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    摘要：機(jī)器視覺技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用，大大提高了工藝運(yùn)行質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低了勞動強(qiáng)度，已在不少國內(nèi)大企業(yè)得到成功的應(yīng)用。本文介紹了邁思肯機(jī)器視覺技術(shù)在汽車制零部件制造業(yè)中的應(yīng)用實例，通過闡述其技術(shù)特點和所顯示的優(yōu)越性，展現(xiàn)了這項新技術(shù)在汽車制造業(yè)的應(yīng)用前景。

    關(guān)鍵詞：汽車；檢測；二維碼；邁思肯機(jī)器視覺；自動化；OCR

   引言

   當(dāng)今的汽車中日益增加的復(fù)雜性增大了在生產(chǎn)中產(chǎn)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(dān)這些缺陷。為了達(dá)到客戶要求的質(zhì)量，制造商和他們的供應(yīng)商不斷地依賴于在產(chǎn)品多樣化階段阻止缺陷的高效方法。而這個方法就是機(jī)器視覺。如果可以對汽車重要零部件進(jìn)行全程跟蹤，無論是在零部件生產(chǎn)階段，組裝還是銷售完成后的階段，對于制造商和消費(fèi)者，其效益都是不可估量的。
   
                       

   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)確地追蹤每個發(fā)動機(jī)的零部件（包括內(nèi)部和外部），并可以在發(fā)動機(jī)壽命周期內(nèi)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)矩陣碼可包含多達(dá)2000個字符。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(zhǔn)確識讀出金屬上的二維碼Data Matrix；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)。汽車零部件制造廠擁有各種全自動生產(chǎn)線，首先激光打標(biāo)機(jī)在部件表面標(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)記的突出特點是其牢固永久性。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。

   由此可見，在全自動的生產(chǎn)線上，采用機(jī)器視覺，計算機(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，組成了一個實時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以對加工數(shù)據(jù)進(jìn)行定量采集與分析，真實地記錄零部件生產(chǎn)全過程的自然情況，實現(xiàn)了人工根本無法完成的任務(wù)。通過直接零件標(biāo)記(DPM)工藝實現(xiàn)了全程質(zhì)量跟蹤后，就可以在零部件壽命周期內(nèi)的任一時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零部件時提供了巨大的便利。

   項目背景

   國內(nèi)某知名企業(yè)是一家汽車零部件制造企業(yè)，在某個汽車零部件的墊圈表面上刻有字母和直接零件標(biāo)記（DPM），字母和DPM碼代表的是產(chǎn)品的型號。在這個視覺項目中，該企業(yè)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(jìn)行。墊圈的表面字母是激光蝕刻的，字母代表的是產(chǎn)品的型號。由于產(chǎn)品的批次數(shù)字是事先在打標(biāo)機(jī)中設(shè)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(jìn)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(fā)現(xiàn)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(shè)備安裝墊圈。更重要的是有些更關(guān)鍵的墊圈需要在生命周期內(nèi)同時進(jìn)行跟蹤和追溯，因此需要在墊圈表面同時打上DPM碼和產(chǎn)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(jìn)行終生的產(chǎn)品追蹤和追溯。
         
                      

    系統(tǒng)描述

   該項目最終選擇了邁思肯公司的最新產(chǎn)品Vision HAWK智能相機(jī)，VisionHAwk 是一款集成了光源的靈活的工業(yè)智能相機(jī)，體積小巧，設(shè)計緊湊，內(nèi)含高分辨率光學(xué)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(xué)變焦系統(tǒng)，可令Vision HAWK在距離物體大約33毫米至2米的范圍內(nèi)進(jìn)行檢測。以太網(wǎng)連接方式保證快速的傳送數(shù)據(jù)。堅固的工業(yè)設(shè)計可保證Vision HAWK應(yīng)用于各種各樣的復(fù)雜工業(yè)環(huán)境。這款智能相機(jī)除了具有邁思肯一貫強(qiáng)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(dǎo)用戶連接裝置，配置硬件，編輯任務(wù)和監(jiān)視結(jié)果。使用時會自動檢測所有兼容裝置進(jìn)行配置。在使用過程中，能提供實時的反饋和結(jié)果。AutoVISION包含了邁思肯強(qiáng)大的X-mode解碼功能，可讀取一維碼和二維碼，使用內(nèi)置的或用戶自定義的字體進(jìn)行OCR識別。Autovison產(chǎn)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(chǎn)品可以進(jìn)行終身的追蹤和追溯，又可以保證工人的應(yīng)用的過程中人眼即可識別出產(chǎn)品型號保證安裝的質(zhì)量。除此之外，不需要另外購買光源，因此成本也大大節(jié)省。
        
                   

   如圖 1 所示，Vision HAWK 相機(jī)安裝在墊圈上方，在AutoVISION軟件里配置參數(shù)后運(yùn)行Auto Vision的“檢測有/無”工具，可以看到字符“CYPR”被完整的標(biāo)記出來。如圖2所示。如果用一個圓環(huán)遮擋住另一個圓環(huán)，掩蓋住數(shù)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(xùn)練為模板。如果可尋找到該模板則認(rèn)為有字符，否則報警。因此在這個應(yīng)用項目中，在使用Vision Hawk的內(nèi)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(jié)語

    該系統(tǒng)現(xiàn)已成功運(yùn)用于國內(nèi)外多家汽車的生產(chǎn)線上，不僅滿足用戶的現(xiàn)有需求，而且還為用戶預(yù)留很多的功能和升級空間，這些功能在今后的檢測任務(wù)中將會發(fā)揮更多的作用，為用戶解決更多的問題，節(jié)省很多的升級費(fèi)用。更重要的是該系統(tǒng)能嚴(yán)格的控制用戶產(chǎn)品的質(zhì)量，減少了很多的人工成本。隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高，人工費(fèi)用的增長，該系統(tǒng)的應(yīng)用前景將會更加廣闊。  

   摘自《自動化博覽》2012年第一期