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臺達DMV視覺系統(tǒng)在汽車零部件尺寸測量中的應用

日期:2020年06月10日 21:46

1 前言

  汽車零部件作為汽車工業(yè)的基礎,是支撐汽車工業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的必要因素。當前汽車行業(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、多任務運算處理能力和智能型、人性化的操作接口,可廣泛應用于食品、飲料、醫(yī)藥及包裝等行業(yè)的識別確認、坐標定位、測量計數(shù)、瑕疵檢測等領域。
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。

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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)。

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圖2 現(xiàn)場設備及相機安裝圖

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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,使得到的兩個坐標值與標準位置坐標值相比較計算出兩個PIN腳的偏移量DL、DR,即為位置度。

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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。

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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備進行校正,即DMV首先運行校正程序(操作工手動操作),對標準樣件(尺寸最標準的樣件)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系,同時也會把標準樣件左右針的坐標值存入內(nèi)存,作為后面檢測程序計算的參考點。
運行校正程序,獲取標準樣件截圖如圖6所示。

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圖6 標準樣件截圖

  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準件左右針的標準位置坐標值(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。

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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用領域中,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。


所屬類別: 包裝

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