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機(jī)器視覺是近年來迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)技術(shù)，但就現(xiàn)在中國自動(dòng)化發(fā)展水平而言，自動(dòng)化程度還不夠，可發(fā)展空間非常大。機(jī)器視覺的應(yīng)用會(huì)對(duì)自動(dòng)化水平帶來前所未有的快捷、安全、方便。是為企業(yè)節(jié)省成本的最佳選擇。目前，國內(nèi)市場逐漸涌現(xiàn)出越來越多的機(jī)器視覺自動(dòng)化公司。本期機(jī)器視覺的專欄，就集合了一些機(jī)器視覺廠商的最新應(yīng)用案例。

皮爾磁SafetyEYE安全照相系統(tǒng)在焊裝車間的應(yīng)用

    在戴姆勒－克萊斯勒的裝配廠里，許多工作站中擋風(fēng)玻璃被預(yù)先裝配到車身，操作人員將一個(gè)前擋風(fēng)玻璃插入到一個(gè)裝置中，擋風(fēng)玻璃通過排煙罩殼固定，操作人員安裝真空固定的光、雨傳感器，然后在外邊緣涂上膠粘劑，從而使得擋風(fēng)玻璃能夠連接到車身上，要完成整個(gè)的工作流程，操作人員必須離開工作站并啟動(dòng)自動(dòng)模式。這些工作站的大小大約是3 x 1 x 2米（寬、深、高），在這樣的工作站內(nèi)，操作人員的安全保障主要是通過光幕和激光掃描儀來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)有操作人員進(jìn)入到工作站時(shí)，光幕就會(huì)切斷所有危險(xiǎn)的移動(dòng)。激光掃描儀用于防止侵入被保護(hù)的區(qū)域，這也就意味著直到人離開危險(xiǎn)區(qū)域才可以通過腳踏開關(guān)或按鈕開啟工作站。除了以上系統(tǒng)的投資之外，在工廠的工程、安裝和調(diào)試的過程中也會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)?shù)馁M(fèi)用，所有的安全元件都必須安裝、固定并且在相應(yīng)的總線分站上建立獨(dú)立的紀(jì)錄文檔，當(dāng)然也不能忘記在操作的過程中產(chǎn)生的費(fèi)用，包括在設(shè)定的間隔內(nèi)重復(fù)測試所產(chǎn)生的費(fèi)用。

    戴姆勒－克萊斯勒現(xiàn)在利用SafetyEYE來保護(hù)兩個(gè)互成90°的兩個(gè)車間。采用了SafetyEYE之后，可以將光柵、掃描儀、安全地毯等全部移除。SafetyEYE將會(huì)被安裝在大約4米能夠看到兩個(gè)工廠的高度，也會(huì)對(duì)檢測區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。因此每個(gè)工作站被定義為一個(gè)檢測區(qū)域組，這些工作組將會(huì)獨(dú)立于其他的元件單獨(dú)轉(zhuǎn)換。有了SafetyEYE之后，其他的安全裝置如激光掃描儀和光幕現(xiàn)在就可以拆除了，因?yàn)椴辉傩枰切┰谠O(shè)備邊緣的防護(hù)裝置，整個(gè)工作站將會(huì)變得非常的開放。整個(gè)設(shè)備現(xiàn)在可以更好的滿足員工對(duì)環(huán)境的需求。

康耐視視覺讓您提高質(zhì)量并達(dá)到零廢品率

人們每天都可能要對(duì)同一件事情操作數(shù)次，例如打開或半開陽臺(tái)門窗，而大多數(shù)人都不會(huì)注意其背后的科技。MACO是門窗旋轉(zhuǎn)與傾斜鉸鏈制造業(yè)的三大市場領(lǐng)導(dǎo)者之一。通過Buxbaum自動(dòng)化支持的康耐視視覺系統(tǒng)，他們找到用以完善其生產(chǎn)程序的解決方案，廢品率近乎降至零。

目前適合該任務(wù)的視覺系統(tǒng)

公司曾面臨一個(gè)特別的挑戰(zhàn)，他們需要合適的視覺系統(tǒng)檢測部件是否以正確的朝上方向插入。如果不是，攝像機(jī)會(huì)立即向電機(jī)控制器發(fā)送錯(cuò)誤警報(bào)信號(hào)。一個(gè)獨(dú)立設(shè)備通過旋轉(zhuǎn)齒輪來糾正位置，隨后再繼續(xù)運(yùn)行。所有視覺系統(tǒng)都經(jīng)事先測試，并標(biāo)明用于MACO解決問題的難度，歷經(jīng)兩年仍未達(dá)到滿意的結(jié)果。

    為了解決這一問題，最近將康耐視DVT 510相機(jī)傳感器安裝到機(jī)器上。齒輪內(nèi)的一個(gè)凹座使攝像機(jī)可以立即檢測工件是否對(duì)準(zhǔn)正確的方向。“有了康耐視視覺傳感器技術(shù)和Buxbaum自動(dòng)化公司的整合支持，終于可以為這個(gè)難題找到完美的解決方案，廢品率近乎降至零。這也最終說服了流程經(jīng)理對(duì)該技術(shù)進(jìn)一步投資”，十分滿意的MACO自動(dòng)化工程師證實(shí)道。“康耐視DVT 510的技術(shù)性能包括以太網(wǎng)端口、與標(biāo)準(zhǔn)總線系統(tǒng)的兼容性、實(shí)時(shí)遙控、CMOS圖像芯片、32兆DRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、8兆閃存和智能相機(jī)軟件等，這些對(duì)于解決我們所面臨的問題是非常重要的。”該軟件易于操作并提供最佳調(diào)節(jié)范圍。

Microscan產(chǎn)品助力汽車生產(chǎn)全程質(zhì)量跟蹤

    作為汽車的“心臟”，發(fā)動(dòng)機(jī)性能的好壞直接影響著汽車的質(zhì)量和性能。如果可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的核心零部件進(jìn)行全程跟蹤，無論是在零部件生產(chǎn)階段，組裝成發(fā)動(dòng)機(jī)后或是完成銷售后，無論是對(duì)于制造商，還是消費(fèi)者，其效益都是不可估量的。而在某汽車生產(chǎn)廠商位于柳州的新發(fā)動(dòng)機(jī)工廠內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)核心零部件的全程跟蹤已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，在這其中，直接零件標(biāo)記(DPM，Direct Part Marking)工藝以及Microscan的二維影像掃描器及檢驗(yàn)器起了至關(guān)重要的作用。整個(gè)項(xiàng)目由上海通友自動(dòng)化科技有限公司負(fù)責(zé)集成。

先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)基地

    發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)基地的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是發(fā)動(dòng)機(jī)核心零部件在整個(gè)加工組裝過程中通過直接零件標(biāo)記(DPM)工藝實(shí)現(xiàn)了全程質(zhì)量跟蹤；二是采用柔性制造工藝和設(shè)備。先期生產(chǎn)1.1~1.2升發(fā)動(dòng)機(jī)，主要為該汽車廠商的微型面包車以及微型轎車提供配套服務(wù)，未來可根據(jù)整車發(fā)展需要，能夠在較小影響生產(chǎn)的情況下轉(zhuǎn)換到新設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)。

確保100%可讀性

    直接零件標(biāo)記(DPM，Direct Part Marking) 是指直接在產(chǎn)品的標(biāo)件上打出標(biāo)記，而不使用像不干膠標(biāo)簽這樣的基材，這樣可以更準(zhǔn)確地追蹤每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件（包括內(nèi)部和外部），并可以在發(fā)動(dòng)機(jī)壽命周期內(nèi)的任一時(shí)間查詢某一零件的歷史。除了工人可讀信息，其焦點(diǎn)就是二維數(shù)據(jù)矩陣碼（如DATAMATRIX），主要通過針打、激光或者蝕刻等方式將其刻在部件上。比起一維條碼可以包含12到15個(gè)字符，每個(gè)高密度數(shù)據(jù)矩陣碼可包含多達(dá)2000個(gè)字符。并且?guī)缀蹩梢杂≡谌魏尾牧仙希皇馨鏅?quán)限制并具有糾錯(cuò)能力。

    如何讓直接零件標(biāo)記(DPM)發(fā)揮最大作用取決于三個(gè)方面：首先，需要在金屬上用激光或氣動(dòng)浮針打出可靠清晰的二維點(diǎn)陣碼DATAMATRIX；其次，要能夠準(zhǔn)確識(shí)讀出金屬上的二維點(diǎn)陣碼；最后，還能將讀到的數(shù)據(jù)直接輸送到上一層管理系統(tǒng)。新發(fā)動(dòng)機(jī)工廠內(nèi)擁有缸體、缸蓋、曲軸和總裝等全自動(dòng)生產(chǎn)線，共使用了80多臺(tái)Microscan Quadrus MINI以及5臺(tái)Quadrus Verifier條碼檢驗(yàn)器確保二維條碼的100%可讀性。

    以缸體生產(chǎn)線為例，首先激光打標(biāo)機(jī)在缸體表面標(biāo)記出數(shù)字字母編碼和Datamatrix編碼（統(tǒng)稱為可視碼）這兩種編碼，這樣每一個(gè)零件就能夠通過特殊的編碼加以辨認(rèn)，激光打標(biāo)機(jī)作用于工件表面所產(chǎn)生標(biāo)記的突出特點(diǎn)是其牢固永久性。完成打標(biāo)后，Quadrus Verifier條碼檢驗(yàn)器對(duì)條碼的質(zhì)量如深淺，對(duì)比度等參數(shù)進(jìn)行分析、測量及報(bào)告。隨后評(píng)定出打刻的質(zhì)量級(jí)別，分別為A、B、C、D、E、F或1、2、3、4、5、6，只有A、B、C級(jí)的質(zhì)量才能流到下一步工序，在某些對(duì)質(zhì)量要求嚴(yán)格的公司甚至只有A、B級(jí)才可以放行。每條生產(chǎn)線上Quadrus Verifier條碼檢驗(yàn)器的使用確保了在金屬部件上打出可靠清晰的二維點(diǎn)陣碼。

    一旦完成了打標(biāo)，零件在生產(chǎn)線上將經(jīng)過一系列的檢查和控制。在每一個(gè)工位，編碼都需要進(jìn)行驗(yàn)證和讀取，這是通過Quadrus MINI二維影像掃描器實(shí)現(xiàn)的。首先，系統(tǒng)要對(duì)編碼進(jìn)行讀取，確保其清晰易讀。其次，系統(tǒng)會(huì)對(duì)編碼進(jìn)行驗(yàn)證，確保它們的位置是正確的。隨后，系統(tǒng)將編碼信息傳輸?shù)缴蠈涌刂葡到y(tǒng)，確認(rèn)無誤后，上層控制系統(tǒng)通知加工中心對(duì)零部件進(jìn)行相應(yīng)的加工，加工完畢后，系統(tǒng)將加工信息和編碼信息打包上傳到MES。Quadrus MINI 是目前世界上最小的高分解率成像器，也是第一款提供自動(dòng)對(duì)焦功能的成像器。整條缸體生產(chǎn)線在不同的工位共使用了15臺(tái)Microscan Quadrus MINI。

    由此可見，在全自動(dòng)的缸體生產(chǎn)線上，條碼技術(shù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及信息系統(tǒng)與數(shù)控加工工藝有機(jī)地連接在一起，組成了一個(gè)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以對(duì)加工數(shù)據(jù)的定量采集與分析，真實(shí)地記錄發(fā)動(dòng)機(jī)零部件生產(chǎn)全過程的自然情況，實(shí)現(xiàn)了人工根本無法完成的任務(wù)。

實(shí)現(xiàn)全程質(zhì)量跟蹤

    通過直接零件標(biāo)記(DPM)工藝實(shí)現(xiàn)了全程質(zhì)量跟蹤后，就可以在發(fā)動(dòng)機(jī)壽命周期內(nèi)的任一時(shí)間查詢某一零件的歷史，數(shù)據(jù)信息，由此也為制造商在修理或更換發(fā)動(dòng)機(jī)零件時(shí)提供了巨大的便利。同時(shí)如果發(fā)動(dòng)機(jī)有問題需要被調(diào)查或召回，制造商就可以查到該發(fā)動(dòng)機(jī)的最新信息資料。

    通過將人工錄入系統(tǒng)替換為二維碼系統(tǒng)，實(shí)際上消除了錄入數(shù)據(jù)的錯(cuò)漏，使得生產(chǎn)過程更加高效，節(jié)省了時(shí)間和成本；同時(shí)還改進(jìn)了識(shí)別類似零件或假貨的能力。現(xiàn)在，該汽車生產(chǎn)廠商新發(fā)動(dòng)機(jī)工廠生產(chǎn)的每一個(gè)零件都實(shí)現(xiàn)了全程的質(zhì)量跟蹤，并且通過了檢測。整個(gè)生產(chǎn)過程都經(jīng)過了嚴(yán)格的控制、檢測和記錄，通過使用最高端的技術(shù)確保了該汽車生產(chǎn)廠商在競爭中能一直處于優(yōu)勢(shì)地位，并利用這種優(yōu)勢(shì)幫助客戶獲益。