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act视觉系统设计|机器视觉在线检测汽车零件的位置和朝向


北京联盟_本文原题：机器视觉在线检测汽车零件的位置和朝向
在汽车制造行业 ， 用涂胶来代替焊接 ， 有利于工程师设计出更加轻量化、甚至在某些情况下更加强大的装配件 。 汽车的保险杠、侧围板 ， 以及需要用粘合剂与车身主体或其他零件连接起来的各种汽车壳体 ， 它们都需要非常精准的粘合 ， 以确保实现零件和装配件的既定功能 。
位于杭州的吉利汽车公司的粘接生产线 ， 就是一个很好的例子 。 加载到粘接生产线上的零件 ， 如果放置的位置或朝向不正确 ， 将会导致材料浪费、零件过早失效 ， 或是导致自动涂胶机与托盘上的零件相碰撞 ， 进而导致停机状况 。
过去 ， 将零件装载到托盘中 ， 一直是通过人工操作完成的 ， 而且之前的零件检测 ， 也是人工借助计量器来手动检测的 ， 这个步骤不仅非常耗时 ， 而且容易出错 。 对于操作员来说 ， 要满足零件放置的位置误差在0.5mm以内、角度误差少于1° ， 是一项非常艰巨的挑战；并且 ， 如果生产商需要在1分钟内汇报多达20个零件的位置 ， 仅靠人工检测是不可能完成这些任务的 。
位置和朝向检测
这正是为什么吉利要积极与加拿大Bluewrist公司合作的原因 ， 吉利希望为其涂胶应用工序开发出一种“能够自动调整零件朝向的更快速、更精准的方法” 。
一旦视觉传感器开始扫描条形码 ， 托盘就会移动到一个通道中 ， 在那里 ， 随着托盘沿着传送带移动 ， 两个来自德国Wenglor公司的MLWL223 weCat3D 3D轮廓传感器 ， 从顶部扫描托盘和零件内部（见图1） 。 MLWL223传感器的Z轴向工作范围为300~1000mm ， 测量范围达700mm ， X轴向的测量范围为280~830mm ， 并配备一个波长660nm的红色激光源 。 Bluewrist公司工程部总监Jay Lu介绍说 ， “Bluewrist公司的scanXtream软件能在几百毫秒的时间内执行3D点云处理、特征提取和3D对齐 ， 并且能在5s内确认零件的位置和朝向 。 ”
act视觉系统设计|机器视觉在线检测汽车零件的位置和朝向
本文插图

图1：随着托盘沿着传送带移动 ， 两个3D轮廓传感器从顶部扫描装满汽车零件的托盘
“这些都是尺寸很大的托盘 ， 因此我们要同时处理大量的3D数据 。 如果没有优化的软件支持 ， 这个处理过程所花费的时间 ， 对于在线检测系统而言会非常长 。 ”Jay Lu说 ， “在离线软件中对多达20个零件进行扫描和处理 ， 提取出所有这些信息需要会花上几分钟的时间；而在在线检测中 ， 我们必须在几秒钟的时间内提取出所需要的一切信息 。 ”
强大的软件
如果所有的零件位置都处于位置公差允许的范围内 ， 部件的六个空间坐标XYZWPR姿态会通过TCP/IP协议和西门子的可编程逻辑控制器（PLC）发送给来自日本Fanuc公司的一台机器人 ， 用于涂胶应用（见图2） 。
Jay Lu介绍说 ， 灵活性和定制化是scanXtream软件的附加优势 。
“吉利有很多种型号的零件 ， 因此它的工厂生产线自然也是灵活且具有弹性的 。 ”Jay Lu说到 ， “利用scanXtream软件 ， 他们可以轻松地根据需要 ， 针对新的或者不同的零件 ， 对生产线进行重新编程 。 我们可以帮助他们在软件内进行这些更新 ， 这样他们就不用从零做起开始新的处理过程了 。 ”
Bluewrist公司的SPCWorks在线空间数据控制和报告软件 ， 能让吉利跟踪单个零件的历史和数据 ， 它允许操作员更新处理进程 ， 以包括装载和卸载的过程数据 。
Bluewrist公司表示 ， 该软件收集和报告来自机器视觉系统的位置和朝向数据 ， 生成的报告可以被团队成员使用 ， 用以监测和访问过程的稳定性 ， 以便预测和防止缺陷或其他异常问题的产生 。
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