機(jī)器視覺技術(shù)在發(fā)動機(jī)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(qiáng)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)。

Simatic VS130-2u視覺傳感器在其他應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的試點(diǎn)、測試、認(rèn)證

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(jī)工廠都要生產(chǎn)約1600臺兩檔V6和V8柴油發(fā)動機(jī)。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(jī)進(jìn)行代碼檢測。

但是，相機(jī)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(jī)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(jī)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。”負(fù)責(zé)生產(chǎn)計劃的Bernd Hofacker補(bǔ)充說?，F(xiàn)在，相機(jī)頭部只是每周隨機(jī)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(jī)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(jī)安裝于掃描表面的對角方向。為了保證光線充足，相機(jī)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(dú)設(shè)計了照明單元，并將其調(diào)整到合適的角度。”與此同時，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(jī)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(diǎn)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(diǎn)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(dú)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(jī)加工中心當(dāng)?shù)腟inumerik 840D機(jī)器控制器或Simatic S7-300。該新系統(tǒng)可毫不費(fèi)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(jī)器和運(yùn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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。