康耐视线扫视觉设备:为玻璃丝网印刷检测铺好了大路

利用康耐视线扫视觉配置,能实现稳定地采集图像,不丢帧,不死机。并且通过IO模块能及时提供给PLC合格与否的IO信号,节省了程序通信方面的代码编写工作。

天津文州机械有限公司(以下简称文州机械)是专业生产丝网印刷设备及其配套生产线的高新技术企业,系天津市科学技术委员会评定的高新技术企业、中国丝网印刷协会及国际丝网印刷协会团体成员。玻璃印刷生产线是文州机械的主要业务之一,公司研发的玻璃印刷生产线在汽车、飞机制造、军工、电子等行业的玻璃丝网印刷领域均有广泛应用。

生产印刷玻璃一般需要五个基本工位。首先需要通过磨机对玻璃进行外观切裁,切裁后再进行磨边处理,然后利用清水进行清洗并干燥,最后通过网状图进行喷油印刷,印刷后再进行烘干处理,最后产品成型。

玻璃丝网印刷对印制的精度有着比较高的要求,检测过程也很严格。在进行印刷喷油处理前需要对玻璃的外观形状、表面是否存在水渍、爆边、划痕进行检测,如若不合格,则需要及时剔除。印刷处理后,需要对玻璃上印刷图案的完整度、玻璃表面的划痕、油污进行检测,如若不合格,需要及时报警并剔除。

现在,玻璃丝网印刷的检测存在诸多挑战,主要难点有:

第一,由于玻璃外观形状不确定,为便于现场工人使用操作方便,需要构思出一个快速建立新品模板的方法。并且客户提出的参数设置上只能存在尺寸单位的参数设置,不能出现专业图像知识的参数设置。

第二,玻璃尺寸最大长度为1.8m,最小长度0.3m,最大宽度为1.25m,最小宽度为0.3m。在大尺寸的玻璃检测上,需要进行图像的无缝拼接,并绘制检测轮廓以及将缺陷坐标标示出来。
第三,2个8K相机采图拼接后的大数据处理,必须保证检测速度不影响生产速度。

目前,文州机械的客户主要采用人工检测玻璃的方式,每个工位需配置1到2个人负责检测。由于印刷玻璃产品种类很多,导致检测过程比较慢。另外,对划痕长度约为0.5mm以下的小划痕检测难度很大。

“有时候为了保证生产效率而不得不放弃品质检测,这个情况客户很难接受。”文州机械的工程师表示,“保证了生产效率,就要降低产品品质;而保证了产品品质,就要降低了生产效率,这是我们客户及我们公司目前最头痛的‘跷跷板’问题。”

为了寻求出解决问题的答案,文州机械的工程师参观了2013年北京视觉展会,并在展会上认真地了解康耐视在视觉方面独特的PatMax算法以及康耐视的视觉产品。随后,文州机械与康耐视公司进行了深度交流,通过更具体的需求描述以及相关测试,文州机械的工程师们确定VisionPro的灵活式编程就是他们一直想要的产品。

康耐视产品的便捷性给文州机械的工程师留下了深刻的印象,“通过康耐视文档里的线序图,就可将线扫相机、8602e图像采集卡、IO模块、编码器、触发光电传感器等与计算机快速建立连接,并实现即刻采图。在开始阶段,我们仅仅利用了1天时间就实现了硬件的配置。”

文州机械的客户对此也很惊讶,“你们这个硬件配置连程序都不用写,就可以采集图像,效率如此之高,如何做到的?”

文州机械的工程师对客户解释说,“实际上,8602e板卡提供了相机接口、IO模块接口等,这些接口都是即插即用的,并且在QuickBuild里,对相机的初始化及编码器的设置都是集成好的。对我们来说,并不需要过深的技术要求,康耐视产品给我们铺好了大路,我们只是沿着路一直走而已。”

事实证明,利用康耐视线扫视觉配置,能实现稳定地采集图像,不丢帧,不死机。并且通过IO模块能及时提供给PLC合格与否的IO信号,节省了程序通信方面的代码编写工作。

根据康耐视提供的代码Demo,能简单的调用集成在QuickBuild里的各个工具的参数以及按钮控件。利用独特的PatMax算法,通过训练模板,能快速的对每种玻璃产品实现快速定位建模。而图像的稳定保证了Blob工具阈值的设定不需要人工的干预即可完成。

每个Blob工具提取的玻璃轮廓均可得到具体点的像素坐标,使用数组提出这些点的坐标即可在新建的图像中绘制出来。这样每种玻璃的轮廓就可以简单快速的建立。在以后同类产品的检测中,只需要将缺陷的坐标点输出,并在模板轮廓中标示相应位置就能实现快速检测。

在生产中,轮廓缺陷的不确定性极大地体现了PatMax算法的优势,即便是大缺口的产品,PatMax定位也能精确得找到模板中心,这样为后续检测区域的布局提供了可靠的稳定性。

文州机械采用基于VisionPro开发的视觉设备后,成功解决了“跷跷板”问题。VisionPro提供的编程环境QuickBuild开发自由度大,依靠集成的PatMax算法、Blob斑点等工具,再配合相应的脚本编辑,即可有效地解决玻璃品质检测的问题。检测精度达到0.05mm,整体检测速度不影响生产效率,从而给客户减少了检测方面的人工成本。

“VisionPro产品带来的便利性、稳定性、快速性是不可估量的。在玻璃生产中,该套设备带来的误判率仅为0.1%,高效的检测保证了客户生产的速率,并极大地提高了产品的品质,这是人工所替代不了的。”文州机械的工程师高兴地指出,“在实现了三个月的稳定检测后,客户希望我们能继续在现有的检测技术上开发更多的检测功能,这给与了我们极大的信心。”

图1  前期安装阶段

图2  试生产阶段,检测玻璃通过2台线扫相机,项目利用线扫光源作背光使用。

图3  试生产阶段,程序界面及检测过程。其中当前检测玻璃表面出现了划痕,利用Blob工具提取划痕坐标,并显示在图片上。客户在软件中仅仅需要建模,修改部分参数即可针对任意一种玻璃产品进行检测。

天津文州机械设备有限公司 王家琪

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