机器视觉在汽车制造业中的应用

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机器视觉在汽车制造业中的应用

“机器视觉”(Machine Vision)又称图像检测技术,它是将被测对象的图像作为信息的载体,从中提取有用的信息来达到测量的目的。具有非接触、高速度、测量范围大、获得的信息丰富等优点。通过CCD(Charge Coupled Device)摄像头与光学系统、数字处理系统的结合,可实现不同的检测要求。CCD元件可理解为一个由感光像素组成的点阵。因此,面阵CCD的每个像素都一一对应了被测对象的二维图像特征,即通过对像素点成像结果的分析可以间接分析对象的图像特征。

“机器视觉”的用途很多,随着上世纪九十年代以来光电、自动化和计算机图象处理技术的迅速发展,机器视觉已在包括汽车制造业在内的很多工业部门得到越来越广泛的应用。作为一种新颖而又实用的传感技术,图像检测单元近年已实现产品化,一些知名的厂商,如日本的松下公司、德国的西门子公司等都推出了品种规格齐全的系列化产品,包括光源、摄像头、处理器等,这对图像检测技术的推广应用创造了很有利的条件。与此同时,所颁布的相关标准,不但规范了生产,而且为用户在不同情形下选用合适的检测单元,以及更快、更好地进行系统设计提供了依据。国内在这方面尚处于起步阶段,即使在近20年获得迅速发展的汽车制造业,机器视觉的应用也相当有限。但通过以下应用实例,可以清楚地看出这项新技术的应用前景。

图像检测技术在精密测量中的应用

精密测量是机器视觉的一个重要应用领域,其对被测对象进行测量的原理如下:检测系统主要由光学系统、CCD摄像头和计算机处理系统等组成。由光源发出的平行光束照射到被测对象的检测部位上,其边缘轮廓经过显微光学镜组成像在摄像机的面阵CCD像面上,经计算机进行图像处理后获得被测对象边缘轮廓的位置。如果使被测对象产生位移,再次测量其边缘轮廓位置,则两次位置之差便是位移量。显然,若被测对象的两条平行的边缘轮廓能处于同一幅图像内,则其二者位置之差即为相应尺寸。

上述系统极为适合对大批量生产情况下工件的在线检测,尤其是当被测对象尺寸较小、形状比较简单时,更能显示其优越性。电子接插件(包括汽车电子产品中的接插件)就是典型例子,它们的生产效率和成品尺寸精度都较高,前者可达到每分钟数百件,而后者多数为0.01mm的数量级。一般情况下,工件质量缺陷包括插脚的变形或扭曲、多余的金属粘附(金属碎屑)等,均反映为外形尺寸的误差。当系统进行测量时,零件(插脚)所形成的图像由于与其明亮背景之间的强烈对比,而具有清晰的剪影效果。这样的理想图像为准确测量被检对象的尺寸和轮廓(形状)特征创造了条件。例如,一部分冲压成形的插脚随着金属输送带通过检测工位时产生典型的背光图像。其中,插脚A发生了扭曲,插脚B上粘附着多余的金属,插脚C断面尺寸(宽)不合格——这些都属于常见的质量缺陷。

需要指出的是,尽管采用的是对零件图像的边缘检测,但根据工件的不同情况,具体做法上仍有差别。如对上例零件(插脚)的图像上可以设置三条(L1、L2、L3)或多条检测线,分别采用简单的阈值法或单/双峰法检测出零件的边缘信息。由于三条检测线之间保

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