机器视觉在汽车检测行业的应用研究

摘 要：随着光电技术的发展，出现了通过机器代替人眼识别功能的机器视觉技术。机器视觉技术具有高自动化、高准确性、方便、安全等特点，在众多的领域得到了应用，如交通行业的车辆识别系统，食品行业的水果挑拣，汽车行业的零件检测等。文章详细介绍了机器视觉技术的原理，以及在汽车行业的具体应用。

关键词：机器视觉；汽车行业；应用

WTO开放后，汽车行业面临越来越大的竞争力，为了提高汽车中各种零件的合格度以及安装精度，各个汽车生产线中大量的使用了机器视觉技术。机器视觉技术具有非接触，不受温度影响，精确度高，功能稳定等特点，逐步的使用到各种高精度检测环境中。机器视觉技术使用CCD传感器件作为核心器件，CCD传感器将光信号转换为电信号，图像采集卡将电信号处理后转化成数字量信号。文章重点讨论了机器视觉技术在汽车检测中的使用，希望通过该技术的介绍，帮助用户更好地使用该技术。

1 机器视觉系统的简介

1.1 系统的检测原理

如上图1所示，整个机器视觉的检测系统主要由CCD相机，CCD传感器，图像采集卡，计算机，以及显示器构成。CCD相机负责拍摄，由于被测件边沿的反光效果差异而导致出现光信号的变化。光信号经过CCD传感器转换为电信号，电信号经过图像采集卡处理转化为数字量信号。计算机的作用是通过图像处理软件对采集到的图像进行一定的处理，提取特征值并做出判断。显示器主要是显示计算后得到的结果，并展示给用户。PLC控制器主要负责控制执行机构的运动。

检测系统的工作从CCD相机信号输入开始，然后通过CCD传感器进行对应的光电转换，接着通过图像采集卡把电信号转换为数字量信号，最后通过计算机软件计算出对应的图片信息，并输出给显示器。

1.2 系统检测原理分析

根据1.1节中提出的方案，系统主要由以下几部分构成：

（1）信号采集模块的选型和实现

本系统中信号采集模块主要由CCD相机和CCD传感器。CCD相机使用的超远紫外帧转移CCD相机。该CCD相机的主要性能有：

a.小像素尺寸，<15微米的像素。

b.可制冷CCD传感器有55摄氏度的温度增量。

c.传感器对角线尺寸19mm-38mm。

d.相机连接/GigE数字接口。

对于电平转换芯片检测系统一般使用DS90CR288这款芯片，该芯片可以实现由光信号转换为对应的数字信号。DS90CR288中有两个FIFO，输入FIFO负责接受输入的图像的数据，输出FIFO负责输出对应的数字信号。DS90CR288的数据位宽为24位，中间通过SDRAM进行数据的缓存。

（2）信号处理模块的选型和实现

检测系统中信号处理模块主要由计算机来完成。在实际的检测过程中，图像采集卡采集到的信号含有复杂的噪声，计算机需要对这些信号进行滤波和平滑处理，剔除噪声和斜置判别等处理。计算机常见的处理方法有二值化、膨胀、腐蚀、边缘检测等，经过处理后的图像更加容易获取到特征区域，以便快速定位被检测图像。

2 机器视觉在汽车检测中的应用

目前，汽车零部件外观缺陷检测主要靠人工的方式进行，质检人员通过肉眼的方式逐一对零件表面和侧面进行检测，手工对良品和不良品进行逐一分拣。由于人存在主观判断误差以及人眼睛的疲劳因素。因此，人工检测的方式存在着检测质量不稳定、部分缺陷不易识别、检测效率低下等问题。严重制约着我国的产品在国际市场的竞争力。本节介绍机器视觉技术在汽车行业中的应用，该技术在汽车检测行业中可以的应用场景有。

2.1 对工件表面缺陷的检测

由于对于汽车的生产过程中零件众多，如果通过人工目测方法已经不太可能，所以需要通过机器视觉来查看零件的中的各种缺陷，如连杆结合面爆口等。可以通过机器视觉来确定破口面积大于3mm2或者长度大于2.5mm，就说明该零件不合格。这种测量过程是利用机器视觉技术获取零件的图像信息，并计算破口的尺寸，并通过计算机识别出不合格的零件，最后通过PLC控制相应执行机构来挑选出这些不合格零件。

2.2 活塞在缸体内的装配

对于汽车来说，活塞在缸体内的位置非常重要，所以检测系统需要检查活塞是否存在，在缸体内的位置，以及活塞顶部表面的标识。整个检测的流程：首先发动机通过传输带到达检测位置，这个时候系统通知机器视觉开始检测，如果机器视觉发现没有安装活塞，或者活塞的安装进度不够，或者活塞的表面不光滑都触发机器视觉系统报警，并通知人工去挑拣不合格的产品，否则机器视觉系统通过控制系统把发动机送到下一个工位。

2.3 主轴承盖在缸体上的装配

整个检测的流程：首先发动机通过传输带到达检测位置，这个时候系统通知机器视觉开始检测，如果机器视觉发现第1主轴承盖边缘不是系统设定的第1主轴承形状，或者后续的第2主轴承盖边缘不是系统设定的第2主轴承形状到第5主轴承盖边缘不是系统设定的第5主轴承形状都将触发机器视觉系统报警，并通知人工去挑拣不合格的产品，否则机器视觉系统通过控制系统把发动机送到下一个工位。

3 结束语

文章详细介绍了机器视觉技术的原理，以及系统检测原理的分析。文章重点讨论了机器视觉技术在汽车检测中的具体使用，如对工件表面缺陷的检测，活塞在缸体内的装配以及主轴承盖在缸体上的装配等。希望通过该技术的介绍，帮助用户更好的使用该技术。

参考文献

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[2]王建利.基于机器视觉的发动机厂视觉防错系统[J].科技创新导报，2011（13）.

[3]陈旭，林国余.一种基于立体视觉的车轮中心测量方法[J].南京信息工程大学学报（自然科学版），2011（1）.

作者简介：张洪峰（1986，10-），男，籍贯：浙江杭州，学位：学士，学历：本科，研究方向：自动化，现在所在单位：麥格纳光能汽车饰件系统（杭州）有限公司。