轴锥计量系统和方法

专利名称:轴锥计量系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及计量系统，尤其是涉及用于测量锥形轴的特性的计量系统。
背景技术：
磁盘驱动器用于以磁的方式存储信息。在磁盘驱动器中，磁盘以高速旋转且换能头“扫过”盘的表面。此换能头通过将磁场施加在盘上来将信息记录在该盘表面上。通过检测盘表面上的磁化，使用换能头来读回信息。该换能头在盘的整个表面上径向地移动，所以能读回不同的数据磁道。
这些年以来，介质的存储密度趋向于增加，而存储系统的大小趋向于减小。这一趋势导致对更大精度的需求，进而导致磁存储盘及其部件的制造和操作中更严格的公差要求。而实现部件的更严格的公差需要提高用于确定这些部件的特性和参数的计量系统的精度。

发明内容根据一个方面，一种计量系统包括用于支承工件的夹具、以及为扫描包括该工件的诸部分的行而设置的传感器。该传感器可以相对于夹具放置，以提供工件相对于传感器的相对平移。该系统还包括协调传感器和夹具，以使在扫描操作期间以大致相等的间隔获得行扫描的控制逻辑。例如，协调可以包括提供传感器和夹具的相对平移的大致恒定的比。该系统还包括用于从每一扫描操作期间所生成的图像数据组合出一个图像的图像逻辑。该系统还包括用于检测每一个组合的图像中的至少一个边缘形状的边缘检测逻辑，以及用于计算该至少一个检测到的边缘形状中的每一个的斜率的斜率计算逻辑。
其它方面可包括一种包括取得工件的多个行扫描的计量方法。可以在工件的平移期间以大致相等的间隔取得行扫描。可以在垂直于行扫描的方向上平移工件。该方法包括从多个行扫描组合一个图像并检测该组合的图像中的至少一个边缘形状。该方法包括计算该至少一个边缘形状的斜率；以及基于所计算的斜率获取该工件的表面斜率。
这些方面可以通过一个计量系统来例示，该计量系统包括可以在一个维度中平移而在另两个维度中保持基本恒定的载物台、以及与该载物台耦合的夹具。夹具用于支持并可控制地旋转工件。该系统还包括被设置成通过远心透镜来捕捉工件的行扫描的传感器、以及用于为传感器呈现工件的轮廓的背光灯。该系统还包括用于维持该载物台的纵向平移与行扫描捕捉的定时之间的大致恒定的比的逻辑，以及用于接收行扫描捕捉并从其中组合一个图像的图像组合器。该系统还包括用于检测该组合的图像中的一个或多个边缘形状的逻辑、以及用于从该一个或多个边缘形状确定工件的表面的角度的逻辑。
为了更全面地理解本文所公开的方面和例子，下面参照附图进行描述。
图1示出具有锥形轴元件的示例性盘驱动器的一部分的横截面；图2示出轴锥计量系统的示例性示意图；图3示出示例性轴锥计量系统的立体图；图4A-C示意地示出示例性载物台系统和由其产生的不确定性来源；图5A-B示出示例性夹具的端视图和由其产生的不确定性；图6示出示例性轴锥计量系统中所使用的边缘检测的诸方面；图7A-C示出示例性图像表征方面；以及图8示出用于轴锥计量的方法的示例性步骤。
具体实施方式下列描述是为使本领域的普通技术人员能制作和使用本发明的各个方面而提出的。对具体材料、技术和应用的描述只作为例子提供。对本文中所描述的例子的各种修改对于本领域的技术人员来说将是显而易见的，且本文中定义的一般原理可以应用于其它例子和应用而不背离本发明的精神和范围。例如，可以将诸方面和例子用于确定各种对象中的任何一个的特性和参数。例如，轴锥质量的诸方面也可以成为特征。在某些情况中，除锥形以外的形状也可以成为特征。本文中提供的示例性系统构造、部件、示例性公差、设计标准等是用于示出各个方面并且不旨在限定可这类计量系统中考虑的构造、部件、公差和/或标准。
图1示出盘驱动器电动机部分的横截面。该部分包括支承盘12的轴毂10。在操作中，轴毂10绕固定轴14旋转。固定轴14包括上轴承锥体16和下轴承锥体18。上轴承锥体16的外表面34形成具有相对的上锥形轴承套管28的上流体动力轴承区20。下轴承锥体18的外表面34形成具有相对的下锥形轴承套管30的下流体动力轴承区24。为了适当的操作，轴承锥体16和18的每一个与各自的相对锥形轴承套管28和30中应配合。此配合的一方面是轴承锥体16和18逐渐变细的角度。为了继续盘驱动器性能的快速而连贯的提高，应对下轴承锥体18和上轴承锥体16的锥角进行控制。例如，一些可能的设计可能要求公差在工程设计规范的至少约0.01度以内。而确定轴承锥体16和18是否在规范的0.01度以内要求精确的计量设备和方法。
图2示出用于确定锥轴部分的诸方面的特性(诸如确定圆锥角)的示例性计量系统200的示意图。计量系统200包括基座202，它可以由花岗岩或适用于提供支承并用于帮助将计量系统200的其余部分与振动和其它不符合要求的环境影响隔离开来的另一材料形成。载物台204放置在基座202上。载物台204可以在由箭头203所指示的纵向维度上移动。载物台可以被设计和固定或耦合至基座202，使得在纵向移动期间载物台204基本上在其它空间维度中维持静止。夹具206与载物台204耦合。夹具206在轴207上支承工件210以围绕工件210的对称轴旋转(示例性工件210是锥形的，因此具有与图2中的版面平行的对称轴)。在示例性计量系统200中，夹具206支持工件210以将对称轴维持在与载物台204移动的纵向维度(箭头203)基本平行的位置中。
照相机212被安装成使在纵向方向上移动的载物台204将工件210在照相机212的整个视野中移动。照相机212可以是用于在每次操作照相机时获取单行像素的图像的行扫描照相机。可以从多个行扫描中组合一个图像。出于各种原因，行扫描照相机比一次获取整个图像的照相机更优越。这些原因可以包括更低的每像素价格、改善的像素传感器动态范围、更高的像素占空因数、以及帧重叠的消除。行扫描照相机还可以允许获得总图像的更高分辨率。
照相机212可以是模拟的或数字的，但数字照相机通过将更接近图像数据的感测源的图像数据数字化可以提供更低噪声的图像。照相机212可以是彩色的(即，对一个范围的光波长敏感并捕捉该光波长范围)，或者照相机212可以是单色的。单色照相机对示例性计量系统200较佳，因为彩色照相机可能受到在图像的诸部分之间具有强烈对比的图像中的色彩混叠的影响。在数字照相机的本上下文中，照相机212一般可以被视作可被控制以按命令从源捕捉图像数据的传感器。这样，照相机212还可以与光学系统一起操作。
在示例性计量系统200中，远心光学系统213被设置成使照相机212通过远心光学系统213捕捉图像数据。远心光学系统减少了由其反射的光被感测到的对象(即，拍摄的对象)和传感器之间的距离的变化而引起的透视误差(视差)。在本情况中，透视误差可以由例如在工件210的旋转期间正在靠近或远离照相机212的工件210引起，如将在下面进一步描述的。透视误差会使计量系统200较不精确，因为在从在不同的旋转点处所趋的扫描组合的图像中，工件210将呈现不同的大小。
虚平面240示出其中在本例中照相机212捕捉行扫描的大致垂直的横截面(垂直于工件210的旋转轴)(参照图7A进一步示出)。行扫描捕捉大致垂直的横截面是方便的。然而，只要对其它算法和计量200的部件进行合适的校正，也可以捕捉具有非垂直横截面的行扫描。
示例性计量系统200还可以包括发射出用于为照相机212呈现工件210的轮廓的光的背光灯208。背光灯208可以由发光二极管组成。向工件210打背光可以通过帮助提高工件210边缘与背光的对比度来提供工件210边缘的更清晰定义。可以基于照相机212的灵敏度谱来选择背光灯208的色彩(波长)。较低的波长可能对减少由工件210引起的衍射较佳。控制系统250还可以与背光控制器222接口。背光灯208还可以在背光控制器222的控制下与照相机212进行的行扫描合拍地选通。
图像采集逻辑220与照相机212接口以接收行扫描输出。图像采集逻辑220与控制系统250接口。图像采集逻辑220可以从由照相机212输出的行扫描组合一个图像。然后，图像采集逻辑220可以向控制系统250提供组合的图像以供进一步的图像处理等。图像采集逻辑220还可以向控制系统250提供图像的各部分，或小到单个行扫描。然而，如本领域的技术人员之一会理解的，控制系统250如要接收行扫描图像数据，则必须能足够快速地响应和/或具有足够的缓冲空间以存储行扫描图像数据直至能处理该数据。
在计量系统200的这些例子中，对照相机212捕捉行扫描时的定时进行控制。图像采集逻辑220可以独立地、在控制系统250的指示下、或通过某些其它合适的控制手段来控制这一定时。照相机212捕捉行扫描的定时还可以称为快门控制，且可以参照快门速度来描述行扫描捕捉的完整周期。而行扫描捕捉的频率可以从捕捉的定时中导出，且可能受到照相机212的传感器能多快地捕捉到生成一个图像所需的足够光的影响。
控制系统250还与载物台和夹具控制器224接口。载物台和夹具控制器224控制载物台204的纵向移动和夹具206的旋转。载物台204的纵向移动应当与行扫描捕捉相协调，以用纵向移动的大致相等的间隔，并用被选择为在图像重建期间实现所期望的保真度的频率来捕捉行扫描。这样，控制系统250应当包含将载物台和夹具控制器224与图像采集逻辑220相协调的逻辑。因此，计量系统200可以在图像采集逻辑与载物台和夹具控制器224之间提供通信，用于帮助此协调/同步。在其它例子中，控制系统250可以与图像采集逻辑220以及载物台和夹具控制器逻辑224中的一个通信，之后可以完成同步而不涉及控制系统250。
在示例性计量系统200中，载物台和夹具控制器224使载物台204在纵向上移过约8mm。在该纵向移动期间，图像采集逻辑能够捕捉大约8000行的图像数据。因此，在这种示例性计量系统200中，可以对大约每1μm的纵向移动捕捉一行图像数据。下面参照图4-8，提供一个更具体的例子。
图3示出图2的示例性计量系统200的部件的示例性排列的立体图。如以上所讨论的，基座202为下述计量系统200的诸部分提供稳定的支承结构。在本例中，照相机支架310在两个位置处固定于基座202并可基本上形成U形，而其上耦合了照相机212和相关联的远心透镜213。图3中的实现的一个便利的方面在于可以在将照相机支架310固定于基座202的两个位置之间将载物台204安装在基座202上。在这一方面，载物台204可以垂直于U的平面移动，这允许工件210易于在远心透镜213下平移以供照相机212捕捉行扫描。如图所示，夹具206被安装到载物台204上并提供旋转工件210以在各种不同的旋转位置处获取行扫描的能力。旋转工件210可以帮助减少由诸如表面瑕疵、偏心率和圆度误差等工件中的缺陷引起的误差。旋转工件210还可以帮助减少诸如夹具206的脱开等来自计量系统210的其它部件的误差。
载物台204可以通过载物台导轨325耦合至基座202。载物台导轨325可以帮助引导载物台204的栏杆部分。载物台204可以是如下详述的空气轴承载物台。
在其它示例性计量系统中，除了工件210的旋转之外，或作为工件210的旋转的替代，照相机212可以被旋转或移动以从相对于工件210的不同点获取行扫描。示例性方面和例子不应被理解成隐含地或明确地限于只旋转工件210来获取工件210的锥形表面的不同部分的图像。
在其它例子中，全帧成像传感器可以按行扫描模式操作，或者成像传感器可以被安装在可移动支架上用于提供行扫描功能。
以上示出和描述的示例性系统相对于工件210在例如由方向箭头203指示的“纵向”上扫描(图2)。构想了工件和图像传感器的相对平移的其它示例。例如，相对平移可以是使与工件210的旋转方向平行(与图2和3中的垂直形成对比)地取得行扫描。且如果通过除用行扫描传感器进行扫描以外的某一其它机制来获取行扫描，例如通过为具有多行的传感器定序，则可以相应地适用本文的平移例子。因此，不应认为示例性行扫描功能和装置是扫描行以包括计量对象的横截面的唯一方式。
以上包括的例子参考例如控制系统250、载物台和夹具控制器224、图像采集逻辑220、以及其它逻辑和控制功能。这些示例逻辑功能和控制特征可以用各种方式中的任何一种来实现，包括通过专用于每一功能的硬件，例如通过专用集成电路或可编程自定义硬件(例如，FPGA)，通过将各种功能集成到专用硬件中，通过提供在一个或多个通用微处理器中实现一个或多个所述功能的程序代码，通过将这些功能的某些部分划分成机械控制而将其它部分划分成电和/或软件控制。还可以实现上述变化的任何组合。
以下参照图4A-C讨论计量系统200的更多示例性方面。这些方面有助于理解如何根据提出的诸方面设计一个计量系统或如何通过提供关于来自计量系统的不同部分的预期误差量的计算的例子来修改这些方面。这些方面还可用于在计量时期之前和/或期间校准根据本文提出的例子和方面设计和构造的计量系统。在这些示例性方面中，计量系统200被主要设计成检查具有约8.94mm的锥缘长度的凸锥体工件。为了示例起见，这些示例性计量系统200应能在具有99％的可靠度的0.01度以内，以不大于20％的所期望的量规可重复性来确定凸锥体的锥角。基于这些标准和假设，角度标准偏差(1个σ测量)为约0.00078度或更小。而锥体长度的线性标准偏差应为约0.12μm或更小。
进而，能基于该线性标准偏差和照相机系统在像素或其小部分中的测量分辨率能力来计算图像的所需空间分辨率(Rs)(映射到物镜上的像素中心之间的间距)。为了本例，假定的的像素分辨率(Mp)能力为，得到Rs＝Rs＝σm-linear/Mp＝1.2μm/像素。
基于这一空间分辨率Rs，和所需的最大定向视场(LOV)，可以计算图像的所需分辨率(一侧的像素数目)。在本例中，将凸锥体工件210与载物台204的纵向移动近似垂直地成像(例如，行240)。为了本例，将此垂直维度中的最大锥体宽度(Dp)给定为8mm。假定最大部件变化和定位误差(Lb)为1mm且照相机顶点误差(Pa)为10％，则最大LOV＝(Dp+Lγ)(1+Pa)＝9.9mm。如果在本例中一个像素代表1.2μm，则在一个图像中最少需要约8250个像素以为示例性计量系统200提供所期望的分辨率。
如果在本例中一个像素代表1.2μm，并且假定照相机具有1/10的像素分辨率，则照相机测量分辨率和一个σ的可重复性值为0.12μm。此值能在不旋转工件210的情况下通过将从两次或多次经过(行扫描)中检测到的行平均来进一步改善。按照中心极限定理，预期这种平均会将测量结果的标准偏差减少至0.085μm。
参照图4A-C讨论计量系统200的其它示例性方面。图4A-C中的每幅图示出由载物台204引起的误差的不同方面。图4A示出偏转和线性误差的诸方面。理想的载物台204在一个方向(维度)中线性地平移，而不会翘起、摆动、倾斜、转动或在任何其它方向(维度)中移动。然而，载物台204在实际使用中可能显示出各种误差。一个误差是由双向箭头415表示的线性定点误差。如上所述，载物台204在照相机下方平移工件210。在许多方面中，这种平移应被控制且可重复。然而，在载物台位置中存在某一线性误差，因为载物台可以稍稍超过或不到在给定时间应处的位置。
载物台204中的其它误差可包括移动误差的笔直度和平直度(δstraightness)，它们中的每一个都是在除移动方向以外的方向上的非旋转移动。笔直度误差指与预期的移动方向非精确地平行的移动。
在图4A中由弯曲的箭头420所示的偏转误差(εyaw)是绕垂直于行进方向的轴的旋转误差，且不在载物台204的水平面中。图4B示出行进箭头203的方向和表示节距误差(εptich)的弯曲的箭头425。节距误差是绕载物台204的水平面中的一个轴、但垂直于行进箭头203的方向的旋转移动。图4C示出载物台204的端视图(即，载物台204移向/移离观看者)，和表示转动误差(εroll)的弯曲的箭头403。转动误差是绕与由行进箭头203的方向指示的行进方向平行的轴的旋转误差。
其它误差源可包括由载物台204的控制和运动分量中的不精确引起的刻度误差(δscale)。在诸示例性方面中，所有这些误差都可以是最小化的对象。空气轴承载物台可以用于帮助这种最小化，一个示例性空气轴承平台是来自Aerotech的FiberGlide 1000。
在设计计量系统200时，可以计算和包含上述误差对计量系统200的精确度和可重复性的影响。与载物台204的水平面中的运动方向垂直的运动方向上(如图2和3B中的203所示)的误差可以分别如在下列等式1和2中所演示地计算等式1Δy≡(δscale+εpitch×z+εyaw×x)等式2Δx≡(δstraightness+εroll×z)用计量系统200所取得的测量结果对上述某些误差源具有不同的灵敏度。例如，Δy直接受到与载物台运动垂直的视场的长度(x)的影响，因为此长度增大了εyaw的影响。类似地，Δy和Δx都直接对载物台204与被扫描或成像的工件210之间的距离敏感，因为此距离增大了εptich和εroll的影响。
图5A-B示出夹具206的轴207的旋转能导致计量系统200中的不精确。图5A示出轴207在设置于轴207和外套管510之间的轴承系统515上旋转。因为大致圆形的轴承系统常常不是严格意义上的圆形，因此轴承系统常常在外套管510和轴207之间具有由双向箭头520所示的偏心率。此误差效应称为径向振摆。示例性方面使用远心光学系统213来减少由此误差效应引起的误差。
图5B示出另一不精确性来源可以是角度振摆530(摇摆)。角度振摆530使工件210显得更短，所以锥角更大。因此，在设计示例性计量系统200时应考虑到角度振摆530。
图6示意地示出在设计示例性计量系统200时能如何考虑角度振摆530的影响。实线锥体形状602示出在轴207的给定旋转角度捕捉到的工件210的轮廓。虚线锥体形状604示出工件210在轴207的不同旋转角度处的轮廓。如图所示，由于角度振摆530，对于形状602的工件210的长度610显得比对于形状604的工件的长度605长。这些长度进而影响各自的表现出的锥角625和620。因此，可以如下所示地计算由角度振摆530引起的误差，其中最大振摆由N定义，且L是工件210的标称长度。
errorfixture＝β-α＝tan-1(D/2L)-tan-1(D/2M)；M＝Lcosθ；θ＝sin-1(N/L)这一结果可以通过假定正常分布且95％的置信度以及覆盖因子2(这将提供等于计算的误差的一半的夹具的标准误差)来可能性地解释。
如参照图4A-C、5A-B和6所描述的，可以考虑用于构成示例性计量系统200的部件中的各种误差和不准确性，以使系统按所期望地在公差以内执行。这些部件以及与其相关的计算和误差是示例性的，且如本领域的普通技术人员所理解的，可以通过替换不同的部件，包括具有其它准确性的设计系统来适用。当部件公差改善时，预期其它部件的公差可以放松，且系统的整体精确度可以改善。
现在参见图7A-C，对关于从捕捉的图像中提取(检测)工件210的边缘的方面进行讨论。如本文中使用的，提取可以包括生成描述这些边缘的位置和方向方面的数据的任何操作。在图7A-C中，捕捉的图像706示出工件对比背景707的图像705。在一个例子中，图形识别逻辑可以用于识别捕捉的图像706中所显示的工件图像705的特征(表示工件210的特征)。例如，图形识别逻辑可以识别工件210的角区域708。这种图形识别逻辑可以在控制系统250中实现。在识别工件210的特征后，可以参考该特征将坐标系统叠加在工件图像705上；为了便于图示，此坐标系统由图7A中的位点标记710示出。
在识别特征并设立坐标系统后，图7B和7C示出分别为工件图像705的左和右边缘的提供搜索区715和720。搜索区715、720可以参考坐标系统来定位。通过参考坐标系统来定位搜索区715、720，搜索区与工件的所识别的特征一起移动。例如，在产品计量的情况下，工件能被装载到计量装置200上，以使所有工件在扫描操作中均不在同一物理位置中。这种情况会使各种工件图像705(不同工件的图像或同一工件旋转地变化的图像)出现在捕捉的图像706的不同位置中。因为搜索区715、720参考识别的特征而移动，因此搜索区仍在工件图像705的相关区域中(即，仍在要识别的边缘上)。通过补偿上述示例性情况和计量系统200的使用期间的其它变化源，可以提高这一方面的可重复性。
图8示出示例性计量方法的步骤。在802中，工件(例如图2的工件210)例如通过放置于或固定于轴207上而被装载到夹具206上。在804中，载物台移动如由控制系统250所控制地由载物台控制器224启动。在806中，照相机212以基于所期望的分辨率(例如通过以上示例性计量系统200的示例性计算达到的分辨率)所确定的间隔捕捉诸行。806可以被视为用于确定是否已完成给定图像扫描(例如完成以诸如形成捕捉的图像706)的判定块808的迭代过程。在实践中，可以使用多种不同的方法和装置来确定是否已捕捉到用于组合图像的所有行，例如，定时器、计数器、图像特征检测算法、用于检测载物台204的位置，感测已将多少存储器用于缓存图像数据的传感器等。
在确定已捕捉到用于组合一个图像的所有数据之后，在810中组合该图像并在812中加以增强。图像增强可以允许在以后的步骤中更好地提取行。图像增强可以包括对比度修改、扩大、腐蚀和图像处理领域的技术人员已知的其它图像增强。在图像增强之后，可以在814中从图像中提取边缘(例如，图7A-C的工件图像706的边缘)。可以在816中计算提取的边缘的斜率。在一个例子中，从图像中提取的边缘被表示为可以按阵列或其它数据结构存储的一系列坐标点(例如一系列像素数据)。曲线拟合算法(例如，最小均方算法)可以用于使一条线与一系列坐标点的线拟合。在拟合后，该曲线可以由表示曲线所拟合的边缘的斜率的等式来表示。此斜率表示工件210的锥角。用于确定所提取的边缘的斜率的其它方法可包括基于采样的像素数据计算行程的上升，以及本领域的普通技术人员已知的其它方法。
在计算所提取的边缘的斜率之后，在818中对已否应捕捉更多图像以能提取更多边缘及其从中获斜率进行确定。通过将一定数目的边缘斜率平均，可以获得更佳的准确度，因为被测的工件可以展示出引起与计量装置引起的不准确性无法容易地分开的测量不准确性的局部反常和缺陷。此确定818能包括将所计算的边缘斜率的数目与边缘斜率的预定数目相比较，或将图像的数目与图像的预定数目相比较，因为通过分析，常常能基于预计的工件均匀性来确定需要多少不同的扫描来获得所需的测量准确度。其它确定可以包括在从不同图像提取的边缘的斜率之间比较所获得的结果以检测在斜率之间是否存在变化，或所有斜率是否均在可接受的公差以内。
在应提取更多图像的情况中，可以通过将轴207旋转通过某个弧度来旋转工件。如上所述，除了旋转工件210之外或作为旋转工件210的替代，可以旋转照相机212。然后，该方法返回到804以再次开始载物台移动。如果不需要更多图像/边缘斜率，则在822中，对所计算的这些斜率求平均或用其它方式组合，并在824中输出平均斜率。在826中将该输出的斜率与规范比较，且如果该斜率在规范以内，则在828中该工件被分配用于盘驱动器电动机或某种其它合适的机构中。而如果该工件不在规范以内，则丢弃该工件并通过返回至802来装载另一工件，或使该工件经受另一个计量运作。
如上所述的这些方面只是示例性的，且能按特定应用所要求地修改、扩展和/或编辑。例如，多个图像可以在从图像提取边缘并计算斜率之前被捕捉。斜率可以被平均或以任何数量的方式进行组合。在某些方面，提取的边缘本身可以被平均(例如，通过对像素或坐标水平数据求平均)并从边缘的平均值中提取斜率。在其它例子中，可以创建各种边缘平均值，对每一创建的边缘平均值提取一个斜率，并从这些边缘平均值中提取多个斜率。
本说明书是示例性的，且对于本领域的普通技术人员将显而易见的是可以进行许多修改和变形。例如，本文描述的各种示例性方法和系统可以单独使用或与各种其它计量系统和其它用于确定工件在给定规范下的适用性的系统组合使用。另外，已讨论了特定的例子以及这些例子如何被认为是解决了相关领域的某些缺点。然而，这些讨论不旨在将各种例子限于实际处理或解决这些缺点的方法和/或系统。
权利要求
1.一种计量系统，包括支承工件的夹具；能用于获取包括所述工件的各部分的行扫描的传感器；用于协调所述传感器和所述夹具以使在扫描操作期间以大致相等的间隔获取行扫描的控制逻辑；用于从在每一扫描操作期间所生成的图像数据组合出一个图像的图像逻辑；用于检测每一个所述组合的图像中的至少一个边缘形状的边缘检测逻辑；用于计算至少一个所述检测到的边缘形状中的每一个的斜率的斜率计算逻辑。
2.如权利要求
1所述的计量系统，其特征在于，所述夹具支承所述工件以相对于所述传感器相对平移。
3.如权利要求
1所述的计量系统，其特征在于，所述夹具支承所述工件以相对于所述传感器的固定位置平移。
4.如权利要求
1所述的计量系统，其特征在于，所述夹具和所述传感器被相关地放置以能够捕捉所述工件的旋转地变化的视图。
5.如权利要求
4所述的计量系统，其特征在于，所述夹具可旋转地支承所述工件。
6.如权利要求
1所述的计量系统，其特征在于，所述控制逻辑还能够在每一扫描操作完成后和每一后续的扫描操作开始之前旋转所述工件，从而产生至少两个检测的边缘形状。
7.如权利要求
6所述的计量系统，其特征在于，所述工件是凸锥体部分，且所述斜率计算逻辑能够对所述至少两个检测的边缘形状中的每一个的计算的斜率求平均。
8.如权利要求
1所述的计量系统，其特征在于，所述传感器包括可用于通过远心透镜来捕捉行扫描的行扫描照相机部分。
9.如权利要求
1所述的计量系统，其特征在于，还包括用于呈现所述工件的轮廓的背光灯源。
10.如权利要求
9所述的计量系统，其特征在于，所述背光灯的颜色与所述传感器的色彩灵敏度谱相匹配。
11.如权利要求
1所述的计量系统，其特征在于，在每一所述组合的图像中检测至少两个边缘形状，并对所述至少两个边缘形状的所计算的斜率求平均。
12.如权利要求
1所述的计量系统，其特征在于，所述边缘检测逻辑对在所述组合的图像中检测到的至少一个边缘形状中的每一个设有每一组合的图像的已识别的子区域，每一已识别的子区域与一坐标系统相关联，所述坐标系统与在所述组合的图像中检测到的所述工件的成像特征相关联。
13.如权利要求
1所述的计量系统，其特征在于，所述夹具包括用于纵向平移的空气轴承载物台部分。
14.一种计量方法，包括取得工件的多个行扫描；从所述多个行扫描中组合一个图像；检测所述组合的图像中的至少一个边缘形状；计算所述至少一个边缘形状的斜率；以及基于所述至少一个边缘形状的所计算的斜率获取所述工件的表面斜率。
15.如权利要求
14所述的计量方法，其特征在于，还包括相对于取得所述多个行扫描的传感器平移所述工件，所述平移提供所述多个行扫描中的每一个之间的大致相等的间隔。
16.如权利要求
15所述的计量方法，其特征在于，还包括反复地旋转所述工件通过整个回转的诸部分，且在每一旋转后，重复所述平移，取得多个行扫描，组合一个图像，检测至少一个边缘形状并计算斜率的步骤；以及通过对所计算的斜率求平均来获取所述工件的表面斜率。
17.如权利要求
14所述的计量方法，其特征在于，还包括选择一个其中要检测所述至少一个边缘形状的搜索区，所述搜索区与一坐标系统相关联，所述坐标系统被映射至在所述组合的图像中识别的成像特征。
18.如权利要求
14所述的计量方法，其特征在于，还包括用背光灯来为所述传感器呈现所述工件的轮廓。
19.如权利要求
14所述的计量方法，其特征在于，还包括旋转所述工件通过整个回转的一部分。
20.如权利要求
14所述的计量方法，其特征在于，还包括确定所述表面斜率是否在规范以内，并且如果在规范以内，则分配所述工件以组装成盘驱动器电动机。
21.一种计量系统，包括可以在一个维度中平移而在另两个维度中保持基本恒定的载物台；与所述载物台耦合的夹具，所述夹具用于支持工件并提供工件的可控制旋转；被设置成通过远心透镜来捕捉所述工件的行扫描的传感器；用于为所述传感器呈现所述工件的轮廓的背光灯；用于维持所述载物台的纵向平移和行扫描捕捉的定时之间的大致恒定的比的逻辑；用于接收行扫描捕捉并从其中组合一个图像的图像组合器；用于检测所述组合的图像中的一个或多个边缘形状的逻辑；以及用于从所述一个或多个边缘形状确定所述工件的表面的角度的逻辑。
专利摘要
本发明各方面包括用于确定诸如锥角等锥形轴部分的特性的计量方法和系统。在一个例子中，一种计量系统包括用于支承工件的夹具。该夹具提供纵向维度中的平移，以及绕对称轴的旋转。该系统可包括被安装以扫描包括工件的诸部分的行的传感器，以及用于协调该工件的平移以提供纵向平移与在扫描操作期间扫描的行的大致恒定的比。该系统可包括用于从在每一扫描操作期间生成的图像数据组合一个图像的图像逻辑；用于检测每一个组合的图像中的至少一个边缘形状的边缘检测逻辑；以及用于计算至少一个检测到的边缘形状中的每一个的斜率的斜率计算逻辑。
文档编号G01B11/26GK1991298SQ200610173250
公开日2007年7月4日 申请日期2006年12月21日
发明者A·V·梅索尔, S·G·冈萨雷斯 申请人:希捷科技有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan