机器视觉多相机检测在外观检测的应用方案

在机械制造行业,特别是汽车生产制造领域,复杂零部件例如冲压件、铸件、复杂模具工件等大量使用。

汽车配件制造商在产品检测中主要面临着：

1）产品型号多，材质和色彩差异性大，对检测系统适应性要求高；

2）检测项目多，各项目对应光源的波长及拍摄角度要求不同，需解决各光源与各个相机之间的相互干扰；

3）运动机构需考虑避免与各个相机及光源产生干涉；

4）工件的位置变动会影响其他相机及检测项，需统筹考虑；

5）显示、统计内容及界面需满足客户的个性化要求。

整体机器视觉检测方案，由以下几部分构成：1）软件系统采用Visual c++开发，用于采集到的图像处理、显示、尺寸检测；2）多台台CCD相机、多个同轴光源、条形光源等组成的成像系统；3）由机械臂、旋转平台、剔除机构、各类气动器件和电动器件组成的执行系统。

系统工作原理：当工件平放在检测平台，首先机械臂将工件从来料传送带夹起，放置到旋转检测台中，测试软件控制光源1启用，相机1拍照；然后光源1关闭，光源2、3同时启用，相机2、3 同时拍照；接着旋转载具旋转特定的角度，启用光源4，相机4拍照。待所有相机取像完成、并且视觉软件对图像处理完成后，视觉系统将检测结果显示在电脑屏幕上，同时刷新历史记录文档，并将检测结果传送给PLC，PLC发送指令给机械臂，将工件放入成品传送带或者将NG品剔除，然后进行下一个产品的检测流程。整个测试流程非常紧凑，稳定可靠。

由于产品数量多、检测项目多，有效的做法是将所有的检测内容罗列出来，将其分为必测项目和可选测项目，根据项目的成像特性，选择对应的测试方式。本系统有效地应用了逐次精确定位、图案匹配、灰度对比、斑点面积、斑点间距离、边测量等工具和工具组合，确保完成所有必测项目，在此基础上，再尽量完成可选测项目。

针对每个相机的必测项目，选择合适的光源，逐个相机测试各检测项目能否都满足需要，确认同一相机是否需要多个光源。在进行各测试项目之前，必须首先确定该相机取像的定位方法，并且在测试验证过程中，如有更换光源或者改变光源照射角度、相机取像角度等问题，都必须重新确认定位是否准确、稳定。

根据上述第2项，确定各个相机取像及测试的项目难度顺序，在进行放置工件的高度、角度、方向及相关治具的设计时，先考虑包含难度最高项目的相机取像效果，并作实际测试，完成该相机各项测试后，再按难度顺序进行下一个相机的测试，全部相机按顺序测试完成后，再从头开始检测，直至所有的检测项目取像都能满足要求。

每个测试项目都必须留有足够的测试余量，加大工艺窗口，以应对现场千差万别的实际状况。在评估、验证及现场实施阶段，需选用大量的OK样品和NG样品，验证算法和设备工作的准确性和稳定性。

在目前的机加工车间，基于视觉外观检测系统，面对复杂零件的检测，能够高效、快速检测复杂零件尺寸，极大提高生产效率和自动化水平，对同类产品的检测、检验具有借鉴意义。