使用手持式检查设备的安装的部件的引导检查的制作方法

本发明涉及使用手持式检查设备进行安装的部件的引导检查。

背景技术：

制造过程通常需要将配套部件在组件内互连。例如，在气动系统和液压系统中使用配件以流体连接管道的多个节，而电气线束用来电连接电气或机电系统中的电机、电池、传感器、指示灯等等。针对线束，特别是形成设置在构成线束的电缆端部的各个电连接器的插头和插座，通常通过卡扣连接件进行固定。使用这种连接件使操作员能够通过细微触觉和/或听觉反馈来分辨是否使用了适当的插头插座连接。但是，在执行同一个组装任务(尤其是在空间有限的环境中安装部件时)的多个工作时段中或不同操作员之间保持前后一致的情况下准确地检查和验证部件连接很困难。

技术实现要素：

本文公开了一种旨在便于检查安装的部件的方法和手持式检查设备。该方法和设备可以与任何类型的具有两个或两个以上匹配部分的安装的部件一起使用，这些部分的相对定位是重要的检查标准。为了说明一致性的目的，本文所描述的安装的部件为具有如上所述类型的插头和插座的示例性卡扣电连接器，但并不限制这种设计或应用的途径。

一种检查安装的部件的示例性方法包括：根据安装的部件的所选位置确定手持式检查设备的数字摄像机的方向，接着通过设备的显示屏显示安装的部件的动态像素图像。该方法进一步包括：将一组用于所选位置的虚拟获取引导线投射到显示屏上，所述获取引导线对应于用于所选位置的准 确安装的部件的预定方向和尺寸。一旦获取，通过控制器执行机器可读的计量指令对安装的部件进行自动识别。可以通过手持式检查设备的显示屏和/或其它部分提供第一指示器，以可视地指示安装的部件已被识别。

另外，该方法还包括：通过处理器识别所识别的安装的部件的预定目标区域，并且可以包括：当预定目标区域随后被控制器识别时，提供第二指示器。然后，控制器执行来自手持式检查设备的存储器的计量指令，从而测量所识别的预定目标区域中安装的部件的特征尺寸。当所测量的特征尺寸在表示正确安装的部件的校准阈值距离范围内时，可通过控制器激活或显示第三指示器。

手持式检查设备包括如上的数字摄像机、显示屏以及控制器。控制器包括处理器和机器可读的计量指令。控制器经过编程以接收作为输入信号的安装的部件的标识和所选位置，使用数字摄像机收集所选位置的动态像素图像，例如实时视频，并通过显示屏实时显示收集的动态像素图像。此外，控制器将一组虚拟获取引导线投射到所显示的动态像素图像上，所投射的获取引导线对应于所选位置中安装的部件的边缘。当所显示的动态像素图像与所投射的获取线对准时，控制器激活第一指示器，并且当安装的部件的预定区域被识别时，激活第二指示器。还可以使控制器通过使用计量指令的处理器测量所识别的预定区域内的安装的部件的预定特征尺寸，激活第三指示器，并通过处理器生成输出信号。第三指示器的状态表示所测量的特征尺寸是否落在校准范围内。

上述特点和优势以及本公开内容的其它特点和优点将在结合附图和所附权利要求书时通过以下实施本公开内容的实施例和最佳方式的详细描述变得显而易见。

附图说明

图1是根据本文方法进行安装的部件的引导检查中操作员使用手持式检查设备的示意性透视图。

图2是图1所示的手持式检查设备的示例性实施例的示意性透视图。

图3A和图3B分别是如图1和图2所示的引导设备的显示屏上所见的正确安装和不正确安装的示例性部件的透视图。

图4是描述本发明方法的示例性实施例的流程图。

具体实施方式

参照附图，其中多个视图中相同的参考数字指代相同的部件，示例性组件10的表现形式是具有车体12和和发动机罩14的车辆，车体12限定发动机舱13，发动机舱13被车体12和和发动机罩14封装。具有电缆18和电端连接器形式的一组安装的部件20的线束16被设置在发动机舱13内。为了说明的一致性，下文将使用图1的示例性电端连接器描述安装的部件20，但并不限制这种安装的部件的范围。本领域的普通技术人员将理解到本发明方法可以扩展为任何两个匹配零件或子部件，它们的相对方向和最后安装位置是必需检查的。

安装的部件20可以是，举例而言，凸电插头和凹电插座。根据应用，线束16可用来将电池的电力引导至发动机舱13内的电气设备(未示出)，或者组件10配置成所示的车辆时，将电池的电力引导至组件10的内部或外部部件(未示出)。在这样的实施例中，安装的部件20通常通过卡扣或其它固定连接方式进行配合，以实现电路的特定回路。因此，安装的部件20构成需要安装后检查的安装的部件类型的示例。这样的示例也相关多个电端连接器可在整个线束16中采用相同的配置和使用，这使得各个安装的部件20很难互相区分，由此进一步使整个检查过程变得复杂。

通过具有控制器60的手持式检查设备50自动检查和检验安装的部件20是否正确安装。操作员11可使用手持式检查设备50快速且自动定位、识别和检查每个安装的部件20，同时还形成检查结果的检查记录。手持式检查设备50可以体现为具有显示屏51的平板电脑或其它便携电子设备，显示屏接收描述待检查的特定部件的输入信号(图2的箭头17)，并根据部件获取/定位、识别和检查的特定顺序向操作员11提供即时可视指示和反馈。显示屏51可以体现为如下文的响应于操作员11的触摸输入的彩色 触敏屏，并可操作用于显示获取引导线，获取引导线作为至少指示例如待定位和检查的部件20的边缘的图形叠加。因此，控制器60逐渐将正在进行的检查状态和结果通知给操作员11。

参照图2，手持式检查设备50可包括坚固轻质外壳52和手柄54，还包括执行包含方法100的指令所需的所有必要硬件和软件，例如，下文参照图4给出的例子。手持式检查设备50实现安装的部件20的机器视觉计量。手持式检查设备50无需使用固定件或其它静态基础结构可提供物体或特征位置和引导，由此使得操作员11手持并手动瞄准手持式检查设备50并进行所需的部件检查。

为了完成所需的检查，手持式检查设备50可包括与控制器60通信的数字摄像机55。数字摄像机55可操作用于以下文的指定分辨率实时收集安装的部件20的动态像素图像，大致如箭头15所示，并用于将所收集的像素图像(箭头15)提供给方法100的某些步骤中使用的处理器(P)。方法100可在分辨率调整方面改进，使得数字摄像机55在方法100的最初获取阶段提供较低分辨率图像，在后继检查阶段提供较高分辨率图像。

除了存储器(M)和处理器(P)，手持式检查设备50的控制器60可包括其它所需硬件，例如成像期间用于照亮安装组件20的灯58，一组状态指示器56(表示为状态指示器S1、S2和S3)，例如，图2中定位于外壳52的表面上或内的灯，和/或显示在如图3A和图3B所示的显示屏51上的灯。控制器60包括记录在存储器(M)中的图像处理指令75和部件信息85，以及高速时钟、模数和/或数模电路、定时器、输入/输出电路以及相关设备、信号调节和/或信号缓冲电路存储器(M)应包括足够的有形非短暂性存储器，例如磁或光学只读存储器、快闪存储器，以及随机存取存储器、电子可擦除可编程只读存储器等等。所有电力和与手持式检查设备50的通信可以通过主控制电缆57提供，其又将检查结果作为输出信号(箭头19)的一部分的数据文件传输给离线数据库管理系统(未示出)，用于后续的检查结果处理和存储。

手持式检查设备50的操作原理是将机器视觉计量靶向应用于安装组件的检查。也就是说，省去了常用的基于机器视觉的功能，例如通过神经 网络处理的模式识别或使用状态机，有利于图像分辨率提高的距离计量，以实现多级目标获取、识别和检查。正如本领域中熟知的，机器视觉计量涉及利用图像分辨率和成像目标的物理大小的预先知识对安装的部件20(例如图1和图3A-图3B的示例性电连接器)进行成像，并测量所收集的图像中关注点之间的线性距离。尽管需要深度计量时可以使用多个摄像机来提供立体视觉和3D功能，但图1和图2中所示的单个摄像机计量设计可在二维中使用，以实现简化并方便编程。

针对图2的数字摄像机55，为了方便基于机器视觉的计量，像素图像(箭头15)由方形像素组成。在各种实施例中，数字摄像机55可以构造为电荷耦合器件(CCD)或液体镜头相机。通过执行图像处理指令75，处理器(P)能够测量已识别边缘之间像素分数的距离，如下，这些边缘由处理器(P)产生的获取引导线表示。数字摄像机55应用于正确照明中，以便成像目标被正确光照。这种照明可任选地包括在外壳52中或与外壳52相关，例如，如图2的灯58所示，以便照亮数字摄像机55的视野内的所有物体，特别是图像(箭头15)的边缘，安装的部件20的任何边缘都光照充足。

此外，如上简要的预定部件信息85也包括在存储(M)中。预定部件信息85描述了将通过手持检查设备50获取并检查的安装的部件20。预定部件信息85可包括安装的部件20(例如，图1、图3A和图3B示例性电连接器的凸/凹部分)的模型号、数量、以及正确的安装相对距离和方向。为了与电连接器的示例相一致，存储器(M)可存储有所有电连接器以及它们在图1所示的组件10中的大致位置的列表。

由此，可向操作员11提示大致位置，例如通过通知操作员11“电连接器/线束/发动机舱”的显示屏51显示消息进行提示。同样地，安装的部件20的环境边界是固定的并由此提供已知的参考框架。例如，当安装的部件20是如上的示例性电连接器时，发动机舱13的任何壁和/或其中任何其它固定表面的位置可在存储器(M)中进行编程，并用于在检查期间将一个电连接器与另一个电连接器区分开来。

现在将特别参照图3A和图3B来描述上述手持检查设备50的功能和 结构。图3A示出了正确安装的部件20的示例，其形式为设置在电缆18端部的电连接器。安装的部件20包括第一部件21和第二部件25。虽然第一和第二部件21和25的特定结构和功能与进行检查无关，但为了便于说明，第一部件21可以是接线插头，第二部件25可以是接线插孔，反之亦然。

图3B示出了不正确安装的部件20的示例。图3A和图3B间的差异很细微，因为不正确安装的部件20的不正确程度可能很轻微，例如操作员没有充分固定电连接器的一侧时，第一部件21相对于第二部件25稍微倾斜，而不是完全断开，后者这个问题无需手持检查设备50的辅助就能很容易直观地判断。因此，手持检查设备50被构造成用于检查和检查这种难以检查对准的问题，同时也表示不正确安装的部件并且也是性能的关键。

参照图3A，作为本方法的一部分，一组虚拟获取引导线L_G投射到显示屏51上。每个投射的获取引导线L_G对应于安装的部件20的线性边缘，例如，第一部件21的顶面22、正面24和后缘面27。获取引导线L_G在目标获取阶段将目标边界提供给图1的操作员11。也就是说，一旦通过用户输入信号(图2的箭头17)将待执行的特别检查(例如，待检查的所选安装的部件20及其在组件10中的位置)通知给手持检查设备50，处理器(P)通过访问所存储的描述安装的部件20的部件信息85从存储器(M)提取所需参数。

与战斗机中使用头戴式显示器类似，使用获取引导线L_G有助于操作员11定位和“锁定”部件20。数字摄像机55最初可以采集安装的部件20的低分辨率图像，同时进行目标获取，当目标被正确地获取时，处理器(P)命令激活或显示图2的第一状态指示器S1。同样，第一状态指示器S1可以位于手持检查设备50的任意位置，这样此功能本身可以表现为指示屏51上的可见指示，如图3A-图3B所示，其与位于外壳52上某处的指示灯的照明相反或结合使用。

图3A还示出了目标检查区域30。一旦第一状态指示器S1被照亮，表明安装的部件被识别时，处理器(P)自动切换到目标检查区域30的更 高分辨率成像，区域包含检查的测量区域。一旦目标检查区域30已经以比目标获取阶段的分辨率更高的分辨率进行成像，如图2所示的第二指示器S2可被照亮以传达给操作员11，安装的部件20已经定位，控制器60被“锁定”，并且已经开始机器计量检查。

对于该检查，处理器(P)自动计量预定特征的距离。例如，第一部件21可包括标签34，当第一和第二部件21和25被正确安装时，标签借由两个已知维度(图3A中表示为x和y)的间隙36与第二部件25隔开。在该实施例中，间隙36可作为特征使用。目标检查区域30中的辅助对照区域32，例如，标签34的边缘表面，可形成已知对照点或线用于评估间隙36的大小。大小可以根据线性距离来确定，所述处理器(P)根据到参考表面的垂直距离或并行测量值做出相对测定。

不正确安装的示例如图3B所示，虚拟引导线L_G表示还没有获取目标，目标检查区域30示出了标签34的方向不正确或不是所预期的。因此，图3B中的间隙36比图3A中所示的相同的间隙36要大。这种情况下，图2所示的第三指示器S3可被图2的控制器60照亮，例如当确定不合格的结果时红光照亮，确定合格的结果时绿光照亮。检查的结果可以以数据文件或其它信号形式通过输出信号(箭头19)输出，如图3所示，此后向操作员11提示下一个检查位置。

参照图4，根据图1-图3B上面的方法通常可以通过执行方法100实现。方法100实现部件检查过程，过程分三个独立阶段进行，即，目标获取阶段(I)、目标识别阶段(II)以及检查阶段(III)。阶段I始于步骤S102，其中手持检查设备50通过输入信号(图2的箭头17)提示待检查的特定部件。例如，图1的组件10的所有可能的检查过程的列表可以通过显示屏51直观地呈现给操作员11，接着操作员11可以用本领域公知的触摸手势选择适当的检查任务。一旦选择了任务，处理器(P)可选择较低分辨率图像模式，并且通过显示器11在相对低的分辨率下(例如，1MB和5MB之间)连续呈现足以捕获部件20的广阔视野。此外，处理器(P)访问所存储的与待检查组件有关的部件信息85，使用这个部件信息85产生并通过显示屏51显示图3A和图3B的获取引导线L_G。因此，操作员11可视 地提示寻找部件20。

作为步骤S102的一部分，处理器(P)可以通过将操作员11引导到正确的检查位置来便于任务完成。例如，当存在一些构成相同的部件20时，即如图1所示的示例性线束16中的情况，处理器(P)可以通过，例如文本消息或显示在显示屏51上的符号，将操作员11引导到组件10中的特定位置。此外，处理器(P)可以使用已知的环境中任何静止部件(例如，图1的发动机舱13的壁或任何其他周围结构)的位置与方向调节虚拟获取引导线L_G的外观。也就是说，因为处理器(P)根据周围环境中其它结构知道每个部件20应处于的位置，所以处理器可以广泛地提示操作员11去哪里找步骤S102的一部分，或者安装组件20在特定的位置应该如何定向。当显示屏51显示获取引导线L_G时，方法100进行到步骤S104。

步骤S104需要使用图2的控制器60将显示屏51上显示的图像的边缘的尺寸与预定尺寸进行比较，以确定所显示的图像是否对应于最初在步骤S102选择的部件20。步骤S104的目的是确保操作员11已经定位了正确安装的部件20。安装的部件20是正确的情况下，方法100可包括激活或显示第一指示器S1，以便在进行到步骤S106前提醒操作员11目前的状态。否则，重复步骤S102和S104。例如，如果需要，第一指示器S1可以用红光照亮，直到它最终用绿光照亮，或者第一指示器S1可以保持关闭直到目标被正确获取。

步骤S106中，方法100进入检查过程的阶段II，其中控制器60接下来将数字摄像机55的分辨率切换到比用于目标获取(阶段I)的分辨率更高的分辨率，更密切集中在目标检查区域30。目标检查区域30中的辅助对照区域32，例如，图3A和图3B所示实例标签34的边缘表面，提供已知的对照框架。随着检查进行到这个阶段，方法100进行到步骤S108。

阶段II的步骤S108中，当目标检查区域30中的辅助对照区域32被正确获取或显示时，控制器60接着激活或显示第二指示器S2。本文所用的“正确地”意味着处理器(P)对位于目标检查区域30的任何结构进行基于机器视觉的计量所需的程度。例如，处理器(P)可将所收集的像素图像(如2的箭头15)的质量与校准的分辨率和噪声标准进行比较，并可 在所收集的图像被确定为足以进行计量时，进行到步骤S110。

步骤S110包括测量目标检查区域30内的预定特征或另一个特征特质的预定线性距离。例如，使用电连接器的实例，由已知为xy尺寸的间隙36将适当安装的第一部件21和第二部件25隔开，其中间隙36作为一个可能的检查特征。所测量的间隙36的大小可以被暂时记录在存储器(M)中，并且可以相对于测量的距离、到基准表面的垂直距离或并行测量来确定。

在步骤S112，控制器60接下来对照相应的校准标准评估来自步骤S110的(一个或多个)目标特征的测量。例如，控制器60可确定在正确安装的实例中应该彼此平行的两个表面实际上是否彼此平行。或者，可以将安装的部件20的表面与组件10的基准部分的固定表面或者与安装的部件20的另一个表面之间的线性距离加以比较。如果目标特征不符合校准标准，则方法100进行到步骤S114，如果目标特征确实符合校准标准，则方法100进行到步骤S116。

步骤S114可包括执行第一控制动作。例如，控制器60可用红色或利用提供所显示的状态符号的另一种适当的颜色或特质激活或显示第三指示符S3。控制器60还可以将作为输出信号(图19的箭头19)的一部分的失效测试结果(FR)输出给记录检查结果的离线服务器或数据库管理系统(未示出)，或者可以提示操作人员11重复该检查。

步骤S116可包括执行第二控制动作。例如，控制器60可用绿色或利用另一种适当的颜色或描述性特质激活或显示第三指示器S3，从而显示相应的状态符号。控制器60还可以将通过测试结果(PR)输出给记录结果的离线服务器(未示出)，或者可以提示操作人员11重复该检查。

如本文关于任何所公开的值或范围所使用的，术语“大约”表示所述数值允许轻微不精确，例如合理地接近或几乎为所述值，例如所述值或范围的±10％。如果由术语“大约”带来的不精确不在本领域中作此通常意义的另外理解，那么如本文所使用的“大约”至少表示可能由测量和使用这些参数的普通方法引起的变型。另外，范围的公开包括所有值和在整个范围内进一步划分的范围的公开。

具体实施方式和附图或视图支持并描述本发明，但本发明的范围仅有权利要求书限定。尽管已详细描述了用于现实所要求保护的公开内容的最佳模式和其他实施例中的一些，但是存在用于实施所附权利要求书中限定的公开内容的各种可选设计和实施例。此外，在附图中所示的实施例以及在本说明书中提及的各个实施例的特征不一定被理解为彼此独立的实施例。而是，在一个实施例的各实例中的一个中描述的每一个特征可以与其他实施例的其他期望特征中的一个或多个相结合，使得不再用文字或参照附图描述其他实施例。因此，这些其他实施例落在所附权利要求书的范围的框架内。