德國BERGER LAHR機(jī)器人在印刷質(zhì)量檢測中的應(yīng)用
摘要：本文介紹德國百格拉公司生產(chǎn)的直角坐標(biāo)機(jī)器人及主要特性。在此基礎(chǔ)上主要介紹幾個在在工件無損探傷中的應(yīng)用案例。
關(guān)鍵字：直角坐標(biāo)機(jī)器人 CCD攝像機(jī) 圖像處理效五，特征提取和模板匹配。
一 任務(wù)描述：
在幾乎所有的現(xiàn)代化批量生產(chǎn)過程中炉峰，產(chǎn)品包裝盒上所印文字畏妖，符號，產(chǎn)品上的標(biāo)簽等要印刷精美宗揣，無缺陷和錯誤层掺。但實(shí)際生產(chǎn)中會出現(xiàn)一些問題，如部分字符漏印芍摩，部分字符不完整渴门，不同字符間混亂，如5和6孵钱，6和9就容易印混涮凡。字符位置不對，字符的字體不對或不一致等昏滔。要解決上面的問題就必須選一優(yōu)秀的圖象處理系統(tǒng)肤侍，對這些文字和符號進(jìn)行100%的可靠的檢驗(yàn)，才能保證100%的合格率挫肆，達(dá)到真正的“零缺陷”弄业。被檢驗(yàn)識別的文字和符號可以由下面的方式產(chǎn)生：印刷泛邮，噴碼，熱轉(zhuǎn)印和激光雕刻等辈净。這更增加了檢驗(yàn)識別的難度盯质。
被檢驗(yàn)的東西可以在傳送帶上單排排放，也可以是如圖1所示的并列排放概而。機(jī)器人首先停止傳送帶呼巷，并把檢測頭移動到第一個產(chǎn)品上方，識別系統(tǒng)開始自動檢測識別第一個產(chǎn)品赎瑰。機(jī)器人再把檢測頭移動到第二個產(chǎn)品上方王悍，接著識別系統(tǒng)開始自動檢測第二個產(chǎn)品，如此依次識別完該排最后一個產(chǎn)品餐曼。再起動傳送帶把第二排產(chǎn)品移到檢測系統(tǒng)正下方压储，并開始該行產(chǎn)品的自動檢驗(yàn)識別。
在圖2中被檢驗(yàn)的文字是在透明的塑料上源譬。機(jī)器人首先停止傳送帶集惋，并勻速移動檢測頭，識別系統(tǒng)在幾個特定的位置自動檢測識別所印文字和符號踩娘。塑料再起動一定長度刮刑，機(jī)器人反向運(yùn)動，檢測系統(tǒng)開始該行產(chǎn)品的自動檢驗(yàn)識別霸饲。
圖1：自動檢測傳送帶上逐行逐列排放的產(chǎn)品 圖2：自動檢測在透明朔料上所印的一行字符
二 系統(tǒng)組成
這里的任務(wù)是圖2產(chǎn)品的檢驗(yàn)凡矿。該機(jī)器人是德國百格拉公司單軸機(jī)器人，由于負(fù)載小及移動速度不高置芋，所用型號為LM-P404 R-AT5。有效行程按任務(wù)要求選為1500毫米牺道。驅(qū)動電機(jī)是百格拉公司的步進(jìn)電機(jī)VRDM3910LWB栋湃。機(jī)器人控制系統(tǒng)選用百格拉公司的專用工控機(jī)TLCC。TLCC通過CAN總線控制TLC611步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器颈顽。圖像處理系統(tǒng)選用德國Vision Experts GmbH公司的檢測系統(tǒng) VE 4000 OCV/2铲桑。圖2是該系統(tǒng)在實(shí)際使用中的照片。下面較詳細(xì)介紹直角坐標(biāo)機(jī)器人和檢測系統(tǒng)盖赛。
2.1 直角坐標(biāo)機(jī)器人介紹
德國百格拉公司是世界上最著名的機(jī)器人供應(yīng)商之一掺薪，生產(chǎn)多種規(guī)格的直線運(yùn)動單元/導(dǎo)軌、步進(jìn)電機(jī)甜届、交流伺服電機(jī)啤邑、直線電機(jī)和多軸數(shù)控系統(tǒng)。以此為基礎(chǔ)岩模，在短時間內(nèi)可提供各種規(guī)格的線性導(dǎo)軌津函、二維肖粮、三維標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人及用戶專用機(jī)器人和生產(chǎn)線。這些機(jī)器人可以裝備焊槍尔苦、通用手爪或?qū)Ｓ霉ぞ呱荩瓿珊附印徇\(yùn)允坚、上下料魂那、包裝、碼垛稠项、拆垛冰寻、檢測、探傷皿渗、分類斩芭、裝配、貼標(biāo)乐疆、噴碼划乖、打碼、（軟仿型）噴涂等一系列工作挤土。由于百格拉的導(dǎo)軌阶庆、驅(qū)動電機(jī)、減速機(jī)和控制系統(tǒng)等所有部件全部自己生產(chǎn)巧杰，使得機(jī)器人整體性能更加優(yōu)異铺享。十多年來，出廠的機(jī)器人和生產(chǎn)線全部在正常工作谈嚣。深受包裝機(jī)械潘乖、印刷機(jī)械、機(jī)械電子琅沟、汽車毛龟、食品、藥品和化妝品生產(chǎn)等行業(yè)的新老用戶厚愛区基。
百格拉公司的120多名專家及工程技術(shù)人員成功開發(fā)生產(chǎn)了各種規(guī)格的線性導(dǎo)軌胡撩，并在此基礎(chǔ)上與用戶密切合作開發(fā)通用及專用機(jī)器人，已為許多廠家提供了數(shù)千臺各種專用機(jī)器人及生產(chǎn)線砍绞。其中一個應(yīng)用領(lǐng)域是檢測產(chǎn)品標(biāo)簽等的質(zhì)量缺欠派交。
在直角坐標(biāo)機(jī)器人中各個軸主要是做直線運(yùn)動，而且運(yùn)動方向通常是相互垂直的冲杀，所以叫直角坐標(biāo)機(jī)器人效床。直角坐標(biāo)機(jī)器人可分為一維到多維很多種，每一維是一個運(yùn)動軸漠趁，由一個直線運(yùn)動單元組成扁凛。一臺噴涂用三維直角坐標(biāo)機(jī)器人由三個直線運(yùn)動單元組成忍疾，而一臺碼垛機(jī)器人根據(jù)應(yīng)用要求通常由幾個一維，二維和三維直角坐標(biāo)機(jī)器人組合而成谨朝。百格拉公司直角坐標(biāo)機(jī)器人的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是運(yùn)動行程0到18米卤妒；負(fù)載1~180公斤；重復(fù)定位精度0.05mm字币；每個軸運(yùn)動速度最高可達(dá)5米/秒则披。
2.2 機(jī)器視覺系統(tǒng)
機(jī)器視覺就是使機(jī)器有人眼和大腦的部分功能，自動做如形狀測量洗出，印刷質(zhì)量缺欠識別和產(chǎn)品外觀質(zhì)量識別等工作士复。機(jī)器視覺系統(tǒng)通常用在全自動化、高效高可靠性和非接觸地翩活，大批量生產(chǎn)過程中的檢測識別工作阱洪。常見的視覺系統(tǒng)一般包括如下部分：光源，鏡頭倒恭，CCD攝相機(jī)弱豹，圖像采集卡，圖像處理軟件棠岭，監(jiān)視器履婆，通訊/輸入輸出單元等。也有許多智能攝相機(jī)自身已帶有鏡頭滨锯，CCD攝相機(jī)各囤，高速CPU，存儲器站么，常用圖像處理軟件芭患，通訊口和/輸入輸出單元。CCD攝相機(jī)有彩色攝相機(jī)和黑白攝相機(jī)震崎，本文僅介紹CCD黑白攝相機(jī)掰闯。
首先CCD攝相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成灰度圖像信號，該信號先被放大汉锡，再數(shù)字化為數(shù)字圖像。數(shù)字圖像以二維矩陣存儲起來兜蠕，如Vision Components GmbH公司智能攝像機(jī)VC2028的每一幅數(shù)字圖像都是640*480的二維矩陣扰肌。該矩陣的每一個元素叫像素，它的數(shù)值通常是0~255熊杨。像素的數(shù)值0~255對應(yīng)目標(biāo)的最暗和最亮處曙旭。圖像處理軟件就是根據(jù)圖像中像素分布和亮度變化等信息抽取圖像中目標(biāo)的特征，如：面積晶府、長度桂躏、數(shù)量钻趋、位置等， 然后與所存的模板進(jìn)行比較匹配剂习，最后給出結(jié)果蛮位，如：尺寸、角度鳞绕、偏移量失仁、個數(shù)、合格/不合格们何、有/無等萄焦。
2.2.1 系統(tǒng)硬件配置
本文CCD相機(jī)選用德國Vision Components GmbH公司智能攝像機(jī)VC2028。其配置如下：CCD芯片是Sony 1/2” 640*480點(diǎn)箭烦，每秒25楨圖像淋塌，存儲器配置是16 MB SDRAM, 2 MB Flash Eprom, 8 bit overlay, CPU是TMS320C62XX，速度是1200MIPS （每秒1200百萬指令）苛豺。VC2028通過自帶RS232口 可以把位置數(shù)據(jù)傳給PC機(jī)乾乘。VC2028還自帶4路數(shù)字輸入口和4路數(shù)字輸出口。根據(jù)視場范圍和高度選用對應(yīng)的鏡頭偎洋。
2.2.2 識別系統(tǒng)的功能
檢測系統(tǒng)是德國Vision Experts GmbH公司的E 4000 OCV/2系統(tǒng)滚尼，它由智能CCD攝像機(jī)VC2028和專利識別軟件組成，可以檢測各種符號睁奶，如可以是印刷的符號鉴吕，噴碼符號，熱轉(zhuǎn)印爵蝠，激光雕刻等捌唾。可以100%保證發(fā)現(xiàn)所有下面的問題：整個漏印字符揩墓，部分漏印字符吆视，部分字符不完整，不同字符間混亂酥宴，如5和6; 6和9印混啦吧，字符位置不對，字符的字體不對或不一致拙寡。該系統(tǒng)可以識別多種符號授滓，當(dāng)圖像中要識別的符號與背景的對比度有些變化，如照明系統(tǒng)出現(xiàn)問題肆糕，甚至圖像背景里有某種規(guī)則的紋理時般堆，不會影響該系統(tǒng)的正常工作。該系統(tǒng)也非常靈活诚啃，可以是一分鐘僅檢測10個產(chǎn)品淮摔，一小時檢測10萬個產(chǎn)品私沮。可以同時檢測300個字符和橙，可以檢測同時含10種字體的符號集合仔燕。每小時可以檢測最多到10萬個產(chǎn)品。每個圖像可以400個符號胃碾，同時檢測10種不同字體的符號蜻罕。被檢測物體可以被轉(zhuǎn)動，在運(yùn)動中實(shí)時動態(tài)檢測样京，自動給出檢測數(shù)據(jù)涯贝，有自檢和外部信號起動公司，檢測的符號可以縮小和放大品痕，給出符號的位置數(shù)據(jù)跃呛。
對操作員不需要任何編程經(jīng)驗(yàn)，很復(fù)雜的檢測任務(wù)可以在幾分鐘內(nèi)設(shè)置好府贰。操作員僅僅要用手動操作器定義要檢測區(qū)域窗口秦砌，用示教方法把要識別的所有符號告訴測試系統(tǒng)及通過操作菜單輸入幾個參數(shù)。操作員經(jīng)過幾小時的培訓(xùn)就可以完全掌握該系統(tǒng)窑岖。
三 結(jié)論：
本文主要介紹了德國百格拉公司的直角坐標(biāo)機(jī)器人及德國Vision Experts GmbH公司的E4000 OCV/2檢測系統(tǒng)经聊。德國Vision Experts GmbH公司的E 4000 OCV/2檢測系統(tǒng)裝配在百格拉公司的單軸直角坐標(biāo)機(jī)器人上，被許多用戶非常成功地用在文字符號檢驗(yàn)上匹惊。該系統(tǒng)運(yùn)行非呈仄可靠，可以100%發(fā)現(xiàn)下面的問題：整個漏印字符凛忿，部分漏印字符澈灼，部分字符不完整，不同字符間混亂店溢，字符位置不對叁熔，字符的字體不對或不一致。該檢測系統(tǒng)在歐洲大量取代一美國同類系統(tǒng)床牧，已成為歐美市場上最可靠的系統(tǒng)荣回。
隨著大批量全自動化生產(chǎn)的迅猛發(fā)展及眾多產(chǎn)品需要在許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)100%被檢測，此類直角坐標(biāo)機(jī)器人和圖像處理系統(tǒng)將具有更加廣范的市場前景和發(fā)展?jié)摿Γ?/div>
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