一、檢測技術(shù)與制造業(yè)信息化

汽 車工業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)中最有代表性又最具活力的產(chǎn)業(yè)之一，它又是典型的以批量生產(chǎn)為特征的行業(yè)。隨著市場競爭的日益激烈和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，制造業(yè)信 息化的步伐也逐漸加快。但制造業(yè)信息化是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其范疇涉及產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)過程、物流營銷等企業(yè)運(yùn)行中的方方面面，真正實(shí)現(xiàn)將引起企業(yè)管理組織模式 的重大轉(zhuǎn)變，因此在我國這必然是一個(gè)漸進(jìn)的過程。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在批量生產(chǎn)的條件下，產(chǎn)品開發(fā)的成本僅占總成本的 5% 左右，而產(chǎn)品制造過程對總成本的影響卻高達(dá) 70% ，正因?yàn)槿绱?，相對而言，生產(chǎn)過程信息化起步較早，發(fā)展也很快，對企業(yè)的降本增效、增強(qiáng)在市場中的競爭能力發(fā)揮了很大的作用。

生產(chǎn)過程信息化實(shí)質(zhì)上是檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合和綜合應(yīng)用，而作為信息采集和處理的主要手段，檢測技術(shù)又是基礎(chǔ)。在這樣的背景下，為適應(yīng)現(xiàn)代汽車制造業(yè)的發(fā)展需要，檢測技術(shù)的地位和作用日顯重要。

二、智能化、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控方式

檢 測技術(shù)在制造過程中的應(yīng)用，有一個(gè)演化過程。從早期的最終檢驗(yàn)、單一判別，在經(jīng)歷了強(qiáng)化工序間檢測以提前發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患后，又發(fā)展到近期的通過較完善的在線 檢測、統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)施對動態(tài)工序的監(jiān)控。充分體現(xiàn)了企業(yè)界質(zhì)量意識的轉(zhuǎn)變和提升，即高質(zhì)量的產(chǎn)品從根本上講是通過制造過程完成的。但在商品經(jīng)濟(jì)的緊逼下， 制造過程面臨更高的要求，于是出現(xiàn)了智能化、網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控模式。以下是一些典型實(shí)例。

1 ．發(fā)動機(jī)機(jī)加工線工序間檢測的智能化模式

迄今，配置在生產(chǎn)線旁的工序間測量臺仍然是在線檢測的重要組成部分，但所呈現(xiàn)的智能化模式的發(fā)展趨勢已與以往有了極大的變化。除了必不可少的專用量規(guī)外，過去占主體地位的采用直接顯示方式的專用檢測器具 / 設(shè)備（無論是機(jī)械型、氣動型還是電子型）都已難覓綜影。所有專用檢測器具 / 設(shè) 備——包括較簡單的手持式電子量規(guī)（卡規(guī)、塞規(guī)、環(huán)規(guī)等）的輸出信號都已不再作為顯示之用，而是進(jìn)入具有統(tǒng)計(jì)分析功能的計(jì)算機(jī)輔助測量儀，組成了生產(chǎn)現(xiàn)場 的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。工序間測量臺上除一些專用量規(guī)外，所有專用檢具的檢測結(jié)果都輸入旁側(cè)的計(jì)算機(jī)輔助測量儀。計(jì)算機(jī)輔助測量儀作為一類有很強(qiáng)通用性的產(chǎn)品， 同時(shí)具有為適應(yīng)綜合檢測而必須具備的數(shù)據(jù)處理功能和進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控所需具有的統(tǒng)計(jì)分析功能。后者可對某一項(xiàng)或幾項(xiàng)被測參數(shù)，通過預(yù)置的方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，給 出評價(jià)工序運(yùn)行狀態(tài)的質(zhì)量信息。在屏幕上不但能顯示實(shí)測值，而且能反映經(jīng)數(shù)據(jù)處理后的各種統(tǒng)計(jì)量，以及有關(guān)的曲線、圖形。通過切換畫面不但可方便、迅速地 獲取豐富的信息，更能利用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)把信息送至車間，甚至企業(yè)的質(zhì)量控制中心。

為在更大范圍內(nèi)幫助各國的汽車制造業(yè)實(shí)現(xiàn)選擇面更寬、功能更豐富的質(zhì)量管理、生產(chǎn)過程控制，德國 Q-DAS 公司（數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)技術(shù)公司）推出了商品化軟件，它除了具備對生產(chǎn)過程的監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析能力外，還擁有對測量系統(tǒng)、制造設(shè)備和產(chǎn)品的評價(jià)功能。 Q-DAS 軟件現(xiàn)已得到了包括中國汽車制造企業(yè)在內(nèi)的眾多國外汽車廠的歡迎，事實(shí)證明，它在促進(jìn)批量生產(chǎn)條件下的信息化制造過程的實(shí)現(xiàn)和完善，發(fā)揮了很大的作用。

為 便于進(jìn)行質(zhì)量追溯，現(xiàn)代發(fā)動機(jī)工廠開始對每個(gè)零件都打上二維碼，可利用讀數(shù)頭識別、采集。工件經(jīng)過關(guān)鍵在線檢測工位，相關(guān)參數(shù)的測得結(jié)果傳送至計(jì)算機(jī)輔助 測量儀或進(jìn)而送至中央監(jiān)控室。因此，操作人員通過數(shù)據(jù)采集不僅能監(jiān)控零部件的加工質(zhì)量，而且通過對人為設(shè)置時(shí)段內(nèi)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果，能了解動態(tài)工序的波動情 況，及時(shí)予以調(diào)整。由于每一臺發(fā)動機(jī)也有代碼，因此，在其原始資料中就包含了其中幾個(gè)關(guān)鍵零件的二維碼，一旦有需要，可方便地查詢，進(jìn)行必要的質(zhì)量追溯。

2 ．整（轎）車裝配線集中監(jiān)控

現(xiàn)代轎車裝配線上的檢測、控制環(huán)節(jié)很多，除反映整車性能狀況（如：加注，電氣、前束、燈光、制動、排放等）的諸多參數(shù)在后續(xù)“檢測線”上測試外，還有數(shù)以百計(jì)的自動、半自動螺栓擰緊設(shè)備，它們在受控狀態(tài)下完成裝配作業(yè)，同時(shí)可給出表明裝配質(zhì)量的扭矩值、轉(zhuǎn)角值。

本案例中，數(shù)據(jù)的傳送過程是由各工藝及檢測設(shè)備的控制計(jì)算機(jī)將其寫入系統(tǒng)的上位機(jī)，再通過光纜連接至中央監(jiān)控室的交換機(jī)，將數(shù)據(jù)寫入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。連接成的一個(gè) 10 兆以太星型結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)，有著相對的獨(dú)立性。集中監(jiān)控能完成數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)顯示檢查車輛的車號（掃描條形碼獲得），某一工位所有上網(wǎng)螺栓的擰緊情況（扭矩、角度、合格否）等等；數(shù)據(jù)處理——對每一工位的數(shù)據(jù)按日、周、月、年等進(jìn)行 CPK 、合格率、平均值和方差等的運(yùn)算，能通過圖形顯示及打??；數(shù)據(jù)查詢——根據(jù)整車或發(fā)電機(jī)代碼、出廠日期等查詢所有的數(shù)據(jù)并打印等功能。該系統(tǒng)眾多其他功能不一一贅述。

無疑，完善的在線檢測手段對監(jiān)控工序運(yùn)行和產(chǎn)品制造質(zhì)量提供了重要的保證，但建立中央集控系統(tǒng)更提升了一個(gè)層次。其意義不僅在于大大增強(qiáng)了對工藝過程的監(jiān)控力度，更重要的是使轎車制造中的可追溯性得以實(shí)現(xiàn)。在即將推行的 ISO/TS16949 汽車質(zhì)量認(rèn)證中，特別強(qiáng)調(diào)了“標(biāo)識和可追溯性”，事實(shí)上，今天的市場和消費(fèi)者也鮮明地對此提出了要求。以上案例則正好做了回答。

三、與現(xiàn)代汽車制造業(yè)提出的適用性、柔性的需求相適應(yīng)的新技術(shù)、新產(chǎn)品大量涌現(xiàn)

近年，與現(xiàn)代汽車制造業(yè)的態(tài)勢相適應(yīng)的檢測新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，它們的共同特點(diǎn)就是以服務(wù)現(xiàn)場為前提，可靠、高效，而且能滿足復(fù)雜、多變的生產(chǎn)需求。

1 ．坐標(biāo)測量機(jī)（ CMM ）的應(yīng)用水平不斷提高

無論在整車生產(chǎn)還是在零部件生產(chǎn)過程中，坐標(biāo)測量機(jī)的使用范圍和應(yīng)用水平都在不斷提高。在現(xiàn)代化的整車廠， CMM 已成為覆蓋件與車身生產(chǎn)中在線檢測的主體，有的還連入生產(chǎn)線成為工藝過程的一個(gè)組成部分。在機(jī)加工生產(chǎn)線， CMM 用于在線檢測也越來越多，尤其在發(fā)動機(jī)、變速箱等總成廠中，對用于車間現(xiàn)場（包括生產(chǎn)測量室）的 CMM ，在確保精度指標(biāo)的同時(shí)，更強(qiáng)調(diào)其高速度、很好的柔性、很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境的能力，尤其是由軟件提供的豐富的功能。但必須指出的一點(diǎn)是，制造廠商在注意機(jī)型和軟件開發(fā)、改進(jìn)的同時(shí)，對 CMM 輔助設(shè)施也一樣關(guān)注。事實(shí)證明，后者對發(fā)揮坐標(biāo)測量機(jī)的效能關(guān)系極大。著名的德國 Leiti 公司今年研制的一體化工件輸送、裝夾、定位系統(tǒng)就是典型的事例，輸送小車、滑臺、專用夾具成為一體，與測量機(jī)的工作臺能實(shí)現(xiàn)無縫對接，準(zhǔn)確的夾具上裝夾、定位的工件由滑臺送入 CMM ，即可實(shí)現(xiàn)測量。大大節(jié)省了輔助時(shí)間，提高了功效。測量機(jī)器人 Sirio688 效率很高，但裝夾工件的輔助時(shí)間過長，尤其在變換不同工件時(shí)耗時(shí)更多，極大地抵消了它的高效率，而通過采用上述裝置，就徹底地改變了這種情況。

2 ．關(guān)節(jié)式測量儀的價(jià)值得到了體現(xiàn)

關(guān) 節(jié)式測量儀又稱便攜式坐標(biāo)測量機(jī)，它為麻煩的現(xiàn)場測量提供了一條便利的途徑，自幾年前首次進(jìn)入國內(nèi)汽車行業(yè)后，其使用價(jià)值漸為用戶所認(rèn)識。由于構(gòu)件材料一 般選用航空鋁合金或高強(qiáng)化碳素纖維，故重量很輕，攜帶方便。相比早期產(chǎn)品，這類測量儀在所配測頭和應(yīng)用軟件上已有很大進(jìn)展?，F(xiàn)在，除了可配硬測頭外，還可 配觸發(fā)式和掃描式探頭，測力減小后，被測對象范圍擴(kuò)展到材質(zhì)較軟的一些工件。而測量軟件的發(fā)展則使這類檢測設(shè)備也擁有了完善的、豐富的功能，如可在 CAD 機(jī)制下運(yùn)行、通過預(yù)先編程來簡化重復(fù)性測量工作、檢測時(shí)在屏幕上直接顯示圖形特征、 SPC 統(tǒng)計(jì)分析、基本掃描功能等等。在某些產(chǎn)品中，它們的測量軟件能與固定式坐標(biāo)測量機(jī)兼容。應(yīng)用實(shí)例：操作工分別利用便攜式坐標(biāo)測量機(jī)對位于生產(chǎn)現(xiàn)場的大型夾具與一種車身覆蓋件進(jìn)行測量。

為擴(kuò)大工作范圍以適應(yīng)對大型工件的檢測，臂式測量儀一般采用“蛙跳”的方式，或另配導(dǎo)軌支架。美國 Cimcore 公司則在不久前開發(fā)了 Gridlok 技術(shù)，其原理是在較大區(qū)域分布一些圓錐定位體，通過激光測量儀確定它們的位置并將其坐標(biāo)值儲存。儀器只要在工作之前先測一下附近三個(gè)座，確定此時(shí)自身的位置，即可進(jìn)行正常的檢測。在軟件的支持下，只要在分布定位座的區(qū)域里，就能進(jìn)行準(zhǔn)確的測量和獲得完整的圖形報(bào)告。

3 ．粗糙度、圓度、圓柱度等都是評價(jià)工件制造質(zhì)量的重要指標(biāo)

近 年來，發(fā)展最快的是適用于車間現(xiàn)場直接監(jiān)控產(chǎn)品表面狀態(tài)的便攜式、以及那些針對性較強(qiáng)的專用測量儀器。有的便攜式粗糙度測量儀的驅(qū)動器、放大顯示器可合二 為一地使用，也可在測孔和某些特殊場合下分離。在與專用控制器相聯(lián)后，還能做各種統(tǒng)計(jì)處理，并將結(jié)果打印和以曲線形式表達(dá)。它不但能檢測多種參數(shù)，而且可 方便地通過編碼開關(guān)任意設(shè)定四種常用標(biāo)準(zhǔn)之一，即 JIS 、 ISO 、 DIN 和 ANSI 。儀器內(nèi)藏的可充式電池可保證連續(xù)工作 7 小時(shí)。

采用半徑法測量方式的便攜型圓度儀，以一個(gè)由電機(jī)驅(qū)動回轉(zhuǎn)的電子塞規(guī)為核心，按用戶需要可在塞規(guī)上配置 1 ～ 6 個(gè)測頭，即最多能同時(shí)測 6 個(gè)截面，能在生產(chǎn)現(xiàn)場對圓度、圓柱度等參數(shù)實(shí)施精密、快速測量。儀器的主軸回轉(zhuǎn)精度達(dá) 0.5 μ m ，在無需做任何調(diào)整的情況下，被測孔徑允許有± 1mm 的變動，在很方便地更換測桿后，可增大到 8mm 。這臺便攜式儀器效率很高，工作節(jié)拍小于 30s ，且具備很強(qiáng)的測量能力和數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析功能。類似地，采取光學(xué)方法檢測缸孔網(wǎng)紋角的高效專用儀器也已成功地用于生產(chǎn)。

為 實(shí)施監(jiān)控發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零部件的制造質(zhì)量，越來越多的生產(chǎn)線配備了高性能的曲軸、凸輪軸綜合檢驗(yàn)機(jī)，可滿足與曲軸主軸頸、連桿軸頸相關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)及對凸輪升程 規(guī)律、相位角、鍵槽（或定位孔）與第一凸輪夾角等重要參數(shù)的現(xiàn)場監(jiān)測。但長期以來，其粗糙度測量還是以便攜式儀器為主。為提高效率和檢測質(zhì)量，一種由美國 Adcole 公司新開發(fā)的曲軸、凸輪軸高性能粗糙度測量儀已成功用于生產(chǎn)。這種臥式全自動量儀擁有三組探頭，當(dāng)被測工件是曲軸時(shí)，能在幾分鐘內(nèi)完成全部主軸頸、連桿軸頸和左、右止推面的粗糙度檢測，實(shí)施的測量方式可由預(yù)先設(shè)置的程序確定。

4 ．自動檢測技術(shù)的新進(jìn)展

應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場的自動檢測技術(shù)近年也取得了令人矚目的進(jìn)展，以下是兩個(gè)具有一定代表性的實(shí)例。

長 期以來，齒輪的自動檢測都停留在雙面嚙合測量狀態(tài)，盡管其工作原理簡單、效率高、標(biāo)準(zhǔn)齒輪的制作方便，但由于只能檢出徑向誤差、安裝偏心等參數(shù)，無法評價(jià) 齒輪的軸向精度指標(biāo)（如齒向誤差），因此有著很大的局限性。而近年基于新原理開發(fā)出的新穎檢測設(shè)備解決了在生產(chǎn)現(xiàn)場對批量齒輪的軸向精度指標(biāo)的自動測量問 題。新原理是被測工件與標(biāo)準(zhǔn)齒輪作無側(cè)隙嚙合滾動時(shí)，同時(shí)測量中心距的變化量和軸線偏擺量；通過對多路測量信號進(jìn)行處理，同時(shí)獲取齒輪的徑向綜合誤差和軸 向誤差（如齒向誤差、齒輪錐度等）信息。實(shí)質(zhì)上是在雙面嚙合測量的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。目前，國外一些廠商已推出了產(chǎn)品，國內(nèi)也已出現(xiàn)根據(jù)汽車齒輪廠用戶的 實(shí)際需要開發(fā)出了相應(yīng)的設(shè)備，正在試運(yùn)行。它能檢測齒向偏差、功能齒厚等 6 項(xiàng)指標(biāo)，效率達(dá)到 5 秒 / 件，不但能實(shí)現(xiàn) 100% 快速自動檢測，還具備統(tǒng)計(jì)分析功能。

設(shè) 在生產(chǎn)線終端的多參數(shù)綜合檢驗(yàn)機(jī)的功能又有了拓展。以曲軸、凸輪軸為例，長期以來，各種終檢機(jī)的被測參數(shù)都為幾何量，其他指標(biāo)往往在工序間以抽檢方式進(jìn) 行。但新推出的曲軸終檢機(jī)增加了用于檢測的油道暢通性的工位，巧妙地利用了通氣后壓力變化這一工作原理。而凸輪軸終檢機(jī)則增加了一個(gè)渦流探傷工位，所設(shè)置 的二組探頭中，第一組 3 個(gè)用于檢測三個(gè)軸頸，第二組 8 個(gè)用于檢測八個(gè)凸輪，每個(gè)探頭對應(yīng)的檢測通道彼此獨(dú)立。在工件回轉(zhuǎn)一周的同時(shí)，探頭還沿軸移動，以實(shí)現(xiàn)對被測部位的掃描。整個(gè)過程在凸輪軸回轉(zhuǎn)一周時(shí)間內(nèi)完成，與前一個(gè)檢測工位同步，從而實(shí)現(xiàn)了對工件 100% 的探傷測試。

四、以“光電”型為代表的高科技產(chǎn)品顯現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力

在已涌現(xiàn)出的眾多新穎技術(shù)中，“光電”型的占了不小的比例，且顯現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力，以下一些實(shí)例能說明問題。

1 ．現(xiàn)場使用的激光非接觸式粗糙度儀

這是一種無可動部件、無探針、也不需要預(yù)先設(shè)置、操作和使用極其簡單、方便的激光非接觸式粗糙度儀。在距離被測表面 2.5mm 處進(jìn)行非接觸測量時(shí)，耗時(shí)僅為 0.5s ，因此，可實(shí)現(xiàn)工件粗糙度的快速檢測。這種儀器既可作為便攜式儀器使用，更可與機(jī)床、自動線配合，以對工件表面進(jìn)行動態(tài)測量或?qū)ψ詣泳€上零部件的指定位置做 100% 的檢測，真正發(fā)揮了在線檢測的作用。

2 ．雙相機(jī)移動式三坐標(biāo)測量系統(tǒng)

在廣泛用于汽車制造業(yè)的傳統(tǒng)型三坐標(biāo)測量機(jī)（ CMM ）和于九十年代崛起的便攜式關(guān)節(jié)測量機(jī)之外，一種嶄新原理的雙相機(jī)移動式三坐標(biāo)測量系統(tǒng)顯示了其獨(dú)特的、十分實(shí)用的性能。完全不同于常規(guī)的攝像測量原理，該系統(tǒng)把 CCD 相機(jī)與攝像測量技術(shù)相結(jié)合，采用了一種獨(dú)創(chuàng)的“智能化目標(biāo)光源探測法”。被 CCD 相機(jī)探測到的光源（ LEDS ）嵌在光筆－測桿 / 探針上，通過三角測量法可準(zhǔn)確地測出觸點(diǎn)處的空間坐標(biāo)。

整個(gè)測量系統(tǒng)無可動部件，具有相當(dāng)于 CMM 的功能，但量程大、精度高，使用簡單、靈活，特別適合車間現(xiàn)場對大型覆蓋件、車身的檢測，以及通過測量，為大型工裝的修正、調(diào)整提供依據(jù)。

3 ．光學(xué)三維傳感器檢測站

一種以結(jié)構(gòu)光學(xué)三維傳感器為基礎(chǔ)的高效、高精度檢測站已在車身骨架、大型覆蓋件 100% 的 在線檢測中顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性。被測工件首先由輸送機(jī)構(gòu)自動推入生產(chǎn)線上的測量工位，定位傳感器將工件的真實(shí)位置送入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，后者根據(jù)已經(jīng)編制 好的測量程序，自動控制在框架上的眾多三維光學(xué)傳感器中的每一個(gè)，對工件上的各關(guān)鍵部位進(jìn)行檢測。一般固定的傳感器數(shù)量在 10 ～ 30 個(gè)，完成測量僅需 20s 左右，真正體現(xiàn)了高效率、高精度的特點(diǎn)。

為提高車身骨架、大型覆蓋件的監(jiān)控水平，實(shí)現(xiàn) 100% 的 在線檢測，以結(jié)構(gòu)光學(xué)三維傳感器為基礎(chǔ)的高效、高精度“檢測站”逐步在汽車制造業(yè)擴(kuò)大應(yīng)用。被測工件首先由傳輸裝置自動送入生產(chǎn)線上的測量工位，定位傳感 器將工件的真實(shí)位置送入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，后者根據(jù)已編制好的測量程序，自動控制安裝在框架上眾多光學(xué)三維傳感器中的每一個(gè)，對工件上的各關(guān)鍵部位進(jìn)行檢 測。

4 ．激光跟蹤儀

另 一種新穎坐標(biāo)測量技術(shù)——激光跟蹤測量也在近年進(jìn)入了汽車制造業(yè)。實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)技術(shù)的激光跟蹤測量儀由結(jié)構(gòu)緊湊的跟蹤頭和控制器組成，前者的核心是一個(gè)安裝在 回轉(zhuǎn)水平軸上的激光頭，采用高穩(wěn)頻的氦氖激光器。當(dāng)將一個(gè)普通的目標(biāo)靶，如一個(gè)小鋼球放在激光束的前面，儀器的檢測系統(tǒng)將采用三維跟蹤模式，產(chǎn)生 X 、 Y 、 Z 位置坐標(biāo)值。它的測量距離最大可達(dá) 35m ，最大跟蹤速度達(dá) 3m /s ，分辨力 1 μ m ，系統(tǒng)精度 25 ～ 50 μ m 。由于儀器采用絕對測量模式，通過激光束鎖定光學(xué)目標(biāo)后立即測量，因此用途很廣，效率也高。可用于汽車廠大型工件檢測及工裝夾具的安裝調(diào)整。美國 API 公司和 FARO 公司都已有商品化產(chǎn)品，國內(nèi)也已有選用。

5 ．機(jī)器視覺在汽車制造業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用

“機(jī)器視覺”又稱圖像檢測技術(shù)，乃是將被測對象的圖像作為信息的載體，從中提取有用的信息來達(dá)到測量的目的。它具有非接觸、高速度、測量范圍大、獲得的信息豐富等優(yōu)點(diǎn)。通過 CCD 攝 像頭與光學(xué)系統(tǒng)、數(shù)字處理系統(tǒng)的結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)不同的檢測要求。隨著上世紀(jì)九十年代以來光電、自動化和計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器視覺得到了越來越 廣泛的應(yīng)用。作為一種新穎而又實(shí)用的傳感技術(shù)，圖像檢測單元近年已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，一些知名的廠商都推出了品種規(guī)格齊全的系列化產(chǎn)品，包括光源、攝像頭、處理 器等，這對圖像檢測技術(shù)的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了很有利的條件。

（ 1 ）圖像檢測技術(shù)在精密測量中的應(yīng)用

精密測量是機(jī)器視覺一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，此時(shí)，由光源發(fā)出的平行光束照射到被測對象的檢測部位上，其邊緣輪廓經(jīng)過顯微光學(xué)鏡組，成像在攝像機(jī)的面陣 CCD 像面上，經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理后獲得被測對象邊緣輪廓的位置。如果使被測對象產(chǎn)生位移，再次測量其邊緣輪廓位置，則兩次位置之差便是位移量。顯然，若被測對象的兩條平行的邊緣輪廓能處于同一幅圖像內(nèi)，則其二者位置之差即為相應(yīng)尺寸。

上述系統(tǒng)極為適合對大批量生產(chǎn)情況下工件的在線檢測，尤其是當(dāng)被測對象尺寸比較小、形狀比較簡單時(shí)，更能顯示其優(yōu)越性。電子接插件、包括汽車電子產(chǎn)品中的接插件就是典型例子，它們的生產(chǎn)效率和成品尺寸精度都較高，前者可達(dá)到每分鐘數(shù)百件，而后者多數(shù)為 0.01mm 的數(shù)量級。一般情況下，工件質(zhì)量缺陷包括插腳的變形或扭曲、多余的金屬粘附（金屬碎屑）等，均反映為外形尺寸的誤差。由于所形成的圖像與其明亮背景之間的強(qiáng)烈對比，而具有清晰的剪影效果。這樣的理想圖像為準(zhǔn)確測量被檢對象的尺寸和輪廓（形狀）特征創(chuàng)造了條件。

圖 像檢測技術(shù)用于精密測量的另一個(gè)實(shí)例是在刀具預(yù)調(diào)測量中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的檢測方式是光學(xué)投影和光柵數(shù)顯表相結(jié)合，前者用于瞄準(zhǔn)定位，而后者用于測量、讀數(shù)。 整個(gè)過程需較多的人工參與，對操作人員的要求高，效率卻較低。現(xiàn)在，通過把機(jī)器視覺、光柵技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件、自動控制技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，使傳統(tǒng)的工作方式 發(fā)生了根本變化，無論在測量精度、操作方便和工作效率上都有了極大的提高。

（ 2 ）機(jī)器視覺用于工件表面缺陷檢測

對工件表面缺陷、如發(fā)動機(jī)連桿大小頭結(jié)合面的破口缺損，迄今基本都采用人工目測方法。不但效率低，勞動強(qiáng)度大，而且對工藝標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的定量評定要求往往難以準(zhǔn)確執(zhí)行，從而影響對產(chǎn)品質(zhì)量的有效監(jiān)控。以連桿結(jié)合面爆口為例，其評定標(biāo)準(zhǔn)的具體要求為：破口面積小于 3mm 2 ，破口任一方向的線性長度小于 2.5mm 。只要符合上述一項(xiàng)，就將判定不合格而被剔除。

此 時(shí)，圖像處理系統(tǒng)將采用反射方式，光線照射到對象表面后，系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)換的電信號對圖像進(jìn)行分析和計(jì)算，最終得到所需的數(shù)據(jù)。通過對二值化圖像中的成像像素 個(gè)數(shù)的計(jì)算，可以得到相應(yīng)的對象的長度值和面積值。系統(tǒng)在實(shí)際使用中，對于灰度的二值化閾值和光源的設(shè)定采用比對的方法實(shí)現(xiàn)。具體方法為：用已知的樣件作 為標(biāo)定的參照物。把已知的參照物測量值除以參照物對應(yīng)的像素值，即可得到像素與實(shí)際值之間的對應(yīng)比例值。通過調(diào)整光源亮度以及系統(tǒng)的二值化閾值，對其進(jìn)行 優(yōu)化，保證系統(tǒng)對對象邊界具有相對較高的分辨率。根據(jù)被測對象的特征（工件形狀、被測部位）和要求，參照視覺系統(tǒng)產(chǎn)品的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并按照所完成的設(shè)計(jì)，將 能方便地選取合適的圖像檢測單元（器件），組成相應(yīng)的檢測系統(tǒng)。以連桿結(jié)合面爆口為例，其系統(tǒng)的檢測要求：分別檢測互為 15 °夾角的 A 、 B 、 C 三個(gè)（連桿側(cè)面的）破口面，最終以三個(gè)檢測結(jié)果中的最大值作為破口的真實(shí)值，進(jìn)行判斷后輸出結(jié)果。

（ 3 ）機(jī)器視覺的圖像識別功能的應(yīng)用

在 大批量生產(chǎn)條件下，如何識別、判斷產(chǎn)品或包裝上的標(biāo)識、徽記，在輸送托（盤）架所做的標(biāo)記，以及最終產(chǎn)品、甚至半成品（零部件）所帶有的“表明身份”的一 維、二維條碼。若依靠人工肉眼檢查，不但勞動強(qiáng)度大，也難免錯(cuò)檢漏判。另一方面，在生產(chǎn)線、特別是其中的裝配工序中，對零件的姿態(tài)、位置（方向）也經(jīng)常需 要進(jìn)行辨識，特別在采用選擇裝配方式時(shí)。正是在這一領(lǐng)域，機(jī)器視覺的圖像識別功能得到了廣泛的應(yīng)用。

電子標(biāo)簽是近年發(fā)展很快的一項(xiàng)新技術(shù)，它也采用了機(jī)器視覺的識別技術(shù)，如將涉及發(fā)動機(jī)的各種質(zhì)量信息通過讀寫器無線寫入標(biāo)簽或讀出。在有些發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線的輸送裝置（托盤）上安裝有一個(gè)電子標(biāo)簽，而每個(gè)加工或裝配工位則布置有一個(gè)讀寫器。讀寫器與 PLC 或計(jì)算機(jī)相連。以下是機(jī)器視覺圖像識別功能的幾個(gè)應(yīng)用示例。

在活塞 ---- 缸 體裝配工序中，主要環(huán)節(jié)有：判斷缸體到位并做好檢測準(zhǔn)備；探測缸體上緣（準(zhǔn)確到位的標(biāo)志），如果未發(fā)現(xiàn)該特征部分，即發(fā)出報(bào)警信號；在檢測系統(tǒng)中建立坐標(biāo) 系；識別：活塞的有無，活塞位置的正確性（確切地講是“方位”），活塞頂部表面的標(biāo)識和字符——用于表明型號、選擇裝配時(shí)的組別及其它相關(guān)含義。當(dāng)發(fā)動機(jī) 即將到達(dá)檢測工位時(shí)，由電子標(biāo)簽讀寫器驗(yàn)明其“身份”，然后發(fā)信號給 PLC ；而當(dāng)發(fā)動機(jī)到達(dá)檢測工位，接近開關(guān)觸發(fā)， PLC 給機(jī)器視覺系統(tǒng)發(fā)出工作指令；如果活塞在缸體內(nèi)的裝配正確，視覺系統(tǒng)發(fā)信給 PLC ，然后寫入電子標(biāo)簽，發(fā)動機(jī)繼續(xù)流向下一工位。如果活塞裝配有錯(cuò)，則視覺系統(tǒng)提示 PLC ，并通過人機(jī)界面報(bào)警，顯示屏將指示哪一缸的活塞裝配有錯(cuò)、何種錯(cuò)誤。操作者確認(rèn)檢測結(jié)果后，通過使人機(jī)界面 PLC 發(fā)出指令，將結(jié)果寫入電子標(biāo)簽，并且將發(fā)動機(jī)直接輸送到返修區(qū)域進(jìn)行返修。整個(gè)檢測過程全部自動完成，只是在出現(xiàn)裝配錯(cuò)誤、發(fā)出報(bào)警時(shí)才由人工干預(yù)。

主軸承蓋在四缸發(fā)動機(jī)缸體上的裝配是又一個(gè)典型示例。 5 個(gè) 主軸承蓋的前端部呈不同的臺階狀。通過每個(gè)零件上的數(shù)字標(biāo)識，按規(guī)定順序和方向安裝。由于零件混雜、數(shù)量又大，常發(fā)生錯(cuò)裝現(xiàn)象，導(dǎo)致下道工序產(chǎn)生廢品。為 此，在生產(chǎn)線的擰緊裝配工位和翻轉(zhuǎn)工位之間設(shè)置一個(gè)檢測工位，通過自動識別，判斷裝配結(jié)果的正確性。若全部正確，則缸體繼續(xù)流向下一工位，否則報(bào)警并給 PLC 發(fā)出指令，使生產(chǎn)線停機(jī)，將有問題的缸體下線返修。為了適應(yīng) 1 件 / 分鐘的裝配節(jié)拍，采用在缸體移動過程中檢測， 2 個(gè)光電視覺傳感器分別前后布置在生產(chǎn)線的上方和一側(cè)。前一個(gè)為零件定位傳感器，用以自動準(zhǔn)確地觸發(fā)采樣，后一個(gè)用于動態(tài)識別 5 個(gè) 主軸承蓋的表面幾何形狀。根據(jù)預(yù)先置入的各主軸承蓋特征參數(shù)和采集到的傳感器輸出信號，可確定是否裝錯(cuò)并指示具體出錯(cuò)位置。通過使用圖像檢測系統(tǒng)對有表面 缺陷的連桿進(jìn)行定量測量檢測，取代了傳統(tǒng)人工目視檢測的方法，從根本上避免了誤檢，保證了產(chǎn)品品質(zhì)。另外在幫助企業(yè)降低工件誤報(bào)廢成本的同時(shí)也降低了人員 的勞動強(qiáng)度，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。