項(xiàng)目背景

一家世界知名汽車配件制造商為保障其生產(chǎn)的汽車小型電機(jī)組件的品質(zhì)，減少人為誤檢，杜絕不良品的出現(xiàn)，提高效率，決定將原有的人工檢測(cè)方式升級(jí)到使用全自動(dòng)檢測(cè)及分選系統(tǒng)。這家公司經(jīng)過嚴(yán)格考察后，最終選用了慧眼自動(dòng)化科技（廣州）有限公司的整體視覺檢測(cè)方案，投入使用后的事實(shí)證明，該方案大大提高了檢測(cè)的速度和準(zhǔn)確率，能檢測(cè)幾十類品種，每個(gè)產(chǎn)品的檢測(cè)項(xiàng)目多達(dá)十幾項(xiàng)，每個(gè)產(chǎn)品的檢測(cè)時(shí)間在4秒以內(nèi)。

面臨的挑戰(zhàn)

這家汽車配件制造商在產(chǎn)品檢測(cè)中主要面臨以下挑戰(zhàn)：

1）產(chǎn)品型號(hào)多，材質(zhì)和色彩差異性大，對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)適應(yīng)性要求高；

2）檢測(cè)項(xiàng)目多，各項(xiàng)目對(duì)應(yīng)光源的波長及拍攝角度要求不同，需解決各光源與各個(gè)相機(jī)之間的相互干擾；

3）運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)需考慮避免與各個(gè)相機(jī)及光源產(chǎn)生干涉；

4）工件的位置變動(dòng)會(huì)影響其他相機(jī)及檢測(cè)項(xiàng)，需統(tǒng)籌考慮；

5）顯示、統(tǒng)計(jì)內(nèi)容及界面需滿足客戶的個(gè)性化要求。

系統(tǒng)組成

慧眼科技提供的整體視覺檢測(cè)方案，由以下幾部分構(gòu)成：1）慧眼公司自行開發(fā)的BHC多相機(jī)視覺檢測(cè)軟件；2）由4臺(tái)德國Baumer GigE CCD相機(jī)、多個(gè)同軸光源、條形光源等組成的成像系統(tǒng)；3）由機(jī)械臂、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、剔除機(jī)構(gòu)、各類氣動(dòng)器件和電動(dòng)器件組成的執(zhí)行系統(tǒng)。

圖1：慧眼FM420-170多相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成。

圖2：慧眼FM420-170多相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的控制和顯示部分。

檢測(cè)流程

首先機(jī)械臂將工件從來料傳送帶夾起，放置到旋轉(zhuǎn)檢測(cè)臺(tái)中，測(cè)試軟件控制光源1啟用（見圖1），相機(jī)1拍照；然后光源1關(guān)閉，光源2、3同時(shí)啟用，相機(jī)2、3 同時(shí)拍照；接著旋轉(zhuǎn)載具旋轉(zhuǎn)特定的角度，啟用光源4，相機(jī)4拍照。待所有相機(jī)取像完成、并且視覺軟件對(duì)圖像處理完成后，視覺系統(tǒng)將檢測(cè)結(jié)果顯示在電腦屏幕上，同時(shí)刷新歷史記錄文檔，并將檢測(cè)結(jié)果傳送給PLC，PLC發(fā)送指令給機(jī)械臂，將工件放入成品傳送帶或者將NG品剔除，然后進(jìn)行下一個(gè)產(chǎn)品的檢測(cè)流程。整個(gè)測(cè)試流程非常緊湊，穩(wěn)定可靠。

實(shí)施注意事項(xiàng)

1）由于產(chǎn)品數(shù)量多、檢測(cè)項(xiàng)目多，有效的做法是將所有的檢測(cè)內(nèi)容羅列出來，將其分為必測(cè)項(xiàng)目和可選測(cè)項(xiàng)目，根據(jù)項(xiàng)目的成像特性，選擇對(duì)應(yīng)的測(cè)試方式。本系統(tǒng)有效地應(yīng)用了逐次精確定位、圖案匹配、灰度對(duì)比、斑點(diǎn)面積、斑點(diǎn)間距離、邊測(cè)量等工具和工具組合，確保完成所有必測(cè)項(xiàng)目，在此基礎(chǔ)上，再盡量完成可選測(cè)項(xiàng)目。

2）針對(duì)每個(gè)相機(jī)的必測(cè)項(xiàng)目，選擇合適的光源，逐個(gè)相機(jī)測(cè)試各檢測(cè)項(xiàng)目能否都滿足需要，確認(rèn)同一相機(jī)是否需要多個(gè)光源。在進(jìn)行各測(cè)試項(xiàng)目之前，必須首先確定該相機(jī)取像的定位方法，并且在測(cè)試驗(yàn)證過程中，如有更換光源或者改變光源照射角度、相機(jī)取像角度等問題，都必須重新確認(rèn)定位是否準(zhǔn)確、穩(wěn)定。

3）根據(jù)上述第2）項(xiàng)，確定各個(gè)相機(jī)取像及測(cè)試的項(xiàng)目難度順序，在進(jìn)行放置工件的高度、角度、方向及相關(guān)治具的設(shè)計(jì)時(shí)，先考慮包含難度最高項(xiàng)目的相機(jī)取像效果，并作實(shí)際測(cè)試，完成該相機(jī)各項(xiàng)測(cè)試后，再按難度順序進(jìn)行下一個(gè)相機(jī)的測(cè)試，全部相機(jī)按順序測(cè)試完成后，再從頭開始檢測(cè)，直至所有的檢測(cè)項(xiàng)目取像都能滿足要求。

4）每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目都必須留有足夠的測(cè)試余量，加大工藝窗口，以應(yīng)對(duì)現(xiàn)場千差萬別的實(shí)際狀況。在評(píng)估、驗(yàn)證及現(xiàn)場實(shí)施階段，需選用大量的OK樣品和NG樣品，驗(yàn)證算法和設(shè)備工作的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

1） 機(jī)械設(shè)計(jì)巧妙，不用更改原有產(chǎn)線結(jié)構(gòu)；

2） 一套設(shè)備檢測(cè)多個(gè)項(xiàng)目，節(jié)約成本，提高效率；

3） 軟件結(jié)構(gòu)合理高效，設(shè)備性能穩(wěn)定；

4） 適應(yīng)多品種、多檢測(cè)內(nèi)容；

5） 易于綜合統(tǒng)計(jì)、保存歷史記錄；

6） 統(tǒng)一界面、操作方便；

圖3：慧眼FM420-170多相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的操作和顯示界面。

應(yīng)用前景

該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，結(jié)構(gòu)的嚴(yán)謹(jǐn)性和靈活性相統(tǒng)一，原有的程序可以方便地增加新的功能，且不會(huì)影響設(shè)備原有項(xiàng)目的檢測(cè)能力；測(cè)試不同的產(chǎn)品，只需要簡單地調(diào)用以該產(chǎn)品名稱命名的測(cè)試作業(yè)即可，普通操作人員可以在10秒鐘之內(nèi)完成；具有良好的統(tǒng)計(jì)和質(zhì)量追溯功能；該系統(tǒng)適用于許多小型汽車配件的有無判別、尺寸測(cè)量、變形檢測(cè)、灰度差異檢測(cè)等項(xiàng)目，反應(yīng)快速，穩(wěn)定可靠。