视觉检测系统在开卷线中的运用

童纯，顾鸿顺

（江苏亚威机床股份有限公司，江苏 扬州 225000）

1 开卷自动化产线配置案列

开卷线配置压力机、双头冲压中心是一次创新式的尝试。如图1 所示，该方案由开卷机、压力机、校平机、双头冲压中心、剪板机多个部分组成，钢卷首先由送料机构送至压力机，由其进行第一轮加工，然后由校平机进行校平，校平之后再由送料机构送入双头冲压中心进行第二轮加工，冲压结束后送入剪板机剪切为成品。其中压力机一般用于冲压密集排孔，效率较高，双头冲压中心可以冲碎边角，修整板材边缘等。

图1 产线概览图

该生产线可以应用于幕墙、门板、电梯等多种传统行业，具有一定的市场前景，其亮点在于将原材料的加工和产品生产结合在一起，省去了原材料加工完成后的打包搬运环节，并且还可以搭配折弯机器人、折边机等，组成一整套的自动化智能生产线，更有效的利用厂房空间，节省人力资源。

2 产品精度问题产生的原因和解决方案

2.1 精度超差问题及原因

开卷线送料机构的送料原理是由气缸控制压料辊紧紧压住卷料，然后由电机带动压料辊转动，从而带动卷料转动。由于生产线增加了压力机和双头冲压中心两道工序，长度可以达到20m，需要2 个以上的活套坑缓存板材，一个送料电机无法满足需求，所以配置了两台送料电机，一台给压力机送料，一台给双头冲压中心送料。送料过程分为两部分之后虽然满足了送料需求，但是由于采用夹紧式送料结构，无法安装类似冲床定位销的固定标示点，送料轴1 和送料轴2 的原点就难以精确校准使其重合，这就产生连锁反应，压机的工件坐标系原点、双头冲压中心的工件坐标系原点、剪板机的剪切原点，三者也无法精确校准，成品工件的孔到边精度就难以保障。

如图2 所示，成品工件要求孔到边30mm,由于坐标系原点误差，剪切位置可能距一侧孔35mm，距另一侧孔25mm。这里为更加直观展现问题，尺寸误差有所夸大，实际经过初步校准误差在1mm 左右。如何解决误差过大问题，成为本方案难点。

图2 误差展示图

2.2 视觉检测系统方案介绍

视觉检测系统可以有效的解决这个问题，可以通过相机拍照，识别压力机的孔位到相机基准线之间的距离，如果这个距离与客户编程软件设定的距离存在误差，可以通过PLC 程序计算出误差值，再控制轴运动补偿这个误差，这样就能修正成品工件的冲压精度，而相机基准线是固定的，距离剪板机的长度也是固定的，将这个固定值输入加工程序，送料轴前进该固定值，剪切一刀，此时送料轴的位置就可以作为剪切机构的初始位置。

如图3 所示为相机抓取基准点的画面，本文选择的是冲孔的中心作为基准点，然后测算出基准点到基准线的距离d,通过Profinet 通讯，将数据传输给PLC 处理。本方案采用的是欧姆龙视觉检测系统，下文会介绍该系统的使用方法。

图3 相机基准图

3 欧姆龙视觉检测系统应用

3.1 欧姆龙相机与西门子Profinet 通讯

欧姆龙相机与西门子PLC 采用的是Profinet 通讯，在测试中，本文尝试过欧姆龙相机与西门子1200和STEP7 的通讯设置，均能够正常传输数据。通讯设置分为两步，分别要在欧姆龙相机端、西门子PLC 端进行。

3.1.1 相机参数设置

相机端需要设置相机的IP 地址以及通讯方式，远程操作选项需要勾选为“有”，输出数据长度要与组态一致，都选择byte64，用户区域设置要与组态选择一致，默认选择有。注意IP 地址要与PLC 设置在同一个网段中，否则无法正常通讯，如图4 所示为通讯设置。

图4 设置IP 地址以及通讯方式

3.1.2 博图软件设置

西门子PLC 端首先要导入相机GSD 文件，完成设备组态，注意设备网络地址设一定要与相机参数中设置的地址一致，注意设备IP 设置，拖入输入输出子模块，注意与相机设置中数据长度一致，组态I/O 周期也需要修改，若使用默认值可能会出现通讯故障，最后下载组态，分配设备名称。如图5 所示组态IO 周期需要修改。

图5 组态I/O 周期修改

3.2 相机控制程序

相机和PLC 通讯有固定的地址，可以根据需要设定地址，如图6 所示为指令对照表。

图6 指令对照表

如图7 所示为PLC 编程实例。

图7 PLC 程序

送料机构送料到位后，PLC 发送拍照指令，相机拍摄照片，判断拍照结果是否正常，正常的话发送信号给PLC，PLC 将相机此时测算出的数据进行记录、加工，计算出位置误差，在送料时，通过R 参数进行补偿。

示例如下：

G01 X2=1000+R200

R200 为PLC 写入的最终补偿值。

4 视觉检测校正结果展示

如图8 所示为加工的零件图片，送料到达相机拍照范围，相机会拍摄照片，测算出自身基准线到两侧孔的距离。

图8 加工零件图

此时相机基准线到两侧孔距分别为35mm 和25mm，这组数据将传输给PLC，PLC 计算出需要补偿的误差值，误差计算公式（35-25）/2=5mm，PLC 将该值写入到R 参数R200，加工程序执行到G01 X2=1000+R200，就会在定位1000 的基础上多移动R200=5mm的距离，这样相机基准线到两侧孔的间距就均为30mm。

如图9 所示为误差补偿结束后的相机基准线到两侧孔的间距，相机基准线到两侧孔的间距均等，符合产品要求。补偿执行结束后，下一步是剪板机剪切板材。

图9 误差补偿示意图

如图10 所示，相机基准线为绿色线条，距离剪板机580mm，只要控制送料轴送料580mm 即可准确剪切，分开零件1 和零件2，确保孔到边缘的间距均为30mm，满足产品精度要求。

图10 剪切示意图

以上是视觉检测系统的校正流程，在实际生产中，批量加工产品，就需要不断的送料、拍照、补偿、剪切循环往复。

5 结语

本文介绍了视觉检测系统在加工精度校正方面的应用，视觉检测系统可以精确的测量出标定物到基准线之间的距离，例如本文采用的欧姆龙视觉检测系统，实际应用检测误差在0.05mm 左右，精度高、测量速度快，测算出的数值，经过PLC 的处理，可以通过多种方式进行位置补偿，大大提高了开卷自动化产线的加工精度。