基于​LabVIEW​和​NI Vision​技术​开发​刹​车​自动​检测​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​是一家​汽车​刹​车​鼓装置一​级​​供应​商，其客户遍布​印度​国内外。​在​过去，​他们​曾​尝试​用​很多​不同的​视觉​系统​检测​刹​车​鼓​装置，​但​收效甚微。先前​系统​的​主要​问题​在于​依赖​模式​匹配，而实践表明，对于装置上复杂多样的变化效果，模式匹配并不足以应对​。

要求检测​的​内容包括：

• 各组件​是否​齐全
• 弹簧恢复
• ​组件是否​正确锁定或啮合
• 齿轮组件的装配​方向
• 弹​片​角度​定位
• 刹​车​片​位置
• 某些​​组件​是否​有​螺纹
• 工程字书否已书写
• 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
• 可靠性-检测​结果​可靠​且​具有​一致性
• 网络功能-​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
• 尺寸紧凑​-​高效利用​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​多种可​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​和滤镜等。​我们使用​NI的NI-​IMAQ 1394​驱动​软件来连接​相机。

​我们​的​客户从一开始​就​非常​清楚自己​需要​一款高度​灵活​的​视觉​系统。​​基于​以往的​经验，​他们​明白​标准​的​可​配置​视觉​系统​是不​合适​的。看过NI Vision Development模块的​演示​后，​他们坚定地认为这​就是​适合自己​的​应用​的​产品。

软​硬件​结合，​确保​准确​性​和​可靠性

刹​车​检测​系统​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​动安装​​刹​车装置​后，​气​动​夹​钳​会固定​住​装置。​​对​中​​装置则会​确保​成像​前​刹​车​片保持居中。

我们​使用​IEEE 1394​高​分辨​率​相机​和​对应​的PCI​板​卡。针对​不同​刹​车​模型，​我们​的​客户可以借助​软件​控制​的​自动​变​焦​镜头​充分发挥相机​的高​分辨​率优势。我们还提供了偏振器来减少高反射组件的眩光影响，并且选择了能够通过软件控制强度的高频光源。

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。​采集到​的​图片会​传​至​电脑​进行​分析。​定制​软件​利用​多种技术​分析​图片，​并​根据​刹​车​鼓​的​合格情况进行评分。

​软件​对于​该​系统​的​成功​起​着​至​关​重要​的​作用。比如，​有时可以观察到组件​上存在变化效果，但“后台”应用却认为没有问题。另外，​后台​组件​的在位与否或​位置​改变​都会对​零件​的​检测产生影响。​刹​车​片​位置​的​改变，​虽然​在一定程度上受到​对​中装置​的限制，​但​依然会造成问题。

模式​匹配​算法​无法可靠地应对​上述​状况，​因此​我们创建了​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​都需要在​数百​个​刹​车装置​图片​上​验证，​以​确保​算法​能可靠地处理​整个​采样集合。实践表明，要​完成​此​项​任务，带​批处理​功能​的​NI Vision Builder是​不可或缺​的​工具。

尽管​不能​利用​该​方法​开发​并验证​新​算法，​但我们​意识​到，由于存在之前提到​的​变化效果，​这些算法也并非完全​可靠。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​目标特征​为止。​如果​在​迭代​结束时​仍​未能​找到​该​特征，​我们​可以​判定​该​特征​并不​存在。根据采样集合中​的​图片，​我们​可以为迭代确定一个范围，​从而​减少​所需​的处理​时间。我们必须在50到100的范围内以5为步长反复更改阈值，直到特定区域内仅剩单个粒子。

能够应对组件上复杂变化效果​的​全​自动​系统

我们​​利用​最新​虚拟​仪器​和​机器​视觉​技术，耗时10周​开发了​一个​刹​车​全​自动​检测​系统。​虽然​零件​上有复杂多样的变化效果，​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。我们基于​NI​产品​的​系统​能​让​客户​灵活地​选择​检测​特征​和​检测​标准​。​因此可以​很​方便​地​更换​检测​模型。

其他​可​配置​机器​视觉​系统​无法实现缺陷​分析​，​而利用​我们​的​系统，​客户​能​使用​各种​缺陷​的​统计​数据​在​原材料​和​上游​加工​处从源头上​遏制​问题。​最后，​我们​的​系统​还​可​制作能够通过网络访问的​定制​化​报告。

在此​应用​中，​虚拟​仪器​软件​的​优势得到了充分展现。实践表明，NI LabVIEW开发平台和视觉​开发​工具​的​可​编​程功能​对于​系统​的​成功​至​关​重要。

作者信息：

A.Ashok Kumar
Soliton Automation Private Limited
印度
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