重庆激光金属切割零件的质量保驾护航

发布者: 发布时间:2017/1/3 11:36:59 阅读:次 【字体:

计算机辅助设计系统与机器视觉技术结合使用,为激光金属切割零件的质量保驾护航。

为了保证产品拥有极好的制造质量,机械制造商和其他行业要求它们使用的金属零件以最高标准制造,并且要在出货前进行检查。供应这些金属零件的公司,通常使用重庆激光切割工具,在计算机数字控制的引导下,引导激光束从大片扁平金属板上切割下这些零件。当零件被切割完成以后,还要进行抛光及检查,以满足客户提供的计算机辅助设计(CAD)文件规定所要求的规格。

德国Sturm-Gruppe公司制造这种激光加工零件的历史,可追溯到1993年,当时的公司名字为Sturm Blechverarbeitung。最近,Sturm-Gruppe公司与德国Stemmer Imaging公司合作,开发出了一种机器视觉系统,用于在切割和抛光金属零件后,对它们进行检查。

Sturm-Gruppe公司Sturm VisionTechnologies部门经理Wolfgang Ullrich博士说:“在收到客户的CAD文件后,我们将文件存储到数据库中,用于指导激光导引切割机切割零件。当零件被切割完成后,还要进行抛光工作,并且需要用激光在零件上雕刻数字代码。”

读取代码

为了检查这些零件是否符合CAD文件所要求的规格,首先要将零件手动装载到一个传送带上,传送带的行进速度为大约20米/分钟。为了检查每个零件的类型,必须首先检查每个零件上的字母数字代码,然后将检测到的代码与数据库中的零件号进行比较。为了完成这项任务,首先使用美国Smart Vision Lights公司的SCC75光源为该零件提供照明,随后使用安装在传送带上方的美国Cognex公司的In-Sight Series 7402智能相机,捕获零件的图像(见图1)。

图1:要检查每个零件上的激光标记,首先用LED光源照亮字母数字代码,并使用安装在传送带上方的智能相机,捕获零件的图像。

系统中运行的是PatMax和OCV软件,首先读取零件上的字母数字代码,并将结果通过相机的以太网接口传输到主机PC;在PC中,将读取的代码信息与来自已知零件的字母数字数据进行比较。如果零件上的代码信息无法被读取,系统将会提醒操作人员将这个不合格的零件从传送带上移除。

当每个零件都通过检查后,还必须要对它们进行测量,以确保其特性符合存储在系统数据库中的CAD数据的要求。为了完成这项任务,沿着170cm宽的传送带移动的零件,首先被运送到成像站中。在这里,由Sturm-Gruppe公司制造的两个定制的白光LED面板灯,以45°角安装在离轴配置中,用于为这些零件提供照明(见图2)。

图2:当部件移动通过系统时,它们由安装有150mm镜头的八台线扫描相机(图中仅显示了其中三台)对其成像。相机安装在传送带上方大约1.5~2m的地方。

这种离轴配置用于当每个零件通过成像站时,突出显示零件边缘。当零件被照亮时,使用加拿大Teledyne DALSA公司的8台Spyder3 4kGigE线扫描相机对零件进行成像,相机配备德国Schneider Kreuznach公司的150mm镜头。这些相机安装在传送带上方大约1.5~2m的地方,以确保实现110μm/pixel的光学分辨率。

接近远心

“虽然在该应用中可以使用更少的带有远心镜头的线扫描相机,”StemmerImaging公司高级重要客户经理Georg Schelle说,“但是使用多台相机和传统的镜头,能够降低系统成本。”为了实现这种伪远心图像捕获,并没有使用来自八台相机的各自的完整4k图像,而是仅捕获来自每台相机中心的2k图像。

当然,多台线扫描相机的自定义校准并不是一项容易的任务。为了校准由Sturm-Gruppe公司开发的系统,将校准目标放置在传送带上,然后操作人员输入特定的目标值。

一旦完成校准工作,随后系统中使用的八台相机的图像数据,将通过每台相机的GigE接口传送到一台16端口的GigE交换机,然后再将组合的数据传送到系统主机PC。接下来必须要对由相机捕获的图像进行分析,并将分析结果与系统CAD数据库中的已知良好数据进行比较。

匹配CAD数据

这可能是该系统中的一个最独特的部分。使用由Sturm-Gruppe公司开发的软件,首先对图像进行阈值化,以去除背景传送带的图像。随后,使用形状查找和斑点分析工具,计算金属零件的对象轮廓和边缘,并将结果存储到数据库中。

但是,这个数据还不能直接用来与存储在CAD模型中的信息进行比较。为此,Sturm-Gruppe公司已经开发出了一款软件,其能将标准的CAD文件格式(如.dxf或geo格式),转换为TIFF图像文件。然后,该TIFF文件的数据可以被图像处理软件读取,并与由线扫描相机捕获的金属零件图像数据进行比较。

在该比较完成之后,操作者将能从显示器上看到零件与CAD模型的匹配结果:绿色(完全匹配)、黄色(部分匹配)或红色(不匹配),见图3。然后,操作人员会更加要求将不合格的零件从视觉站中剔除。

图3:图像数据和CAD模型之间的比较结果,在操作人员的显示器上显示为绿色(完全匹配)、黄色(部分匹配)或红色(不匹配)。然后,操作人员将不合格的零件从视觉站中剔除。

对于检测合格的零件,系统将会生成一个标签,显示零件类型、制造日期及其他信息,随后将标签手动贴到零件上。目前,Sturm-Gruppe公司正在内部使用该视觉系统,并计划将其推广给其他感兴趣的客户。

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