轉(zhuǎn)向節(jié)總成裝配線是用于裝配轎車的前轉(zhuǎn)向節(jié)厌衙，球頭銷裝配是其中的一道工序辜纲。轉(zhuǎn)向節(jié)分左轉(zhuǎn)向節(jié)和右轉(zhuǎn)向節(jié)笨觅，球頭銷也分左右兩種類型。關(guān)鍵之處在于轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭銷匹配的問題耕腾，即左轉(zhuǎn)向節(jié)上必須裝配左球頭銷见剩，右轉(zhuǎn)向節(jié)上必須裝配右球頭銷。不同類別的球頭銷上有不同的標(biāo)識(shí)扫俺，左球頭銷上的標(biāo)識(shí)為L苍苞，右球頭銷上的標(biāo)識(shí)為R。

 

為了提高生產(chǎn)水平涉姆、保證生產(chǎn)質(zhì)量耕粪，人們將視覺傳感器引入到汽車零部件的裝配線中，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車零部件生產(chǎn)過程的嚴(yán)格監(jiān)控绳弯。

 

然而在長(zhǎng)期高強(qiáng)度的生產(chǎn)過程當(dāng)中妨宙，操作者的肉眼很難保證轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭銷的完全匹配。一旦出現(xiàn)誤裝的不合格品耗砖，又沒有及時(shí)被發(fā)現(xiàn)伐歇，流入市場(chǎng)后將對(duì)用戶及廠家本身都造成難以預(yù)測(cè)的損失。因此廉旅，在轉(zhuǎn)向節(jié)總成裝配線上引入視覺傳感器迫在眉睫肮碗。

 

本文以天合富奧汽車安全系統(tǒng)（長(zhǎng)春）有限公司的轉(zhuǎn)向節(jié)總成裝配線為例，介紹OMRON視覺傳感器的功能特點(diǎn)停就，以及與PLC結(jié)合使用完成檢測(cè)任務(wù)的方法。

 

功能特點(diǎn)

 

1.豐富而細(xì)致的測(cè)量方法

 

OMRON視覺傳感器（見圖1）有17種可供選擇的測(cè)量方法笆唧，幾乎可以滿足所有領(lǐng)域的檢測(cè)需要颈癌。在每一種測(cè)量方法之下還可以進(jìn)行細(xì)致的輔助測(cè)量設(shè)置，比如定標(biāo)岸裙、位置補(bǔ)償和表達(dá)式等猖败。

 

圖1 OMRON視覺傳感器

 

2.強(qiáng)大的存儲(chǔ)及擴(kuò)展能力

 

在沒有使用存儲(chǔ)卡的情況下，OMRON視覺傳感器可以設(shè)置32個(gè)工件畫面。這32個(gè)工件畫面隸屬于工件組0恩闻，是存儲(chǔ)在控制器閃存中的艺糜。在使用了128M存儲(chǔ)卡后，最多可以存儲(chǔ)32個(gè)工件組幢尚、1 024個(gè)工件畫面和1～31工件組數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)卡中破停。

 

閃存中可以存儲(chǔ)0～35共36個(gè)先前的測(cè)量圖像。

 

3.多種通訊方式

 

共有4種可選的通訊方式：并口用于與外部設(shè)備以數(shù)字I/O的方式通信尉剩；串行接口菜單操作用于通過個(gè)人電腦的鍵盤代替小控制器完成對(duì)F160菜單的設(shè)置操作真慢；普通串行接口用于以無協(xié)議方式于外部設(shè)備（PC）通信；上位鏈接串行接口理茎，與PLC等帶有串行接口的外部設(shè)備以發(fā)送或接收指令碼的方式通信黑界。后兩種通訊方式只有專家菜單支持。

 

4.實(shí)用的其他輔助功能

 

OMRON視覺傳感器可以設(shè)置視覺系統(tǒng)啟動(dòng)后自動(dòng)進(jìn)入的狀態(tài)皂林；在顯示的屏幕上定制個(gè)性顯示朗鸠；智能照明或普通照明可選；隨時(shí)檢查系統(tǒng)信息密巷；密碼保護(hù)放置無關(guān)人員隨意更改設(shè)置抵刺。

 

5.使用靈活、可靠咏编、便捷

 

OMRON視覺傳感器的菜單系統(tǒng)分為對(duì)話菜單和專家菜單元粹，簡(jiǎn)單的測(cè)量使用對(duì)話菜單即可，復(fù)雜的測(cè)量要使用專家菜單理侄。每一種檢測(cè)方法的設(shè)置流程簡(jiǎn)單而實(shí)用勺激，小巧簡(jiǎn)單的小控制器便于操作。每進(jìn)行一步設(shè)置的時(shí)候限牢，屏幕上都有豐富的操作提示捎滴，非常容易掌握。

 

系統(tǒng)構(gòu)建

 

左右類型不同的轉(zhuǎn)向節(jié)戈裳，球頭銷在其上面所安裝的位置方向相差甚遠(yuǎn)悉契。一個(gè)相機(jī)不可能完成檢測(cè)任務(wù)，因此采用雙相機(jī)檢測(cè)的方式橘蹭。

 

系統(tǒng)構(gòu)建如圖2所示：

 

圖2 視覺系統(tǒng)

 

1.視覺傳感器的構(gòu)成

 

此視覺傳感器構(gòu)成如下：一個(gè)視覺控制器憔辞，型號(hào)為F160-C15E-2，屬于PNP型摊滔；兩個(gè)相機(jī)阴绢，型號(hào)為F150-S1A；兩根相機(jī)電纜艰躺，型號(hào)為F150-VS呻袭；兩個(gè)相機(jī)鏡頭眨八，型號(hào)為MLH-10X；一根并口電纜左电，型號(hào)為F160-VP廉侧；一個(gè)視覺監(jiān)視器，型號(hào)為UT-O64篓足；一根監(jiān)視器電纜段誊，型號(hào)為F150-VM；一個(gè)控制手柄（小控制器）纷纫，型號(hào)為F150KP枕扫；視覺照明為多組普通日光燈；其他安裝附件辱魁。

 

視覺控制器使用24V直流電源燥颠，控制器上RUN指示燈亮了之后表示其運(yùn)行正常。0號(hào)相機(jī)用于左件檢測(cè)轨赦，1號(hào)相機(jī)用于右件檢測(cè)睛赁；小控制器用于對(duì)菜單進(jìn)行設(shè)置操作；監(jiān)視器用于顯示被檢工件的圖像谈芬、檢測(cè)結(jié)果和菜單信息徙祥。

 

2.外部設(shè)備

 

與視覺控制器通訊的外部設(shè)備是OMRON CS系列PLC。PLC通過并口電纜以數(shù)字I/O的方式與視覺控制器進(jìn)行通訊式蠢。一方面PLC向視覺控制器發(fā)送切換工件和檢測(cè)命令廉贤，另一方面PLC接收視覺控制器發(fā)出的檢測(cè)結(jié)果。

 

3.設(shè)備連接

 

按照?qǐng)D2將各個(gè)設(shè)備連接在一起遥妒，并檢查各個(gè)設(shè)備是否工作正常卧蒂。

 

軟件設(shè)置

 

1．視覺控制器設(shè)置

 

在此，OMRON視覺檢測(cè)系統(tǒng)中使用的是專家菜單下的分類檢測(cè)方法珍询。將不同類型球頭銷上的標(biāo)識(shí)（L或R）分別登錄在不同的索引號(hào)下（0或1）圆乡，視覺控制器通過相應(yīng)的相機(jī)將被檢工件上的標(biāo)識(shí)拍攝下來，然后將其與已登錄的各個(gè)索引號(hào)下的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)圖像比較策橘，找到一個(gè)與被檢球頭銷標(biāo)識(shí)圖像最接近的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)畫面炸渡，即認(rèn)為被檢球頭銷與該標(biāo)準(zhǔn)球頭銷屬于同一類型，然后輸出該標(biāo)準(zhǔn)球頭銷的索引號(hào)丽已。

 

通過控制手柄在視覺控制器上進(jìn)行設(shè)置流程如圖3所示：

 

圖3 設(shè)置流程

 

（1） 選擇工件蚌堵、鏡頭和方法

 

畫面的左上方有2個(gè)菜單。首先在左邊菜單中通過小控制器選擇0號(hào)工件畫面即Scn0（用于左轉(zhuǎn)向節(jié)檢測(cè)畫面）沛婴。然后在右邊菜單中選擇SET模式吼畏，之后將提示選擇相機(jī)，選擇camera0（0號(hào)相機(jī)用于左轉(zhuǎn)向節(jié)檢測(cè)）瘸味。接下來要為0號(hào)相機(jī)調(diào)焦宫仗，設(shè)置相機(jī)快門速度，使得監(jiān)視器上所拍攝的工件圖像清晰可辨旁仿。完成后選擇classification藕夫，即分類檢測(cè)方法。

 

（2） 登錄模型

 

在下一級(jí)菜單中選擇model registration枯冈，然后選擇registration開始登錄標(biāo)準(zhǔn)球頭銷畫面毅贮，接著選擇box（登錄矩形的畫面）和or（登錄的畫面以或的形式與標(biāo)準(zhǔn)畫面比較），最后選擇Add（增加登錄區(qū)域）將出現(xiàn)圖4（a）所示的矩形選擇框尘奏。拖動(dòng)選擇框?qū)⑵浞胖迷谟卿泩D形的合適位置炊捻，然后回車改變其大小，使選擇框剛好將欲登錄圖形圈住瓣挂，再次回車之后選擇End眨捶，一個(gè)左球頭銷標(biāo)準(zhǔn)圖形就登錄完畢了。如果左球頭銷有多種樣式类埋，則可以將每種樣式的球頭銷都登錄到0號(hào)索引號(hào)之后履字，但最多不超過5種。按照同樣的方式將右球頭銷登錄在1號(hào)索引號(hào)之后鼓辈，同樣也可以登錄不超過5種不同樣式的右球頭銷攀瘟，如圖4（b）所示。圖4（c）為左右球頭銷全部登錄完成后的畫面失跷。

 

圖4 登錄模型

 

（3） 設(shè)置搜索范圍

 

左右球頭銷全部登錄完成后诉玲，退出上面圖4（c）畫面，選擇search region叔梆，出現(xiàn)圖5所示畫面沫流，圖5中的矩形方框即為搜索范圍，當(dāng)檢測(cè)進(jìn)行的時(shí)候臂外，視覺控制器僅在此范圍內(nèi)尋找被檢工件上的左右標(biāo)識(shí)窟扑，此區(qū)域設(shè)置的越大，受工件位置偏移的干擾就越小漏健，檢測(cè)就越可靠嚎货，但是檢測(cè)的時(shí)間也越長(zhǎng)。拖動(dòng)光標(biāo)改變選擇框的大小蔫浆，選擇一個(gè)合適的搜索范圍殖属。

 

 

圖5 搜索范圍

 

（4） 設(shè)置判斷條件

 

在搜索范圍設(shè)置完成后，返回到上一級(jí)菜單中瓦盛，選擇judgement conditions將出現(xiàn)在圖6所示畫面洗显。可以通過小控制器更改畫面中的合格相似度范圍原环，允許的XY方向移動(dòng)范圍挠唆。圖6中允許的相似度范圍設(shè)定在60%～100%之間处窥，實(shí)際檢測(cè)結(jié)果為79%，中心坐標(biāo)的X方向值和Y方向值也都在設(shè)定的允許范圍之內(nèi)玄组，這說明當(dāng)前球頭銷與已登錄的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球頭銷的相似度在所設(shè)置的合格范圍之內(nèi)滔驾，那么就認(rèn)為當(dāng)前球頭銷與該標(biāo)準(zhǔn)球頭銷屬于同一類別，即同一索引號(hào)杏住。此時(shí)視覺控制器便通過相應(yīng)的輸出端子輸出該索引號(hào)采冕。

 

圖6 判斷條件

 

（5） 改變?cè)敿?xì)條件和設(shè)置坐標(biāo)模式

 

不用改變，使用默認(rèn)設(shè)置贫拭。

 

（6） 設(shè)置表達(dá)式

 

在主畫面右側(cè)菜單的Set模式中選擇expression孩青，然后選擇Judge0，進(jìn)入表達(dá)式設(shè)置畫面耍叮。Judge0對(duì)應(yīng)著一個(gè)輸出端森肉，現(xiàn)在要做的是為此輸出端配置輸出條件。首先選擇一個(gè)測(cè)量指標(biāo)蝠盘，此處選用測(cè)量區(qū)域0發(fā)出的索引號(hào)即R0.IN脾仁。為這個(gè)測(cè)量指標(biāo)設(shè)置一個(gè)判斷輸出的條件，如圖7所示苔免。設(shè)置完成后秕栓，當(dāng)被檢球頭銷被識(shí)別為左球頭銷時(shí)，Judge0對(duì)應(yīng)的輸出端有輸出更启。

 

圖7 Judge0表達(dá)式

 

同理邢入，Judge1對(duì)應(yīng)著另一個(gè)輸出端，為Judge1配置輸出條件趴荸。選擇的測(cè)量指標(biāo)還是測(cè)量區(qū)域0發(fā)出的索引號(hào)即R0.IN儒溉。為這個(gè)測(cè)量指標(biāo)設(shè)置一個(gè)判斷輸出的條件，如圖8所示发钝。設(shè)置完成后顿涣，當(dāng)被檢球頭銷被識(shí)別為右球頭銷時(shí)，Judge1對(duì)應(yīng)的輸出端有輸出酝豪。

 

圖8 Judge1表達(dá)式

 

（7） 設(shè)置于外部設(shè)備的通訊方式

 

在主畫面右邊菜單的system設(shè)置中選擇communications涛碑，然后選擇parallel（并口通訊）。在那里對(duì)并口通訊進(jìn)行各種設(shè)置孵淘。將ON state設(shè)置成：OK:ON蒲障。其他使用默認(rèn)設(shè)置，并口通訊設(shè)置完畢瘫证。

 

到此為止揉阎，0號(hào)工件畫面即Scn0的檢測(cè)設(shè)置完成。然后為1號(hào)工件畫面進(jìn)行設(shè)置（Scn1用于右轉(zhuǎn)向節(jié)檢測(cè)）。Scn1使用camera1毙籽，接著為1號(hào)相機(jī)調(diào)焦湘乐，設(shè)置相機(jī)快門速度。同樣選擇classification北拌，即分類檢測(cè)方法钩裆。接下來的設(shè)置過程于Scn0完全一樣。視覺控制器設(shè)置全部完成后善瞧，一定要記得保存這些設(shè)置。

 

2.PLC程序

 

如圖9所示毕蕉，PLC程序準(zhǔn)備好并運(yùn)行起來之后之后蓬肢，即可進(jìn)行視覺檢測(cè)。

 

圖9 PLC程序

 

檢測(cè)過程

 

當(dāng)球頭銷被裝配到轉(zhuǎn)向節(jié)上之后乙笛，隨線體放行到達(dá)視覺檢測(cè)工位魂中。PLC通過其他傳感器（光電開關(guān)）預(yù)先識(shí)別到當(dāng)前被檢轉(zhuǎn)向節(jié)是左還是右，然后發(fā)送切換工件畫面命令（DI0刽室、DI7和DI9）至視覺控制器香题。待視覺控制器上的工件畫面（Scn0或Scn1）切換完成后，PLC向控制器發(fā)送開始檢測(cè)命令（RUN）酪律。視覺控制器接收到檢測(cè)命令后雌隅，通過相應(yīng)的相機(jī)（左轉(zhuǎn)向節(jié)使用0號(hào)相機(jī)，右轉(zhuǎn)向節(jié)使用1號(hào)相機(jī)）攝入被檢工件上球頭銷的圖像缸沃，并將此球頭銷的圖像與已經(jīng)登錄的標(biāo)準(zhǔn)球頭銷圖像比較恰起，按先前所設(shè)置的判斷條件將被檢球頭銷分類（是左件還是右件）。如果被識(shí)別為左件趾牧，Judge0對(duì)應(yīng)的輸出端輸出信號(hào)检盼，如果被識(shí)別為右件，Judge1對(duì)應(yīng)的輸出端輸出信號(hào)翘单。PLC接收到視覺控制器所輸出的左球頭銷或者右球頭銷信號(hào)吨枉，通過PLC梯形圖程序進(jìn)行判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭銷是否匹配。如果不匹配哄芜，則通過聲光報(bào)警提示操作者貌亭；如果匹配，則產(chǎn)生放行信號(hào)忠烛，一個(gè)轉(zhuǎn)向節(jié)與球頭銷匹配與否的視覺檢測(cè)完成属提。

 

結(jié)束語

 

該向節(jié)裝配線使用了視覺檢測(cè)系統(tǒng)后，極大地減少了球頭銷誤裝的情況美尸，提高了產(chǎn)品質(zhì)量冤议、降低了操作者的工作負(fù)擔(dān)。即使廠家所使用的球頭銷品種發(fā)生了改變幼氏，只需要重新登錄新品種的標(biāo)準(zhǔn)模型即可粪畔。這種靈活绸秸、可靠和便捷的檢測(cè)手段給用戶帶來了非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益支际，樹立了良好的產(chǎn)品形象匠似。

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