機器視覺技術(shù)在發(fā)動機生產(chǎn)中的應(yīng)用

在德國最大的汽車制造商戴姆勒-克萊斯勒的氣缸蓋生產(chǎn)車間內(nèi)，零部件裝配的正確性檢測由西門子生產(chǎn)的性能強大、功能可靠的視覺傳感器對二維碼進(jìn)行掃描完成。該技術(shù)確保了零部件的可追溯性，成為質(zhì)量管理過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

每天，戴姆勒-克萊斯勒位于德國斯圖加特Untertürkheim的Bad Canstatt發(fā)動機工廠都要生產(chǎn)約1600臺兩檔V6和V8柴油發(fā)動機。其中，3200個氣缸蓋生產(chǎn)過程的詳細(xì)信息都分別記錄于為每輛車準(zhǔn)備的一個產(chǎn)品歷史文件內(nèi)，氣缸在加工前首先使用二維碼進(jìn)行標(biāo)記，使其身份具有唯一性，

代碼中包含零部件編號、生產(chǎn)年代、生產(chǎn)日期、相關(guān)生產(chǎn)序列中的序號，并且留出了添加備注信息的空間。

檢測出錯率大為降低

以前，戴姆勒-克萊斯勒一直使用相機進(jìn)行代碼檢測。

但是，相機掃描的出錯率有時會達(dá)到百分之十還多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了該公司制定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。另外，為了讀取代碼，還需要清潔氣缸蓋加工表面的殘余油污，結(jié)果使得相機本身也沾染了油污，工作人員不得不每天對其進(jìn)行清潔。為了解決這些問題，該公司的生產(chǎn)規(guī)劃部門決定采用西門子生產(chǎn)的Simatic VS130-2視覺傳感器代替現(xiàn)有的相機檢測系統(tǒng)。

“令我們感到驚奇的是，自從用了VS130-2之后，掃描出錯率大大降低了，甚至連二維碼表面的油污都不需要進(jìn)行清潔。”負(fù)責(zé)Bad Canstatt氣缸蓋生產(chǎn)的Ralf Blesch說。 “通過與西門子公司的密切合作，我們成功的將掃描出錯率永久性的控制在了0.1%到0.5%之間。而且我們再也不需要總是清潔油污，為我們節(jié)省了更多精力和投資成本?！必?fù)責(zé)生產(chǎn)計劃的Bernd Hofacker補充說。現(xiàn)在，相機頭部只是每周隨機器整體清潔一次。自從2005年中期以來，Bad Canstatt氣缸蓋生產(chǎn)車間總共使用了10組VS130-2機器視覺傳感器，氣缸蓋在經(jīng)過所有加工中心都要新進(jìn)行識別，具體方法是將相機安裝于掃描表面的對角方向。為了保證光線充足，相機上安裝了一圈LED燈。

Ralf Blesch解釋說：“為了防止油污造成遮擋和反射，我們單獨設(shè)計了照明單元，并將其調(diào)整到合適的角度?！迸c此同時，西門子根據(jù)戴姆勒-克萊斯勒的試用結(jié)果對傳感器進(jìn)行了改進(jìn)，如今，相機可選擇圖像的任一部分進(jìn)行拍攝，而不是向從前那樣只能整體進(jìn)行拍攝。該項新技術(shù)如今已成為VS130-2的標(biāo)準(zhǔn)配置，使系統(tǒng)的掃描出錯率進(jìn)一步降低?，F(xiàn)在，一旦檢測到出現(xiàn)圖像錯誤，系統(tǒng)可以斷定是由于標(biāo)簽錯誤引起的還是污物引起的。

一套系統(tǒng)即可同時完成圖像捕捉和分析工作

系統(tǒng)通過自身配備的CCD芯片利用自動曝光設(shè)置可以拍攝整幅靜態(tài)圖像，DMC各點的正確識別僅需五個像素，因而系統(tǒng)的使用極為靈活。通過選擇不同的光學(xué)系統(tǒng)可以定義像點尺寸和掃描距離，而且可進(jìn)行大范圍定義。

掃描完成之后，VS130-2可將所捕獲的圖像傳輸至單獨的分析單元。為了防止沾染油污和保護(hù)芯片，分析單元的安裝位置比傳感器位置略高。

圖像經(jīng)過分析之后，結(jié)果數(shù)據(jù)串將通過DP被傳輸至機加工中心當(dāng)?shù)腟inumerik 840D機器控制器或Simatic S7-300。該新系統(tǒng)可毫不費力的被集成到現(xiàn)有的通信結(jié)構(gòu)中去，分析圖像以“實時”方式顯示于生產(chǎn)線的控制面板上。另外，系統(tǒng)還可通過示教方式學(xué)會新的代碼。有了VS130-2，用戶將不必再忙于復(fù)雜的生產(chǎn)計劃或參數(shù)化設(shè)置工作，而只需對照明進(jìn)行配置并對算法進(jìn)行示教就可以了，不必再以代碼方式進(jìn)行用戶設(shè)定。

靈活的訪問方式令檢測過程變的開放透明

視覺傳感器也可通過Sinumerik控制器的OP012操作面板與上位系統(tǒng)相連，由上位系統(tǒng)捕捉機器和運行數(shù)據(jù)并將之輸入到產(chǎn)品歷史記錄文件內(nèi)。系統(tǒng)使用由戴姆勒-克萊斯勒公司和西門子合作開發(fā)Transline 2000人機界面系統(tǒng)經(jīng)由以太網(wǎng)進(jìn)行通信，工作人員通過任何一臺連接終端都可訪問所存儲的故障圖像和相機現(xiàn)場圖像，而且可通過密碼控制訪問權(quán)限。

姆勒-克萊斯勒公司認(rèn)為，該系統(tǒng)的另外一項優(yōu)勢在于將來全公司上下可以通過WEB瀏覽器對作為標(biāo)準(zhǔn)開放式接口的相機系統(tǒng)進(jìn)行配置。通過對圖像的直接訪問，不僅操作人員可以從電腦桌面直接監(jiān)控所有功能，而且只要照明單元的位置可被聯(lián)機監(jiān)控和根據(jù)需要進(jìn)行優(yōu)化，還可以提高DMC掃描儀的調(diào)試速度。在“代碼質(zhì)量訪問”模式下，系統(tǒng)還可以檢測標(biāo)簽工作是否正常，或者代碼本身是否存在問題。