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“机器视觉”在汽车制造业中的应用 |
| 来源：信息中心 时间：2009-2-1 10:46:15 |
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“机器视觉”Machine Vision又称检测系统主要由光学系统、CCD摄像头和计算机处理系统等组成。由光源发出的平行光束照射到被测对象的检测部位上，其边缘轮廓经过显微光学镜组成像在摄像机的面阵CCD像面上，经计算机进行①破口面积小于3mm2；②破口任一方向的线性长度小于2.5mm。只要符合上述一个条件，就将判定不合格而被剔除。
必须指出，与以上精密测量中机器视觉系统采用的透射方式又称“背光”方式不同，用于表面缺陷探测时，需采取反射方式。系统通过一个方形框式LED漫反射光源照亮待检测工件的破口区域，光线照射到对象表面后，反射到摄像头内的光电耦合CCD元件上，即转化成对应的电量信号，用已知的样件作为标定的参照物。把已知的参照物测量值除以参照物对应的像素值，即可得到像素与实际值之间的对应比例值。通过调整光源亮度以及系统的二值化阈值，对灰度的二值化阈值进行优化，保证系统对对象边界具有相对较高的分辨率，即优化后的二值化阈值和光源可以使边界的变化产生尽量大的像素值变化。
根据被测对象的特征工件形状、被测部位和要求，参照视觉系统产品的有关标准，并按照所完成的设计，将能方便地选取合适的
(1)CCD摄像头：用于采集破口用于提供稳定的、均匀的照明，保证取像质量。光源有荧光灯、卤素灯、激光和LED光源等多种类型。综合考虑光源的性价比，选用CCS公司120×120mm的框型红色LED光源进行轴向照明。LED光源的特点是半衰期长、照明稳定，而且功耗低6W可频繁开关、易于控制。
3用途是根据需要对采集到的判断缸体到位并做好检测准备；探测缸体上缘准确到位的标志，如果未发现该特征部分，即发出报警信号；在检测系统中建立坐标系，识别这样三项内容：活塞的有无，活塞位置的正确性确切地讲是“方位”，活塞顶部表面的标识和字符——用于表明型号、选择装配时的组别及其它相关含义。
整个检测、识别过程如下：发动机被翻转、装入活塞，通过输送系统发动机随托盘向检测工位移动；当发动机即将到达检测工位时，由电子标签读写器验明其“身份”，然后发信号给PLC；而当发动机到达检测工位，接近开关触发时，PLC给机器视觉系统发出工作指令；如果活塞在缸体内的装配正确，视觉系统发信给PLC，然后写入电子标签，发动机继续流向下一工位。如果活塞装配有错，则视觉系统提示PLC，并通过人机界面报警，显示屏将指示哪一缸的活塞装配有错、何种错误。操作者确认检测结果后，通过对人机界面PLC发出指令，将结果写入电子标签，并且将发动机直接输送到返修区域进行返修。整个检测过程全部自动完成，只是在出现装配错误、发出报警时才由人工干预。
2主轴承盖在缸体上的装配
在四缸发动机的缸体生产线，主轴承盖在缸体上的装配是又一个典型示例。5个主轴承盖的前端部呈不同的台阶状。通过每个零件上的数字标识，按规定顺序和方向安装。由于零件混杂、数量又大，常发生错装现象，导致下道工序产生废品。
为此，在生产线的拧紧装配工位和翻转工位之间设置一检测工位，通过自动识别，判断装配结果的正确性。若全部正确，则缸体继续流向下一工位，否则报警并给PLC发出指令，使生产线停机，将有问题的缸体下线返修。为了适应1件/分钟的装配节拍，采用在缸体移动过程中检测，2个光电视觉传感器分别前后布置在生产线的上方和一侧。前一个为零件定位传感器，用以自动准确地触发采样，后一个用于动态识别5个主轴承盖的表面几何形状。根据预先置入的各主轴承盖特征参数和采集到的传感器输出信号，可确定是否装错并指示具体出错位置。
整个检测、识别过程为：缸体在完成主轴承盖的拧紧工序后，沿辊道向检测工位移动，而两侧导轨的约束作用，保证了零件自动找正位置。当进入检测工位时，定位传感器首先探测到第1主轴承盖边缘，随即由另一个传感器识别其前端部的几何形状，经控制器采样、处理；然后缸体继续前移，对第2～5个主轴承盖进行探测和识别。通过与预置值比较，就可对有否错装零件作出判断。每次探测都有计数和显示，整个检测过程在缸体输送移动中完成，不必额外增加检测时间。
上海大众汽车有限公司 朱正德
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