在傳統(tǒng)工業(yè)中，汽車和卡車中使用的大多數(shù)發(fā)動機缸體采用砂鑄工藝制造，該工藝包括將熔融金屬鑄造到砂模中。在鑄造完成后，冷卻發(fā)動機缸體，然后進一步處理以去除表面缺陷。
一家大型汽車供應商正在使用配備機器人視覺檢測系統(tǒng)的定制自動化生產(chǎn)線來檢查發(fā)動機氣缸是否存在缺陷。在加工步驟完成后，必須檢查發(fā)動機缸體以檢測諸如加工表面上的劃痕之類的缺陷。此外，系統(tǒng)必須確保鉆孔和冷卻劑通道中存在螺紋，并且在鑄造過程中存在由氣體和污染物引起的空隙或孔(孔隙)。在進行組裝過程的下一階段之前，必須在同一檢查站讀取在圓筒上印刷或激光標記的條形碼或字母數(shù)字組合數(shù)據(jù)。
這是一家為其母公司和其他汽車制造商提供發(fā)動機的大型汽車制造商的任務。為了完成發(fā)動機缸體檢測任務，該公司與Harry Major
Machine簽訂了一份分包合同，以創(chuàng)建一個帶有機器人視覺檢測系統(tǒng)的定制自動化生產(chǎn)線。像許多這樣的系統(tǒng)一樣，機械工程和機器人視覺的結合使得該系統(tǒng)獨一無二。當發(fā)動機缸體完成最終加工并進入系統(tǒng)輸送機時，通過連接到工廠可編程邏輯控制器(PLC)的接近開關在視覺站檢測它們的存在。
PLC驅動旋轉提升機構(圖1中所示的紅色部分)以將發(fā)動機缸體(未示出)提升到輸送機上方。
由于不需要檢查發(fā)動機缸體的平底，因此只需要檢查頂部氣缸蓋表面和氣缸周圍的側面。這可以通過具有視覺功能的機器人來實現(xiàn)，該機器人圍繞發(fā)動機缸體的四個側面移動以保持汽缸在生產(chǎn)線上靜止。然而，為了生產(chǎn)出具有成本效益的系統(tǒng)，Harry
Major Machine工程師決定將發(fā)動機缸體旋轉180°，以便可以使用低成本的Fanuc LR Mate 200iD來完成相同的任務。
為了自動檢查發(fā)動機缸體，LR Mate 200iD機器人需要兩個攝像系統(tǒng)。由于Harry Major
Machine的專家正在為汽車制造商構建自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)，該公司已與Leoni工程產(chǎn)品和服務公司簽訂了一份分包合同，該產(chǎn)品旨在設計一種檢查發(fā)動機缸體的機器人視覺系統(tǒng)。雖然可以使用寬視場(FOV)攝像機來檢查空隙區(qū)域并檢查鉆孔內是否存在插頭和螺紋，但需要更高的分辨率來捕獲氣缸體上的條形碼和凸起的點字母數(shù)字。從圖1中可以看到安裝在機器人上的攝像頭。雖然可以使用寬視場(FOV)攝像頭檢查空隙區(qū)域并檢查鉆孔內是否存在插頭和螺紋，但需要更高的分辨率來捕獲氣缸體上的條形碼和凸起點字母數(shù)字。
為獲得光圈區(qū)域的圖像，配備Edmund Optics 8.5mm鏡頭的康耐視In-Sight 7802智能相機安裝在LR Mate
200iD機器人上。為了突出發(fā)動機缸體上的缺陷，Smart Vision
Lights的平面漫射光耦合到相機。通過使用這種較小波長的光線并將8.5mm鏡頭與Midwest Optical
Systems的藍色帶通濾光器相結合，您可以更加有效地看到劃痕等缺陷的對比度并捕獲發(fā)動機缸體。它上面有任何間隙和孔洞。由于發(fā)動機缸體的尺寸非常大，因此機器人視覺系統(tǒng)需要經(jīng)過預先編程的路徑以獲得需要檢查的突出部分的圖像。
為了在發(fā)動機缸體上獲得激光蝕刻和斑點圖像，需要更高分辨率的成像。再一次，安裝在LR Mate 200iD上的康耐視In-Sight
7802智能相機用于捕捉代碼圖像，但智能相機配備了Edmund Optics的16 mm鏡頭，以獲得所需的更精細細節(jié)。
16mm鏡頭不是使用平面漫射光來照亮字母數(shù)字和條形碼，而是配備了Smart Vision
Lights的RM75藍色LED環(huán)形燈。這允許光源用于明場/暗場模式的一部分。一旦16mm鏡頭配備藍色帶通濾光片，字母數(shù)字和2D條形碼的對比度將變得更加明顯。
在操作中，圖像表面，螺紋孔，字母數(shù)字和2D條形碼的檢查分兩個階段進行。在發(fā)動機缸體升高到位后，捕獲發(fā)動機缸體的頂部和最近兩側的圖像。捕獲這些圖像后，將圓柱體旋轉180°并捕獲兩側的剩余圖像。然后使用安裝在兩臺In-Sight
7802智能相機上的In-Sight Explorer軟件分析這些圖像。
由于發(fā)動機缸體的尺寸非常大，機器人視覺系統(tǒng)需要經(jīng)過預先編程的路徑來捕獲需要檢查的突出部分的圖像(參見圖3)。這包括檢查氣缸表面是否有劃痕和空隙，檢查安裝孔中的孔，密封塞，以及讀取部件上印刷的QR碼和人類可讀代碼。可以在圖像的中心看到要找到的密封塞，而在上部中心可以看到字母數(shù)字和二維碼。當視覺系統(tǒng)在圓柱體表面上移動時，相機系統(tǒng)捕獲圖像。但是，不需要處理整個圖像，因為只需要分析圖像的特定區(qū)域。對于任何孔缺陷，可能僅需要分析圖像的一部分。為此，首先將機器人移動到特定的已知位置，并捕獲發(fā)動機缸體區(qū)域的圖像(a)。然后使用預先編程的方式隔離待檢查區(qū)域(以紅色顯示)(b)。例如，對于任何孔隙缺陷，可能僅需要分析圖像的一部分。為此，首先將機器人移動到特定的已知位置并捕獲發(fā)動機缸體區(qū)域的圖像(參見圖4a)。然后使用預編程的方法隔離需要檢查的區(qū)域。為每個特定的發(fā)動機缸體手動預編程這些區(qū)域，然后系統(tǒng)自動運行。要檢查的區(qū)域以紅色突出顯示。為了檢查空隙缺陷，使用帶有8.5mm鏡頭和平面漫射光源的In-Sight
7802智能相機拍攝圖像。然后使用在In-Sight 7802相機上運行的Cognex In-Sight blob finder工具分析圖像。
類似地，為了檢查零件孔中是否存在螺紋，還使用了康耐視PatMax視覺工具。然后使用帶有16mm鏡頭和環(huán)形燈的In-Sight
7802智能相機讀取字母數(shù)字和點噴數(shù)據(jù)，在智能相機和OCR / OCV中運行Cognex 2DMax QR碼讀取器以讀取字母數(shù)字數(shù)據(jù)工具。
然后，檢查任務的結果通過以太網(wǎng)傳輸?shù)较到y(tǒng)的PLC。在發(fā)動機缸體通過所有檢查任務后，它可以繼續(xù)在輸送機上運輸?shù)较乱粋�裝配站。如果發(fā)現(xiàn)任何缺陷，請將QR碼引擎塊轉移到單獨的工作站進行返工。
目前，該系統(tǒng)已在汽車制造商處運行，以檢查發(fā)動機缸體的機加工表面上的小至0.8mm的缺陷并驗證螺紋孔和塞子的存在。該系統(tǒng)還以72秒的周期測量軸承蓋在發(fā)動機缸體上的定位，并驗證氣缸體上的字母數(shù)字和二維碼。
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