機(jī)器視覺(jué)在零部件，檢測(cè)技術(shù)方面的應(yīng)用分析

在產(chǎn)品生產(chǎn)制造領(lǐng)域，外觀尺寸檢測(cè)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，一個(gè)產(chǎn)品到達(dá)消費(fèi)者手中之前，從最初的材料、零部件，到最后的成品，可能經(jīng)過(guò)了數(shù)百道不同的外觀尺寸檢測(cè)過(guò)程。

外觀尺寸檢測(cè)需要高昂的人工成本，偏偏檢測(cè)效率和效果不一定能讓人滿(mǎn)意。因此，越來(lái)越多工廠(chǎng)開(kāi)始使用視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品外觀尺寸檢測(cè)。

基于機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)的尺寸測(cè)量方法具有成本低、高精度、高效率、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。其非接觸性、實(shí)時(shí)性、靈活性和準(zhǔn)確性能有效解決傳統(tǒng)檢測(cè)方法存在的問(wèn)題。

同時(shí)，尺寸測(cè)量是機(jī)器視覺(jué)技術(shù)最常見(jiàn)的應(yīng)用行業(yè)，特別是在自動(dòng)化制造行業(yè)，機(jī)器視覺(jué)用于測(cè)量工件的各種尺寸參數(shù)，如長(zhǎng)度測(cè)量、圓測(cè)量、角度測(cè)量、弧度測(cè)量，面積測(cè)量等，下面來(lái)談?wù)剻C(jī)器視覺(jué)中外觀尺寸測(cè)量檢測(cè)。

01 尺寸測(cè)量檢測(cè)的定義

尺寸檢測(cè)是以圖樣為依據(jù)，檢測(cè)產(chǎn)品尺寸是否在公差范圍之內(nèi)，以發(fā)現(xiàn)形狀與尺寸的誤差。

此外，還可仔細(xì)檢測(cè)加工基準(zhǔn)面位置的準(zhǔn)確度、機(jī)械加工余量分布以及壁厚偏差等。

02 尺寸測(cè)量檢測(cè)的方法

產(chǎn)品的實(shí)際尺寸往往是不可缺少的，但由于物體表面的復(fù)雜性或客觀物理?xiàng)l件的限制，可能無(wú)法提供。機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)可以很好地處理此類(lèi)問(wèn)題。

在傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)中，尺寸檢測(cè)的典型方法是人工使用千分尺、游標(biāo)卡尺、塞尺等肉眼去測(cè)量，但這樣的測(cè)量方法測(cè)量精度低、速度慢，不能滿(mǎn)足大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。

基于機(jī)器視覺(jué)的尺寸測(cè)量方法其非接觸性、實(shí)時(shí)性、靈活性和精確性等特點(diǎn)可以有效地解決傳統(tǒng)檢測(cè)方法存在的問(wèn)題。另外，基于機(jī)器視覺(jué)的尺寸測(cè)量方法不但可以獲得尺寸參數(shù)，還可以根據(jù)測(cè)量結(jié)果及時(shí)給出反饋信息，修正加工參數(shù)，避免產(chǎn)生更多的次品，減少企業(yè)的損失。

測(cè)量工件的各種尺寸參數(shù)，如長(zhǎng)度測(cè)量、圓測(cè)量、角度測(cè)量、線(xiàn)弧測(cè)量、區(qū)域測(cè)量等，基于機(jī)器視覺(jué)的自動(dòng)檢測(cè)和判定系統(tǒng)，可以對(duì)多種型號(hào)的孔徑的內(nèi)外側(cè)尺寸、橋?qū)挕⒉蹖挼葏?shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量和判定，檢測(cè)出工件相關(guān)區(qū)域的基本幾何特征。

因此，在提取出零件的邊緣或零件的角點(diǎn)之后，如何檢測(cè)工件的幾何特征、形狀參數(shù)、位置尺寸等是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)軟件在后臺(tái)工作的主要內(nèi)容。

基于工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上對(duì)不同零部件尺寸的檢測(cè)，機(jī)器視覺(jué)的零部件尺寸檢測(cè)主要分為圖像采集、圖像分析處理、顯示結(jié)果及控制三個(gè)部分。

軟件實(shí)現(xiàn)工件尺寸檢測(cè)包括圖像采集、圖像處理、特征提取、尺寸計(jì)算以及結(jié)果輸出等，其基本流程如下所示。

圖像采集→圖像處理→特征提取→尺寸計(jì)算→輸出結(jié)果

03 尺寸測(cè)量檢測(cè)應(yīng)用范圍

電子元器件，汽車(chē)零部件，手機(jī)零部件，螺絲螺母，五金件，磁性材料，塑料、陶瓷、紐扣等復(fù)合材料構(gòu)件，鎂、鋁及其合金件等皆可使用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)。

機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)對(duì)比傳統(tǒng)產(chǎn)品檢測(cè)方式具有客觀性、非接觸性和高精度等特點(diǎn)。特別是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，在重復(fù)和機(jī)械性的工作中具有強(qiáng)大的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)生產(chǎn)制造商來(lái)說(shuō)產(chǎn)品質(zhì)量有保證，企業(yè)才能提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力還能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

04 尺寸測(cè)量檢測(cè)案例展示

案例1

圓直徑、孔距檢測(cè)

檢測(cè)需求

1. 大孔直徑，4個(gè)小孔的直徑

2. 大孔到4個(gè)小孔的距離

3. 4個(gè)小孔有無(wú)開(kāi)孔，有無(wú)異物（絲錐）

4. 邊上2孔有無(wú)開(kāi)孔，有無(wú)異物（絲錐）

考慮到待檢測(cè)的孔徑、距離、有無(wú)開(kāi)孔、有無(wú)異物等，能夠建立在2D的基礎(chǔ)上很好的檢測(cè)出來(lái)，所以不需要建立3D傳感器系統(tǒng)，在這里我們使用2D檢測(cè)，以下是2D檢測(cè)的示意圖：

裝置示意圖

因?yàn)?D相機(jī)無(wú)法很好地處理待測(cè)物體吸光、高反光的特性，為了使相機(jī)從待測(cè)物體上采集到更有利于軟件處理的圖像信息，就必須找到恰當(dāng)?shù)拇蚬夥绞剑谶@里我們經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，最后決定使用條形光源和環(huán)狀光源配合打光的方式來(lái)對(duì)待測(cè)物體進(jìn)行打光。

檢測(cè)效果圖

案例2

螺栓的重要尺寸測(cè)量  

由于螺栓需要同螺母或其他具有內(nèi)螺紋的工件配合，螺牙的加工精度及公差就決定其配合精度，在螺栓的尺寸檢測(cè)中，其主要檢測(cè)螺紋的螺距，牙型角，中徑等尺寸。

案例3

連接器主要部位尺寸測(cè)量

隨著連接器功能的不斷增加，其結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，體積也越來(lái)越微型化，連接器尺寸測(cè)量和外觀缺陷檢測(cè)工作的難度也在不斷增加。

傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方式越來(lái)越無(wú)法應(yīng)對(duì)連接器產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)要求，必須通過(guò)機(jī)器視覺(jué)自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備來(lái)確保檢測(cè)的精度、效率和準(zhǔn)確率。