視覺技術在鈑金檢測中的應用

文／李利軍·無錫市創視新科技有限公司

視覺技術在鈑金檢測中的應用

文／李利軍·無錫市創視新科技有限公司

視覺技術的應用領域

眾所周知，“視”是指眼睛可以看見事物，“覺”是指大腦能對所見事物進行分析處理。視覺技術就是讓機器擁有視覺功能，并替代人眼來做判斷，它都是通過圖像采集和軟件處理這兩個過程來實現的，其具體應用技術如圖1所示。

缺陷檢測

缺陷檢測廣泛應用于金屬、電子、薄膜、無紡布、紙張等行業，主要用來檢驗產品表面是否有劃痕、污點等不符合產品質量要求的瑕疵，是視覺技術應用最為廣泛的領域。

視覺測量

視覺測量主要應用于半導體行業。在理論上，視覺測量是很容易實現的。然而，在工業應用方面，目前最主要的問題在于如何保證測量的精度和穩定性。

視覺引導

視覺引導廣泛應用于機械手、機器人等行業，它是通過視覺系統對機器位置坐標進行引導，實現機器的準確定位，目前，幾乎所有的機器人都需要機器視覺系統的配合。

視覺識別

目前，視覺識別主要應用在人臉識別、車牌識別等方面。

MVC視覺測量系統

現代鈑金制造業趨于多品種、小批量生產，這種加工方式對生產流程的管控提出了很大挑戰。鈑金件的小批量生產需要經常對機床進行調整，如激光切割機編程、模具更換等，頻繁的調整會給加工帶來偏差或錯誤。如何保證各批次鈑金件的合格率，這就需要對每批次首件進行檢測。首件不合格將會導致產品的批量報廢，給企業帶來材料、人工等浪費。此外，大批量的鈑金件加工還需配合抽檢。

傳統鈑金檢測方法主要存在兩個問題：一是檢測時間太長，一些復雜的鈑金件其型孔就有幾十甚至上百個，再加上其他尺寸的檢測，人工測量往往要花費很長時間，這也延長了設備停機等待時間，而批次越多所造成的機器及人工浪費就越嚴重；二是精度難以保證，檢測結果容易受人為因素的影響，如“測量從哪個點開始”“測量基準的選取方式”等，導致了不同人員的檢測結果存在差異，若管控不力將導致不合格品流入市場，給企業帶來不可估量的損失。

MVC鈑金視覺檢測系統基于機器視覺技術，集光學、電子、計算機圖像處理技術于一體，專門用于鈑金檢測的精密測量儀器。它有效解決了人工測量偏差和一次成像范圍測量精度的問題，測量速度是傳統測量儀器的10倍以上，大幅提高了測量效率和測量精度，消除了人為誤差，實現了鈑金檢測的智能化。

MVC鈑金檢測系統的使用非常簡便，首先要將被測零件放置于測量平臺，通過拍照獲取零件輪廓，并與導入的CAD圖擬合，實現一鍵式測量，最后顯示檢測結果，零件的加工偏差、尺寸缺失等項目可直觀顯示，整個檢測過程不到一分鐘。

在研發設計之初，MVC鈑金檢測系統就緊密結合鈑金加工行業特點，基于CAD軟件平臺設計，使用戶可以直接導入被檢測鈑金件的CAD圖紙，并以此作為測量的基準。圖紙規范以CAD軟件為標準，對于因設計人員操作習慣導致的不規范圖紙，如多點、多線等情況，系統將自動判斷識別。MVC系統設計有虛擬卡尺功能，可用于檢測部分重要尺寸，如測量兩個圓之間的圓心距，只需點擊它們的圓周即可得出圓心距數據。對于超大零件，即超出檢測平臺范圍的鈑金件，系統采用兩次或多次拍照的方式獲取零件圖像，通過選擇基準點進行快速拼接測量，解決了鈑金件因超出測量范圍就無法檢測的問題。逆向測量可以實現樣品到圖像的快速轉換，為產品設計等提供依據。MVC系統的檢測結果可直觀顯示，對不同的尺寸偏差分別以不同顏色加以區分，檢測報表可實現輸出打印，便于用戶對每批次產品的檢測結果進行存檔備案。

MVC系統的技術特色

取像頻閃

視覺測量技術的重點在于光電和圖像處理。光源為機器視覺系統提供原始信息載體，是圖像采集的重要組成部分。光源照明效果直接影響后期的圖像處理，LED光源具有壽命長、反應速度快、無閃爍，以及形狀、顏色便于控制等優點，保證了高質量圖像輪廓的獲取，結合MVC系統設計的取像頻閃技術，不僅節能環保，更延長了LED光源的使用壽命。

增加材質修正功能

考慮到鈑金件會使用不銹鋼、銅板、鋁板等材質，而不同材質的感光系數又不盡相同，特別是陰影反光會對成像系統的轉換產生微小影響，為了保證檢測結果的精度，MVC系統圖像算法增加了多種材質的系數修正功能，減小了零件因材質不同而帶來的尺寸偏差。

采用高精密標準玻璃標定板

標定板是機器視覺、圖像測量、攝影測量、三維重建等的關鍵工具，主要作用是校正鏡頭畸變、確定物理尺寸和像素間的換算關系，以及確定物體表面某點的空間位置與其在圖像中對應點之間的相互關系。通過相機拍攝帶有實心圓陣列標準標定板，經過標定算法的計算，可以得出相機的幾何模型，從而得到高精度的測量和重建結果。傳統的標定采用菲林標定板，其優點是價格便宜，但不容易保存，在使用過程中常因材質不平整等因素導致畸變。玻璃標定板雖然價格昂貴，但其不受材質因素影響，采用實心圓陣列圖案CG-100-D，配合圖像軟件算法，保證了視覺測量的精度。

采用分區域校準枕形、桶形畸變

由于拍攝視野較大，特別是視野邊緣處，如桶形和枕形畸變會對測量精度存在微小影響。為校正鏡頭畸變，確保物理尺寸和像素間的轉換關系，特別采用分區域畸變校準方式。

采用雙臂立式結構

設備采用雙臂立式結構，成像系統位于測量平臺上方，橫梁雙臂與工作臺緊密結合，整個設備不會受外部振動等因素影響，非常適合放置車間配合機床使用。

鈑金行業是現代制造業中的基礎產業，機器視覺技術作為工業現代化不可或缺的技術力量，將迎來更大的機遇，鈑金視覺檢測系統作為機器視覺技術的一個應用典范，為鈑金行業乃至整個制造業的發展提供了有力支撐。