【摘要】臺(tái)達(dá)DMV機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可根據(jù)客戶的要求，對(duì)汽車零件的各項(xiàng)尺寸進(jìn)行精確的測(cè)量，滿足汽車制造業(yè)對(duì)尺寸檢測(cè)日益突出的要求;本文依據(jù)零件制造廠商的檢測(cè)需求，詳細(xì)地介紹臺(tái)達(dá)DMV視覺(jué)系統(tǒng)在零件尺寸測(cè)量中的應(yīng)用。
【Abstract】Delta DMV machine vision system CAN make accurate measurements of the auto parts dimension based on customer requirements, to meet the automobile manufacturing industry increasing requirements of size detection; According to the test requirement of parts manufacturers, this paper introduces the application of delta DMV vision system in the size measurement of parts.
【關(guān)鍵字】視覺(jué)檢測(cè);尺寸測(cè)量;圖像處理;汽車零件
【Keywords】visual inspection; dimensional measurement; image processing; automobile parts
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(kāi)展自主開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，更需要一個(gè)強(qiáng)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(wèn)題——汽車零部件尺寸檢測(cè)成為必不可少的選擇。
目前市面上對(duì)于汽車零件的測(cè)量方法有很多種，但從檢測(cè)效率及檢測(cè)精度方面綜合考慮，基于機(jī)器視覺(jué)的測(cè)量方式以其便捷而精確得檢測(cè)優(yōu)勢(shì)越來(lái)越多的被廣大零部件制造廠商所青睞。
臺(tái)達(dá)DMV 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，具有高速精準(zhǔn)、多任務(wù)運(yùn)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(shí)別確認(rèn)、坐標(biāo)定位、測(cè)量計(jì)數(shù)、瑕疵檢測(cè)等領(lǐng)域。
本方案中，客戶需要測(cè)量汽車上某一零部件的幾項(xiàng)尺寸參數(shù)，如圖1所示。
圖1所需測(cè)量尺寸
2 具體檢測(cè)要求
機(jī)器視覺(jué)需要檢測(cè)出圖1零件中紅色標(biāo)出的尺寸大小——左右針高度，同時(shí)檢測(cè)兩條PIN的位置度和垂直度;其中位置度是通過(guò)測(cè)量左右兩個(gè)PIN腳與標(biāo)準(zhǔn)位置的偏移量得出，測(cè)量精度為0.2mm。
根據(jù)客戶提出的要求，綜合考慮各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，需要兩臺(tái)相機(jī)分別從兩個(gè)方向“觀看”才能全部檢測(cè)，因此整體方案需要一套臺(tái)達(dá)一拖二DMV機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及相機(jī)安裝圖
圖3系統(tǒng)整體方案圖
如圖3所示，下方的相機(jī)用于檢測(cè)零件的垂直度和左右針的高度，上方的相機(jī)用于檢測(cè)零件的位置度(即兩PIN腳的位置與標(biāo)準(zhǔn)位置的偏移量)。
3 檢測(cè)原理
圖3中，下方相機(jī)通過(guò)環(huán)形上光源對(duì)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(xiàn)兩個(gè)亮點(diǎn)(如圖4)，然后從DMV控制器算法庫(kù)里選用“斑點(diǎn)”工具對(duì)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(biāo)值與標(biāo)準(zhǔn)位置坐標(biāo)值相比較計(jì)算出兩個(gè)PIN腳的偏移量DL、DR，即為位置度。
圖4 下方相機(jī)拍攝效果圖
圖3中，上方相機(jī)通過(guò)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(gè)特征點(diǎn)，通過(guò)函數(shù)計(jì)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(cè)方案分析
由于本案屬于高精度尺寸測(cè)量，因此在每次正式測(cè)量前需先對(duì)設(shè)備進(jìn)行校正，即DMV首先運(yùn)行校正程序(操作工手動(dòng)操作)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣件(尺寸最標(biāo)準(zhǔn)的樣件)進(jìn)行拍照取像，將計(jì)算分析得出的參數(shù)存入DMV檢測(cè)系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)檢測(cè)精度。
4.1 校正程序
主要目的是計(jì)算像素與實(shí)際尺寸的比例關(guān)系，同時(shí)也會(huì)把標(biāo)準(zhǔn)樣件左右針的坐標(biāo)值存入內(nèi)存，作為后面檢測(cè)程序計(jì)算的參考點(diǎn)。
運(yùn)行校正程序，獲取標(biāo)準(zhǔn)樣件截圖如圖6所示。
圖6 標(biāo)準(zhǔn)樣件截圖
圖6中，因相機(jī)拍到的照片是以像素Pixle為計(jì)量單位，而不是現(xiàn)實(shí)中以毫米為計(jì)量單位，因此需要校正程序?qū)烧哌M(jìn)行轉(zhuǎn)化，計(jì)算比例關(guān)系K值。(注：因本案中上方相機(jī)和下方相機(jī)視野大小不同，所以比例關(guān)系K值也會(huì)不同。)
K計(jì)算公式如下：K值=被測(cè)物實(shí)際尺寸(mm)/相機(jī)測(cè)得像素?cái)?shù)(Pixle)。
根據(jù)兩個(gè)相機(jī)測(cè)得像素值與零件實(shí)際尺寸的比例關(guān)系，K1、K2值計(jì)算結(jié)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(biāo)準(zhǔn)件左右針的標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算的參考點(diǎn)。
