陰俊紅 徐永偉

摘 要：對于尺寸精度要求較高的產(chǎn)品，需要進行嚴格檢驗，借助高精密測量設(shè)備輔助檢驗，質(zhì)檢人員勞動強度大，效率低，尺寸檢測結(jié)果不穩(wěn)定，甚至有些尺寸無法直接測量，容易造成錯檢或者漏檢。單次檢測效率低，人工勞動強度無法解決，不合格產(chǎn)品造成嚴重的安全隱患，工作壓力大。本文通過完成機械設(shè)計并實施，提出解決方案，可以解決人工尺寸檢測的弊端，并提出一種全新的視覺尺寸檢測系統(tǒng)的整體布局。

關(guān)鍵詞：精密產(chǎn)品；視覺檢測；自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.035

工業(yè)自動化，越來越多的替代了傳統(tǒng)人工，隨著工業(yè)4.0的提出，智能制造2025的規(guī)劃全新出爐，各個生產(chǎn)制造企業(yè)都在進行轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)山東的新舊動能轉(zhuǎn)換迫在眉睫。在民用和軍工產(chǎn)品的精密設(shè)備的生產(chǎn)加工過程中，對于自動化新技術(shù)需求越發(fā)明顯，對于勞動生產(chǎn)率的提高和勞動強度的降低有巨大推動作用。 [1]視覺檢測系統(tǒng)的應(yīng)用，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在非接觸檢測測量，長時間測量穩(wěn)定，精度高，可實現(xiàn)算法輔助測量人工不易測量的尺寸，該設(shè)備可實現(xiàn)某軍工產(chǎn)品零件的高精度測量。

1 設(shè)備功能

本設(shè)備應(yīng)用對象為重要精密零件的尖部尺寸測量，需要測量其圓角半徑、高度等，機械精度要求：相機在X方向上的固定精度：≤0.1mm，相機在Y方向上的固定精度：≤0.1mm；相機在Z方向上的固定精度：≤0.1mm；相機在水平方向上的精度：≤0.03mm。

視覺系統(tǒng)分辨率為0.002mm，采用500萬像素黑白相機進行拍照。

視覺的測量方法及精度：采集錐角線和圓弧線切點，測量兩個切點相交線為零件尖部直徑，同時對高度尺寸和錐度進行輔助測量。頂部椎體高度測量精度：0.004mm，頂部椎體高度重復(fù)精度：0.004mm，工件檢測節(jié)拍（含檢測設(shè)備的所有輔助動作）2秒。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)

目前現(xiàn)狀人工檢測，質(zhì)檢人員勞動強度大，效率低，甚至有些尺寸無法直接測量，容易造成錯檢或者漏檢，錯檢不合格產(chǎn)品造成嚴重的安全隱患，操作人員工作壓力大[2]。

該設(shè)備主要有自動上料單元、中間傳輸單元、自動分料單元、相機檢測單元、視覺顯示單元組成。該設(shè)備工作流程如下：產(chǎn)品由自動上料單元上料，經(jīng)過中間傳輸單元運輸?shù)疆a(chǎn)品檢測工位，由相機檢測單元進行視覺識別、拍照、計算，視覺顯示單元實時顯示產(chǎn)品檢測結(jié)果、檢測數(shù)量等，自動分料單元完成檢測的產(chǎn)品由自動分料篩選。

自動上料單元由上料振動盤，振動盤調(diào)整機構(gòu)，直線振動送料器，料道、送料調(diào)整機構(gòu)、料滿傳感器組成，產(chǎn)品放置于上料振動盤上，通過振動盤和直線送料機構(gòu)的直線傳輸，將產(chǎn)品在料道中穩(wěn)定送至中間傳輸單元振動盤內(nèi)設(shè)計打膠、防護，防止工件振動過程中受損。振動盤調(diào)整機構(gòu)和送料調(diào)整機構(gòu)均通過螺栓、螺母進行調(diào)節(jié)。自動上料單元和其他單元采用獨立機架設(shè)計，減少振動造成的尺寸精度影響。當振動盤中物料不足時，料滿傳感器會報警提醒加料。

中間傳輸單元由上料氣缸、上料推板、清潔氣吹裝置、轉(zhuǎn)運料道、轉(zhuǎn)運料道蓋板、真空氣源裝置、下料氣缸、下料塊、下料氣吹裝置、安裝機架等組成。產(chǎn)品安裝在龍門式機架上，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。產(chǎn)品經(jīng)自動上料單元傳輸至中間轉(zhuǎn)運料道，上料氣缸連接上料推板實現(xiàn)將產(chǎn)品推進上料運輸。清潔氣吹裝置，安裝萬向吹氣管，對于待檢產(chǎn)品清除表面灰塵、雜質(zhì)，提高檢測精度。為防止產(chǎn)品傾翻，中間轉(zhuǎn)運料道設(shè)轉(zhuǎn)運料道蓋板，到達檢測位置后，真空氣源裝置產(chǎn)生真空，通過真空管在轉(zhuǎn)運料道內(nèi)下側(cè)產(chǎn)生吸附力，進一步對產(chǎn)品進行吸附定位，提高定位準確性，檢測完成后下料氣缸連接下料塊推動產(chǎn)品進入自動分料單元。

自動分料單元由分料氣缸、分料料道、料道蓋板、合格品料箱、不合格品料箱、料箱定位塊等組成。完成檢測后的產(chǎn)品，根據(jù)視覺系統(tǒng)軟件尺寸檢測結(jié)果的好壞，分料氣缸判斷動作，氣缸桿伸出或者縮回，產(chǎn)品則分別經(jīng)分料料道1或者分料料道2進行不同料箱，完成合格品和不合格品區(qū)分。料道和料箱上分別設(shè)計蓋板，可防止產(chǎn)品掉落外側(cè)，合格品和不合格品混淆[3]。

視覺顯示單元，實時顯示產(chǎn)品當前圖像、檢測尺寸規(guī)格、檢測數(shù)量、合格率、系統(tǒng)運行情況等，便于操作人員隨時查看是否有異常。放置在檢測平臺上，最大程度滿足實時的監(jiān)測需求。相機檢測單元由相機、鏡頭、角度調(diào)節(jié)機構(gòu)、三軸精密滑臺、相機調(diào)整機架等組成。三軸精密滑臺可實現(xiàn)X、Y、Z三方向精密移動。角度調(diào)節(jié)機構(gòu)通過蝸輪蝸桿實現(xiàn)Y軸旋轉(zhuǎn)，通過連接調(diào)節(jié)旋鈕進行擺動，調(diào)整到位后鎖緊螺釘，從而精確調(diào)試相機拍照位置，通過視覺算法，拍照計算、測出精密產(chǎn)品尺寸。

3 設(shè)備特點

可實現(xiàn)產(chǎn)品在整體尺寸檢測平臺上全自動化、高精度尺寸智能檢測，提高工作效率，自動上下料，實現(xiàn)將人工從繁瑣、困難的質(zhì)檢工作中解放出來，提高產(chǎn)品檢測準確度，極大程度降低錯檢率，漏檢率，對于安全隱患的工件測量提供了完美的解決方案。本平臺可作為單機使用，放置于實驗室或者質(zhì)檢室，非常方便質(zhì)檢人員應(yīng)用。

相機調(diào)試方便、準確，對于成像質(zhì)量和精度得到有效保證，產(chǎn)品工件直接在料道中直線運動，平穩(wěn)可靠，尺寸精確。上、下料和中間轉(zhuǎn)運單元結(jié)構(gòu)緊湊，料道和氣缸之間設(shè)計定位和限位裝置，節(jié)拍時間短，可靠性高，通過真空輔助定位，產(chǎn)品定位精度高，高速可靠的分離料道設(shè)計，能實現(xiàn)高速、穩(wěn)定切換合格和不合格品。

該設(shè)備已經(jīng)成功應(yīng)用于車間檢測應(yīng)用，檢測效率高，極大解放了人工，對于檢測的正確率進行了試驗，完全滿足生產(chǎn)車間需求，對于自動化、智能化實現(xiàn)提供了很好的示范作用。

參考文獻：

[1]羅佳.機器視覺技術(shù)在自動化制造業(yè)中的運用[J].時代農(nóng)機， 2017（12）.

[2]劉賢清.機器視覺技術(shù)及其在機械制造自動化中的應(yīng)用探討[J]. 明日風尚，2017（03）.

[3]楊文杰.線圈自動下料機機械機構(gòu)設(shè)計[J].機電信息，2014（06）.