k 11 N. de publicación: ES k 21 Número de solicitud: k 51 Int. Cl. 5 : G01B 11/00

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1 k 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA k 11 N. de publicación: ES k 21 Número de solicitud: k 51 Int. Cl. 5 : G01B 11/00 B07C 5/00 k 12 SOLICITUD DE PATENTE A1 22 kfecha de presentación: k Solicitante/es: FMC Corporation 200 East Randolph Drive Chicago Illinois 60601, US k 30 Prioridad: US kfecha de publicación de la solicitud: k Inventor/es: Turcheck, Jr., Stanley P.; Baird, Randy K. y Martin, James P. k 43 Fecha de publicación del folleto de la solicitud: k 74 Agente: Gómez-Acebo Pombo, J. Miguel k 54 Título: Sistema óptico de alta definición. k 57 Resumen: Sistema óptico de alta definición para inspección de piezas para realizar una inspección detallada de piezas. Un dispositivo acoplado en carga proporciona alta definición en ambos ejes X e Y. Los datos procedentes del dispositivo de acoplamiento en carga, resultantes de una pieza normalizada, se almacenan en forma comprimida. Los datos comprimidos de una pieza en inspección se comparan con los datos comprimidos de la pieza normalizada para determinar si la pieza comprobada es buena o no. Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, Madrid

2 DESCRIPCION La presente invención se refiere a un sistema para la inspección de pieza y, de un modo más particular, a un sistema óptico de alfa definición para una inspección detallada y/u orientación de piezas. Se emplean sistemas ópticos de una forma generalizada para observar una pieza que se traslada pasando por una estación de inspección y comparar la pieza con una pieza normalizada para determinar si la pieza inspeccionada está dentrode tolerancias aceptables. Se emplean también sistemas ópticos para inspeccionar una pieza y determinar si la pieza debe girar alrededor de un eje al objeto de que la pieza se coloque con la orientación adecuada para su unión con otra pieza. Actualmente los sistemas disponibles de inspección y/u orientación son relativamente costosos y muchos de ellos se han diseñado para ser utilizados con una aplicación específica. La presente invención se refiere a un sistema óptico de alta definición, relativamente económico, que es útil en una variedad de aplicaciones. Un sensor de cámara que tiene una definición visual de 0,0025 pulgadas (63 micras) en el eje X y en el eje Y se utiliza para explorar una pieza normalizada. Las dimensiones, forma y orientación deseadas de la pieza normalizada se registran en un dispositivo de almacenamiento y estos valores se comparan con valores de dimensiones, forma y orientación de una pieza de inspección. Una señal de salida indica que la pieza comprobada está dentro de tolerancias aceptables o fuera de estas tolerancias. Se pueden emplear también señales de salida para girar u orientar de otro modo la pieza comprobada para su conexión a otras piezas. Un controlador de microporcesador funciona a una cadencia de muestreo que es varias veces mayor que la cadencia de muestreo de inspección de una pieza, de manera que se pueda inspeccionar una pluralidad de bordes de imágenes (siluetas) de la pieza comprobada. La Figura 1 ilustra un alimentador de piezas con el que se puede emplear la presente invención. La Figura 2 es un esquema funcional de un sistema óptico de la presente invención. La Figura 3 es un esquema funcional detallado de una porción del sistema óptico de la Figura 2. La Figura 4 ilustra algunas de las señales electrónicas utilizadas en la Figura 3. Las Figuras 5A, 5B comprenden un esquema de circuito del sistema óptico ilustrado en la Figura 2. El sistema óptico de la presente invención se utiliza para inspeccionar y/u orientar piezas que se pueden trasladar pasando por una estación de inspección por medio de un alimentador de piezas 10 (Figura 1). El alimentador 10 singulariza una pluralidad de piezas 11 que se trasladan pasando por una fuente luminosa 12 y un sensor de piezas geométricas 16. El sensor de piezas 16 detecta la geometría de la pieza y proporciona señales a un controlador óptico y un interfaz 17. Un sensor de posición 18 detecta la posición de cada pieza 11 al llegar a un desviador de piezas 22. El desviador 22 se puede utilizar para reorientar las piezas o para llevar las piezas a un canal de salida El interfaz 17 (Figuras 2, 3, 5A, 5B) incluye un controlador de CPU 24 que tiene un microprocesador 28 y una pluralidad de módulos de entrada/salida 29, 30. Un controlador de CPU que se puede utilizar es el modelo fabricado por Motorola Corporation, Phoenix, Arizona. El sensor de piezas 16 incluye un dispositivo de acoplamiento de carga (CCD) 34 (Figura 3) que tiene un conjunto o matriz para registrar una imagen de una pieza detectada. El CCD 34 incluye un conjunto o matriz lineal con un tamaño de una pulgada (25,4 mm) de 2048 pixels (elementos de imagen) para registrar una imagen de una pieza detectada. Un circuito de temporización y sincronismo 35 proporciona una señal de reloj a una frecuencia de 10 MHz para explorar el CCD 34 y trasladar en serie la información de la imagen a un circuito de aislamiento y amplificación 36. La onda a la de la Figura 4 ilustra las señales que se transmiten al circuito 36 desde el CCD 34. Un impulso de señal del negro (onda b, Figura 4) procedente del controlador 24 activa un circuito de muestreo y retención del negro 36a para comprobar el nivel de las señales analógicas procedentes del CCD 34. Las señales analógicas del cirucito 36 se convierten en señales digitales mediante un conversor analógico-digital (A/D) 40. Un circuito detector de transiciones y de comprensión de datos 41 comprime los datos digitales registrando los cambios producidos en los niveles de los datos digitales en serie recibidos por el circuito 41. Como el número de cambios experimentos por el nivel de la señal puede ser solamente una fracción del número (2048) de bits procedentes de cada exploración del conjunto o matriz en el CCD 34, la cantidad de datos almacenados en una memoria tampón de datos 42 se puede reducir notablemente por debajo del número de El detector de transición 41 incluye un contador (no ilustrado) que se pone a cero mediante un impulso de la onda c (Figura 4) para sincronizar el contador con la llegada de un primer pixel de información procedente de una exploración CCD 34. Cuando la memoria tampón de datos 42 contiene información procedente de una exploración completa del CCD 34, la memoria tampón 42 transmite una señal de disponibilidad de salida (OR) al controlador 24. Cuando el controlador 24 está dispuesto para recibir el dato almacenado, el controlador 24 transmite una señal de salida (SO) a la memoria tampón 42 y el dato se transmite por una línea de datos 46 al controlador 24. El controlador 24 sincroniza las operaciones del sensor 16 utilizando una señal maestra de reposición (MR) de la onda d (Figura 4) al circuito de sincronización 35 cuando ha transcurrido un tiempo suficiente para que el dato se pueda desplazar en serie desde el CCD 34. El controlador 24 transmite también señales de control a un controlador de sistemas 47 que proporciona energía para el funcionamiento del sensor 16 y del controlador 24. Cuando la Figura 5A se pone a la izquierda de la Figura 5B, las líneas del lado derecho de la Figura 5A se unen a las líneas del lado izquierdo de la Figura 5B para constituir un circuito detallado del sistema óptico ilustrado en la Figura 3.

3 Cuando se inspeccionan piezas en el alimentador 10 (Figura 1), una pieza normalizada se traslada pasando por el sensor de piezas 16 y los datos del sensor 16 (Figura 3) se almacenan en el controlador de CPU 24. Las piezas que se van a inspeccionar se trasladan entonces haciéndolas pasar por el sensor 16 (Figura 1) y los datos procedentes de cada pieza se comparan con los datos procedentes de la pieza normalizada para determinar si la pieza comprobada es aceptable. No es necesario expandir los datos comprimidos ni de la pieza normalizada ni de la pieza comprobada. Cuando la pieza normalizada y la pieza comprobada son idénticas, los datos comprimidos procedentes de la pieza normalizada y los datos comprimidos procedentes de la pieza comprobada serán iguales. Cuando la pieza comprobada sea tan solo ligeramente diferente que la pieza normalizada, los datos comprimidos de las dos piezas serán solo ligeramente diferentes, pero dentro de tolerancias aceptables La información de salida del controlador de CPU 24 (Figuras 2, 3, 5) se conecta a una unidad de pantalla 48 (Figura 2) a través de una placa de conectores 52 u a otro dispositivo de salida, como por ejemplo una impresora, por los pueros En el controlador 24 se pueden introducir instrucciones desde un teclado 59 (Figura 2). La presente invención proporciona un sistema óptico de alta definición, pero económico, para inspeccionar y/u orientar piezas. Un dispositivo de acoplamiento de carga incluye 2048 pixels que proporcionan información concerniente a una pluralidad de bordes de las piezas para identificar la pieza que pasa por un sensor. Descrita suficientemente la naturaleza de esta invención, así como la manera de realizarse en la práctica, debe hacerse constar que las disposiciones anteriormente descritas son susceptibles de modificación en cuanto no alteren su principio fundamental

4 REIVINDICACIONES 1. Sistema óptico de alta definición para una inspección detallada de piezas, cuyo sistema comprende: un sensor de cámara para observar en secuencia una pluralidad de piezas individuales; medios de almacenamiento para registrar las dimensiones y la forma de una pieza normalizada con la cual se puede comparar piezas similares; y medios de comparación para comparar individualmente las dimensiones y la forma de cada una de una pluralidad de piezas similares con la referida pieza normalizada. 2. Sistema óptico según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye medios para proporcionar una resolución visual de 0,0025 pulgadas (63 micras) de una pieza tanto en el eje X como en el eje Y. 3. Sistema óptico según la reivindicación 1, caracterizado porque el sensor de cámara incluye un dispositivo de acoplamiento de carga; un circuito de sincronización acoplado al dispositivo de acoplamiento de carga, un conversor analógicodigital para convertir una salida del dispositivo de acoplamiento de carga a señales digitales y un circuito de comprensión para comprimir las referidas señales digitales. 4. Sistema óptico según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye un controlador de microprocesador, cuyo controlador funciona a una cadencia de muestreo que es un múltiplo de una cadencia de inspección de piezas para poder inspeccionar una pluralidad de bordes de imagen de cada pieza cada vez que se inspecciona la pieza

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10 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA k 11 ES k 21 N. solicitud: k 22 Fecha de presentación de la solicitud: k 32 Fecha de prioridad: INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA k 51 Int. Cl. 5 : G01B 11/00, B07C 5/00 DOCUMENTOS RELEVANTES Categoría Documentos citados Reivindicaciones afectadas A ES-A (FMC CORPORATION ), * Todo el documento * A US-A (FMC CORPORATION ), * Todo el documento * Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud El presente informe ha sido realizado para todas las reivindicaciones para las reivindicaciones n : Fecha de realización del informe Examinador Página A. Navarro Farell 1/1