基于機(jī)器視覺(jué)的發(fā)動(dòng)機(jī)廠視覺(jué)防錯(cuò)系統(tǒng)

摘 要: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(jī)器視覺(jué)檢測(cè)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(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。在中國(guó)，這種應(yīng)用也在逐漸被認(rèn)知，且?guī)?lái)最直接的反應(yīng)就是國(guó)內(nèi)對(duì)于機(jī)器視覺(jué)的需求將越來(lái)越多。本文就針對(duì)汽車(chē)行業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線上的工件、活塞等進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別進(jìn)行討論，并且對(duì)機(jī)器視覺(jué)未來(lái)在中國(guó)國(guó)內(nèi)的發(fā)展進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞:機(jī)器視覺(jué)自動(dòng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào):TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)05(a)-0127-01

本項(xiàng)目所要達(dá)到的目的是:在生產(chǎn)線上通過(guò)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)冷卻噴嘴，挺桿體，活塞銷(xiāo)卡環(huán)，動(dòng)力泵接頭、增壓器角度、油泵安裝孔密封圈、噴油器密封墊進(jìn)行在線防錯(cuò)。

原理:在發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線各對(duì)應(yīng)部位安裝圖像識(shí)別系統(tǒng)。待操作工完成零件安裝后，在發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)對(duì)應(yīng)圖像識(shí)別系統(tǒng)部位時(shí)，給圖像識(shí)別系統(tǒng)發(fā)出到位信號(hào)，識(shí)別系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行拍照。并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)信息提取標(biāo)準(zhǔn)圖片進(jìn)行比較，如果發(fā)現(xiàn)實(shí)際圖形與標(biāo)準(zhǔn)圖片有誤差，即判斷為零件錯(cuò)、漏裝，用聲光報(bào)警的形式提示操作工，且停止器無(wú)法放行，需要操作工處理完故障后手動(dòng)復(fù)位再放行。

視覺(jué)防錯(cuò)系統(tǒng)就是使用機(jī)器來(lái)代替人眼對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)量與判斷以及報(bào)錯(cuò)，該系統(tǒng)完全不影響流水線的正常工作。這套系統(tǒng)的工作步驟大致為四步:首先采用光敏傳感器對(duì)流水線上的產(chǎn)品進(jìn)行定位。然后對(duì)運(yùn)動(dòng)著的產(chǎn)品進(jìn)行圖像拍攝。再經(jīng)過(guò)圖像處理，判斷產(chǎn)品是否正確安裝。如果產(chǎn)品裝配有誤，則會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

1 圖像識(shí)別原理

典型圖像識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)該包括以下幾個(gè)步驟。

(1)信號(hào)獲取，即通過(guò)采集設(shè)備來(lái)獲取原始信號(hào)的過(guò)程，所獲取的信號(hào)質(zhì)量非常重要，它是后繼處理的輸入數(shù)據(jù)，往往會(huì)受到周?chē)庠吹挠绊憽Ｒ虼艘惶缀侠淼呐涔夥桨笗?huì)使得到的圖像效果大大改善。

(2)預(yù)處理，在這個(gè)階段，對(duì)圖像進(jìn)行優(yōu)化，包括去噪，消除旋轉(zhuǎn)和平移等等操作。對(duì)于采集到的信息往往不能直接應(yīng)用，需要進(jìn)行預(yù)處理，在經(jīng)過(guò)了去噪，平移等操作之后才能進(jìn)行特征提取，因此這一階段的好壞也會(huì)直接影響到后繼的環(huán)節(jié)。

(3)特征提取，特征提取這環(huán)節(jié)是根據(jù)圖像的特性，提取出能表現(xiàn)出該物質(zhì)特性和唯一性的一個(gè)或者多個(gè)特征，能體現(xiàn)物質(zhì)唯一的特征往往需要多個(gè)特征來(lái)表達(dá)，因此特征的選取和如何消除特征之間的冗余便成為了特征提取的重要部分。

(4)特征匹配，就是將待識(shí)別的特征和模板庫(kù)中的模板進(jìn)行匹配，從而得到識(shí)別結(jié)果。這階段的識(shí)別過(guò)程可以通過(guò)多種識(shí)別算法來(lái)實(shí)現(xiàn)，BP算法、模糊算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等。

2 控制方案

2.1 活塞銷(xiāo)卡環(huán)、動(dòng)力泵接頭

要求:檢測(cè)活塞銷(xiāo)卡環(huán)是否安裝。活塞銷(xiāo)卡環(huán)兩面安裝，必須進(jìn)行兩面檢測(cè)。

工作過(guò)程:圖像系統(tǒng)中固定安裝一個(gè)光電傳感器和攝像機(jī)，安裝于生產(chǎn)線的正上方。當(dāng)裝配件在生產(chǎn)線上運(yùn)行到此檢測(cè)為時(shí)，檢測(cè)活塞銷(xiāo)卡環(huán)是否到達(dá)攝像機(jī)的正下方，如果到達(dá)正下方則通知攝像機(jī)開(kāi)始拍攝圖片，然后將拍攝到的圖片與預(yù)先存儲(chǔ)在攝像機(jī)中的圖片進(jìn)行比較，從兒判斷是否漏裝冷卻噴嘴。如果正確安裝，則提示放行，如果安裝不正確系統(tǒng)報(bào)警，等待操作工來(lái)處理。

2.2 活塞的反裝，錯(cuò)裝和漏裝

工作過(guò)程:首先判斷缸體是否已到位，并且做好準(zhǔn)備，采取的方法是檢測(cè)缸體的上緣，如果未發(fā)現(xiàn)該特征部分，即發(fā)生報(bào)警。然后對(duì)以下三項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行識(shí)別:(1)活塞的有無(wú);(2)活塞位置的正確性;(3)活塞頂部的表示是否跟與要安裝的缸體一致。

3 測(cè)試方法

整個(gè)識(shí)別過(guò)程如下:發(fā)動(dòng)機(jī)被翻轉(zhuǎn)、裝入活塞，輸送系統(tǒng)使發(fā)動(dòng)機(jī)隨托盤(pán)向自動(dòng)識(shí)別工位移動(dòng);當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)即將到達(dá)時(shí)，先由二維碼讀頭驗(yàn)明其身份，然后發(fā)信號(hào)給PLC;當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)移動(dòng)到自動(dòng)識(shí)別工位，接近開(kāi)關(guān)觸發(fā)，PLC給機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)發(fā)出工作指令;如果活塞以安放在缸體內(nèi)，其上的標(biāo)識(shí)和字符與要求的型號(hào)、組別等完全一致，且裝備正確，視覺(jué)系統(tǒng)法信號(hào)給PLC，發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)流向下個(gè)工位。如果活塞裝配有錯(cuò)，則視覺(jué)系統(tǒng)提示PLC，并通過(guò)人機(jī)界面報(bào)警，顯示屏將顯示哪一缸的活塞裝配有錯(cuò)、何種錯(cuò)誤。操作者需確認(rèn)識(shí)別的結(jié)果，通過(guò)人機(jī)界面發(fā)指令給PLC，并且將發(fā)動(dòng)機(jī)直接輸送到返修區(qū)域進(jìn)行返修。整個(gè)過(guò)程全部自動(dòng)完成，只有出現(xiàn)安裝錯(cuò)誤，發(fā)出報(bào)警時(shí)才需要人工干預(yù)。

在未來(lái)的幾年內(nèi)，隨著中國(guó)加工制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)于機(jī)器視覺(jué)的需求也逐漸增多;隨著機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品的增多，技術(shù)的提高，國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用狀況將由初期的低端轉(zhuǎn)向高端。由于機(jī)器視覺(jué)的介入，自動(dòng)化將朝著更智能、更快速的方向發(fā)展。另外，由于用戶(hù)的需求是多樣化的，且要求程度也不相同。那么，個(gè)性化方案和服務(wù)在競(jìng)爭(zhēng)中將日益重要，即用特殊定制的產(chǎn)品來(lái)代替標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品也是機(jī)器視覺(jué)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)取向。

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