發動機涂裝線視覺系統項目的策劃與分析

萬陽　江益群　周智勇　于建新　鄒文峰　管大林

摘 要：發動機上線前，現場員工對每臺機器的二維碼進行讀取，將讀取后的二維碼內容發送到現場的服務器中，同時也將讀取到的二維碼發送至視覺上位機中，視覺上位機對讀取到的二維碼的內容進行分析，判斷出該發動機為什么型號，將信息發送給機器人，PLC 根據發動機型號進行機械動作，將相機和光源調整到對應發動機的檢測位置。發動機在生產線上流動，到達指定位置后，機器人給相機發送拍照信號，相機進行照片采集，相機并將圖片發送至工控機中，計算機對圖片進行分析處理，并綜合所有的檢測結果，給出一個 OK（合格）或者 NG（不合格）的信號。

關鍵詞：發動機涂裝;視覺采集;策劃與分析

中圖分類號：TB497 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）11-234-03

Abstract：?Before the engine is put on line， the field staff will read the Qr Code of each machine， send the content of the Qr Code to the field server， and also send the Qr code to the visual host computer， the visual host computer analyzes the content of the two-dimensional code it reads， determines the type of the engine， sends the information to the robot， and the PLC performs mechanical actions according to the type of the engine， adjust the camera and light source to the detection position of the corresponding engine. The engine flows on the production line， after reaching the designated position， the robot sends a photo signal to the camera， the camera collects the photo， the camera sends the picture to the industrial control computer， and the computer analyzes and processes the picture， and synthesize all the test results， give a OK qualified or NG unqualified signal.

Keywords： Engine Painting;?Visual Acquisition; Planning and Analysis

CLC NO.： TB497??Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）11-234-03

1 引言

發動機機器視覺檢測系統（E_MVI系統）主要是實現發動機表面的錯、漏裝檢測。機器視覺就是利用機器代替人眼做各種測量和判斷。機器視覺系統可以實現生產線效率和自動化程度的提高。且該系統可與原有信息管理系統接軌，是智能工廠的重要支持。可以在保質保量完成生產任務的前提下，快速分辨質量缺陷并記錄，方便后期質量追溯，有利于產品質量的持續優化。

2 方案策劃

2.1 方案設計輸入

設備運行節拍4min/臺;檢測發動機5個表面的零部件錯裝漏裝情況，記錄并儲存;有不合格情況，設備報警轉入人工處理;多種產品可共用此套設備，通過掃描二維碼識別產品信息;噪音工作環境下不大于70db，環境條件濕度59%～87%，溫度-10～40℃。

2.2 發動機輪廓尺寸及重量特性收集可行性分析

（1）發動機最終下線進行外圍輪廓尺寸掃描并記錄數據這項功能可以集成到此視覺系統中。如若使用相機拍照識別測量技術來實現的話，將要面對因發動機尺寸較大需將鏡頭放置較遠位置拍攝發動機全貌的問題（但因為需要對發動機各個表面進行整體拍照留存，故此問題不可避免），針對此問題可以采用類似光幕掃描傳感儀器進行外部尺寸的測量記錄工作。

（2）發動機重量特性的收集工作不能使用視覺系統來實現，但可以添加設備進行測量并傳輸數據至系統中進行存儲記錄。在后整理線在線測量發動機重量需將發動機抬升一定高度進行測量，相關視覺系統廠家無類似應用案列，但表示可以實現此項功能。發動機進行重量特性數據收集有利于為發動機的輕量化工作提供詳細的理論數據支撐。

綜上所述，發動機下線外圍尺寸及重量特性收集功能是可以集成到視覺系統中的。

2.3 初步方案

結合生產現場以及相關要求，初步提出兩種可行方案備選：①私服系統配合視覺系統、②機器人系統配合視覺系統，簡圖如下：

需要被檢測的發動機設備體積較大，為 1.5m*1.2m*1m，如果每一面都用一臺相機進行拍攝，則相機需要拍攝的最大視場要達到1.5m*1.2m，但是由光學計算公式可知，視場較大時相機工作距離就會比較遠。由于相機需要安裝在暗箱內部，需要考慮到相機的工作距離不能過大。故本方案中將含有1.5m邊長的面用兩臺相機來拍攝。故相機需要拍攝的最大視場為 1.2m*1m。綜合考慮，為達到厘米級的拍攝精度，選擇分辨率較大的相機拍攝該發動機。初步選定相機分辨率為400萬像素，配合8mm焦距鏡頭進行拍攝。可達到0.58mm/ pixel 的精度。經計算，相機可以放置在距被測發動機平面 0.86m 左右的距離進行拍攝。含有1.5m邊長的面（共3個面）各需要2臺相機進行拍攝，其他各面（共2個面）均用 1 臺相機即可。對于機器人方案，根據發動機的尺寸，可以在 1.5m*1.0m 的面各放置一個機器人，共需兩臺機器人，實現對前后左右和上方共 5 個面的視覺檢測。根據檢測的角度需求，可以設計相應的相機工裝夾具。

3 系統工作流程

私服系統配合視覺系統：相機和光源配置在暗箱內，當待檢測的發動機進入檢測點位前先進行人工掃描二維碼，得到該發動機的型號，E_MVI 系統獲取到發動機的型號，查詢得出該發動機是否有檢測項，若沒有檢測項，則發動機流轉至下一個對應生產區域;若有檢測項，則彩色相機拍照存檔，同時查詢得出具體檢測項目，并解析出具體的相機的檢測區域信息，同時，暗箱得到信號，經過一定的延遲后，暗箱從初始位置移動到發動機處，使得發動機整體包含在暗箱內，然后相機根據解析出的監測區域信息來采集照片發送至上位機端，上位機端進行處理，將檢測結果顯示到界面，將檢測結果存入數據庫，將檢測圖片存入ftp服務器;檢測完成后發動機流轉到下一個對應區域。其中，延遲是根據流水線的速度和暗箱移動速度提前計算規定的;發動機待檢測面共有5個，相機和光源的具體位置是根據待檢測的區域來配置;配置完成后，相機和光源的位置是固定的整個檢測過程在4分鐘內完成。

機器人系統配合視覺系統：相機和光源配置在機器人上，當待檢測的發動機進入檢測點位前會先進行人工掃描二維碼;獲取到該發動機的型號;查詢得出該發動機是否有檢測項;若無檢測項，則發動機流轉至下一個對應的生產區域;若有檢測項，則彩色相機拍照存檔，并得出具體檢測項目，然后解析出機器人運動的坐標點;機器人得到信號后，移動到解析出的按計劃的坐標點位置，相機采集照片，發送至上位機端，上位機端進行處理得出檢測結果，將檢測結果顯示到界面，將檢測結果存入數據庫，將檢測圖片存入?ftp 服務器;判斷相機采集點是否是計劃內的最后一個坐標點，若是，則發動機流轉到下一個區域;若否，則機械手臂移動到下一個計劃監測點進行檢測直至檢測出所有的計劃檢測點，即轉。其中，當檢測區域多個時，機器人的移動路徑需提前規劃;發動機待檢測面共有5個，相機和光源的具體位置是根據待檢測的區域來配置;配置完成后，相機和光源的位置相對于機器人來說是固定的，整個檢測過程在4分鐘內完成。

4 效果分析

4.1 現場數據采集

彩色相機拍全局照片存檔;采集到計劃中的采集點;處理和分析結果;檢測結果存入數據庫，照片存入 ftp 服務器;具有手動錄入結果功能。

4.2 檢測結果統計分析

通過數據庫表記錄發動機各個質量監測點的質量狀態。對發動機整體拍攝圖片，作為記錄存檔，發動和圖片一一對應。對于同種型號的發動機，統計各個質量監測點的質量狀態并作柱狀圖，分析各監測點的質量狀態變化和合格率，為管理和改進提供數據支持;對于不同型號的發動機統計各種類型的合格率。

5 結語

隨著社會的發展，產品的全生命周期管理已被廣泛關注，顧客對產品的要求也越來越高，一款全自動檢查和可追溯系統已不可或缺，這將更加有利于企業管控產品質量并進行持續的改進，在激烈的市場競爭中提升自身優勢。