機器視覺技術(shù)與應(yīng)用實戰(zhàn)-模具保護器應(yīng)用案例

模具保護器案例視覺檢測

視覺檢測就是用機器代替人眼來做測量和判斷。視覺檢測是指通過機器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，將像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標(biāo)的特征，從而對產(chǎn)品是否存在缺陷作出判斷，進而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。視覺檢測主要分為兩類：一是測量。也就是能夠自動測量產(chǎn)品的外觀尺寸，比如外形輪廓、孔徑、高度、面積等測量；二是缺陷檢測。可以檢測產(chǎn)品表面的相關(guān)信息，如：包裝正誤，包裝是否正確、印刷有無錯誤、表面有無刮傷或顆粒、破損、有無油污、灰塵等。定義分類第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例

防呆檢測是工業(yè)中常用的一種方法，防呆檢測又稱為防錯法，指的是用來消除人為錯誤或者是機械異常的方法。為了保護模具的使用壽命，防止因為物料的取放異常造成模具的損壞。通過防呆視覺檢測，可以減少作業(yè)過程中因為小概率的錯誤造成模具維修或者模具報廢。行業(yè)背景案例背景

模具保護器，又稱模具監(jiān)視器，是對各類注塑機運行情況實時監(jiān)視、檢測和控制的模具保護系統(tǒng)。在制造行業(yè)，很多公司在模具方面的損失很大，由于不同產(chǎn)品的特殊性、不規(guī)則性，盡管采用了很多模具保護措施，仍然不能避免模具損壞帶來的損失及對人身的傷害。龍睿智能相機模具保護器利用機器視覺對比功能和電腦CPU的強大運算速度對影像數(shù)據(jù)進行實時運算處理，通過分析機器運行過程中抓拍的圖像，智能化地監(jiān)控注塑機的運行情況，可有效檢測產(chǎn)品是否合格，并且在合模前檢查有無殘留物，以防止模具夾損，其檢測精度及對國內(nèi)各種品牌注塑機的適用性，都大大超過了國外同類產(chǎn)品。注塑機工作流程第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例

注塑機開模到位時，輸出信號觸發(fā)模具保護器，后者對模具模腔連續(xù)取像，監(jiān)控頂針是否將成型工件頂出并下落。當(dāng)監(jiān)控到工件完全下落時，模具保護器發(fā)出確認(rèn)信號反饋給注塑機以開始下一個周期。如果在設(shè)定時間內(nèi)工件未落下或模具間有雜物，模具保護器則發(fā)出異常信號，停止注塑機動作并報警。目前模具檢測項目的具體檢測需求如下幾種：沾模檢測、嵌件檢測、頂針檢測、滑塊檢測、短射檢測、毛刺檢測、產(chǎn)品脫落檢測、在頂出檢測、在線監(jiān)測、遠程監(jiān)控。檢測需求第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例

模具作為制造業(yè)注塑產(chǎn)品加工最重要的成型設(shè)備，其質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣。此外由于模具在注塑加工生產(chǎn)成本中占較大比重，其使用壽命直接影響產(chǎn)品成本。因此，提高模具質(zhì)量，并對其進行適當(dāng)維護和保養(yǎng)，延長其使用周期，是注塑產(chǎn)品加工業(yè)降低成本、提高效率的重要砝碼。而在實際生產(chǎn)中，由于模具更換頻繁，注塑機運行時，每個生產(chǎn)周期內(nèi)價值高昂的模具都可能因為產(chǎn)品殘留或滑塊錯位等而有損壞的危險，模具保護器均可以有效應(yīng)對各種潛在問題，從而避免停機修模，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障交貨工期。應(yīng)用優(yōu)勢第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例應(yīng)用優(yōu)勢①近紅外（NIR）光線和攝像頭結(jié)合技術(shù)解決了工廠四周環(huán)境光線明暗產(chǎn)生的潛在問題；②可隨生產(chǎn)的需要進行任意監(jiān)測區(qū)域設(shè)定，可以應(yīng)付多型腔及特殊鑲件位置的監(jiān)測；③每個區(qū)域獨立調(diào)整敏感度，適合深型腔及多穴的調(diào)整，避免誤報警；④強大的圖像處理軟件（幾何特征定位算法，對光線不敏感）,大大減少系統(tǒng)的誤報警;⑤可設(shè)置存儲程序,進行多程序界面切換(換模無需調(diào)整參數(shù));⑥具有不良品輸出型號，可以配合機械手及注塑機翻轉(zhuǎn)閥以自動控制不良品的置放；⑦具有監(jiān)視區(qū)域放大功能，適合微型零件的生產(chǎn)監(jiān)視及警報查看；⑧當(dāng)圖像效果不佳時能采用“粗定位”使得識別結(jié)果更好（穩(wěn)定可靠）；⑨在工作機振動、取圖不清晰的狀態(tài)下能采用“漂移系數(shù)”進行補償；⑩智能學(xué)習(xí)功能：當(dāng)模具或嵌件等具有多樣性時，能學(xué)習(xí)不同的標(biāo)準(zhǔn)模板，增加系統(tǒng)的容錯能力。第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例（1）視覺控制器的選擇：模具保護器對處理器的檢測要求不高，所以視覺控制器選擇VDCPT-1,參數(shù)如第九章節(jié)表9.1所示。（2）相機的選擇：對于模具保護器而言，大部分客戶的檢測要求都是有無檢測，所以130萬像的相機基本都能夠滿足檢測要求，特殊檢測精度要求除外。（3）鏡頭的選擇：模具保護器現(xiàn)場安裝空間有限，針對不同的模具安裝位置變化較大，所以我們選擇通用性較強的變焦鏡頭，鏡頭焦距在12mm~36mm可以調(diào)節(jié)，可以最大限度的兼容大部分廠家。（4）光源的選擇：模具保護器選擇近紅外光源，屬于不可見光源，在鏡頭端安裝只有紅外光源可以通過的單通濾光片，這樣可以防止外界光源以及環(huán)境光源的干擾。硬件選型第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例

視覺龍模具保護器軟件是通過機器視覺的檢測算法針對監(jiān)控模具、保護模具而研發(fā)的軟件，使用WINDOWS操作系統(tǒng)，在軟件安裝后，直接點擊相應(yīng)圖標(biāo)，就可以顯示出軟件的主菜單，進行需要的軟件設(shè)置。

（1）運行視覺龍模具保護器，程序運行后如圖所示：狀態(tài)欄包括：模具保護器軟件主界面軟件應(yīng)用I/O：輸入輸出狀態(tài)顯示檢測延時：顯示各檢測的延時（可同時設(shè)置4各檢測）。2檢、3檢或4檢延時時間的設(shè)定需把前面一檢或幾檢的數(shù)量和計算輸出結(jié)果的時間全部加進去。該數(shù)值相當(dāng)于一個“檢測時間軸”上的坐標(biāo)。檢測狀態(tài)：顯示檢測總數(shù)、良品數(shù)、不良品數(shù)。說明：顯示當(dāng)前操作的狀態(tài)信息（包括檢測時的檢測結(jié)果）。第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例

(2)管理員權(quán)限：此時的界面為操作員管理界面，到編程按鈕為灰色，無權(quán)限進入到編程管理界面進行操作，需要切換到管理員用戶，點擊權(quán)限管理按鈕。

輸入管理員密碼（默認(rèn)密碼為：1234）后點擊確定并點擊登入按鈕進入管理員界面，此時的編程按鈕為可操作狀態(tài)。軟件應(yīng)用第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例

(3)點擊設(shè)置按鈕，出現(xiàn)如圖：

在界面左下端出現(xiàn)編程設(shè)置工具欄及相機設(shè)置欄：編程設(shè)置工具：可設(shè)置1-4個檢測項目，每個檢測項目后有個滾動條用來設(shè)置該檢測的延時時間，單位為ms。相機：可同時接2個相機，每個相機的曝光時間可以通過其下的滾動條設(shè)置；實時選擇框選中后將顯示相機實時的圖像信息。編程設(shè)置參數(shù)界面軟件應(yīng)用第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例

(4)點擊系統(tǒng)設(shè)置按鈕，進入到系統(tǒng)設(shè)置界面：①系統(tǒng)設(shè)置包括：初定位：此選項在區(qū)域設(shè)置中選勾了定位后才生效，即選用粗定位使軟件在圖像質(zhì)量不是很好的情況下可以使模板準(zhǔn)確定位，也可以加快定位的速度，但是定位精度會有所下降。連續(xù)檢測：設(shè)置IO狀態(tài)為連續(xù)模式，當(dāng)檢測到NG產(chǎn)品時不停止，檢測繼續(xù)無需復(fù)位。開模即復(fù)位：開模信號跟復(fù)位信號同步，即檢測完畢后自動復(fù)位。NG即停止檢測：當(dāng)檢測到NG產(chǎn)品時即停止。自動檢測：程序開始時模具監(jiān)視器直接“開始”測試和保護；默認(rèn)為不勾選。系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)圖軟件應(yīng)用第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例①其他需要設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)：區(qū)域模板學(xué)習(xí)數(shù)：在檢測過程中有些產(chǎn)品有小差異，但是也認(rèn)為是OK的產(chǎn)品，這時需要對同一檢測區(qū)域進行多次學(xué)習(xí)，以避免檢測誤差；如此可以增加系統(tǒng)的容錯能力。區(qū)域顯示缺陷數(shù)：設(shè)置在檢測界面是否顯示缺陷的詳細信息。區(qū)域缺陷顏色：標(biāo)記缺陷區(qū)域，填充不同灰度的背景圖案，可以依據(jù)需要來改動從0~255的一個灰度范圍。保存錯誤圖片數(shù)：可以保存最近幾次的錯誤圖片，在當(dāng)前目錄的ErrorImage文件夾中，如果不想保存即設(shè)置為0即不保護存。圖像漂移像素數(shù)：此功能主要用于如在現(xiàn)場由于振動或圖像拖影等原因造成圖像或多或少有一些漂移，或由于其它原因造成了圖像全局或局部的各個方向的漂移情況，通過設(shè)置這個參數(shù)可以解決這個問題。這里可以輸入從0~8的數(shù)值，即意味著可以解決各個方向8個像素點的漂移，多了即不行，此參數(shù)會影響檢測的精度和速度，數(shù)值越大精度越差，如果檢測區(qū)域圖像比較大的話也會影響速度，但不是很大，如果區(qū)域不是很大，速度基本沒有影響。一般設(shè)置為3即可。默認(rèn)值為0即沒有漂移。連相機：當(dāng)相機線接上后點擊此按鈕即可連接相機到軟件中進行拍照。導(dǎo)圖像：可以導(dǎo)入預(yù)存圖片進行測試。最近記錄：查看最后一次檢測結(jié)果記錄。記憶清零：將所有檢測記錄清空。軟件應(yīng)用第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例

(5)點擊添加區(qū)域按鈕，添加搜索區(qū)域，并將添加的區(qū)域藍色框移動到需要檢測的區(qū)域，然后點擊學(xué)習(xí)按鈕，學(xué)習(xí)完的模板將顯示在右下角，模板名在模板列表框中，如圖13.19所示。模板學(xué)習(xí)可同時學(xué)習(xí)多個模板（系統(tǒng)設(shè)置中的每個區(qū)域?qū)W習(xí)數(shù)可設(shè)置），有的時候同一產(chǎn)品需要學(xué)習(xí)多個模板，可在此操作。模板名在模板列表中以0、1、2、3………依次命名?？赏ㄟ^添加區(qū)域\刪除區(qū)域來添加或者刪除檢測區(qū)域，模板學(xué)習(xí)完畢后需要對每個區(qū)域的檢測參數(shù)進行設(shè)置，檢測參數(shù)在左下角的區(qū)域欄中進行設(shè)置。參數(shù)說明如下。面積：設(shè)置面積范圍，表示檢測的產(chǎn)品圖像跟模板圖像相減后得到的面積值在設(shè)置的面積范圍內(nèi)為合格，否則為不合格產(chǎn)品。角度：設(shè)置待檢測的產(chǎn)品與實際模板的偏轉(zhuǎn)角度范圍，-180到180，這里可以設(shè)小一些，因為實物角度基本不會變（0度、360度按鈕可快速設(shè)置0度或正負180度）模板設(shè)置參數(shù)圖軟件應(yīng)用第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例相似：設(shè)置產(chǎn)品檢測相似度（0到100之間），相似度越大越相似。灰度：一個圖像由0到255,256個灰度級別組成。當(dāng)用模板與實際圖像相減時，灰度不同的地方就能減出來，相減的值大于設(shè)置的值為不合格產(chǎn)品。圓度：表示缺角的形狀，最大為1表示為一個圓。這個值越小，形狀就越不像一個圓，越扁平，越狹長。如狹長像一條線，但是它的面積卻很大，但它不是缺角，因為缺角需要大于1mm。該設(shè)置與面積設(shè)置配合起來使用，構(gòu)成一個“與”的關(guān)系，當(dāng)兩者同時滿足時系統(tǒng)才判斷為“NG”，即不合格產(chǎn)品或有問題的模具狀態(tài)。定位/缺陷：兩者都勾選的話，在做缺陷時會先進行定位，依據(jù)定位的結(jié)果來進行缺陷檢測，只選“定位”表示區(qū)域只做有無判斷，不做缺陷檢測；如果只勾選“缺陷”，則程序在做缺陷前不進行定位，只根據(jù)當(dāng)前綠色的區(qū)域框來確定做缺陷的位置，一般在檢測區(qū)域的邊緣輪廓不是很清楚時，沒辦法進行定位，所以只能依據(jù)當(dāng)前一開始就設(shè)置好的綠色區(qū)域框的位置來進行缺陷檢測，只要勾選“缺陷”即可（要注意：當(dāng)學(xué)習(xí)好模板后，區(qū)域框的位置一定不要去移動，移動后精度會差很多。）參數(shù)設(shè)置完畢后必須點擊應(yīng)用按鈕保存上述設(shè)置，至此編程配置基本完畢，若為相機實時模式，則需要設(shè)置為在線狀態(tài)；若為圖片仿真模式，則需要設(shè)置為離線狀態(tài)（默認(rèn)為在線狀態(tài)，點擊在線\離線按鈕后變?yōu)殡x線狀態(tài)），編程完畢后可點擊到操作界面按鈕或退出編程按鈕回到操作界面。軟件應(yīng)用第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例

(6)程序檢測運行：編程配置完回到操作界面，此時可以進行檢測了，點擊開始\停止按鈕即進行檢測，檢測界面如圖13.20所示；檢測結(jié)果將以PASS\FAIL字樣顯示在上圖所示部位，程序?qū)⑦B續(xù)檢測直到出現(xiàn)不合格產(chǎn)品，等待人工進行干預(yù)，排除模具的故障后按復(fù)位按鈕，再點擊開始\停止按鈕進行檢測。檢測完畢直接退出程序既可，下次打開程序后將自動讀取最后一次修改的配置結(jié)果。檢測結(jié)果顯示軟件應(yīng)用第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例

(7)實例：如下圖13.21所示（a）為一模具注塑過程中實時攝圖，（b）為滿模良品，（c）圖為不滿模的不良品。實時模具監(jiān)視圖（a）（b）（c）軟件應(yīng)用第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例

操作方法如下（在所有硬件都連接好的前提下）：運行桌面快捷方式并登陸到管理員權(quán)限，進入編程下的系統(tǒng)菜單，點擊連相機按鈕將相機連接到軟件，并調(diào)節(jié)好相機，使其拍攝的圖片如下圖13.22所示；設(shè)置每個區(qū)域模板學(xué)習(xí)數(shù)及顯示缺陷數(shù)，并勾選復(fù)位方式（連續(xù)檢測、開模即復(fù)位、NG即停止檢測），設(shè)置好后點擊應(yīng)用按鈕，然后點擊添加按鈕添加檢測區(qū)域。實際操作相機連接正常顯示圖設(shè)置模穴檢測框第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例

編輯區(qū)域框使其框住需要檢測的區(qū)域后點擊學(xué)習(xí)按鈕學(xué)習(xí)模板，然后設(shè)置區(qū)域參數(shù)，完畢后點擊設(shè)置下的I/O按鈕設(shè)置輸入輸出信號，如下圖13.24所示，最后回到操作界面，點擊開始按鈕檢測即可。IO信號設(shè)置實際操作第二節(jié)模具保護器應(yīng)用案例（1）IO設(shè)置：點擊編程設(shè)置工具下的到IO進入IO設(shè)置界面，如下圖，(2)有兩路輸入，兩路輸出，可以分別設(shè)置其有效狀態(tài)為，高、低電平，上升沿、下降沿。并可以設(shè)置其脈沖寬度，其中：數(shù)據(jù)傳輸IO信號設(shè)置開模：為相機觸發(fā)拍照信號；復(fù)位：為NG復(fù)位信號；NG：設(shè)置結(jié)果為NG時輸出信號是高電平有效，還是低電平有效，或者是脈沖輸出；當(dāng)設(shè)定為“脈沖”輸出時，“寬度”設(shè)定為脈沖輸出寬度。OK：設(shè)置結(jié)果為OK時輸出信號是高電平有效，還是低電平有效，或者是脈沖輸出；當(dāng)設(shè)定為“脈沖”輸出時，“寬度”設(shè)定為脈沖輸出寬度。離線：勾選后即為離線仿真模式。仿真是指采用預(yù)存圖像進行設(shè)置和學(xué)習(xí)