機器視覺(jué)系統在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機裝配線(xiàn)上的應用

1 機器視覺(jué)簡(jiǎn)介

機器視覺(jué)就是用機器代替人眼來(lái)做測量和判斷。機器視覺(jué)系統是指通過(guò)機器視覺(jué)產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號;圖像系統對這些信號進(jìn)行各種運算來(lái)抽取目標的特征，進(jìn)而根據比較結果來(lái)控制現場(chǎng)的設備動(dòng)作。

人們運用機器視覺(jué)系統是為了提高生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化程度，尤其在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人眼難以滿(mǎn)足要求的場(chǎng)合，同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，用人工視覺(jué)檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機器視覺(jué)檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。而且機器視覺(jué)易于實(shí)現信息集成，是實(shí)現計算機集成制造的基礎技術(shù)。與機器視覺(jué)關(guān)聯(lián)的學(xué)科有圖像處理、計算機圖形學(xué)、模式識別、人工智能、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )等。

2 西門(mén)子機器視覺(jué)系統

西門(mén)子機器視覺(jué)系統屬于嵌入式視覺(jué)系統，分為VS100系列和VS700系列。VS100系列是專(zhuān)用型視覺(jué)產(chǎn)品，SIMATIC VS 100 系列視覺(jué)系統用于特定的圖像處理任務(wù)。SIMATIC VS 110用于輪廓檢測;SIMATIC VS 120用于目標查找和搜索;SIMATIC VS 130適合二維碼的檢測。

SIMATIC VS 700 系列通用視覺(jué)系統主要用于生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量檢測和質(zhì)量控制。這種通用系統可以通過(guò)編程完成圖像采集、圖像處理、負載驅動(dòng)以及聯(lián)網(wǎng)通訊(通過(guò)PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng))等功能，非常適宜于在一個(gè)測試循環(huán)中完成許多的測試任務(wù)。新型VS720生產(chǎn)線(xiàn)專(zhuān)門(mén)用于處理更為復雜的任務(wù)，比如圖像捕捉、圖像加工、最終結果的生成以及通信都是結合在一個(gè)緊湊的過(guò)程中的，是在一個(gè)檢測周期進(jìn)行幾種檢測任務(wù)的理想方案。

VS721 CMOS和VS722基本型代表了適用于大批常規任務(wù)、較為經(jīng)濟的解決方案。而帶有CMOS攝像頭的VS721，特別適用于精度要求不是非常高而價(jià)格比較經(jīng)濟的場(chǎng)合。VS723是一臺用于高速攝影的攝像機，例如包裝技術(shù)領(lǐng)域，以及眾多需要執行性能檢測任務(wù)的領(lǐng)域，例如表面檢測。VS724是高分辨率傳感器，提供高達130萬(wàn)像素，能拍攝非常詳細的圖像，因此非常適合需要高精度的檢測任務(wù)。VS725彩色傳感器系統具備分析色彩和檢測特定色彩值的能力，因此可以通過(guò)彩色碼，安全、可靠地區分零部件，檢測標簽的打印色或是識別膠珠。

VS720系列中的傳感器提供1個(gè)集成以太網(wǎng)接口和8個(gè)可自由配置的數字輸入、輸出端。攝像機可以很容易地通過(guò)以太網(wǎng)連接到網(wǎng)絡(luò )上，并接受幾乎任何一臺PC機的訪(fǎng)問(wèn)，因此極大地簡(jiǎn)化了設備的維護和診斷。VS鏈接接口模塊可以在一臺監視器顯示幾個(gè)攝像機所拍攝的圖像。也可以通過(guò)PROFIBUS與連接模塊相連，這樣可以省去用做監測功能的另外的PC機。而且，由工業(yè)以太網(wǎng)提供的帶寬，能使質(zhì)量數據和故障圖像快速在外部設備上做備份。

作為VS720系列傳感器的組態(tài)軟件SPECTATION提供了多種檢測功能算法，通過(guò)非常友好的界面來(lái)建立定制圖像處理解決方案，當無(wú)視覺(jué)傳感器在線(xiàn)連接時(shí)，也可以使用仿真器來(lái)進(jìn)行組態(tài)。

3 工藝描述

在某汽車(chē)發(fā)動(dòng)機合資生產(chǎn)廠(chǎng)擴容新建的裝配車(chē)間中，為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，決定采用VS722來(lái)實(shí)現發(fā)動(dòng)機缸體號碼打刻質(zhì)量的自動(dòng)檢測和發(fā)動(dòng)機裝配完成后的外觀(guān)檢查。

3.1 缸體打刻號碼檢查工位

缸體打刻號碼檢查工位位于缸體標簽打刻工位的后面，主要功能是通過(guò)VS722拍照檢查缸體標簽打刻的質(zhì)量和號碼正確與否。缸體共有兩大系列：FR(打刻面在左邊)和FF(打刻面在右邊)系列，共有97種不同的型號，在本工位需要系統自動(dòng)讀取被檢測缸體的型號，以便進(jìn)行比較。

3.2 總成后的發(fā)動(dòng)機外觀(guān)檢查工位

發(fā)動(dòng)機外觀(guān)檢查工位位于外裝線(xiàn)的線(xiàn)尾端，在發(fā)動(dòng)機裝配完成之后，利用五個(gè)VS722傳感器分別從頂部和左右兩側拍照檢查，在左右兩側各裝兩個(gè)傳感器，工件進(jìn)入工位之后通過(guò)定位抬起首先進(jìn)行信號識別，然后開(kāi)始拍照，然后再旋轉90度再次拍照。這樣保證將發(fā)動(dòng)機的前后左右四個(gè)方向都能檢查到。

總共有97種型號的發(fā)動(dòng)機，每種發(fā)動(dòng)機的檢查項目大致有：放水塞是否漏裝, 發(fā)動(dòng)機吊鉤是否漏裝, 機油尺是否漏裝, 通氣軟管漏裝, 出水接頭誤裝, 隔熱罩螺栓漏裝, 機油冷卻軟管是否漏裝, 氧傳感器是否誤裝(線(xiàn)束黑色或灰色)等。