摘要：機器視覺(jué)技術(shù)在汽車(chē)制造業(yè)中的應用，大大提高了工藝運行質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強度，已在不少?lài)鴥却笃髽I(yè)得到成功的應用。本文介紹了邁思肯機器視覺(jué)技術(shù)在汽車(chē)制零部件制造業(yè)中的應用實(shí)例，通過(guò)闡述其技術(shù)特點(diǎn)和所顯示的優(yōu)越性，展現了這項新技術(shù)在汽車(chē)制造業(yè)的應用前景。

    關(guān)鍵詞：汽車(chē)；檢測；二維碼；邁思肯機器視覺(jué)；自動(dòng)化；OCR

   引言

   當今的汽車(chē)中日益增加的復雜性增大了在生產(chǎn)中產(chǎn)生缺陷的可能性，但是汽車(chē)制造商卻很難在競爭異常激烈的市場(chǎng)中承擔這些缺陷。為了達到客戶(hù)要求的質(zhì)量，制造商和他們的供應商不斷地依賴(lài)于在產(chǎn)品多樣化階段阻止缺陷的高效方法。而這個(gè)方法就是機器視覺(jué)。如果可以對汽車(chē)重要零部件進(jìn)行全程跟蹤，無(wú)論是在零部件生產(chǎn)階段，組裝還是銷(xiāo)售完成后的階段，對于制造商和消費者，其效益都是不可估量的。
   
                       

   直接零件標記(DPM，Direct Part Marking) 是指直接在產(chǎn)品的標件上打出標記，而不使用像不干膠標簽這樣的基材，這樣可以更準確地追蹤每個(gè)發(fā)動(dòng)機的零部件（包括內部和外部），并可以在發(fā)動(dòng)機壽命周期內的任一時(shí)間查詢(xún)某一零件的歷史。除了工人可讀信息，其焦點(diǎn)就是二維數據矩陣碼（如Data Matrix），主要通過(guò)針打、激光或者蝕刻等方式將其刻在部件上。相對于一維條碼可以包含12到15個(gè)字符而言，每個(gè)高密度數據矩陣碼可包含多達2000個(gè)字符。并且幾乎可以印在任何材料上，不受版權限制并具有糾錯能力。如何讓直接零件標記(DPM)發(fā)揮最大作用取決于三個(gè)方面：首先，需要在金屬上用激光或氣動(dòng)浮針打出清晰可靠的二維碼Data Matrix；其次，要能夠準確識讀出金屬上的二維碼Data Matrix；最后，還能將讀到的數據直接輸送到上一層管理系統。汽車(chē)零部件制造廠(chǎng)擁有各種全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，首先激光打標機在部件表面標記出數字字母編碼和Datamatrix 編碼（統稱(chēng)為可視碼）這兩種編碼，這樣每一個(gè)零件就能夠通過(guò)特殊的編碼加以辨認，激光打標機作用于工件表面所產(chǎn)生標記的突出特點(diǎn)是其牢固永久性。一旦完成了打標，零件在生產(chǎn)線(xiàn)上將經(jīng)過(guò)一系列的檢查和控制。

   由此可見(jiàn)，在全自動(dòng)的生產(chǎn)線(xiàn)上，采用機器視覺(jué)，計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)以及信息系統與數控加工工藝有機地連接在一起，組成了一個(gè)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數據采集系統，可以對加工數據進(jìn)行定量采集與分析，真實(shí)地記錄零部件生產(chǎn)全過(guò)程的自然情況，實(shí)現了人工根本無(wú)法完成的任務(wù)。通過(guò)直接零件標記(DPM)工藝實(shí)現了全程質(zhì)量跟蹤后，就可以在零部件壽命周期內的任一時(shí)間查詢(xún)某一零件的歷史，數據信息，由此也為制造商在修理或更換零部件時(shí)提供了巨大的便利。

   項目背景

   國內某知名企業(yè)是一家汽車(chē)零部件制造企業(yè)，在某個(gè)汽車(chē)零部件的墊圈表面上刻有字母和直接零件標記（DPM），字母和DPM碼代表的是產(chǎn)品的型號。在這個(gè)視覺(jué)項目中，該企業(yè)需要讀取墊圈表面字母的有/無(wú)，或需要讀取DPM，或者兩者同時(shí)進(jìn)行。墊圈的表面字母是激光蝕刻的，字母代表的是產(chǎn)品的型號。由于產(chǎn)品的批次數字是事先在打標機中設置好的，并不存在打錯的問(wèn)題，而存在可能打不上的問(wèn)題。因此不需要進(jìn)行OCR驗證，只需要檢測字母是否打上即可。如果在使用中工人發(fā)現沒(méi)有字母（打條碼工人無(wú)法直接識讀）的話(huà)就不知道墊圈的型號，因此無(wú)法給設備安裝墊圈。更重要的是有些更關(guān)鍵的墊圈需要在生命周期內同時(shí)進(jìn)行跟蹤和追溯，因此需要在墊圈表面同時(shí)打上DPM碼和產(chǎn)品編號，因此需要即讀碼又判斷有無(wú)。否則在沒(méi)有DPM碼情況下無(wú)法進(jìn)行終生的產(chǎn)品追蹤和追溯。
         
                      

    系統描述

   該項目最終選擇了邁思肯公司的最新產(chǎn)品Vision HAWK智能相機，VisionHAwk 是一款集成了光源的靈活的工業(yè)智能相機，體積小巧，設計緊湊，內含高分辨率光學(xué)變焦，即插即用，使用方便。它帶有邁思肯專(zhuān)利的液體鏡頭自動(dòng)對焦功能和高分辨率模塊光學(xué)變焦系統，可令Vision HAWK在距離物體大約33毫米至2米的范圍內進(jìn)行檢測。以太網(wǎng)連接方式保證快速的傳送數據。堅固的工業(yè)設計可保證Vision HAWK應用于各種各樣的復雜工業(yè)環(huán)境。這款智能相機除了具有邁思肯一貫強勁的讀碼功能以外，還提供了模板匹配和檢測有無(wú)的工具。因此無(wú)論是客戶(hù)單純要求解碼，還是檢測有無(wú)，VisionHawk都可以滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。給客戶(hù)提供了多樣化的解決方案。所采用的軟件是邁思肯的AutoVISOIN 軟件， AutoVISION帶有直觀(guān)的用戶(hù)界面，可以指導用戶(hù)連接裝置，配置硬件，編輯任務(wù)和監視結果。使用時(shí)會(huì )自動(dòng)檢測所有兼容裝置進(jìn)行配置。在使用過(guò)程中，能提供實(shí)時(shí)的反饋和結果。AutoVISION包含了邁思肯強大的X-mode解碼功能，可讀取一維碼和二維碼，使用內置的或用戶(hù)自定義的字體進(jìn)行OCR識別。Autovison產(chǎn)品有效的解決了客戶(hù)需要分別或同時(shí)需要讀明碼和暗碼的要求。既保證了產(chǎn)品可以進(jìn)行終身的追蹤和追溯，又可以保證工人的應用的過(guò)程中人眼即可識別出產(chǎn)品型號保證安裝的質(zhì)量。除此之外，不需要另外購買(mǎi)光源，因此成本也大大節省。
        
                   

   如圖 1 所示，Vision HAWK 相機安裝在墊圈上方，在A(yíng)utoVISION軟件里配置參數后運行Auto Vision的“檢測有/無(wú)”工具，可以看到字符“CYPR”被完整的標記出來(lái)。如圖2所示。如果用一個(gè)圓環(huán)遮擋住另一個(gè)圓環(huán)，掩蓋住數字，測試后可以看到“檢測有/無(wú)”的提示失敗。如圖3所示，亦可以使用AutoVision工具中的“模板尋找”，將“CYPR”訓練為模板。如果可尋找到該模板則認為有字符，否則報警。因此在這個(gè)應用項目中，在使用Vision Hawk的內置鏡頭和光源的情況下，不需要任何其他外接附件，使用“檢測有無(wú)”和“模板匹配”兩個(gè)算法皆可完成四個(gè)字符有無(wú)的檢測。

   結語(yǔ)

    該系統現已成功運用于國內外多家汽車(chē)的生產(chǎn)線(xiàn)上，不僅滿(mǎn)足用戶(hù)的現有需求，而且還為用戶(hù)預留很多的功能和升級空間，這些功能在今后的檢測任務(wù)中將會(huì )發(fā)揮更多的作用，為用戶(hù)解決更多的問(wèn)題，節省很多的升級費用。更重要的是該系統能?chē)栏竦目刂朴脩?hù)產(chǎn)品的質(zhì)量，減少了很多的人工成本。隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，人工費用的增長(cháng)，該系統的應用前景將會(huì )更加廣闊。  

   摘自《自動(dòng)化博覽》2012年第一期