1  前言

汽車零部件作為汽車工業的基礎，是支撐汽車工業持續健康發展的必要因素。當前汽車行業正在轟轟烈烈、如火如荼地開展自主開發與創新，更需要一個強大的零部件體系作支撐，接踵而至的是汽車零部件的安全性、可靠性等問題——汽車零部件尺寸檢測成為必不可少的選擇。

目前市面上對于汽車零件的測量方法有很多種，但從檢測效率及檢測精度方面綜合考慮，基于機器視覺的測量方式以其便捷而精確得檢測優勢越來越多的被廣大零部件制造廠商所青睞。

臺達DMV 機器視覺系統，具有高速精準、多任務運算處理能力和智能型、人性化的操作接口，可廣泛應用于食品、飲料、醫藥及包裝等行業的識別確認、坐標定位、測量計數、瑕疵檢測等領域。

本方案中，客戶需要測量汽車上某一零部件的幾項尺寸參數，如圖1所示。

圖1所需測量尺寸

2  具體檢測要求

機器視覺需要檢測出圖1零件中紅色標出的尺寸大小——左右針高度，同時檢測兩條PIN的位置度和垂直度；其中位置度是通過測量左右兩個PIN腳與標準位置的偏移量得出，測量精度為0.2mm。

根據客戶提出的要求，綜合考慮各個檢測點，需要兩臺相機分別從兩個方向“觀看”才能全部檢測，因此整體方案需要一套臺達一拖二DMV機器視覺系統來實現。

圖2 現場設備及相機安裝圖

圖3系統整體方案圖

如圖3所示，下方的相機用于檢測零件的垂直度和左右針的高度，上方的相機用于檢測零件的位置度（即兩PIN腳的位置與標準位置的偏移量）。

3  檢測原理

圖3中，下方相機通過環形上光源對零件的PIN照射，因零件兩個PIN腳頂部比較圓滑，所以經光源照射后會呈現兩個亮點（如圖4），然后從DMV控制器算法庫里選用“斑點”工具對兩個亮點的位置分別進行分析，使得到的兩個坐標值與標準位置坐標值相比較計算出兩個PIN腳的偏移量DL、DR，即為位置度。

圖4 下方相機拍攝效果圖 

圖3中，上方相機通過背光打光將零件輪廓清晰顯現，再選用“邊緣位置”工具提取各個特征點，通過函數計算左右針的高度H-L、H-R，如圖5。

圖5 左右針高度圖示

4  檢測方案分析

由于本案屬于高精度尺寸測量，因此在每次正式測量前需先對設備進行校正，即DMV首先運行校正程序（操作工手動操作），對標準樣件（尺寸最標準的樣件）進行拍照取像，將計算分析得出的參數存入DMV檢測系統，以提高系統檢測精度。

4.1 校正程序

主要目的是計算像素與實際尺寸的比例關系，同時也會把標準樣件左右針的坐標值存入內存，作為后面檢測程序計算的參考點。 

運行校正程序，獲取標準樣件截圖如圖6所示。

圖6 標準樣件截圖

圖6中，因相機拍到的照片是以像素Pixle為計量單位，而不是現實中以毫米為計量單位，因此需要校正程序對兩者進行轉化，計算比例關系K值。（注：因本案中上方相機和下方相機視野大小不同，所以比例關系K值也會不同。）

K計算公式如下：K值=被測物實際尺寸（mm）/相機測得像素數（Pixle）。

根據兩個相機測得像素值與零件實際尺寸的比例關系，K1、K2值計算結果如下：

K1=16.72mm/452pixel=0.03mm/pixle(一個像素值代表0.03mm)；

K2=2.54mm/278pixel=0.01mm/pixle(一個像素值代表0.01mm)；

在本方案中，校正程序同時會將標準件左右針的標準位置坐標值（X1,Y1）、（X2,Y2）存入DMV內存，以作為后面位置度計算的參考點。

4.2 檢測程序 

系統校正完畢，運行檢測程序開始檢測。

圖7 檢測程序運行相機截圖 

 首先，下方相機確定PIN腳的偏移量，通過DMV函數庫中“DIST（）”函數分別計算左右兩PIN腳與標準位置點的偏差：DL= DIST（X1，Y1，X1＇，Y1＇）/ K1，DR= DIST（X2，Y2，X2＇，Y2＇）/ K2，然后根據上方相機計算左右針高度。

4.3 驗收數據

通過以下10組驗收數據分析DMV的測量精度，得出該方案完全可以滿足客戶要求的0.2mm的檢測精度，DMV實際測量誤差只有0.02mm。

表1 驗收數據 (單位：mm)

  表2 系統配置

5  結束語

在零部件尺寸測量的應用領域中，臺達DMV視覺檢測系統為一些追求高效、高品質的生產廠商提供了最優質的檢測方案，滿足了客戶更高速、更便捷、更精準的測量需要，解決制造業發展中又一個瓶頸技術。

作者簡介：

王風路，男，出生于1981年，畢業于山東建筑大學機械設計制造及自動化專業，現就職于臺達集團--中達電通股份有限公司儀表產品開發處，主要專注于臺達機器視覺的技術支持以及市場開發。