摘 要：機器視覺檢測目前應用非（fēi）常廣泛（fàn），著重介紹發（fā）動機滾（gǔn）子搖臂裝配視覺檢（jiǎn）測係統及其軟硬（yìng）件設計。
 
       關鍵詞：VisionPro；機（jī）器視覺；發動機滾子（zǐ）搖臂裝配；模型匹配
 
       0 引言（yán）
 
       機器視覺即用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺係統的工作流程（chéng）大（dà）致為：被攝取目標——經圖像攝取裝置——圖（tú）像信號——經圖像處理係統——數字信號——經抽取目標特征（zhēng）——判斷結果並控製設備（bèi）。該流程的實現需相應的（de）硬件作為基礎，典型（xíng）的工（gōng）業機器視覺係統構成有照明、鏡頭、相機、圖像采集卡、視覺處理器等。
 
      本課題研究的是為發動機裝配線二次開發的VisionPro視覺（jiào）檢測係統。在頂置凸輪軸式配氣機構（gòu）的（de）汽車發動機中，滾子搖臂是很重要的零部件（jiàn）之一，其作用是將凸輪（lún）軸傳來的力改變方向傳遞（dì）到（dào）氣門上，實現推開或關（guān）閉氣（qì）門。發動機運（yùn）轉時，滾子搖臂的工作條件非常惡劣，搖臂（bì）在工（gōng）作過程中承受很大的彎（wān）矩和周期性載荷。因此，在發動機裝配過程中，需照相檢測（cè）滾子搖臂裝配狀態。
 
      美國Congnex公司（sī）在VB語言基礎上二次開發的VisionPro係統組合世界一（yī）流的機（jī）器視覺技術，具有快速而強大的應用係統（tǒng）開（kāi）發能力。由於其（qí）快速建立原型和易於集成 ，VisionPro使得製造商、係統集成商、工程（chéng）師可以快速開發和配置出強大的（de）機器視覺應用係統（tǒng）。基於（yú）這些優點，我們選用了VisionPro視覺（jiào）檢測係統。
 
      1 、係統介紹
 
      本選題主（zhǔ）要是研（yán）究（jiū）數字圖像技術在發動機裝配線的應用，用於自動檢測發動機滾子搖臂的安裝姿態、是否缺失，從而減少發生錯裝、漏裝等品質事故（gù）。

                          圖1 發動機滾子搖臂樣品圖
 

                             圖2 係統簡易框圖

      係（xì）統工作流程是：PLC觸發拍（pāi）照信號給工業相機，工（gōng）業相機進行拍照取相，用（yòng）工業PC裏安裝的VisionPro視覺檢測軟件對圖像進行處理和分析，結果輸（shū）出給PLC，詳細的檢測結果顯示在人機界麵（miàn）上，合格顯示綠色，進入下一台檢測；不合格顯示紅色，可直（zhí）接廢（fèi）品放行，也可檢查調（diào）整裝配，重（chóng）新拍照檢測。
 
       2 、硬件配置
 
      設計的發動機滾子搖臂裝配視覺檢測係統中硬件部分主要由以下三（sān）部（bù）分構（gòu）成（chéng）：
 
      光源：根據設計要求和被檢測麵的（de）材質等，本係統共（gòng）安裝兩個條燈和（hé）八個紅色激光射線燈。
 
      光學鏡頭：選擇焦距（Focal Length）為16mm的百萬像素定焦鏡頭，四個百萬TM-16mm鏡頭。
 
      工業相機（CCD傳感器） ： 根（gēn）據相機分辨率（lǜ）2448×2048的要求，選擇型號XM-Basler500-GIGE的黑白相機（jī）共四個。
 
                                          表1 係統參數
             
  

      
  
                圖3 其中一個相機的配置結構圖（其他三個相機相同）
 
      3、 軟件設（shè）計
 
      本係統利用美（měi）國COGNEX公司在（zài）VB.NET平台（tái）上二次開發的VisionPro視覺檢測軟件，主要完成發動機（jī）滾子搖臂圖像的采集、圖像的預處理分析和圖像顯示、保存等工作。
 
      3.1 模型匹配
 
      首先通過模型匹配方法（Cognex的PatMax算法）在（zài）缸體上找到如（rú）下圖白色劃線所示的模（mó）型。

     
             圖4 對（duì）發動機（jī）搖臂檢測平麵做整體的模型匹（pǐ）配
 
      然後在下圖方框（kuàng）選定好的模型範圍內建（jiàn）立一個基準坐標，取基（jī）準點（diǎn）A作為取相的定位基準點。
 
      3.2 訓練標準圖像（xiàng）
 
      對標準裝（zhuāng）配的發動機搖臂進行取相。
  

     
  
               圖5 模（mó）型匹配得出的基準點（diǎn）和（hé）基準框（kuàng）
 

     
  
                               圖6 取相結果
 
      對每個搖臂進行模型匹配，在圖（tú）中搖（yáo）臂所在方框內取得搖臂的基（jī）準點B，訓練多（duō）個標準裝配（pèi）的發動機搖臂（bì）圖像，最後取每個搖臂基準點B相對於基準點A的角度
平均值和距離（lí）平均值，並根據訓練（liàn）過程中記錄的最大、最小值作為最大（dà）、最小範圍。
 

                           圖7 對單個搖臂的模型匹配
  

          
  
      圖8 由多個標準安裝搖臂算得的最大最小範圍及（jí）平（píng）均值和標準差

      3.3 驗證
 
      圖（tú）9為正常（cháng）安裝的搖臂，圖10為（wéi）搖臂安裝有（yǒu）偏的情況，可看到基準框的位置發生變化，對應的取相結果也發生變化。若取相（xiàng）結（jié）果在最大最小值範圍內，則判斷為合格安裝搖臂；否則，為不合格安裝搖臂。
  
  

     
                           圖9 合格安裝搖臂
  
  

     
                           圖10 不合格安裝搖臂
  

     
                            圖11 結果（guǒ）顯示界麵
 
      檢測結果顯示界麵如（rú）圖11所示，正常為取相界麵，搖臂顯示黃色；檢測結果（guǒ）合格，搖臂顯示綠色；檢測結果不合格，搖臂顯示紅色。並能夠進行統計分析，得出合格率；能夠區分不同發動機機型，對不同機型，有不同的檢測（cè）程序。

      4 、結束語
 
      本（běn）文根據（jù）項目實際需（xū）求，設計（jì）開發了一套視覺檢測係（xì）統，能夠完成自動（dòng）檢測發動機滾子搖臂（bì）的（de）安裝姿（zī）態、是否缺失的需求。係（xì）統運行穩定，數據（jù）分析準確可靠，提高了發動機滾（gǔn）子搖臂裝配的質量。