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汽車漆面外觀缺陷全自動在線檢測系統

添加時間:2019-08-05來源:晶耐科光電 楊甬英點擊數:610打印

汽車是現代工業化社會必不可少的重要的交通工具之一、在各個行業及人們的日常生活中使用非常廣泛,成為人們出行的首選交通工具。一輛汽車的外觀噴漆的質量將直接影響消費者對汽車外觀優劣的第一印象及購買欲和汽車本身的使用壽命。在汽車的生產過程中,噴漆材料、環境等影響存在雜質點,這會導致噴漆后漆面存在凹凸點等外觀缺陷;在漆面零件的組裝過程中,不可避免會造成漆面的碰擦,這會導致組裝后的車輛中存在部分劃傷、掉漆等外觀缺陷;汽車制造后的物流發送和跨境運輸也會產生漆面外觀缺陷。諸如此類導致在汽車銷售中將不可避免的產生生產和銷售的糾紛以及經濟損失。為避免上述損失,在汽車出廠前進行整車漆面的檢測非常有必要。同時在現代工業化的社會,各行各業利用工業大數據促進產業發展,給每一輛汽車進行汽車漆面外觀缺陷全自動在線檢測是非常必要的,由此可以在生產環節和運輸過程中建立汽車漆面外觀缺陷數字化的質量檔案,從而建立與制造工藝及物流運輸過程中的工業大數據,可以直接溯源各環節缺陷產生的源頭,改善汽車的生產工藝及運輸過程。

目前在在大多數世界汽車工業中,尤其在我國,汽車的漆面外觀缺陷檢測的方法還是采用傳統的目視檢測方法,常規的方法是將汽車置于一個明亮的照明環境中,由人工目視觀察汽車的外觀缺陷。這個方法的不足是:一是人類視覺主要表現為人類視覺是不穩定、主觀性強,長時間檢測會引起視覺疲勞,所以不同人會有不同的檢測結果,甚至漏檢;同時在現代工業化社會,講究的是檢測效率,尤其汽車生產是采用流水線的在線的噴涂和檢測,人工檢測會影響到檢測效率。所以,汽車的漆面外觀缺陷全自動數字化檢測方法的研發迫在眉睫,急需為汽車工業的外觀缺陷智能化檢測開拓新天地。

杭州晶耐科光電技術有限公司多年來從事機器視覺外觀缺陷工業化流水線檢測。公司研發了擁有自主知識產權“汽車漆面外觀缺陷自動化在線檢測系統”如圖1所示。 系統針對復雜表面漆面存在高炫光、高反光情況,利用均勻照明亮暗相間的環繞車體的環形結構光,開發漆面光流(Light flow)成像技術,有效遏制了漆面炫光、反光影響。系統外圍包括可移動的照明光源子系統,在漆面光流高速實時移動圖像采集時,獲得漆面均勻圖像,抑制反光影響。針對汽車外觀不同復雜曲面,利用多相機、多視角布置的成像系統,約30余個相機排布,最大可能避免汽車自由曲面形成的檢測盲區,保證大視場、提升檢測效率。 

 檢測時如圖2所示,汽車進入檢測區,移動導軌系統驅動環繞車體的環形結構光沿汽車前進方向勻速運動,對汽車進行掃描。多相機、多視角布置的成像系統同步對車體進行高速圖像采集,最大幀率實時拍照,獲取每個子孔徑的一連串的圖像序列,獲取漆面圖像的視頻流。

圖1 汽車漆面外觀缺陷自動化檢測演示系統

圖2 汽車漆面外觀缺陷自動化檢測系統

將采集的圖像序列經過圖像預處理,利用圖像處理算法(條紋解調、條紋上缺陷提取),對視頻流圖像進行圖像融合處理,尋找圖像的特征區域用于匹配,劃分每幀圖中的檢測的感興趣區域ROI(region of interest,ROI)和非檢測區域;標定后,同樣車型顏色的可調用標定的參數設置采集圖像,通過圖像匹配和之前標定的ROI(region of interest)確定每個子孔徑圖像的檢測區域,用圖像增強和特征提取的方法進行缺陷分類。最終如圖3所示,可以獲得每幀圖像的缺陷位置和類型,如漆面的針孔、起泡、劃痕等及缺陷的尺度大小,最終可以根據不同圖像的空間方位,將缺陷分布標注在汽車的對應的各個區域,實現整個生產流程的流水線檢測,系統可做到停車一鍵檢測,單輛車的檢測時長少于50秒,可以自動輸出每輛車的電子報表。該檢測可適應不同漆面顏色:紅、黑、白、藍、灰等。圖2為目前已建立的檢測演示系統,可適應在線、離線的整車、車架的外觀漆面缺陷數字化的檢測。

由于每一輛車經過該自動化檢測,可以記錄每輛車的缺陷數據,將所有車的數據上傳于數據庫,對各種缺陷類型進行工業大數據的分析和研判,有助于汽車生產過程及物流運輸過程中的工藝、加工質量等過程的監控,該技術采用機器視覺與人工智能的核心技術,具有快速、高精度和無損的特點,提高了生產效率及質量管控,采用該技術將可以為企業在漆面自動化檢測領域提供競爭優勢。同時機器視覺與人工智能組合的核心技術也可以拓展至汽車各零部件的智能化高效檢測。

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