1 前言

    汽車(chē)零部件作為汽車(chē)工業(yè)的基礎，是支撐汽車(chē)工業(yè)持續健康發(fā)展的必要因素。當前汽車(chē)行業(yè)正在轟轟烈烈、如火如荼地開(kāi)展自主開(kāi)發(fā)與創(chuàng )新，更需要一個(gè)強大的零部件體系作支撐，接踵而至的是汽車(chē)零部件的安全性、可靠性等問(wèn)題——汽車(chē)零部件尺寸檢測成為必不可少的選擇。

    目前市面上對于汽車(chē)零件的測量方法有很多種，但從檢測效率及檢測精度方面綜合考慮，基于機器視覺(jué)的測量方式以其便捷而精確得檢測優(yōu)勢越來(lái)越多的被廣大零部件制造廠(chǎng)商所青睞。

    臺達DMV 機器視覺(jué)系統，具有高速精準、多任務(wù)運算處理能力和智能型、人性化的操作接口，可廣泛應用于食品、飲料、醫藥及包裝等行業(yè)的識別確認、坐標定位、測量計數、瑕疵檢測等領(lǐng)域。

    本方案中，客戶(hù)需要測量汽車(chē)上某一零部件的幾項尺寸參數，如圖1所示。  
 

1所需測量尺寸

    2 具體檢測要求

    機器視覺(jué)需要檢測出圖1零件中紅色標出的尺寸大小——左右針高度，同時(shí)檢測兩條PIN的位置度和垂直度；其中位置度是通過(guò)測量左右兩個(gè)PIN腳與標準位置的偏移量得出，測量精度為0.2mm。

    根據客戶(hù)提出的要求，綜合考慮各個(gè)檢測點(diǎn)，需要兩臺相機分別從兩個(gè)方向“觀(guān)看”才能全部檢測，因此整體方案需要一套臺達一拖二DMV機器視覺(jué)系統來(lái)實(shí)現。

圖2 現場(chǎng)設備及相機安裝圖
 

圖3系統整體方案圖

    如圖3所示，下方的相機用于檢測零件的垂直度和左右針的高度，上方的相機用于檢測零件的位置度（即兩PIN腳的位置與標準位置的偏移量）。

    3 檢測原理

    圖3中，下方相機通過(guò)環(huán)形上光源對零件的PIN照射，因零件兩個(gè)PIN腳頂部比較圓滑，所以經(jīng)光源照射后會(huì )呈現兩個(gè)亮點(diǎn)（如圖4），然后從DMV控制器算法庫里選用“斑點(diǎn)”工具對兩個(gè)亮點(diǎn)的位置分別進(jìn)行分析，使得到的兩個(gè)坐標值與標準位置坐標值相比較計算出兩個(gè)PIN腳的偏移量DL、DR，即為位置度。

圖4 下方相機拍攝效果圖

    圖3中，上方相機通過(guò)背光打光將零件輪廓清晰顯現，再選用“邊緣位置”工具提取各個(gè)特征點(diǎn)，通過(guò)函數計算左右針的高度H-L、H-R，如圖5。

圖5 左右針高度圖示

    4 檢測方案分析

    由于本案屬于高精度尺寸測量，因此在每次正式測量前需先對設備進(jìn)行校正，即DMV首先運行校正程序（操作工手動(dòng)操作），對標準樣件（尺寸最標準的樣件）進(jìn)行拍照取像，將計算分析得出的參數存入DMV檢測系統，以提高系統檢測精度。

    4.1 校正程序

    主要目的是計算像素與實(shí)際尺寸的比例關(guān)系，同時(shí)也會(huì )把標準樣件左右針的坐標值存入內存，作為后面檢測程序計算的參考點(diǎn)。

    運行校正程序，獲取標準樣件截圖如圖6所示。

 圖6 標準樣件截圖

    圖6中，因相機拍到的照片是以像素Pixle為計量單位，而不是現實(shí)中以毫米為計量單位，因此需要校正程序對兩者進(jìn)行轉化，計算比例關(guān)系K值。（注：因本案中上方相機和下方相機視野大小不同，所以比例關(guān)系K值也會(huì )不同。）

     K計算公式如下：K值=被測物實(shí)際尺寸（mm）/相機測得像素數（Pixle）。

     根據兩個(gè)相機測得像素值與零件實(shí)際尺寸的比例關(guān)系，K1、K2值計算結果如下：

     K1=16.72mm/452pixel=0.03mm/pixle(一個(gè)像素值代表0.03mm)；

     K2=2.54mm/278pixel=0.01mm/pixle(一個(gè)像素值代表0.01mm)；

    在本方案中，校正程序同時(shí)會(huì )將標準件左右針的標準位置坐標值（X1,Y1）、（X2,Y2）存入DMV內存，以作為后面位置度計算的參考點(diǎn)。

    4.2 檢測程序

     系統校正完畢，運行檢測程序開(kāi)始檢測。

 圖7 檢測程序運行相機截圖

     首先，下方相機確定PIN腳的偏移量，通過(guò)DMV函數庫中“DIST（）”函數分別計算左右兩PIN腳與標準位置點(diǎn)的偏差：DL= DIST（X1，Y1，X1＇，Y1＇）/ K1，DR= DIST（X2，Y2，X2＇，Y2＇）/ K2，然后根據上方相機計算左右針高度。

    4.3 驗收數據

     通過(guò)以下10組驗收數據分析DMV的測量精度，得出該方案完全可以滿(mǎn)足客戶(hù)要求的0.2mm的檢測精度，DMV實(shí)際測量誤差只有0.02mm。
 

    表1 驗收數據 (單位：mm)
 

    表2 系統配置
 

    5 結束語(yǔ)

    在零部件尺寸測量的應用領(lǐng)域中，臺達DMV視覺(jué)檢測系統為一些追求高效、高品質(zhì)的生產(chǎn)廠(chǎng)商提供了最優(yōu)質(zhì)的檢測方案，滿(mǎn)足了客戶(hù)更高速、更便捷、更精準的測量需要，解決制造業(yè)發(fā)展中又一個(gè)瓶頸技術(shù)。

    作者簡(jiǎn)介：

    王風(fēng)路，男，出生于1981年，畢業(yè)于山東建筑大學(xué)機械設計制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，現就職于臺達集團--中達電通股份有限公司儀表產(chǎn)品開(kāi)發(fā)處，主要專(zhuān)注于臺達機器視覺(jué)的技術(shù)支持以及市場(chǎng)開(kāi)發(fā)。