视觉取代手工

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点击这里阅读2004年2月的经验之声。

哈雷戴维森V-Rod是最近推出的最热门和最受欢迎的摩托车之一。运动液冷，115马力，1130毫升，608 V-Twin Revolution发动机(由与保时捷合资开发)，液压成型的外围框架，带有双旋涡空气勺的散热器护罩，以及三盘制动器，V-Rod不仅是一辆强大的自行车，而且是一种美。

像任何精心制作的机器一样，它并没有作为一个既成事实．V-Rod的发动机是哈雷戴维森的新产品。在提高发动机生产效率的过程中，工程师们用视觉系统驱动的检测过程取代了人工检测过程。

哈雷戴维森与系统集成商Bachelor Controls和DVT分销公司Power Motion Sales合作，解决了最初的检查问题，将DVT摄像机连接到伺服控制线性执行器上，该执行器连接到一个气动滑块，该滑块能够延伸到传动块中卡环所在的三个不同位置。然而，这只是开发基于视觉系统的检测的第一步，因为工作区域对于60 x 30mm的相机尺寸来说太紧了。为了解决这个问题，在压力机和发动机缸体之间的气动滑块上固定了一个镜子，以便相机捕捉图像。虽然这解决了轴承和平衡轴的检查以及其中一个卡环的问题，但其他两个卡环的位置给视觉系统-软件过滤器带来了照明问题，视觉软件对照明条件进行了补偿。最后，为了确保检测过程的可重复性，必须在卡环上确定一个参考点作为相机测量的参考点。弹簧环的形状与马蹄铁相似，在环的间隙附近有两个孔。最初，环上的孔似乎是用来确定固定位置的明显特征，但由于它们位于传动系统内，所以并不是每个扣环都适用。必须探索其他办法。

控制工程编辑总监David Greenfield采访了Harley-Davidson的制造工程师Dan Bruyn，以了解更多关于建立V-Rod变速箱检查过程中复杂但“直接”的决策。

问在工程决策方面，这个项目对你来说有多典型?

在宏观层面上，决策是非常直接的。我们有一个质量问题，有可能生产出不合格的材料。因此，我们进行了头脑风暴，讨论了可能的选择，经历了整个决策过程，并根据回报率确定了我们可以花多少钱。在微观方面，让所有细节工作的复杂性——比如视觉系统与plc和操作员界面对话，以及让所有这些接口连接起来并一起工作——这是项目更独特的一部分。围绕这个项目的决策过程并不新鲜，但由于技术是新的，你必须有一个不同的知识库，以确保你知道你在做什么才能成功。

当我回想起我在视觉系统方面的经验时，如果几年前有人建议安装一个视觉系统，每个人都会害怕这个想法，因为这将是一个5万或10万美元的承诺。因此，视觉系统通常不是首选的解决方案。我仍然要说，即使在今天，它们也不总是首选的解决方案，因为在某些情况下，快速设计和构建固定装置要容易得多，特别是用于快速检查。随着视觉技术变得更容易使用和更便宜，这种情况正在改变。现在你可以在合理的时间内花2000美元安装一个功能非常强大的视觉系统。然而，大多数固定装置和工具，特别是如果你有定制的东西，将是相对昂贵的。从长远来看，视觉系统是一个更好的交易，因为它可以在另一个项目上重复使用，而定制的夹具——硬规或专为特定测量或检查而设计的工具——只适用于它所建造的项目。

问这两个必须解决的问题——摄像机位置和照明——哪个是最难设计的?

它们都同样困难，因为它们都不是直截了当的，而且都提出了我和积分器以前从未遇到过的个人挑战。在定位上，我们有三次检查要做，都在不同的位置。为了降低复杂性，我们希望使用一个摄像机。让事情变得更有挑战性的是，我们正在检查的区域不是开放的，也不是容易进入的。其他自动化设备占据了同一区域。我们有一台压力机安装一个轴承，必须将其收回，以便将摄像机带进来进行检查。然后我们必须把相机移开，这样印刷机就可以进来安装另一个轴承和卡环组合。我们使用几个不同的运动设备来处理这个问题:摄像机在一个线性驱动器上移动，伺服电机用于对摄像机的三个不同位置进行检查。

灯光很独特，因为我们使用了两种不同的灯光。我们有三个卡环，其中两个安装在轴承后面。所以我们用了一个环形灯来反射轴承，因为灯是在直线上，它工作得很好。但在视觉应用中，最好有一个背光;因此，对于第二个卡环，由于卡环后面没有轴承，我们使用了第二束光——紫外线——来反射传输外壳，从而背光照射第二个卡环。这个过程也不是那么简单，因为我们试图只使用一盏灯，但我们确定，使用这种方法，我们会得到更多可重复的结果，因为我们有两个不同的检查正在进行。

问是什么原因导致卡环上的孔不能作为确定位置的参考点?

通过视觉摄像机并不总能看到整个洞。轴承上的字母会混淆系统，你不能总是在孔中得到鲜明的对比，或者你只能看到一半的孔，因为另一半埋在卡环槽中。因此，断裂环的间隙是一个强大的特征，我们可以一次又一次地观察。因为在卡环后面几乎总是有一个轴承，利用缝隙来聚焦，我们总是能得到卡环的好照片，看看它是否到位。

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