文/張曉光，王亞光，余佼，劉小軍，鄧?！ど掀ㄓ梦辶馄嚬煞萦邢薰局貞c分公司

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在沖壓車間已有廣泛的應(yīng)用，例如，使用藍(lán)光掃描對(duì)沖壓件進(jìn)行尺寸測(cè)量，沖壓線首對(duì)板料拍照引導(dǎo)機(jī)器人精準(zhǔn)抓料。在沖壓開(kāi)卷線生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)速度快，板料質(zhì)量檢查只能抽檢，對(duì)一包板料首張和末張進(jìn)行檢查，抽檢頻次低，中間過(guò)程產(chǎn)生的板料質(zhì)量問(wèn)題無(wú)法檢查，容易造成板料質(zhì)量問(wèn)題逃逸。板料質(zhì)量好壞直接影響沖壓件的質(zhì)量，最好的方法是提前控制板料質(zhì)量。隨著機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的不斷發(fā)展，給沖壓板料生產(chǎn)提供了新的檢測(cè)方法。

板料質(zhì)量缺陷視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的組成

板料質(zhì)量缺陷視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)由條形藍(lán)色光源、光源控制器、光學(xué)鏡頭、CMOS 線掃相機(jī)、PLC、采集卡、圖像分析處理軟件SGVision、通信電纜、電腦主機(jī)等部分組成，如圖1 所示。根據(jù)板料生產(chǎn)的特點(diǎn)，節(jié)拍最快能達(dá)到40 件/分鐘，速度比較快，適合選擇檢測(cè)速度快的線掃相機(jī)，配備變焦鏡頭。光源采用LED線形藍(lán)色光源，藍(lán)色波長(zhǎng)短，適用于金屬表面質(zhì)量視覺(jué)檢測(cè)。圖像處理軟件采用SGVision 視覺(jué)檢測(cè)軟件，該款軟件無(wú)需編程，算法工具豐富，算法設(shè)置簡(jiǎn)單易學(xué)，可根據(jù)檢測(cè)對(duì)象選擇合適的算法工具，使用方便。

圖1 板料質(zhì)量視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)

該檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)流程如圖2 所示。首先，板料在皮帶機(jī)上勻速通過(guò)線掃相機(jī)，相機(jī)根據(jù)PLC 信號(hào)開(kāi)始拍照，圖像經(jīng)過(guò)視覺(jué)檢測(cè)軟件分析處理，判斷板料表面是否有缺陷。如果合格顯示“OK”，如果不合格顯示“NG”。

圖2 板料質(zhì)量視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)流程

板料質(zhì)量缺陷視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)與PLC 連接方法

為了實(shí)現(xiàn)視覺(jué)檢測(cè)軟件與開(kāi)卷線生產(chǎn)同步檢測(cè)，把開(kāi)卷線壓力機(jī)PLC 信號(hào)和視覺(jué)檢測(cè)軟件連接。PLC與視覺(jué)檢測(cè)軟件之間采用ModbusTCP 通訊方式，壓力機(jī)PLC 作為server，電腦主機(jī)作為client，步驟如下：

(1)這里以AB 品牌ControlLogix 系列PLC(1756-L72S)為例，在PLC 背板第10 槽增加一個(gè)1756-EN2TR模塊，后在程序中編程實(shí)現(xiàn)ModbusTCP 通訊功能。可在Rockwell 官網(wǎng)中下載該通訊例程并導(dǎo)入設(shè)備PLC 程序中，1756-EN2TR 模塊IP 地址：192.168.1.112，電腦主機(jī)IP 地址：192.168.1.10。

(2)電腦主機(jī)安裝IKapLibrary 相機(jī)圖片采集控制軟件，調(diào)整相機(jī)采圖的參數(shù)，適合視覺(jué)檢測(cè)軟件使用，在視覺(jué)檢測(cè)軟件中通訊設(shè)置如圖3 所示。

圖3 PLC 通訊設(shè)置

(3)通訊測(cè)試成功后，即可開(kāi)始相機(jī)視覺(jué)檢測(cè)的編程及調(diào)試：①相機(jī)拍照控制，PLC 及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)給相機(jī)拍照信號(hào)，確保相機(jī)能夠清晰完整地拍攝到整張板料；②檢測(cè)結(jié)果“OK”或“NG”反饋給PLC，編程控制設(shè)備執(zhí)行板料缺陷處理流程。

檢測(cè)算法的設(shè)置

板料的質(zhì)量缺陷主要有劃傷、脫皮、夾雜、油斑等問(wèn)題，根據(jù)板料問(wèn)題的特征，選取視覺(jué)檢測(cè)軟件上合適的算法進(jìn)行檢測(cè)，此處以檢測(cè)板料脫皮缺陷為例說(shuō)明檢測(cè)算法的設(shè)置步驟：

(1)用相機(jī)拍一張板料脫皮缺陷的照片，選取一張清晰的照片作為參考圖，選用模板匹配算法，本算法用于在檢測(cè)圖像中查找出與模板圖像符合匹配要求的圖像位置，并據(jù)此移動(dòng)產(chǎn)品位置，從而達(dá)到定位的目的，適用于平面產(chǎn)品定位。在照片上用矩形框畫出ROI 檢測(cè)區(qū)，點(diǎn)擊測(cè)試按鈕，出現(xiàn)測(cè)試結(jié)果“OK”則設(shè)置完成，點(diǎn)擊確定按鈕，關(guān)閉設(shè)置頁(yè)面，如圖4所示。

圖4 模板匹配算法的設(shè)置

(2)板料脫皮缺陷在視覺(jué)檢測(cè)算法選擇上可以用劃痕檢測(cè)算法檢測(cè)，本算法用于檢測(cè)在設(shè)定的ROI 區(qū)域(藍(lán)色框)內(nèi)是否存在劃痕，設(shè)定劃痕的最小長(zhǎng)度，從而判斷產(chǎn)品“OK”或“NG”。選取一張清晰的照片作為參考圖，設(shè)置最小長(zhǎng)度為15mm，即卡控劃痕的最小值，當(dāng)“檢測(cè)值”＜“最小長(zhǎng)度”，則產(chǎn)品合格。可選灰度作為判定依據(jù)，根據(jù)目標(biāo)劃痕顏色選擇黑色，點(diǎn)擊測(cè)試按鈕，出現(xiàn)測(cè)試結(jié)果“NG”則設(shè)置完成，說(shuō)明劃痕算法能準(zhǔn)確檢測(cè)出脫皮缺陷，點(diǎn)擊確定按鈕，關(guān)閉設(shè)置頁(yè)面，如圖5 所示。

圖5 劃痕檢測(cè)算法的設(shè)置

檢測(cè)結(jié)果匯總處理

在實(shí)際檢測(cè)中，SGVision 視覺(jué)檢測(cè)軟件會(huì)保存所有檢測(cè)零件“OK”照片和“NG”照片，如果出現(xiàn)檢測(cè)錯(cuò)誤可以查詢檢測(cè)留存的照片進(jìn)行核對(duì)，修正算法工具中的參數(shù)，使檢測(cè)更加準(zhǔn)確。每天檢測(cè)的數(shù)據(jù)，軟件會(huì)自動(dòng)匯總和統(tǒng)計(jì)，如有需要可以導(dǎo)出每天產(chǎn)能圖，計(jì)算檢測(cè)零件的合格率。并且能導(dǎo)出每天檢測(cè)的每張板料具體數(shù)據(jù)，便于生產(chǎn)部門進(jìn)行分析，提升板料質(zhì)量，提高板料合格率。

結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)板料質(zhì)量缺陷視覺(jué)檢測(cè)進(jìn)行了研究，介紹了視覺(jué)檢測(cè)的組成和工作原理。通過(guò)對(duì)板料質(zhì)量缺陷視覺(jué)檢測(cè)流程的設(shè)置，掌握了機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)板料質(zhì)量缺陷的方法，提高了板料質(zhì)量檢測(cè)的效率。然而，我們也認(rèn)識(shí)到本研究存在一些局限性和不足之處，例如，在實(shí)際板料生產(chǎn)線上，由于板料種類多樣，受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、振動(dòng)、光照、空間布置等因素的影響，在線視覺(jué)檢測(cè)的準(zhǔn)確性還需不斷提高，減少視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的誤報(bào)率。

未來(lái)的研究方向包括：提高視覺(jué)檢測(cè)的精度和速度，探索更加智能的視覺(jué)檢測(cè)方法，能識(shí)別更多的板料問(wèn)題，增加更多檢測(cè)的特征，比如，板料尺寸、落料板料的特征檢測(cè)等。隨著視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，在沖壓行業(yè)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多，對(duì)沖壓板料和沖壓件質(zhì)量檢查少人化、檢測(cè)效率提高都會(huì)有很大的貢獻(xiàn)。本文的研究成果將對(duì)沖壓板料質(zhì)量視覺(jué)檢測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。