1 前言
汽車零部件作為汽車工業(yè)的基礎(chǔ)，是支撐汽車工業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的必要因素。當(dāng)前汽車行業(yè)正在轟轟烈烈、如火如荼地開展自主開發(fā)與創(chuàng)新，更需要一個強大的零部件體系作支撐，接踵而至的是汽車零部件的安全性、可靠性等問題——汽車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，基于機器視覺的測量方式以其便捷而精確得檢測優(yōu)勢越來越多的被廣大零部件制造廠商所青睞。
臺達DMV 機器視覺系統(tǒng)，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(yīng)用于食品、飲料、醫(yī)藥及包裝等行業(yè)的識別確認、坐標(biāo)定位、測量計數(shù)、瑕疵檢測等領(lǐng)域。
本方案中，客戶需要測量汽車上某一零部件的幾項尺寸參數(shù)，如圖1所示。
圖1所需測量尺寸
2 具體檢測要求
機器視覺需要檢測出圖1零件中紅色標(biāo)出的尺寸大小——左右針高度，同時檢測兩條PIN的位置度和垂直度；其中位置度是通過測量左右兩個PIN腳與標(biāo)準位置的偏移量得出，測量精度為0.2mm。
根據(jù)客戶提出的要求，綜合考慮各個檢測點，需要兩臺相機分別從兩個方向“觀看”才能全部檢測，因此整體方案需要一套臺達一拖二DMV機器視覺系統(tǒng)來實現(xiàn)。
圖2 現(xiàn)場設(shè)備及相機安裝圖
圖3系統(tǒng)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(biāo)準位置的偏移量）。
3 檢測原理
圖3中，下方相機通過環(huán)形上光源對零件的PIN照射，因零件兩個PIN腳頂部比較圓滑，所以經(jīng)光源照射后會呈現(xiàn)兩個亮點（如圖4），然后從DMV控制器算法庫里選用“斑點”工具對兩個亮點的位置分別進行分析，使得到的兩個坐標(biāo)值與標(biāo)準位置坐標(biāo)值相比較計算出兩個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，上方相機通過背光打光將零件輪廓清晰顯現(xiàn)，再選用“邊緣位置”工具提取各個特征點，通過函數(shù)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(shè)備進行校正，即DMV首先運行校正程序（操作工手動操作），對標(biāo)準樣件（尺寸最標(biāo)準的樣件）進行拍照取像，將計算分析得出的參數(shù)存入DMV檢測系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)檢測精度。
4.1 校正程序
主要目的是計算像素與實際尺寸的比例關(guān)系，同時也會把標(biāo)準樣件左右針的坐標(biāo)值存入內(nèi)存，作為后面檢測程序計算的參考點。
運行校正程序，獲取標(biāo)準樣件截圖如圖6所示。
圖6 標(biāo)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(xiàn)實中以毫米為計量單位，因此需要校正程序?qū)烧哌M行轉(zhuǎn)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值也會不同。）
K計算公式如下：K值=被測物實際尺寸（mm）/相機測得像素數(shù)（Pixle）。
根據(jù)兩個相機測得像素值與零件實際尺寸的比例關(guān)系，K1、K2值計算結(jié)果如下：
K1=16.72mm/452pixel=0.03mm/pixle(一個像素值代表0.03mm)；
K2=2.54mm/278pixel=0.01mm/pixle(一個像素值代表0.01mm)；
在本方案中，校正程序同時會將標(biāo)準件左右針的標(biāo)準位置坐標(biāo)值（X1,Y1）、（X2,Y2）存入DMV內(nèi)存，以作為后面位置度計算的參考點。
4.2 檢測程序
系統(tǒng)校正完畢，運行檢測程序開始檢測。
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DMV函數(shù)庫中“DIST（）”函數(shù)分別計算左右兩PIN腳與標(biāo)準位置點的偏差：DL= DIST（X1，Y1，X1＇，Y1＇）/ K1，DR= DIST（X2，Y2，X2＇，Y2＇）/ K2，然后根據(jù)上方相機計算左右針高度。
4.3 驗收數(shù)據(jù)
通過以下10組驗收數(shù)據(jù)分析DMV的測量精度，得出該方案完全可以滿足客戶要求的0.2mm的檢測精度，DMV實際測量誤差只有0.02mm。
表1 驗收數(shù)據(jù) (單位：mm)
表2 系統(tǒng)配置表
名稱 | 說明 | 型號 |
視覺控制器 | 機器視覺控制器(控制器單機) | DMV1000-80GXC |
相機 | 80萬像素1394型相機，配相機線纜 | DMV-CD80GS |
操作器 | 手持操作編程器 | DMV1000-KEY |
相機線纜 | 1394相機線纜 | DMV-CA45 |
鏡頭 | 50mm百萬像素鏡頭 | DMV-LN50MC |
鏡頭配件 | 35mm百萬像素鏡頭 | DMV-LN35MC |
鏡頭配件 | 鏡頭轉(zhuǎn)接環(huán) | DMV-VM100 |
光源控制器 | 12V頻閃光源控制器輸出 | DMV-STB01 |
光源 | 12V藍色條形光源 | DMV-LDBR060017A |
光源 | 12V紅色環(huán)形光源 | DMV-LIBR070035A |
光源 | 12V紅色背光源 | DMV-LIBR060060A |
5 結(jié)束語
在零部件尺寸測量的應(yīng)用領(lǐng)域中，臺達DMV視覺檢測系統(tǒng)為一些追求高效、高品質(zhì)的生產(chǎn)廠商提供了最優(yōu)質(zhì)的檢測方案，滿足了客戶更高速、更便捷、更精準的測量需要，解決制造業(yè)發(fā)展中又一個瓶頸技術(shù)。
