機器視覺系統(tǒng)在汽車發(fā)動機裝配線上的應(yīng)用

1 機器視覺簡介

機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號;圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)比較結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。

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

2 西門子機器視覺系統(tǒng)

西門子機器視覺系統(tǒng)屬于嵌入式視覺系統(tǒng)，分為VS100系列和VS700系列。VS100系列是專用型視覺產(chǎn)品，SIMATIC VS 100 系列視覺系統(tǒng)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 系列通用視覺系統(tǒng)主要用于生產(chǎn)過程中的質(zhì)量檢測和質(zhì)量控制。這種通用系統(tǒng)可以通過編程完成圖像采集、圖像處理、負載驅(qū)動以及聯(lián)網(wǎng)通訊(通過PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng))等功能，非常適宜于在一個測試循環(huán)中完成許多的測試任務(wù)。新型VS720生產(chǎn)線專門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(jié)果的生成以及通信都是結(jié)合在一個緊湊的過程中的，是在一個檢測周期進行幾種檢測任務(wù)的理想方案。

VS721 CMOS和VS722基本型代表了適用于大批常規(guī)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格比較經(jīng)濟的場合。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(zhí)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(tǒng)具備分析色彩和檢測特定色彩值的能力，因此可以通過彩色碼，安全、可靠地區(qū)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個集成以太網(wǎng)接口和8個可自由配置的數(shù)字輸入、輸出端。攝像機可以很容易地通過以太網(wǎng)連接到網(wǎng)絡(luò)上，并接受幾乎任何一臺PC機的訪問，因此極大地簡化了設(shè)備的維護和診斷。VS鏈接接口模塊可以在一臺監(jiān)視器顯示幾個攝像機所拍攝的圖像。也可以通過PROFIBUS與連接模塊相連，這樣可以省去用做監(jiān)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(shù)據(jù)和故障圖像快速在外部設(shè)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，通過非常友好的界面來建立定制圖像處理解決方案，當無視覺傳感器在線連接時，也可以使用仿真器來進行組態(tài)。

3 工藝描述

在某汽車發(fā)動機合資生產(chǎn)廠擴容新建的裝配車間中，為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，決定采用VS722來實現(xiàn)發(fā)動機缸體號碼打刻質(zhì)量的自動檢測和發(fā)動機裝配完成后的外觀檢查。

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(tǒng)自動讀取被檢測缸體的型號，以便進行比較。

3.2 總成后的發(fā)動機外觀檢查工位

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

總共有97種型號的發(fā)動機，每種發(fā)動機的檢查項目大致有：放水塞是否漏裝, 發(fā)動機吊鉤是否漏裝, 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(線束黑色或灰色)等。