機(jī)器視覺在零部件，檢測技術(shù)方面的應(yīng)用分析

在產(chǎn)品生產(chǎn)制造領(lǐng)域，外觀尺寸檢測是非常重要的一個環(huán)節(jié)，一個產(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)過了數(shù)百道不同的外觀尺寸檢測過程。

外觀尺寸檢測需要高昂的人工成本，偏偏檢測效率和效果不一定能讓人滿意。因此，越來越多工廠開始使用視覺檢測設(shè)備來進(jìn)行產(chǎn)品外觀尺寸檢測。

基于機(jī)器視覺檢測技術(shù)的尺寸測量方法具有成本低、高精度、高效率、操作方便等優(yōu)點。其非接觸性、實時性、靈活性和準(zhǔn)確性能有效解決傳統(tǒng)檢測方法存在的問題。

同時，尺寸測量是機(jī)器視覺技術(shù)最常見的應(yīng)用行業(yè)，特別是在自動化制造行業(yè)，機(jī)器視覺用于測量工件的各種尺寸參數(shù)，如長度測量、圓測量、角度測量、弧度測量，面積測量等，下面來談?wù)剻C(jī)器視覺中外觀尺寸測量檢測。

01 尺寸測量檢測的定義

尺寸檢測是以圖樣為依據(jù)，檢測產(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 尺寸測量檢測的方法

產(chǎn)品的實際尺寸往往是不可缺少的，但由于物體表面的復(fù)雜性或客觀物理條件的限制，可能無法提供。機(jī)器視覺檢測技術(shù)可以很好地處理此類問題。

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

基于機(jī)器視覺的尺寸測量方法其非接觸性、實時性、靈活性和精確性等特點可以有效地解決傳統(tǒng)檢測方法存在的問題。另外，基于機(jī)器視覺的尺寸測量方法不但可以獲得尺寸參數(shù)，還可以根據(jù)測量結(jié)果及時給出反饋信息，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。

測量工件的各種尺寸參數(shù)，如長度測量、圓測量、角度測量、線弧測量、區(qū)域測量等，基于機(jī)器視覺的自動檢測和判定系統(tǒng)，可以對多種型號的孔徑的內(nèi)外側(cè)尺寸、橋?qū)挕⒉蹖挼葏?shù)進(jìn)行自動測量和判定，檢測出工件相關(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之后，如何檢測工件的幾何特征、形狀參數(shù)、位置尺寸等是機(jī)器視覺系統(tǒng)軟件在后臺工作的主要內(nèi)容。

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

軟件實現(xiàn)工件尺寸檢測包括圖像采集、圖像處理、特征提取、尺寸計算以及結(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→尺寸計算→輸出結(jié)果

03 尺寸測量檢測應(yīng)用范圍

電子元器件，汽車零部件，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)器視覺檢測技術(shù)檢測。

機(jī)器視覺檢測對比傳統(tǒng)產(chǎn)品檢測方式具有客觀性、非接觸性和高精度等特點。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)用價值，對生產(chǎn)制造商來說產(chǎn)品質(zhì)量有保證，企業(yè)才能提高產(chǎn)品競爭力還能實現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展。

04 尺寸測量檢測案例展示

案例1

圓直徑、孔距檢測

檢測需求

1. 大孔直徑，4個小孔的直徑

2. 大孔到4個小孔的距離

3. 4個小孔有無開孔，有無異物（絲錐）

4. 邊上2孔有無開孔，有無異物（絲錐）

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

裝置示意圖

因為2D相機(jī)無法很好地處理待測物體吸光、高反光的特性，為了使相機(jī)從待測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?，在這里我們經(jīng)過多次試驗，最后決定使用條形光源和環(huán)狀光源配合打光的方式來對待測物體進(jìn)行打光。

檢測效果圖

案例2

螺栓的重要尺寸測量  

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，在螺栓的尺寸檢測中，其主要檢測螺紋的螺距，牙型角，中徑等尺寸。

案例3

連接器主要部位尺寸測量

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

傳統(tǒng)的人工檢測方式越來越無法應(yīng)對連接器產(chǎn)品的質(zhì)量檢測要求，必須通過機(jī)器視覺自動化檢測設(shè)備來確保檢測的精度、效率和準(zhǔn)確率。