Coreco公司的IPD智能視覺系統(tǒng)在金屬連接器外觀檢測中的應(yīng)用———IPD智能視覺系統(tǒng)在金屬連接器外觀檢測中的應(yīng)用
金屬連接器加工應(yīng)用——裂痕和螺紋檢測
應(yīng)用需求
這個項目需要機(jī)器視覺系統(tǒng)檢測出在加工金屬連接器的過程中出現(xiàn)了裂痕和缺少螺紋的次品。
視覺功能要求：
檢測并且排除出表面有裂痕的金屬連接器（360度檢測）
檢測出連接器上的螺紋是否存在
檢測速度要求達(dá)到每分鐘70-80個
圖一：帶有細(xì)小裂痕的次品連接器
硬件系統(tǒng)需求：
3套NetSight II 視覺檢測系統(tǒng)
5臺JAI CV-A11相機(jī)
鏡頭：Tamron標(biāo)準(zhǔn)35mm鏡頭
光源：RL3536 紅色環(huán)行LED 用于檢測裂痕
SL2507 紅色束射光 用于檢測螺紋
金屬連接器在生產(chǎn)傳送帶上經(jīng)過一個軸承轉(zhuǎn)盤將連接器送入視覺檢測系統(tǒng)中，軸承轉(zhuǎn)盤的送料速度為每分鐘70-80個。
待檢工件進(jìn)入視覺系統(tǒng)后，它與5個相機(jī)的夾角各為72度。當(dāng)它進(jìn)入到視覺系統(tǒng)中時，它將使一號PIP感應(yīng)開關(guān)觸發(fā)感應(yīng)信號使5臺相機(jī)同時拍照。
5臺相機(jī)分別連接到3套NetSight II視覺系統(tǒng)中，它們之間通過網(wǎng)絡(luò)連接來完成整個檢測。1號相機(jī)負(fù)責(zé)檢測裂痕和螺紋的缺損情況，2-5號相機(jī)只負(fù)責(zé)檢測裂痕。確保每臺相機(jī)和它相鄰相機(jī)的FOV重疊，以此保證360度的全方位檢測。
兩個紅色LED光源，一個為環(huán)行光源和一個束射光源。同時對待檢工件進(jìn)行照明，束射光源安裝在環(huán)行光源的中間。
3套NetSight II視覺系統(tǒng)通過一個4口以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行連接。用第一臺NetSight II 視覺系統(tǒng)做為整套檢測系統(tǒng)的服務(wù)器，它上的檢測界面同時接收另外兩臺NetSight II視覺檢測系統(tǒng)發(fā)出的檢測數(shù)據(jù)。從而通過3套NetSight II視覺系統(tǒng)來判斷所檢工件是否合格。
2個輸出信號將傳送給PLC來對檢測后的工件進(jìn)行處理。第一個輸出信號來自第一臺NetSight II的Pass/Fail狀態(tài)指示信號，其他的信號來自系統(tǒng)中的二號PIP感應(yīng)開關(guān)（控制合格產(chǎn)品繼續(xù)傳送和剔除不合格產(chǎn)品的機(jī)器動作）。PLC的輸出信號傳送給剔除機(jī)器臂，當(dāng)待檢工件判斷為合格產(chǎn)品時，經(jīng)過2號PIP感應(yīng)開關(guān)后將繼續(xù)由傳送帶傳送。如果待檢工件經(jīng)過檢測后判斷為不合格產(chǎn)品，則通過2號PIP感應(yīng)開關(guān)時將會被剔除機(jī)器臂從傳送帶上剔除。
以下是幾種不合格連接器的照片：
圖二A：細(xì)小裂痕 圖二B：較大的裂痕
圖三A：螺紋數(shù)超出 圖三B：沒有螺紋
視覺系統(tǒng)安裝：
5臺相機(jī)分別與3套視覺系統(tǒng)連接：NetSight 1、NetSight 2、NetSight 3。 盡管每套NetSight視覺系統(tǒng)都能夠同時連接3個相機(jī)，但下面的配置對于此項目來說更加合理：
相機(jī) 1： NetSight 1
相機(jī) 2和相機(jī) 3： NetSight 2
相機(jī) 4和相機(jī) 5： NetSight 3
圖四：相機(jī)與NetSight II的連接配置
圖五：相機(jī)側(cè)面安裝示意圖
視覺應(yīng)用軟件Sherlock
裂痕的檢測
為了檢測出金屬連接器表面的裂痕，我們運用了“陰影”技術(shù)對連接器的容易出現(xiàn)裂痕的重要部位進(jìn)行特征突出分析處理。（裂痕的產(chǎn)生總是從連接器上下端面的邊界開始）“陰影”技術(shù)是通過紅色LED光源對待檢工件側(cè)面進(jìn)行全方位垂直角度為45度的照射，光線使側(cè)面的邊緣線條突出顯示出來。
拍攝圖像首先通過二進(jìn)制卷積處理使圖象中邊緣輪廓的灰度值轉(zhuǎn)化為白色像素。
圖六：連接邊緣輪廓基線
對于一個合格的工件，如圖六所示，邊緣輪廓的基線高度不會超出一定數(shù)量的像素。但是如果有裂痕產(chǎn)生時，會出現(xiàn)一個很高，很暗的垂直空穴。這個空穴能夠很容易的通過其大小尺寸識別出來，如下圖所示：
圖七：相機(jī)1拍攝的帶有較大裂痕的連接器照片
圖八：相機(jī)1拍攝的帶有細(xì)小裂痕的連接器照片
所有邊緣輪廓基線的高度作平均運算算出其平均高度值。在計算平均高度的同時也記錄了最大高度的值。
最后一步的運算是用最大高度值減去平均高度值，通過公差來判斷所檢工件是否存在裂痕。一般來說，一個合格的連接器其高度公差值在2到5個像素之間。
螺紋的檢測
螺紋的檢測只靠連接在NetSight 1上的一個相機(jī)來完成。為了檢測螺紋是否存在，需要用束射光對連接器的內(nèi)側(cè)面進(jìn)行照射。束射光源安裝在環(huán)行光源的中心位置，當(dāng)束射光照射到工件的內(nèi)側(cè)面時，如有螺紋存在相機(jī)將會拍攝到高對比度的圖像。
圖九：檢測螺紋是否存在
如果螺紋不存在，則工件的內(nèi)側(cè)面將會呈現(xiàn)出暗黑色。這些后我們統(tǒng)計檢測區(qū)域中白色像素的個數(shù)，如果螺紋存在那么白色像素數(shù)量應(yīng)該大于3500，如果螺紋不存在則這個數(shù)量應(yīng)該小于2000。
