背景描述

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，輪轂產(chǎn)量也在不斷增長。輪轂，作為汽車的支撐部件，承載著車輛的重量和全部載荷，是車輛安全的重要保障，其質(zhì)量關(guān)系到車輛行駛的安全問題，因此，輪轂的質(zhì)量檢測(cè)變得尤為重要。傳統(tǒng)上，汽車輪轂主要依靠人工進(jìn)行檢測(cè)，這種方式效率低下且無法保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。隨著自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到機(jī)器視覺在輪轂檢測(cè)方面的重要作用。?

本文針對(duì)汽車輪轂質(zhì)量檢測(cè)的實(shí)際需求，分析汽車輪轂質(zhì)量檢測(cè)現(xiàn)狀及存在問題，提出基于機(jī)器視覺的汽車輪轂質(zhì)量自動(dòng)化檢測(cè)方案。該方案通過利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)化定位和識(shí)別；利用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)工件進(jìn)行在線自動(dòng)識(shí)別與檢測(cè)；對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理、分析、判斷以及輸出結(jié)果；最后由設(shè)備控制系統(tǒng)自動(dòng)完成整個(gè)檢測(cè)過程。該方案提高了輪轂質(zhì)量檢測(cè)效率和精度，保證了生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性。

檢測(cè)基本需求

本項(xiàng)目檢測(cè)方案是一種基于機(jī)器視覺的汽車輪轂質(zhì)量自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)對(duì)象為汽車輪轂及模具，采用面結(jié)構(gòu)光非接觸式三維快速檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速自動(dòng)檢測(cè)，包括自動(dòng)化掃描系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在預(yù)定的檢測(cè)工位實(shí)現(xiàn)汽車輪轂及模具三維輪廓數(shù)據(jù)的獲取，并將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)通過特定算法進(jìn)行計(jì)算，提取關(guān)鍵尺寸信息給出報(bào)告。其中，檢測(cè)設(shè)備采用來高科技公司i9型號(hào)的三維掃描儀，其2K光機(jī)分辨率為1920×1080，相機(jī)分辨率為1200萬，采集速度≤1.3秒，采集精度在±0.005-0.015。

設(shè)備集成方案

關(guān)鍵技術(shù)

01 工件自動(dòng)定位與識(shí)別技術(shù)

為保證檢測(cè)精度和檢測(cè)效率，采用機(jī)器視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)輪轂的自動(dòng)定位與識(shí)別，實(shí)時(shí)獲取工件的坐標(biāo)數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)更新設(shè)備的控制系統(tǒng)，使設(shè)備按照預(yù)設(shè)好的程序完成整個(gè)檢測(cè)過程。

02 圖像預(yù)處理技術(shù)

對(duì)采集到的圖像進(jìn)行放大、濾波、邊緣檢測(cè)等處理，提取輪轂圖像中的特征信息，以滿足后續(xù)的識(shí)別和處理。

03 圖像分割技術(shù)

將采集到的原始圖像通過一定方法進(jìn)行處理，去除噪聲，對(duì)圖像進(jìn)行區(qū)域提取和分析，進(jìn)而判斷出工件具體位置，得到檢測(cè)結(jié)果。本方案采用基于 Canny算子的邊緣檢測(cè)算法進(jìn)行輪轂邊緣提取。

系統(tǒng)流程

該系統(tǒng)由工業(yè)相機(jī)、圖像采集裝置、圖像處理軟件、控制器等組成。工業(yè)相機(jī)通過USB接口連接到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與工控機(jī)相連接。該系統(tǒng)通過圖像采集裝置采集到被測(cè)工件圖像后，首先進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行分析、判斷和輸出結(jié)果，最后由控制器自動(dòng)完成整個(gè)檢測(cè)過程。

針對(duì)汽車輪轂自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)要求

1.對(duì)機(jī)加工后的汽車輪轂的輪廓掃描，要求檢測(cè)過程全自動(dòng)，可檢測(cè)全部類型的汽車輪轂。

2.對(duì)汽車輪轂毛胚件的輪廓掃描，要求檢測(cè)過程全自動(dòng)，可分析毛胚件余量分布。

3.掃描最大輪轂尺寸可達(dá)22寸（重量約20kg），相應(yīng)的底模尺寸為直徑520mm,高度175mm（重量為120kg）。

4.對(duì)汽車輪轂?zāi)＞叩妮喞獟呙?，要求可分析模具情況，指導(dǎo)修模。

5.自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)的項(xiàng)目主要包括：①產(chǎn)品的三維輪廓形狀及偏差；②二維尺寸精度。

6.三維掃描儀的檢測(cè)精度要求：單幅測(cè)量精度±0.02mm以內(nèi)、重復(fù)精度±0.02以內(nèi)（相對(duì)于真值的偏離，標(biāo)準(zhǔn)球測(cè)試）。

7.檢測(cè)周期：最長檢測(cè)周期≤10分鐘/件。

8.測(cè)量方式：面結(jié)構(gòu)光非接觸式，可根據(jù)預(yù)先規(guī)劃的測(cè)量路徑，由機(jī)器人帶動(dòng)測(cè)量裝置從不同位置自動(dòng)對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行完整的三維測(cè)量。

9.自動(dòng)標(biāo)定：設(shè)備可以進(jìn)行自動(dòng)化標(biāo)定，一鍵操作，自動(dòng)標(biāo)定。

10.機(jī)械臂，6自由度，負(fù)載不小于7kg。

11.集成設(shè)備功能：具備測(cè)量路徑規(guī)劃、測(cè)頭系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)檢測(cè)以及檢測(cè)報(bào)告自動(dòng)輸出等功能。

輪轂測(cè)量數(shù)值及三維數(shù)據(jù)模型

方案總結(jié)

隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，傳統(tǒng)的手工操作模式已逐漸被機(jī)器人自動(dòng)化模式所取代。該方案大大提高了汽車輪轂質(zhì)量檢測(cè)的效率和精度，同時(shí)降低了人力成本。因此，進(jìn)一步研究汽車輪轂質(zhì)量檢測(cè)的自動(dòng)化、智能化以及高效化的應(yīng)用具有廣泛的市場價(jià)值。

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