機(jī)器視覺測試系統(tǒng)

(5)金屬板表面自動(dòng)探傷系統(tǒng)

在對(duì)表面質(zhì)量要求很高的特殊大型金屬板進(jìn)行檢測時(shí)，原始的檢測方法是采用人工目視或用百分表加探針進(jìn)行檢測，該方法不僅易受主觀因素的影響，而且可能給被測表面帶來新的劃傷。金屬板表面自動(dòng)探傷系統(tǒng)利用機(jī)器視覺測試技術(shù)對(duì)金屬表面缺陷進(jìn)行自動(dòng)檢查，可在生產(chǎn)過程中高速、準(zhǔn)確地進(jìn)行檢測，同時(shí)由于該系統(tǒng)采用非接觸式測量，避免了產(chǎn)生新劃傷的可能。該系統(tǒng)采用激光器作為光源，通過針孔濾波器濾除激光束周圍的雜散光，采用擴(kuò)束鏡和準(zhǔn)直鏡使激光束變?yōu)槠叫泄獠⒁?5度的入射角均勻照射在被測金屬板表面上。金屬板放在檢驗(yàn)臺(tái)上，檢驗(yàn)臺(tái)可在x、y、z三個(gè)方向上移動(dòng)，攝像機(jī)采用TCD142D型2048線陣CCD，鏡頭采用普通照相機(jī)鏡頭，CCD接口電路采用單片機(jī)系統(tǒng)。PC主機(jī)主要完成圖像預(yù)處理及缺陷的分類或劃痕的深度運(yùn)算等，并可將檢測到的缺陷或劃痕圖像在顯示器上顯示。CCD接口電路和PC機(jī)之間通過RS.232口進(jìn)行雙向通訊，構(gòu)成人機(jī)交互式數(shù)據(jù)采集與處理。該系統(tǒng)主要利用線陣CCD的自掃描特性與被檢鋼板在x方向的移動(dòng)相結(jié)合，提取金屬板表面的三維圖像信息。

(6)汽車車身輪廓尺寸精度檢測系統(tǒng)

英國ROV

(7)奧迪白車身表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)

奧迪公司最近研制成功了一種能夠?qū)Π总嚿肀砻嫒毕葸M(jìn)行全自動(dòng)檢測的系統(tǒng)，取名為“智能控制白車身表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)”。該檢測系統(tǒng)綜合采用了投影光柵直接相位采集、高速數(shù)字圖象處理、表面缺陷圖象模式自動(dòng)識(shí)別、智能化質(zhì)量判斷、自適應(yīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)技術(shù)、高速數(shù)字信息網(wǎng)絡(luò)、松散化自調(diào)節(jié)軟硬件結(jié)構(gòu)以及機(jī)器人系統(tǒng)控制技術(shù)，可以在傳動(dòng)速度為5m/min的生產(chǎn)線上，對(duì)焊裝完畢的白車身進(jìn)行100％的在線檢測。整車檢驗(yàn)時(shí)間為1分20秒。通過自動(dòng)測試與分析，將過去靠肉眼無法分辨的表面缺陷直接標(biāo)記在車身上，使白車身進(jìn)入噴漆工序之前即可對(duì)缺陷處進(jìn)行打磨，節(jié)省了表面噴涂過程中的打磨工序，既節(jié)約了大量制造成本，同時(shí)又提高了車身的表面質(zhì)量。

此外，在許多其它方法難以檢測的場合，利用機(jī)器視覺系統(tǒng)可以有效地實(shí)現(xiàn)。機(jī)器視覺的應(yīng)用正越來越多地代替人去完成許多工作，這無疑在很大程度上提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平和檢測系統(tǒng)的智能水平。

5.機(jī)器視覺系統(tǒng)與CMM的集成

隨著國際市場競爭的加劇，各國的制造企業(yè)越來越清楚地認(rèn)識(shí)到，產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，是決定企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營成敗的關(guān)鍵。隨著市場環(huán)境的多樣化，企業(yè)對(duì)龐大的與質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)的采集、處理和傳遞提出了更高的要求，更具柔性和自動(dòng)化的CAQ系統(tǒng)呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢：①在必要的情況下，CAQ系統(tǒng)可以100％地檢測產(chǎn)品，而不像現(xiàn)在普遍采用的抽樣檢測；②將檢測規(guī)劃集成到加工過程中，形成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，在檢測時(shí)確定產(chǎn)品相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)尺寸的偏差，并在線糾正，因此，可獲得近100％的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品；③機(jī)器視覺和先進(jìn)的圖像處理技術(shù)、逆向工程技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)化檢測，因此，可完成智能化、柔性、快速和低成本的檢測目標(biāo)。④適用于不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的檢測技術(shù)可將新的產(chǎn)品技術(shù)要求直接從CAD/CAM數(shù)據(jù)庫傳輸?shù)綑z測系統(tǒng)中，不需要操作人員編制特殊的程序。

機(jī)器視覺和逆向工程等技術(shù)的發(fā)展及其與CMM的集成，可以進(jìn)一步提高CMM的測量效率。對(duì)于具有原始CAD模型的測量對(duì)象，可以利用機(jī)器視覺系統(tǒng)，迅速識(shí)別對(duì)象物的形狀及其在測量平臺(tái)的位置和狀態(tài)，完成機(jī)器坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系三者之間的轉(zhuǎn)換，幫助CMM實(shí)現(xiàn)檢測路徑自動(dòng)形成與測量結(jié)果判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)將采集到的信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，同時(shí)計(jì)算機(jī)控制視覺系統(tǒng)的操作，另一方面計(jì)算機(jī)將生成的檢測規(guī)劃傳輸?shù)紺MM控制器中，由該控制器控制CMM測量，再將測量結(jié)果反饋回主控計(jì)算機(jī)，形成閉環(huán)反饋檢測系統(tǒng)。

為了生成檢測規(guī)則，利用CAD/CAM數(shù)據(jù)庫中所存在的信息，將機(jī)器視覺得到的圖像數(shù)據(jù)與CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，自動(dòng)確定工件位置，選定檢測項(xiàng)目、檢測點(diǎn)和檢測路徑；確定測量點(diǎn)的方法是：為盡可能減少測量誤差，事先對(duì)測量對(duì)象均以等間隔指定測量點(diǎn)；最后生成CMM的測量指令傳輸?shù)紺MM控制器上，開始測量。對(duì)于不存在原始CAD模型的測量對(duì)象，可以采用逆向工程技術(shù)，即通過對(duì)機(jī)器視覺系統(tǒng)所采集到的測量點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行處理，重建該物體的CAD模型。

6.結(jié)語

機(jī)器視覺測試系統(tǒng)能夠大幅降低檢驗(yàn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，加快生產(chǎn)速度和提高生產(chǎn)效率。作為高精度、非接觸的測量方案，視覺系統(tǒng)涉及到光學(xué)和圖像處理算法，本身就是高度專業(yè)化的產(chǎn)品，在整個(gè)測量控制系統(tǒng)中，往往要與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)配合完成位置和進(jìn)給控制。另外，生產(chǎn)線上對(duì)多工序進(jìn)行同步連續(xù)檢測時(shí)，必須使視覺系統(tǒng)具備分布式聯(lián)網(wǎng)能力。機(jī)器視覺與運(yùn)動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通訊等先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合正在改變工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的