鏈輪成品品控流程的優化

王莉 楊京兆 孟清 朱艷

摘要：本文對傳統的鏈輪成品品控流程進行優化，利用機器視覺、激光測距技術減少人工的參與，從而減少長度測量中不確定度最大的一個分量、做到真正意義的“全參數檢測”、具有“數據出廠”的能力。同時，在鏈輪品質檢測的關聯環節中提高信息化程度、自動化水平，解決了產品唯一性數據斷節的問題。

關鍵詞：鏈輪;品控;機器視覺;激光測距

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）30-0271-04

1概述

鏈輪是傳動件中的一個重要分支，作為一種動力設備主要部件，其對工業動力設備的安全運行、節能增效、抗疲勞度起到關鍵性作用。

鏈輪生產制造完成后，鏈輪成品的品控參數檢測是一個關系到下游企業產品質量的重要環節，目前該環節大量依賴于人力手工測量零件尺寸的參數及瑕疵，一方面，消耗了大量的勞動力，并且因為人工的參與，導致引入了長度測量中不確定度最大的一個分量;另一方面，由于鏈輪的結構參數相對比較復雜，無論從效率還是經濟利益出發，人工測量很難做到真正意義“全參數檢測”，并且人工檢測的數據是一種內部行為，是沒有“數據出廠”的能力。與此同時，在鏈輪品質檢測的關聯環節中（例如鏈輪成品的檢后運輸、打包、入庫、貼標等）均存在著信息化程度不高、自動化水平不高、產品唯一性數據斷節等問題。

因此，本文對鏈輪成品品控流程進行了改造，將操作分為四大環節，第一環節是成品拾取、分揀、傳送;第二環節是成品缺陷、尺寸、硬度的檢測;第三環節是成品檢后分類、裝箱打包、數字鋼印;第四環節是裝箱后分類、人庫、出庫。生產鏈如圖1所示。

2重點技術描述

2.1檢測單元

2.1.1成品的拾取、分揀、傳送

本環節緊接鏈輪成品生產完成后，用機械臂將加工完畢的鏈輪放置于成品架中，等待人工將樣品拾取的步驟，目標將成品改造或替換成對成品具有拾取能力的分揀裝置，使鏈輪成品按照尺寸大小、檢測項目、批次分揀等定制需求，按經規劃后的最佳路徑，通過合理方式傳送至檢測環節。最終目的是以最佳的檢測單元配比，實現工廠產品100%的過檢率。

2.1.2成品缺陷、尺寸、硬度的檢測

本環節緊接上一環節傳送至檢測倉的鏈輪樣品，依次經過缺陷檢測、視覺尺寸檢測、激光尺寸檢測、其他定制項目檢測等檢測裝置，對每一個樣品進行數字化打標。檢測是核心環節，在本環節產生的數據，只要經過合理的運作，即可實現賦予檢測數據極高采信度的目的，并提供給下游廠家直接采用。

2.1.3成品檢后分揀、浸油、裝箱、打包、加入數字鋼印

本環節的任務是完成樣品的檢后分類及唯一性標識，主要目標是實現從檢后樣品的無人化裝箱，并做好每一個及每一箱樣品的溯源級數據跟蹤，為上一步的數據打上不可篡改的數字鋼印，最終目的是以真正無人環節，實現數據的無可篡改。

2.1.4裝箱后分類、入庫、出庫

本環節的目標是倉儲的無人化運作，從入庫、盤庫到出庫，真正實現全機械化。是工廠實現信息化、智能化、無人化的最后一步。

2.2原理描述

機器視覺是用機器代替人眼來做測量和判斷的技術方式，也是人工智能正在快速發展的一個分支。機器視覺系統是通過機器視覺產品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統，得到被攝目標的形態信息，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號;圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。機器視覺系統最基本的特點就是提高生產的靈活性和自動化程度。在一些不適于人工作業的危險工作環境或者人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺。同時，在大批量重復性工業生產過程中，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產的效率和自動化程度。

激光測距是以激光器作為光源進行測距。根據激光工作的方式分為連續激光器和脈沖激光器。氦氖、氬離子、氪鎘等氣體激光器工作于連續輸出狀態，用于相位式激光測距;雙異質砷化鎵半導體激光器，用于紅外測距;紅寶石、釹玻璃等固體激光器，用于脈沖式激光測距。激光測距儀由于激光的單色性好、方向性強等特點，加上電子線路半導體化集成化，與光電測距儀相比，不僅可以日夜作業，而且能提高測距精度。

3方案設計

3.1測量情景分類

本文根據鏈輪產品的工藝流程與生產現狀，設計了零件自動檢測設備再輔以定制的自動運送、上下料、分揀等機構，以實現鏈輪零件尺寸全檢的目標。根據測量項目的不同，將測量工位設計為四個;根據零件尺寸不同，將待檢零件分為三個大類，不同的零件尺寸配套有特殊的限位工裝，在測量時需根據尺寸分類更換限位工裝，此過程可以由人手工進行，也可以由自動裝置進行，如表1、表2所示。

全自動測試軟件可以自動識別三種零件并流程化完成四個工位的測量和分類。鏈輪尺寸測試工位由四個獨立的測量工位、零件運送機構、零件分揀機構，以及上下料機構等四部分組成。獨立測量工位主要由支架、工業相機、鏡頭、光源等部件組成，各部分模塊相對獨立、可以方便更換和升級。

3.2測量工位介紹

測量工位1主要負責鏈輪徑向尺寸的測量，細節結構和參數如圖2所示。

測量工位2主要負責鏈輪鍵槽的三個尺寸的測量，細節結構和參數如圖3所示。

測量工位3主要負責鏈輪軸向尺寸的測量，細節結構和參數如圖4所示。

測量工位4主要負責鏈輪表面的深坑以及鍵槽的深度尺寸的測量，細節結構和參數如圖5所示。

3.3運動機構

零件運送機構由三個垂直方向上（即三維空間坐標的XYZ三軸）的直線模組組成。一個方向為豎直方向（z軸），一個方向平行于四個獨立測量工位方向（x軸），一個垂直于四個獨立測量工位方向和豎直方向（Y軸）。在Y軸末端安裝有可以沿z軸方向水平360°旋轉樣品固定工位。零件在運送裝置上可以完成工位切換、高度調整（鏡頭距離調整）、角度調整（沿軸線旋轉）、翻轉等動作。

零件分揀機構和上下料機構主要結構為懸臂式直線滑臺。在滑臺z軸方向安裝有柔性夾具或者是電磁吸附裝置，可以將零件拾起，并擺放到指定的位置，完成分揀的動作。

3.4大尺寸零件測量

需要特別說明的是，上述方案是針對MOI尺寸的鏈輪零件設計的。對于M02與M03尺寸的零件，進行簡單的升級和調整即可適用。

M02與M03尺寸，將工位1與工位2合并，采用多相機拍攝拼接圖片后再進行測量，工位3、工位4結構不變。其中M02尺寸可以采用多個相機組成矩形陣列，進行照片拍攝與拼接處理，如圖9所示。

M03尺寸不僅需要采用多個相機組成矩形陣列，同時需要有機構帶動相機轉動，進行多次照片拍攝與拼接處理，如圖10所示。

4結束語

綜上所述，優化后的鏈輪成品品控流程具有以下特色與優勢：

1）相機、鏡頭等視覺組件位置固定，測量精度高;

2）軟件自動進行符合性判定，給出零件類型和狀態等信息;

3）工件無須轉動，視野全覆蓋，測量速度快;

4）集成平面視覺測量與激光測量，功能強大;

5）多種預留接口以便后續拓展升級功能。

從而減少長度測量中不確定度最大的一個分量、做到真正意義的“全參數檢測”、具有“數據出廠”的能力。同時，在鏈輪品質檢測的關聯環節中（例如鏈輪成品的檢后運輸、打包、入庫、貼標等）提高信息化程度、自動化水平，解決了產品唯一性數據斷節的問題。