波来获得关于缺陷和刀刃振动及改变之间的另外的区别。这减少了滤波器通带外边的任何随机信号成份，该滤波器通带不会同时出现在两个检测器上，而且，这还防止了如果另外扣除信号的话产生人为的高频产物。对于我们的用途，在未经滤波的规范化过的信号上采用0.006英寸的窗口阈值，在具有400Hz以上的频率响应的信号上采用0.0008的阈值，而在具有1Khz以上的频率响应的信号上采用0.0003英寸阈值。
如图9所示，模拟电子电路42包括四条通道，每条通道用于检测某一特定种类的缺陷。这四条通道不断地从激光检测器40接收信号。通过采用首和尾刀刃外形检测器72、72’可检测某些缺陷。所以，检测器电路98和检测器电路102从上述首和尾刀刃外形检测器接收信号90、90’。可基于首刀刃损坏检测器76，或基于尾刀刃损坏检测器76’，来检测其它一些缺陷。结果，检测器电路104分别从刀刃损坏检测器76、76’接收信号94、96。
检查器24(图2A)的实时数字微处理器44包括四个单板计算机(SBC)SBC1 112、SBC2 116、SBC3 122以及SBC6 117，这四个单板计算机从模拟检测器通道接收缺陷信号，并通过确定是否满足缺陷标准来确定所指明的缺陷是否是实际的缺陷。检测器通道98给SBC1发送表明一种缺陷的信号108和110。检测器通道102给SBC6发送表明第二种缺陷的信号114和116。检测器通道103给SBC2发送表明第三种缺陷的信号97和99。类似地，检测器通道给SBC3发送表明第四种缺陷的信号118和表明第五种缺陷的信号120。
当SBC1确定有缺陷存在时，它就分别给图像时间控制SBC4 130和PLC28发送缺陷信号124、125和/或缺陷信号126、127。当SBC2确定有缺陷存在时，它就分别给图像时间控制SBC4 130和PLC28发送缺陷信号128、129。当SBC3确定有缺陷存在时，它就分别给图像时间控制SBC4 130和PLC28发送缺陷信号131、133。当SBC6确定有缺陷存在时，它就分别给图像时间控制SBC4 130和PLC28发送缺陷信号132、134。目视观察系统46包括图像时间控制SBC4 130。这决定什么时间条带14的那些有缺陷的部分到达摄像机系统48并因此使摄像机系统48摄取图像。PLC28使剔除器26丢弃有缺陷的刮胡刀片。
一个商用透光光检测器装在剔除器内，检测到刀片实际上被排出。SBC5 204监控这个失效保护信号，且还接收原来的剔除信号。SBC5 204确定实际上剔除了所有缺陷，并且，如果未剔除缺陷的话，SBC5 204就给PLC发信号，以便停机。
图10的流程图画出了大、中和小缺陷检测器电路系统的每一种的工作情况。首刀刃外形信号90由首刀刃外形检测器产生并通到增益放大器144。然后，在145处滤波所述信号的时间域，用于中和小的检测电路；大缺陷电路并不滤波，中缺陷电路使400hz以上的信号通过，而小缺陷检测器使1Khz以上的信号通过。之后，使所述信号AC耦合到150，以便去除任何DC电平漂移。尾刀刃外形检测器信号72’遵循与用于大、中和小缺陷电路时相同的路线。然后，在151处扣除首和尾刀刃外形信号，以便产生规范化过的信号153，用于大、中和小缺陷电路的每一种。
然后，规范化过的信号在159、161处对于大、中和小缺陷电路的每一种与上和下窗口检测阈值155、157比较。当规范化过的信号正向超过上阈值时，给SBC163的输出170被激发用于状态的继续。当规范化过信号负向超过下阈值时，给SBC的另一个输出172被激发用于状态的继续。上和下检测阈值对于大缺陷电路置定为±0.006英寸(等效于电压)，对于中缺陷电路置定为±0.0008英寸，而对于小缺陷电路置定为±0.0003英寸。SBC1从大缺陷电路接收所得到的信号，SBC6从中缺陷电路接收所得到的信号而SBC2从小缺陷电路接收信号。
如上所述，那些单板计算机通过确定是否满足一定的缺陷标准来确定缺陷信号是否代表实际的缺陷。每一个单板计算机在165处从商用计数器接收磨刃机生产线的速度的输入。由于缺陷以某一时间差通过首和尾检测器，而这一时间差依赖于上述生产线速度，每一个缺陷就必须以某一时间差产生通过上和下阈值比较器的相应的检测信号，这一时间差正比于所述生产线速度和检测器间隔(在这个例子中，0.2英寸的间隔)。如果从刀片条带刀刃上弄掉缺陷，到达刀刃外形检测器72、72’的光就会增加，而且，它会首先产生一个上阈值信号，随后是一个相应的下阈值信号；同样，如果缺陷从刀片条带刀刃上伸出，到达所述那些刀刃外形检测器上的光就会减少，而且，它会首先产生一个下阈值信号，随后是一个相应的上阈值信号。任何处于单独状态而没有在相应的时间出现的随后的相反阈值信号就不是来自缺陷的信号，而是来自随机的刀片条带运动或摆动的信号。
参见图11，上和下阈值信号170、172给施行类似程序的SBC1、SBC2、和SBC6产生中断信号。一个上阈值信号的中断信号会使所述程序在174处检查关于由下阈值信号的中断信号所驱动的任何时间标记是否在0.2英寸之前。如果发现，已检测到缺陷，而在176处就会使得那个时间标记不活动，并在178处给PLC28和图像时间控制SBC4 130输出一个剔除信号。直到某些容许偏差范围内，0.2英寸的时间控制必须是有效的，以便产生一个剔除决定，±15％是一个合理的水平。
如果未被驱动的那些时间标记为0.2英寸±15％，那么，程序就试图在180处启动一个新的上阈值信号时间标记(在这个实施例的程序中可利用四个)。如果所有四个时间标记都在使用中，那么，那些阈值信号就必须以太快的速度来到，并且在178处输出一个剔除信号。否则的话，就在182处启动一个新的上距离时间标记。对于下阈值信号中断信号，上述程序的工作类似。SBC1、SBC2和SBC6在185处还有内部时间标记中断信号，以便由商用计数器来检查磨刃生产线的速度。在186处检查所述速度，并且一秒钟内修改几(例如四)次该速度，而且，根据正好目前的生产线速度、对于0.2英寸±15％的值在187处计算新的距离时间标记的限度。
当任何距离时间标记超过0.2英寸15％时，它就在188处产生一个程序中断信号。然后，所述程序在190处检查驱动那个所保留的时间标记的上或下信号是否在整个0.2英寸±15％的延续时间中工作。如果是这种情况，就是由一个在磨刃生产线上隔开的、长于0.2英寸的缺陷检测器所引起，从而使缺陷的前面的刀刃在后面的刀刃到达首检测器之前就通过两个检测器。因此，在192处产生一个剔除信号。否则的话，就在194处使那个距离时间标记不活动。
图12说明了刀刃损坏缺陷检测器电路系统的工作。前面的刀刃损坏信号94由首刀刃损坏检测器产生并传到一个增益放大器212。然后，在214处AC耦合该信号，以便去除任何DC漂移。之后，在215处将该信号与一个首刀刃损坏阈值216比较，并且当它超过该阈值时，对于这种情况的那段持续时间激发对刀刃损坏SBC3 218的输出。后面的刀刃损坏信号遵循同样的过程。
参见图13，超过阈值的前面的和后面的刀刃损坏信号118、120产生给SBC3 122的中断信号。这些信号会使上述程序启动首或尾刀刃损坏时间标记230、232。一个周期性的时间标记中断信号240会使所述程序在242处检查每个刀刃损坏时间标记，以便确定对于可剔除的那段时间启动信号是否保持活动。如果启动信号保持活动，就在244处输出一个剔除信号。如果在243处继续断定有刀刃损坏信号，那么，就重复输出所述剔除信号。不过，如果在上述那段可剔除的时间之前就终止了的刀刃损坏信号在245处结束，那么，就在246处使刀刃损坏时间标记不活动。
如在图11的SBC1、2和6中那样，这个程序还有一个周期性内部时间标记中断信号，以便由商用计数器来在250处检查生产线的速度。在251处得到速度信息，在252处用该速度信息计算等效于可剔除的刀刃损坏长度254的一段可剔除的时间。SBC3 122从使用者可选择的那些转换器接收可剔除的长度254的输入。
如果SBC1、SBC2、SBC3、或SBC6确定已检测到实际的缺陷，那么，它就给PLC28认定信号，以便剔除有缺陷的刀片，并对图像时间控制SBC4 130认定上述信号。参见图10和图14，SBC4 130通过一个闪光时间标记(268就在它们中间)和一些寄存器272(在它们中间)接收所检测到的缺陷信号，并通过一个或门274接收信号通知。由于可用任何特定的刀片条缺陷来激发一个以上的缺陷检测通道，SBC 4 130使用锁住的信号图像，以便选择最大的缺陷类型用于成像显示。这保证了用适当的剔除类型来给所显示的缺陷分类。
参见图14，SBC4 130接收进行过“或”运算的剔除中断信号290，之后在292处询问剔除类型，并重新接入锁住的信号。由于如前述的那样，视频速率限制了成像，SBC4在294处确定是否会出现与先前排队的缺陷图像互相抵触的图像时间控制。如果没有抵触，那么，就在295处启动图像时间标记，并把图像类型(大、中等缺陷)加入到上述队中。如果有抵触，程序就使新的缺陷图像类型优先次序与先前的图像在296处进行比较，较大的缺陷具有更优先的次序。如果新的图像更优先，那么，就在297处使先前的图像时间标记不活动，并在298处开始新的图像时间标记，使新的图像类型置于上述队中。否则的话，如果新的图像具有更靠后的次序，在300处就不理睬它。这个过程类似于用来从给与SBC4 130的那些锁住的信号图像中选择最大的剔除图像的逻辑推理。
当图像时间标记到达等效于缺陷在摄像机前面的位置的那个预置的距离处时，它就产生一个中断信号302。之后，程序在304处使那个时间标记不活动、在306处检查队中的图像类型、并在308处将信息输出给目视观察系统。然后，目视观察系统46利用合适的摄像机以及频闪观测器的照明获得图像，将该图像存储在数字存储器中，并给该图像标上图像类型、日期和时间信息。
如在另外一些SBC中那样，这个程序还有周期性的内部时间标记中断信号310，以便由商用计数器检查生产线的速度。在311处得到这个速度信息，并在312处用这个速度信息计算图像时间标记周期，这图像时间标记周期等效于从传感器的剔除位置到摄像机的距离。SBC4还从上述目视观察系统接收使用者可选择的输入402，以便提前或推迟图像时间标记，由此，移动了所得到的图像中的缺陷的中心(centration)。
一旦检测到缺陷，PLC28就立即在检查器24处确定该缺陷在上述条带中的刀片的位置。之后，认为整个刀片是有缺陷的。PLC28追踪所述刀片下了磨刃生产线并通过切割器，此切割器采用了来自装在所述磨刃生产线上的商用编码器的刀片接着刀片的一些脉冲。然后，用类似的装置来分离有缺陷的刀片，该类似的装置用来从切割器上剥离刀片并把它们放入装料匣中。一个商用透光光电装置监控被剔除的刀片的存在，该被剔除的刀片由剔除器分离出来。SBC5 204(图9)从SBC1、SBC2、SBC3，以及SBC6接收剔除信号，并从上述透光光检测器接收被剔除的刀片存在的信号。SBC5追踪通过磨刃生产线和切割器以及剔除器的整个剔除过程，该剔除器利用了来自磨刃生产线编码器的刀片接着刀片的上些脉冲。SBC5的作用就像是一个用于PLC和剔除器的失效保护系统。如果没有成功地剔除有缺陷的刀片，SBC5就会给PLC发信号，以便使磨刃机停机。
目视观察系统46可以是一个个人计算机系统，这个计算机系统包含商用成像卡、视频摄像机和透镜、以及频闪闪光灯。操作者的人机通讯用连接装置显示器通过一个商用触模式屏幕VGA视频监控器与上述个人计算机系统连接。SBC4 130触发目视观察系统46，以便当在刀片条中所检测到的缺陷已流下磨刃生产线并处于摄像机的视域范围内(在这个实施例中，0.070英寸宽)时，摄取图像。频闪闪光灯脉冲定格上述条带的运动，以便产生一个清楚的缺陷图像，这个缺陷图像显示在操作者的人机通讯用连接装置的屏幕上。在一个16兆比特的成像板上的RAM存储器中可保留直到40个最新的缺陷图像。
图15中示出了操作者人机通讯用连接装置剔除图像屏幕的一个例子。这个屏幕由设置在最新的这一位置处的“开关类型”的按钮357来启动，使要被修改的任何类型的最新的缺陷图像显示在屏幕显示器上。可启动所述“开关类型”的按钮循环通过不同的缺陷类别，例如，循环通过大、中、小、或刀刃损坏缺陷。
把每一类型的缺陷的一队最新的图像存储在RAM存储器中。一旦使用开关类型的按钮357选择缺陷的类型，就可以通过使用先前的按钮357或下一个按钮358来滚动过每种缺陷的图像队。所选择的图像将保留在屏幕上，一直到它离开对于那个缺陷的最新的图像的队的队尾。启动当前按钮361就会显示最新的所选类型的图像。
启动四个图像按钮364使得目视观察系统46把显示屏幕分为四个象限，在每个象限中显示一种缺陷图像。启动存储按钮366使得目视观察系统46把所显示的图像存储在本地硬盘上的永久性存储器58上(图2A)，或者，如果所述个人计算机是联网的话，就存储在网络上。
如图16所示，也可在目视观察系统上显示表示趋势的图像。通过按可选择的速率对刀片宽度数据取样的激光测微器测量所绘制出的刀片宽度资料。之后，在图上描绘出那些数据，并画出连接那些数据点的趋势曲线。
目标的宽度392显示在图上，并可具有与实际的条带宽度不同的颜色，而且，如果条带宽度接近预定的限定的话，就可以自动报警。
如图17所示，还可以在目视观察系统上显示图像控制屏幕。这个屏幕使得能够调整图像采集的时间控制。通过稍微早一点或延迟采集图像，就能在所显示的那些图像中左移或右移缺陷。通过移动图像采集的时间，就可以发现造成缺陷(即划痕、擦伤等)的工艺状况的迹像。可启动滑动器式控制钮402以便提前或推迟在四分之一的视域增量中正在出现的那些图像的时间控制。最大的调整几乎是加或减两个视域，或者是，加或减0.174英寸。
权利要求
1.一种目视观察系统，用于监控刀片的制造，其特征在于包括检查器，检查正在沿着路径移动的刮胡刀片材料条带的边缘中的缺陷，所述检查器设置在所述路径的上游第一位置，并且当检测到缺陷时产生缺陷信号，所述检查器包括至少一束光垂直于所述刮胡刀片材料条带的移动的方向；摄像机，用于摄取所述移动的刮胡刀片材料条带的边缘的图像，所述摄像机独立于所述检查器，所述摄像机设置在所述检查器的下游，位于沿所述条带移动路径的下游第二位置，所述摄像机受控只摄取所述条带的特定部分的图像，所述特定部分比所述条带的所有部分少，所述摄像机响应所述缺陷信号，在所述缺陷信号之后的规定时间摄取所述条带的图像，使得所述检查器检测到所述缺陷在经过所述下游第二位置的所述摄像机时被摄像，监控器，与上述摄像机连接，用于显示由所述摄像机所摄取的所述缺陷的图像，以及存储系统，与上述摄像机及存储系统相连接，用于存储由该摄像机所摄取的所述缺陷的图像，上述监控器能够显示所存储的所述缺陷的图像。
2.如权利要求1所述的目视观察系统，其特征在于还包括射向上述条带的边沿的光源，其中，所述摄像机包括第一摄像机和透镜，紧邻上述光源并且在上述条带的第一侧，其中，所述第一摄机和透镜当上述条带通过该第一摄像机和透镜时摄取所述条带的边沿图像；还包括第二摄像机和透镜，紧邻上述光源并且在上述条带的第二侧，其中，所述第二摄像机和透镜当上述条带通过该第二摄像机和透镜时摄取所述条带的边沿图像；以及计算机，从上述第一和第二摄像机接收图像，产生上述图像的数字化的图像，并在监控器上显示该数字化的图像。
3.如权利要求2所述的目视观察系统，其特征在于上述计算机接收所述缺陷信号并且使上述第一摄像机和透镜以及第二摄像机和透镜按预定的时间摄取上述条带的图像，从而拍摄到所检测到的缺陷。
4.如权利要求3所述的目视观察系统，其特征在于上述预定的时间可调节，其中所述计算机包括输入装置，操作者可通过该输入装置输入定时调整量，当上述计算机接收到缺陷信号时，通过按调整过的预定时间使上述第一摄像机和透镜以及第二摄像机和透镜摄取上述条带的图像来响应上述定时调整量。
5.如权利要求2所述的目视观察系统，其特征在于还包括一个存储系统，响应来自上述计算机的指令存储所述数字化的图像，其中使用上述计算机的输入装置的操作者从所述存储系统恢复所存储的数字化图像，用于在上述监控器上显示。
6.如权利要求1所述的目视观察系统，其特征在于所述所述检查器包括一对平行的相距很小的激光束。
7.一种目视观察系统，用于监控刀片的制造，其特征在于包括检查器，检查正在沿着路径移动的刮胡刀片材料条带的边沿中的缺陷，并且当检测到缺陷时产生缺陷信号；摄像机，用于摄取所述移动的刮胡刀片材料条带的边缘的图像；所述摄像机设置沿所述移动条带在所述检查器的下游，响应所述缺陷信号，在规定的时间摄取所述条带的图像，使得所述缺陷被摄像；监控器，与上述摄像机连接，用于显示由所述摄像机所摄取的图像；以及存储系统，与上述摄像机及存储系统相连接，用于存储由该摄像机所摄取的图像，上述监控器能够显示所存储的图像，其中，所述所述检查器包括一对平行的相距很小的激光束，其中平行激光束包括第一激光系统，该第一激光系统包括第一投射器和第一外形检测器，第一投射器用于在垂直于上述条带的移动的方向并垂直于其边沿的方向上把一束第一激光束投射到该边沿，所述第一外形检测器用于检测越过所述边沿、一部分所述第一激光束并用于产生表示所检测到的部分第一激光束的第一信号；以及第二激光系统，第二激光系统紧邻上述第一激光系统，该第二激光系统包括第二投射器和第二外形检测器，所述第二投射器用于在垂直于上述条带的移动的方向并垂直于上述边沿的方向上把一束第二激光束投射到所述切割刀刃，所述第二外形检测器用于检测越过所述边沿的、一部分上述第二激光束并用于产生表示所检测到的部分第二激光束的第二信号。
8.如权利要求7所述的目视观察系统，其特征在于还包括校正电路，该校正电路从上述第一和第二外形检测器接收第一和第二信号，基本滤掉边沿的运动，并产生边沿的不连续性的信号；以及缺陷检测电路，该缺陷检测电路接收上述边沿的不连续性的信号、处理所述边沿的不连续性的信号以便检测上述刀刃中的缺陷、并相应于所检测到的缺陷产生缺陷信号。
全文摘要
目视观察系统(25)包括摄像机、监控器和存储系统。摄像机摄取正在移动的那条材料的刀刃的图像。与该摄像机连接的所述监控器显示由该摄像机所摄取的图像。与该摄像机和监控器连接的所述存储系统存储由该摄像机所摄取的图像。上述监控器能够显示所存储的图像。
文档编号B26B21/54GK1487283SQ03119989
公开日2004年4月7日 申请日期1996年5月24日 优先权日1995年5月25日
发明者乔治·J·奇比, 乔·F·埃文因, 阿瑟·B·伯格森, B 伯格森, ぐＮ囊, 乔治 J 奇比 申请人:吉莱特公司