act视觉系统设计|机器视觉在线检测汽车零件的位置和朝向

_本文原题：机器视觉在线检测汽车零件的位置和朝向
在汽车制造行业，用涂胶来代替焊接，有利于工程师设计出更加轻量化、甚至在某些情况下更加强大的装配件。汽车的保险杠、侧围板，以及需要用粘合剂与车身主体或其他零件连接起来的各种汽车壳体，它们都需要非常精准的粘合，以确保实现零件和装配件的既定功能。
位于杭州的吉利汽车公司的粘接生产线，就是一个很好的例子。加载到粘接生产线上的零件，如果放置的位置或朝向不正确，将会导致材料浪费、零件过早失效，或是导致自动涂胶机与托盘上的零件相碰撞，进而导致停机状况。
过去，将零件装载到托盘中，一直是通过人工操作完成的，而且之前的零件检测，也是人工借助计量器来手动检测的，这个步骤不仅非常耗时，而且容易出错。对于操作员来说，要满足零件放置的位置误差在0.5mm以内、角度误差少于1° ，是一项非常艰巨的挑战；并且，如果生产商需要在1分钟内汇报多达20个零件的位置，仅靠人工检测是不可能完成这些任务的。
位置和朝向检测
这正是为什么吉利要积极与加拿大Bluewrist公司合作的原因，吉利希望为其涂胶应用工序开发出一种“能够自动调整零件朝向的更快速、更精准的方法” 。
一旦视觉传感器开始扫描条形码，托盘就会移动到一个通道中，在那里，随着托盘沿着传送带移动，两个来自德国Wenglor公司的MLWL223 weCat3D 3D轮廓传感器，从顶部扫描托盘和零件内部（见图1）。 MLWL223传感器的Z轴向工作范围为300~1000mm ，测量范围达700mm ， X轴向的测量范围为280~830mm ，并配备一个波长660nm的红色激光源。 Bluewrist公司工程部总监Jay Lu介绍说， “Bluewrist公司的scanXtream软件能在几百毫秒的时间内执行3D点云处理、特征提取和3D对齐，并且能在5s内确认零件的位置和朝向。 ”

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图1：随着托盘沿着传送带移动，两个3D轮廓传感器从顶部扫描装满汽车零件的托盘
“这些都是尺寸很大的托盘，因此我们要同时处理大量的3D数据。如果没有优化的软件支持，这个处理过程所花费的时间，对于在线检测系统而言会非常长。 ”Jay Lu说， “在离线软件中对多达20个零件进行扫描和处理，提取出所有这些信息需要会花上几分钟的时间；而在在线检测中，我们必须在几秒钟的时间内提取出所需要的一切信息。 ”
强大的软件
如果所有的零件位置都处于位置公差允许的范围内，部件的六个空间坐标XYZWPR姿态会通过TCP/IP协议和西门子的可编程逻辑控制器（PLC）发送给来自日本Fanuc公司的一台机器人，用于涂胶应用（见图2）。
Jay Lu介绍说，灵活性和定制化是scanXtream软件的附加优势。
“吉利有很多种型号的零件，因此它的工厂生产线自然也是灵活且具有弹性的。 ”Jay Lu说到， “利用scanXtream软件，他们可以轻松地根据需要，针对新的或者不同的零件，对生产线进行重新编程。我们可以帮助他们在软件内进行这些更新，这样他们就不用从零做起开始新的处理过程了。 ”
Bluewrist公司的SPCWorks在线空间数据控制和报告软件，能让吉利跟踪单个零件的历史和数据，它允许操作员更新处理进程，以包括装载和卸载的过程数据。
Bluewrist公司表示，该软件收集和报告来自机器视觉系统的位置和朝向数据，生成的报告可以被团队成员使用，用以监测和访问过程的稳定性，以便预测和防止缺陷或其他异常问题的产生。

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图2：当操作员将汽车零件放置到托盘中后，检测进程开始。当零件的坐标数据被发送给机器人后（用于执行涂胶应用），检测进程结束。
图文字1：操作员将零件放到托盘中。
图文字2：托盘进入3D扫描工作站，在这里生成详细的点云图像。
图文字3：Bluewrist的scanXtream软件对点云数据进行分析，提取出边缘坐标。
Bluewrist自动化服务器
Bluewrist comXtream工业通信软件，处理机器人、PLC和相机之间的通信任务。
图文字4：坐标数据被发送给工业机器人，用于执行涂胶应用。
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