基于​LabVIEW​和​NI Vision​技术​开发​刹​车​自动​检测​系统

"每次​设计​新​算法​或​修改​已有​算法,​我们​不得不​在​数百​个​刹​车​图片​上​验证,​以​确保​算法​在​整个​样本​集​里​是​可靠​的。​带​批处理​能力​的​NI Vision Builder,​是​完成​此​项​任务​不可或缺​的​工具。" ​

- A. Ashok Kumar, Soliton Automation Private Limited

挑战:

开发​一个​稳定​可靠​的​机器​视觉​系统,​用于​作​刹​车​鼓​装置​的​自动​检测,​能​区别​出​零件​材​质、​光泽、​颜色​和​形状,​以及​装配​偏差。 ​

解决​方案:

使用​NI​的​技术​开发​核心​的​图像​处理​算法,​在​大量​样本​集​验证​已​开发​算法,​克服​各种​挑战,​实现​一个​高度​可靠​的​机器​视觉​系统。 ​

作者:

Anand Chinnaswamy - Soliton Automation Private Limited
​P. Kannan - Soliton Automation Private Limited
​A. Ashok Kumar - Soliton Automation Private Limited

 

我们​的​客户​是​拥有​印度​国内外​顾客​的​汽车​刹​车​鼓​一​级​零​部件​供应​商。​在​过去,​他们​曾​尝试​用​很多​不同​视觉​系统​检测​刹​车​鼓​装置,​但​成功​案例​甚少。​先前​系统​的​主要​问题​在于​依赖​模式​匹配,​这​后来​被​证明​在​处理​多变​复杂​的​装置​时​是不​合适​的。

 

客户​所需​的​检测​要求​包括:

  • 各种​零件​是否​都​存在
  •  弹簧​恢复
  • 零件​正确​固定​或​衔接
  • 齿轮​零件​装配​方向
  • 弹​片​角度​定位
  • 刹​车​片​位置
  • 某些​零件​是否​已有​螺纹
  • 字符​是否​已经​标识好
  • 测量​直径、​长度​和​厚度

 

我们​的​客户​正在​寻找​满足​以下​要求​且​具有​成本​效益​的​测试​系统:

  • 灵活​性​-​能够​测试​不同​刹​车​鼓​模型的
  • 可靠性​-​测试​结果​可靠​且​具有​一致性
  • 网络​化​-​测试​结果​可​接​入局​域网
  • 交付​-​整个​检测​系统​争取​在​10​周​内​交付​使用
  • 紧凑​封​装​-​有效​地​利用​宝贵​的​生产​车间​空间

 

我们​选择​1280 x 960​像​素​索​尼​FireWire​数码​相机,​它​具有​可​编​程​功能,​可在​应用​软件​中​设置​的​参数​超过​12​个,​包括:​快门​速度​和​过滤​器​等。​同时​安装​NI-​IMAQ 1394​驱动​软件,​可​实现​与​相机​接口​相连。

 

从​最​开始,​我们​的​客户​就​非常​清楚​他们​需要​一个​十分​灵活​的​视觉​系统。​基于​以前​经验,​他们​明白​标准​的​可​配置​视觉​系统​是不​合适​的。而NI​视觉​开发​模块(Vision Development Module)​的​演示​让​他们​完全​相信​这​就是​适合​他们​的​应用​的​产品。

 

软​硬件​结合,​确保​准确​性​和​可靠性

刹​车​检测​站​包含​安装​夹​具​的​旋转​工作​台,​每​个​类型​的​刹​车​装置​都有​对应​夹​具。​在​夹​具​上手​动​装​夹​刹​车​装置​后,​气​动​夹​钳​固定​住​装置,​并​对​中​机械​装置,​确保​成像​前​刹​车​片​在​中心​位置​上。

 

我们​使用​IEEE1394​高​分辨​率​相机​和​对应​的​视频​采集​板​卡。​针对​不同​刹​车​模型,​软件​控制​的​自动​变​焦​镜头​能​让​我们​的​客户​能够​充分利用​相机​的​分辨​率。

 

旋转​工作​台​保证​刹​车​装置​的​四​个​象限​均​能​独自​成像,​以​提高​有效​的​分辨​率。​采集​后​的​图片​被​传​至​电脑​进行​分析。​定制​软件​利用​不同​的​算法​分析​图片,​并​根据​刹​车​鼓​是否​合格​来​驱动​装置。

 

应用​软件​对于​该​系统​的​成功​起​到​至​关​重要​的​作用。​比如,​零件​上​一些​可见​的​差异​对于“汽车”来说​有​可能是​正常​的。​另外,​后台​零件​的​存在、​不存在​或​位置​改变​都会​影响​零件​的​检测。​刹​车​片​位置​的​改变,​虽然​在​对​中​机构​的​调整​下​不会​太大,​但​依然是​个​挑战。

 

对于​上述​状况,​模式​匹配​算法​是​无法​达到​可靠​的​效果,​因此​我们​建立​自​定义​算法。​例如,​我们​设计​一个​算法​检测​弹簧​恢复。​每次​设计​新​算法​或​修改​已有​算法,​我们​不得不​在​数​个​刹​车​图片​上​验证,​以​确保​算法​在​整个​样本​集中​是​可靠​的。​带​批处理​能力​的​NI Vision Builder,​是​完成​此​项​任务​不可或缺​的​工具。

 

就算​不能​利用​该​方法​开发​并​核实​新​算法,​我们​意识​到,​对于​之前​所​提​的​各种​条件​变化,​它们​也不是​百分之百​可靠​的。​为​确保​该​系统​顺利​工作,​我们​采用​自​适应​技术​反复​改变​算法​中的​某​个​参数,​如​临界​值,​直到​找到​合适​的​值​为止。​如果​在​迭代​的​最后​仍​未能​找到​该​特征,​我们​可以​判定​该​特征​并不​存在。​根据​样本​集中​的​图片,​我们​能​确定​一个​可用​的​取​值​范围​用​来​迭代,​从而​减少​所需​处理​时间。

 

适合​多变​零件​的​全​自动​系统

我们​在​十​周​之内​利用​最新​虚拟​仪器​和​机器​视觉​技术,​开发​一个​刹​车​全​自动​检测​系统。​虽然​零件​的​情况​复杂​多变,​我们​依然​能够​利用​自​定义​的​自​适应​算法​以​确保​测试​的​可靠性。​基于​NI​产品​的​系统​能​让​客户​在​选择​检测​特征​和​检测​标准​上​拥有​灵活​性。​因此​能​很​方便​的​从​一个​检测​模型​换​成​另外​一个。

 

鉴于​缺陷​分析​对​其它​可​配置​机器​视觉​系统​来说​是​不可能​的,​利用​我们​的​系统,​客户​能​使用​各种​缺陷​的​统计​数据​从​源头​的​原材料​和​上游​加工​处​遏制​问题。​最后,​我们​的​系统​还​可​通过​网络​访问​来​制作​定制​化​的​报告。

 

在此​应用​中,​虚拟​仪器​软件​的​力量​是​显而易见​的。NI LabVIEW​开发​平台和​NI​视觉​开发​工具​的​可​编​程​性能​对​系统​的​成功​来说​至​关​重要。

 

作者​信息:

A. Ashok Kumar
​Soliton  Automation  Private Limited
​India Tel: n/​a n/a

 

推荐​配置:

PCI8252  视频​采集​板卡
​NI​视觉​开发​模块

 

作者​信息:

A. Ashok Kumar
Soliton Automation Private Limited
​India
​Tel: n/a
n/a