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    摘要：機器視覺技術在汽車制造業中的應用，大大提高了工藝運行質量和生產效率，降低了勞動強度，已在不少國內大企業得到成功的應用。本文介紹了邁思肯機器視覺技術在汽車制零部件制造業中的應用實例，通過闡述其技術特點和所顯示的優越性，展現了這項新技術在汽車制造業的應用前景。

    關鍵詞：汽車；檢測；二維碼；邁思肯機器視覺；自動化；OCR

   引言

   當今的汽車中日益增加的復雜性增大了在生產中產生缺陷的可能性，但是汽車制造商卻很難在競爭異常激烈的市場中承擔這些缺陷。為了達到客戶要求的質量，制造商和他們的供應商不斷地依賴于在產品多樣化階段阻止缺陷的高效方法。而這個方法就是機器視覺。如果可以對汽車重要零部件進行全程跟蹤，無論是在零部件生產階段，組裝還是銷售完成后的階段，對于制造商和消費者，其效益都是不可估量的。
   
                       

   直接零件標記(DPM，Direct Part Marking) 是指直接在產品的標件上打出標記，而不使用像不干膠標簽這樣的基材，這樣可以更準確地追蹤每個發動機的零部件（包括內部和外部），并可以在發動機壽命周期內的任一時間查詢某一零件的歷史。除了工人可讀信息，其焦點就是二維數據矩陣碼（如Data Matrix），主要通過針打、激光或者蝕刻等方式將其刻在部件上。相對于一維條碼可以包含12到15個字符而言，每個高密度數據矩陣碼可包含多達2000個字符。并且幾乎可以印在任何材料上，不受版權限制并具有糾錯能力。如何讓直接零件標記(DPM)發揮最大作用取決于三個方面：首先，需要在金屬上用激光或氣動浮針打出清晰可靠的二維碼Data Matrix；其次，要能夠準確識讀出金屬上的二維碼Data Matrix；最后，還能將讀到的數據直接輸送到上一層管理系統。汽車零部件制造廠擁有各種全自動生產線，首先激光打標機在部件表面標記出數字字母編碼和Datamatrix 編碼（統稱為可視碼）這兩種編碼，這樣每一個零件就能夠通過特殊的編碼加以辨認，激光打標機作用于工件表面所產生標記的突出特點是其牢固永久性。一旦完成了打標，零件在生產線上將經過一系列的檢查和控制。

   由此可見，在全自動的生產線上，采用機器視覺，計算機網絡技術以及信息系統與數控加工工藝有機地連接在一起，組成了一個實時的生產數據采集系統，可以對加工數據進行定量采集與分析，真實地記錄零部件生產全過程的自然情況，實現了人工根本無法完成的任務。通過直接零件標記(DPM)工藝實現了全程質量跟蹤后，就可以在零部件壽命周期內的任一時間查詢某一零件的歷史，數據信息，由此也為制造商在修理或更換零部件時提供了巨大的便利。

   項目背景

   國內某知名企業是一家汽車零部件制造企業，在某個汽車零部件的墊圈表面上刻有字母和直接零件標記（DPM），字母和DPM碼代表的是產品的型號。在這個視覺項目中，該企業需要讀取墊圈表面字母的有/無，或需要讀取DPM，或者兩者同時進行。墊圈的表面字母是激光蝕刻的，字母代表的是產品的型號。由于產品的批次數字是事先在打標機中設置好的，并不存在打錯的問題，而存在可能打不上的問題。因此不需要進行OCR驗證，只需要檢測字母是否打上即可。如果在使用中工人發現沒有字母（打條碼工人無法直接識讀）的話就不知道墊圈的型號，因此無法給設備安裝墊圈。更重要的是有些更關鍵的墊圈需要在生命周期內同時進行跟蹤和追溯，因此需要在墊圈表面同時打上DPM碼和產品編號，因此需要即讀碼又判斷有無。否則在沒有DPM碼情況下無法進行終生的產品追蹤和追溯。
         
                      

    系統描述

   該項目最終選擇了邁思肯公司的最新產品Vision HAWK智能相機，VisionHAwk 是一款集成了光源的靈活的工業智能相機，體積小巧，設計緊湊，內含高分辨率光學變焦，即插即用，使用方便。它帶有邁思肯專利的液體鏡頭自動對焦功能和高分辨率模塊光學變焦系統，可令Vision HAWK在距離物體大約33毫米至2米的范圍內進行檢測。以太網連接方式保證快速的傳送數據。堅固的工業設計可保證Vision HAWK應用于各種各樣的復雜工業環境。這款智能相機除了具有邁思肯一貫強勁的讀碼功能以外，還提供了模板匹配和檢測有無的工具。因此無論是客戶單純要求解碼，還是檢測有無，VisionHawk都可以滿足客戶的需求。給客戶提供了多樣化的解決方案。所采用的軟件是邁思肯的AutoVISOIN 軟件， AutoVISION帶有直觀的用戶界面，可以指導用戶連接裝置，配置硬件，編輯任務和監視結果。使用時會自動檢測所有兼容裝置進行配置。在使用過程中，能提供實時的反饋和結果。AutoVISION包含了邁思肯強大的X-mode解碼功能，可讀取一維碼和二維碼，使用內置的或用戶自定義的字體進行OCR識別。Autovison產品有效的解決了客戶需要分別或同時需要讀明碼和暗碼的要求。既保證了產品可以進行終身的追蹤和追溯，又可以保證工人的應用的過程中人眼即可識別出產品型號保證安裝的質量。除此之外，不需要另外購買光源，因此成本也大大節省。
        
                   

   如圖 1 所示，Vision HAWK 相機安裝在墊圈上方，在AutoVISION軟件里配置參數后運行Auto Vision的“檢測有/無”工具，可以看到字符“CYPR”被完整的標記出來。如圖2所示。如果用一個圓環遮擋住另一個圓環，掩蓋住數字，測試后可以看到“檢測有/無”的提示失敗。如圖3所示，亦可以使用AutoVision工具中的“模板尋找”，將“CYPR”訓練為模板。如果可尋找到該模板則認為有字符，否則報警。因此在這個應用項目中，在使用Vision Hawk的內置鏡頭和光源的情況下，不需要任何其他外接附件，使用“檢測有無”和“模板匹配”兩個算法皆可完成四個字符有無的檢測。

   結語

    該系統現已成功運用于國內外多家汽車的生產線上，不僅滿足用戶的現有需求，而且還為用戶預留很多的功能和升級空間，這些功能在今后的檢測任務中將會發揮更多的作用，為用戶解決更多的問題，節省很多的升級費用。更重要的是該系統能嚴格的控制用戶產品的質量，減少了很多的人工成本。隨著工業自動化水平的不斷提高，人工費用的增長，該系統的應用前景將會更加廣闊。  

   摘自《自動化博覽》2012年第一期