美国迈思肯系统公司

    摘要：机器视觉技术在汽车制造业中的应用，大大提高了工艺运行质量和生产效率，降低了劳动强度，已在不少国内大企业得到成功的应用。本文介绍了迈思肯机器视觉技术在汽车制零部件制造业中的应用实例，通过阐述其技术特点和所显示的优越性，展现了这项新技术在汽车制造业的应用前景。

    关键词：汽车；检测；二维码；迈思肯机器视觉；自动化；OCR

   引言

   当今的汽车中日益增加的复杂性增大了在生产中产生缺陷的可能性，但是汽车制造商却很难在竞争异常激烈的市场中承担这些缺陷。为了达到客户要求的质量，制造商和他们的供应商不断地依赖于在产品多样化阶段阻止缺陷的高效方法。而这个方法就是机器视觉。如果可以对汽车重要零部件进行全程跟踪，无论是在零部件生产阶段，组装还是销售完成后的阶段，对于制造商和消费者，其效益都是不可估量的。
   
                       

   直接零件标记(DPM，Direct Part Marking) 是指直接在产品的标件上打出标记，而不使用像不干胶标签这样的基材，这样可以更准确地追踪每个发动机的零部件（包括内部和外部），并可以在发动机寿命周期内的任一时间查询某一零件的历史。除了工人可读信息，其焦点就是二维数据矩阵码（如Data Matrix），主要通过针打、激光或者蚀刻等方式将其刻在部件上。相对于一维条码可以包含12到15个字符而言，每个高密度数据矩阵码可包含多达2000个字符。并且几乎可以印在任何材料上，不受版权限制并具有纠错能力。如何让直接零件标记(DPM)发挥最大作用取决于三个方面：首先，需要在金属上用激光或气动浮针打出清晰可靠的二维码Data Matrix；其次，要能够准确识读出金属上的二维码Data Matrix；最后，还能将读到的数据直接输送到上一层管理系统。汽车零部件制造厂拥有各种全自动生产线，首先激光打标机在部件表面标记出数字字母编码和Datamatrix 编码（统称为可视码）这两种编码，这样每一个零件就能够通过特殊的编码加以辨认，激光打标机作用于工件表面所产生标记的突出特点是其牢固永久性。一旦完成了打标，零件在生产线上将经过一系列的检查和控制。

   由此可见，在全自动的生产线上，采用机器视觉，计算机网络技术以及信息系统与数控加工工艺有机地连接在一起，组成了一个实时的生产数据采集系统，可以对加工数据进行定量采集与分析，真实地记录零部件生产全过程的自然情况，实现了人工根本无法完成的任务。通过直接零件标记(DPM)工艺实现了全程质量跟踪后，就可以在零部件寿命周期内的任一时间查询某一零件的历史，数据信息，由此也为制造商在修理或更换零部件时提供了巨大的便利。

   项目背景

   国内某知名企业是一家汽车零部件制造企业，在某个汽车零部件的垫圈表面上刻有字母和直接零件标记（DPM），字母和DPM码代表的是产品的型号。在这个视觉项目中，该企业需要读取垫圈表面字母的有/无，或需要读取DPM，或者两者同时进行。垫圈的表面字母是激光蚀刻的，字母代表的是产品的型号。由于产品的批次数字是事先在打标机中设置好的，并不存在打错的问题，而存在可能打不上的问题。因此不需要进行OCR验证，只需要检测字母是否打上即可。如果在使用中工人发现没有字母（打条码工人无法直接识读）的话就不知道垫圈的型号，因此无法给设备安装垫圈。更重要的是有些更关键的垫圈需要在生命周期内同时进行跟踪和追溯，因此需要在垫圈表面同时打上DPM码和产品编号，因此需要即读码又判断有无。否则在没有DPM码情况下无法进行终生的产品追踪和追溯。
         
                      

    系统描述

   该项目最终选择了迈思肯公司的最新产品Vision HAWK智能相机，VisionHAwk 是一款集成了光源的灵活的工业智能相机，体积小巧，设计紧凑，内含高分辨率光学变焦，即插即用，使用方便。它带有迈思肯专利的液体镜头自动对焦功能和高分辨率模块光学变焦系统，可令Vision HAWK在距离物体大约33毫米至2米的范围内进行检测。以太网连接方式保证快速的传送数据。坚固的工业设计可保证Vision HAWK应用于各种各样的复杂工业环境。这款智能相机除了具有迈思肯一贯强劲的读码功能以外，还提供了模板匹配和检测有无的工具。因此无论是客户单纯要求解码，还是检测有无，VisionHawk都可以满足客户的需求。给客户提供了多样化的解决方案。所采用的软件是迈思肯的AutoVISOIN 软件， AutoVISION带有直观的用户界面，可以指导用户连接装置，配置硬件，编辑任务和监视结果。使用时会自动检测所有兼容装置进行配置。在使用过程中，能提供实时的反馈和结果。AutoVISION包含了迈思肯强大的X-mode解码功能，可读取一维码和二维码，使用内置的或用户自定义的字体进行OCR识别。Autovison产品有效的解决了客户需要分别或同时需要读明码和暗码的要求。既保证了产品可以进行终身的追踪和追溯，又可以保证工人的应用的过程中人眼即可识别出产品型号保证安装的质量。除此之外，不需要另外购买光源，因此成本也大大节省。
        
                   

   如图 1 所示，Vision HAWK 相机安装在垫圈上方，在AutoVISION软件里配置参数后运行Auto Vision的“检测有/无”工具，可以看到字符“CYPR”被完整的标记出来。如图2所示。如果用一个圆环遮挡住另一个圆环，掩盖住数字，测试后可以看到“检测有/无”的提示失败。如图3所示，亦可以使用AutoVision工具中的“模板寻找”，将“CYPR”训练为模板。如果可寻找到该模板则认为有字符，否则报警。因此在这个应用项目中，在使用Vision Hawk的内置镜头和光源的情况下，不需要任何其他外接附件，使用“检测有无”和“模板匹配”两个算法皆可完成四个字符有无的检测。

   结语

    该系统现已成功运用于国内外多家汽车的生产线上，不仅满足用户的现有需求，而且还为用户预留很多的功能和升级空间，这些功能在今后的检测任务中将会发挥更多的作用，为用户解决更多的问题，节省很多的升级费用。更重要的是该系统能严格的控制用户产品的质量，减少了很多的人工成本。随着工业自动化水平的不断提高，人工费用的增长，该系统的应用前景将会更加广阔。  

   摘自《自动化博览》2012年第一期