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由于安裝空間非常狹窄，該系統(tǒng)不得不安裝在現(xiàn)有設(shè)備上方2米處。機(jī)械手通過氣動升降艙門給多相機(jī)系統(tǒng)上料。

熔體在凝固過程中因體積收縮可能會形成微小氣孔，進(jìn)而影響壓鑄制品的功能。

在鑄造領(lǐng)域，熔體在凝固過程中因體積收縮可能會形成氣孔，進(jìn)而影響壓鑄制品的功能——這是任何壓鑄件廠商都不愿意看到的事。自2016年以來，Gruber&Kaja公司使用AUTFORCE公司的多相機(jī)系統(tǒng)，能夠可靠檢測出350×400mm的壓鑄件中直徑在0.4mm以上的氣孔，以確保為客戶提供無氣孔的鋁壓鑄件。借助6臺堡盟LX系列工業(yè)相機(jī)，專業(yè)人員成功地解決了一個被認(rèn)為不可能通過自動化來完成的任務(wù)。

作為鋁壓鑄汽車發(fā)動機(jī)配件的專業(yè)供應(yīng)商，Gruber&Kaja高科技金屬材料有限公司迫切需要生產(chǎn)無任何氣孔的壓鑄件。對于該公司而言，這是確保生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、耐用產(chǎn)品的關(guān)鍵所在。特別是在數(shù)控機(jī)床加工表面的密封工藝中，密封唇必須擺放正確，與平坦表面完全接觸。隨著人們對高質(zhì)量壓鑄件的需求逐漸增加，Gruber&Kaja公司意識到，有必要提高自動化水平，從而推動自動化視覺檢測的需求增長。到目前為止，視覺檢測仍然是依靠人工完成的。為此，Gruber&Kaja公司的任務(wù)是：可靠檢測出350×400mm的壓鑄件中直徑在0.4mm以上的氣孔。Gruber&Kaja花費了一年多的時間對多家壓鑄件及系統(tǒng)制造商的方法進(jìn)行檢查和評估。位于奧地利利恩茨縣的AUTFORCE視覺系統(tǒng)有限公司是唯一一家滿足Gruber&Kaja公司嚴(yán)苛技術(shù)要求的公司。AUTFORCE是基于圖像的檢測系統(tǒng)領(lǐng)域的專家，該公司提供的系統(tǒng)解決方案最終贏得了Gruber&Kaja的認(rèn)可，因為該系統(tǒng)在完成質(zhì)量檢測后，還能在50秒的生產(chǎn)周期中快速完成激光打標(biāo)，以確保產(chǎn)品具有清晰的可追溯性。

先驅(qū)工作，成功典范

“我們開創(chuàng)了業(yè)界先河。AUTFORCE和Gruber&Kaja都不知道，市面上哪種系統(tǒng)可以對給定尺寸壓鑄件上如此細(xì)小的孔眼進(jìn)行自動識別和分析。”AUTFORCE董事總經(jīng)理Stefan Perg介紹說。除了氣孔尺寸，在規(guī)定的最大和最小密封限度內(nèi)，想要最大程度降低壓鑄件表面粗糙度也是一項極為復(fù)雜的挑戰(zhàn)。例如，采集的圖像必須能夠顯示銑槽等表面機(jī)加工痕跡。對此，AUTFORCE的解決方案是：采用帶專門設(shè)計的拱形碗狀光源的多相機(jī)系統(tǒng)。“通過多臺相機(jī)進(jìn)行圖像采集可最大程度減小畸變，并提高光學(xué)分辨率。此外，拱形碗狀光源還能提供最佳光照條件，將機(jī)加工痕跡和銑痕過濾掉，使其幾乎不可見。”Perg先生在介紹多相機(jī)系統(tǒng)的核心部件結(jié)構(gòu)時如是說道。從整體設(shè)計來看，對安裝空間的要求也是一大挑戰(zhàn)，因為相對于尺寸較大的壓鑄件，Gruber&Kaja的作業(yè)空間非常有限。“由于現(xiàn)有設(shè)備幾乎占據(jù)了所有的空間，多相機(jī)系統(tǒng)只能安裝在該設(shè)備上方。當(dāng)然，我們還必須考慮到搬運壓鑄件的機(jī)械手在相機(jī)工作范圍內(nèi)的最大工作高度。”Perg先生解釋說。

可靠檢測出350×400mm的壓鑄件中直徑在0.4mm以上的氣孔，同時記錄氣孔的位置及尺寸。

拱形碗狀光源可提供最佳的表面測量條件，將壓鑄件表面的機(jī)加工痕跡過濾掉。

核心部件：多相機(jī)圖像分析

AUTFORCE多相機(jī)系統(tǒng)的核心部件是一個帶拱形碗狀光源的檢測單元，該光源配備輕微過壓保護(hù)，以防止灰塵侵入。對于圖像采集，AUTFORCE采用6臺800萬像素分辨率的堡盟LX系列GigE相機(jī)。“多相機(jī)圖像采集原理的主要優(yōu)勢在于：在保持全圖像分辨率的情況下，最大限度降低每張圖像的畸變。”Perg先生表示。這些相機(jī)還兼容第三方軟件，因此可通過HALCON.完成圖像分析。為此，AUTFORCE專門設(shè)計了一款程序，該程序可將多幅圖像合并成像素級精度的合成圖像，并將該圖像與壓鑄件的CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以此來定義檢測區(qū)域。整個過程僅需幾秒便能完成。另外，在分析過程中，機(jī)械手夾住壓鑄件翻轉(zhuǎn)180度，以便檢測壓鑄件背面。相機(jī)分辨率與像元尺寸的比值也是一個重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)。“我們心目中最理想的相機(jī)必須采用堅固的設(shè)計、足夠大的芯片或像元尺寸，以及極高的光學(xué)分辨率。”Perg先生說道。憑借5.5×5.5μm的像元尺寸，3360×2496的分辨率，配備ams公司（前身為CMOSIS）CMV8000全局快門傳感器的堡盟LXG-80高性能工業(yè)相機(jī)堪稱理想之選。通過符合GigEVision.標(biāo)準(zhǔn)的接口，該系統(tǒng)可快速、經(jīng)濟(jì)、高效地集成到控制環(huán)境中。“對于我們而言，相機(jī)系統(tǒng)必須采用經(jīng)久考驗、可快速集成的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，這是一個前提條件。”Perg先生表示。

全程可追溯性，確保過程可靠性

圖像采集完成后，壓鑄件被轉(zhuǎn)到另一個區(qū)域進(jìn)行激光打標(biāo)。生產(chǎn)日期、時間和DataMatrix碼被打在鑄件上，以確保產(chǎn)品在整個生產(chǎn)過程和使用壽命期間都具備可追溯性。未通過氣孔檢測的壓鑄件需要進(jìn)行局部編碼，以便在返工合格并通過所有檢查后再進(jìn)行打標(biāo)。“這樣，此類壓鑄件在進(jìn)入下一個生產(chǎn)循環(huán)前就會被發(fā)現(xiàn)，關(guān)于該壓鑄件的任何返工信息也都已儲存在產(chǎn)品信息中。”Perg先生介紹道。

六臺800萬像素分辨率的堡盟LX系列相機(jī)可采集多幅圖像，然后合并成像素級精度的正面和背面合成圖像，并借助壓鑄件的CAD數(shù)據(jù)以進(jìn)行分析。

憑借高達(dá)4800萬像素的分辨率以及337fps的幀率，堡盟LX系列相機(jī)即便在高速過程中也能實現(xiàn)可靠的檢測，絕不放過任何細(xì)節(jié)。

全方位的成功

憑借AUTFORCE的解決方案，Gruber&Kaja通過提升自動化水平、減少人工操作與檢測工作量來提高效率和經(jīng)濟(jì)可行性，同時通過可重復(fù)的生產(chǎn)工藝提高可靠性，并確保完整地記錄每步工序以及相關(guān)結(jié)果。此外，可靠持久的激光標(biāo)記確保了產(chǎn)品的可追溯性。

摘自《自動化博覽》2020年2月刊