圓環(huán)類零件外觀自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的研發(fā)

■東莞盛翔精密金屬有限公司 （廣東東莞 523758） 湯爾英 任友兵

圓環(huán)類零件（見圖1）廣泛用于3C行業(yè)領(lǐng)域，有各種尺寸和結(jié)構(gòu)。

圖1 圓環(huán)零件

這類圓環(huán)類零件往往需要檢測(cè)外觀面的瑕疵和缺陷問題，以保證產(chǎn)品的品質(zhì)。目前，圓環(huán)類零件的外觀檢測(cè)方式多為人工肉眼檢測(cè)，存在以下弊端。

1）單靠人工目測(cè)，需投入大量的人員，不僅成本相對(duì)增加，而且無法滿足產(chǎn)量需求，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)無法得到保障。

2）單靠人工目測(cè)的檢測(cè)工序，需長期高度集中精力，容易導(dǎo)致員工疲勞，出現(xiàn)誤檢或錯(cuò)漏現(xiàn)象。不僅難以滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，而且無法實(shí)現(xiàn)高端質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3）人工目測(cè)取料過程中會(huì)造成二次三傷（三傷：刮傷、劃傷、碰傷）的風(fēng)險(xiǎn)，降低良品率。

圖2 外觀自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)

4）人員需要崗前長時(shí)間培訓(xùn)才能準(zhǔn)確檢測(cè)，無法達(dá)到數(shù)據(jù)量化，不能適應(yīng)多變的檢測(cè)要求。

1. 設(shè)備結(jié)構(gòu)

為有效解決上述問題，我司開發(fā)了外觀自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備。設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由機(jī)架組件、自動(dòng)上料組件、旋轉(zhuǎn)治具組件、側(cè)壁檢測(cè)組件、底部檢測(cè)組件及下料組件等組成。旋轉(zhuǎn)治具組件由DD馬達(dá)、環(huán)狀齒輪和直齒輪組成。檢測(cè)組件分布于旋轉(zhuǎn)組件一周，自動(dòng)上料組件位于設(shè)備的右前方，下料組件位于設(shè)備的正前方。設(shè)備零件如圖3所示。

（1）機(jī)架組件 機(jī)架總裝如圖4所示。機(jī)架組件包括顯示器、三色燈、保護(hù)光柵、物料平臺(tái)、鍵盤抽屜和電控箱等。

（2）自動(dòng)上料組件 自動(dòng)上料組件包括圓振動(dòng)盤、直線振動(dòng)器、錯(cuò)分組件和上料搬運(yùn)組件等，總裝如圖5所示。通過圓振動(dòng)盤和直線振動(dòng)器將產(chǎn)品均勻有序地移動(dòng)到錯(cuò)分組件上，錯(cuò)分一顆料后，上料搬運(yùn)組件將產(chǎn)品放入到檢測(cè)治具中。

（3）旋轉(zhuǎn)治具組件 旋轉(zhuǎn)治具組件總裝如圖6所示。旋轉(zhuǎn)治具組件由DD馬達(dá)、環(huán)狀齒輪、8個(gè)旋轉(zhuǎn)齒輪和8個(gè)過渡齒輪組成。在運(yùn)動(dòng)時(shí)DD馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，環(huán)狀齒輪固定在底座上，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)齒輪旋轉(zhuǎn)。環(huán)狀齒輪和旋轉(zhuǎn)齒輪的齒數(shù)比為8∶5，每當(dāng)旋轉(zhuǎn)齒輪旋轉(zhuǎn)1/5圈時(shí)，環(huán)狀齒輪旋轉(zhuǎn)1/8圈，依次旋轉(zhuǎn)每一顆料，將產(chǎn)品外周一圈依次拍照，取圖像檢測(cè)側(cè)壁的外觀缺陷。

圖3 外觀自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備零件

圖4 機(jī)架總裝

（4）檢測(cè)工位組件 檢測(cè)工位分側(cè)壁檢測(cè)和底面檢測(cè)總裝，如圖7、圖8所示。側(cè)壁檢測(cè)工位按圓周依次排列5組，包括5個(gè)CCD相機(jī)、5個(gè)光學(xué)鏡頭、5個(gè)上環(huán)光源、5個(gè)下環(huán)光源和5個(gè)調(diào)節(jié)支架。當(dāng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)治具也同步旋轉(zhuǎn)，每次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)品的1/5圈，同時(shí)拍照取圖像，圖像上傳給工業(yè)電腦分析，通過深度學(xué)習(xí)軟件自動(dòng)對(duì)比實(shí)時(shí)圖像和存底圖像的差異，來區(qū)分檢測(cè)結(jié)果。底面檢測(cè)工位由1個(gè)CCD相機(jī)、1個(gè)光學(xué)鏡頭、1個(gè)同軸光源和1個(gè)調(diào)節(jié)支架組成，每當(dāng)治具旋轉(zhuǎn)到檢測(cè)位時(shí)拍照取圖像，圖像上傳給工業(yè)電腦分析，通過深度學(xué)習(xí)軟件自動(dòng)對(duì)比實(shí)時(shí)圖像和存底圖像的差異，來區(qū)分檢測(cè)結(jié)果，最后信息匯總，由系統(tǒng)來判斷產(chǎn)品是否為良品。

（5）下料組件 下料組件總裝（見圖9）由下料搬運(yùn)組件、換向滑道、良品盒和不良品盒組成，將治具上檢測(cè)完成的產(chǎn)品夾取下來，根據(jù)系統(tǒng)給出的結(jié)果來改變換向滑道的方向，使其將良品和不良品分開，分別裝入盒中。

圖5 自動(dòng)上料組件總裝

圖6 旋轉(zhuǎn)治具組件總裝

圖7 側(cè)壁檢測(cè)工位組件總裝

2. 設(shè)備外觀檢測(cè)原理

1）5個(gè)側(cè)壁相機(jī)分別檢測(cè)每個(gè)產(chǎn)品外周50°的區(qū)域，通過軟件自動(dòng)擬合為產(chǎn)品外圈一周的圖像，圖像自動(dòng)上傳給工業(yè)電腦，通過深度學(xué)習(xí)軟件來分析圖像，得出檢測(cè)結(jié)果。圖10為側(cè)壁檢測(cè)方案原理模型。

2）底面相機(jī)檢測(cè)產(chǎn)品底面的圖像，圖像自動(dòng)上傳給工業(yè)電腦，通過深度學(xué)習(xí)軟件來分析圖像，得出檢測(cè)結(jié)果。第一工位加工零件檢測(cè)示意如圖11所示。

3）深度學(xué)習(xí)軟件測(cè)試原理：①手動(dòng)打光取不良品的圖像錄入系統(tǒng)庫中，并標(biāo)識(shí)檢測(cè)區(qū)域、缺陷位置和缺陷大小。②設(shè)定圖像自動(dòng)與系統(tǒng)庫對(duì)比相似度百分比值。③設(shè)備一邊檢測(cè)一邊錄入缺陷圖片至系統(tǒng)庫，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行次數(shù)越多越精準(zhǔn)的目的。

3. 解決的關(guān)鍵問題

1）采用CCD相機(jī)的檢測(cè)方式取代目測(cè)，更為精確，同時(shí)可以降低因人為原因造成的漏檢錯(cuò)檢，提高檢測(cè)準(zhǔn)確率。

2）提高生產(chǎn)效率（2.5s/個(gè)，30 000個(gè)/天）。

3）降低用工成本，直接減員（一共8個(gè)檢測(cè)工位）。

4）保障產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（6個(gè)攝像頭同時(shí)檢測(cè)對(duì)應(yīng)工位產(chǎn)品的不同部位）。

4. 設(shè)備的特色與創(chuàng)新

1）針對(duì)圓環(huán)類的零件，創(chuàng)造性地提出了行星減速機(jī)原理的模型，解決了原來單獨(dú)檢測(cè)一周耗費(fèi)時(shí)間長的問題，將整圈圓分解成5份檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間大大減少，增加了機(jī)臺(tái)的檢測(cè)效率。

2）采用深度學(xué)習(xí)軟件，讓系統(tǒng)自動(dòng)學(xué)習(xí)，達(dá)到趨近于完美的檢測(cè)準(zhǔn)確率，防止因人工培訓(xùn)不到位、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)模糊、疲勞漏檢和誤操作等原因造成的漏檢錯(cuò)檢現(xiàn)象，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

圖8 底面檢測(cè)工位組件總裝

圖9 下料組件總裝

圖10 側(cè)壁檢測(cè)方案原理模型

圖11 第一工位加工零件檢測(cè)示意

3）設(shè)備上料、檢測(cè)、下料和分類集成一體，使該設(shè)備可完全無人化運(yùn)行，減少了用工成本，可以直接減員；同時(shí)減少因人工目測(cè)過程中取放料不到位而造成的二次三傷，間接提升了良品率。