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中航电测AOI自动光学识别设备
实现应变计检测的革命性变革


   中航电测作为国内最大的电阻应变计生产商和全球应变计供应的重要生产基地,产能问题一直制约着公司高端产品市场的快速扩张,产品外观缺陷识别成为该产品核心工艺制造流程的瓶颈。
   中航电测智能装备事业部依托“西北工大-中航电测机器视觉与智能识别联合实验室”的研发成果,实现了基于AOI模式的电阻应变计外观缺陷智能识别与分选,研制成功的AOI自动光学识别设备对电阻应变计的检测方式进行了革命性变革,将用人最多、耗时最长的工序全部用自动化机器操作完成,识别效率从依靠人工的每版1个小时提升到全自动化检测的每版5分钟。整个检测过程从装入安装应变片的吸盘组件并关闭遮光罩开始,循环执行步进运动、光源点亮、相机曝光采样、数据处理,完成全程工作步骤并生成报告,充分体现了智能装备的力量!
   AOI自动光学识别设备采用透射式数字显微模组进行小区域成像,用超高精密运动平台拖动样件,步进式运动,通过对图像的拼接,从而实现对样件高精度、全范围测量。后端应用高性能智能数字图像处理相关技术,对图像进行分析自动识别零件的各种缺陷,为零件生产后期处理,生产工艺改进提供支撑。该设备主要由XY两轴电动精密运动平台、ABZ三轴手动相机调整部件、相机固定龙门座、光学隔振平台和折叠遮光罩组成。
   整个设备长宽高约为1000mm×700mm×1300mm;重约180kg。总体结构示意如图。

   超精密XY运动平台由精密滚动导轨支撑,步进电机通过精密丝杠驱动,以最大加速度与减速度,实现检测点动要求。导轨选型过程中,针对X轴运动平台负载主要为真空吸盘、Y轴负载为真空吸盘及X轴运动平台,按照其负载,行程,行走平面度,直线度及运动速度等要求进行综合考量。在丝杆选型中,考虑到工况速度较高,负载较小,根据THK精密滚珠丝杠的轴径与导程的标准组合,结合电机转速进行最终选择。

   由于该AOI设备的运动精度很高,且应用于生产线中会受到相邻工位搬运、切断设备的干扰,因此采用了光学隔震平台来有效隔离地面扰动。选用的三维空气弹簧式除振台以洁净和高刚度为开发概念完成的蜂窝状工作台在内部的蜂窝状材料上采用蜂窝状钢骨,此外,在成形前加工了蜂窝状工作台的上下面,因此,内部无切削油、切屑残留,非常洁净;除振部采用全方位对应的空气弹簧,实现了高水平的除振性能。
   在零件缺陷自动智能识别的计算方法上,在完成对零件的精确定位后,使用自适应二值化算法区分前景与背景(不同材质)和Canny算子进行边缘检测,依据Hough变化对边缘图形进行坐标定位;以多点差值计算进行亚像素填充,提升定位、分割精度;使用最大卷积响应与多元回归算法进行模板匹配。

(中航电测 王小妮 路新科)

 

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