——保證沖壓件無缺陷

在電子連接器（Electronic Connector）制造工業(yè)中，連接器插針的沖壓速度極高。直到不久以前，機(jī)器視覺（Machine Vision) 技術(shù)都還很難匹敵沖壓質(zhì)量檢測的高速要求，實(shí)現(xiàn)連接器（插針）沖壓質(zhì)量的100% 在線檢測一直是制造商們夢寐以求而難以解決的問題。

機(jī)器視覺系統(tǒng)難以掌握運(yùn)用是制約機(jī)器視覺技術(shù)在電子工業(yè)中應(yīng)用的第二個(gè)原因。幸運(yùn)的是：得益于攝像和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，今天的機(jī)器視覺系統(tǒng)已能夠以每分鐘10000件的速度攝取圖像；同時(shí)，創(chuàng)新性的人機(jī)交互技術(shù)也使得機(jī)器視覺系統(tǒng)越來越容易掌握和使用。所有這些都極大地促成了機(jī)器視覺檢測技術(shù)在電子連接器制造工業(yè)中成功的應(yīng)用。本文詳細(xì)闡述了使用PPT視覺系統(tǒng)對電子連接器插針沖壓質(zhì)量進(jìn)行100% 在線檢測的全過程，介紹了用以探測典型質(zhì)量缺陷的視覺檢測工具和檢測方法，以及系統(tǒng)構(gòu)建所采用的圖形化編程語言。

1． 簡介

機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)歷了近二十年的發(fā)展，但直到最近五年，該技術(shù)才真正開始能夠滿足電子連接器制造業(yè)對質(zhì)量檢測的要求。其中，最主要的障礙就是電子連接器極高的制造速度，特別是連接器插針的沖壓過程。一般情況下，插針的沖壓速度接近2,000件/分鐘--這樣的速率是早期的機(jī)器視覺系統(tǒng)難以匹敵的。而新的機(jī)器視覺系統(tǒng)不斷采用了近年來高速發(fā)展的攝像和圖像處理技術(shù)，包括各種DSP（數(shù)字信號處理器）- 特別為各種數(shù)字信號的高速分析和計(jì)算而設(shè)計(jì)的芯片。這些硬軟件技術(shù)的應(yīng)用使得今天的機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠達(dá)到并超過10,000件/分鐘的圖像檢測速率。

2． 電子連接器的制造過程

電子連接器種類繁多，但制造過程是基本一致的，一般可分為下面四個(gè)階段：

· 沖壓(Stamping)
· 電鍍(Plating
· 注塑(Molding)
· 組裝(Assembly)

2.1 沖壓

電子連接器的制造過程一般從沖壓插針開始。通過大型高速沖壓機(jī)，電子連接器（插針）由薄金屬帶沖壓而成。大卷的金屬帶一端送入沖壓機(jī)前端，另一端穿過沖壓機(jī)液壓工作臺纏入卷帶輪，由卷帶輪拉出金屬帶并卷好沖壓出成品。

2.2 電鍍

連接器插針沖壓完成后即應(yīng)送去電鍍工段。在此階段，連接器的電子接觸表面將鍍上各種金屬涂層。與沖壓階段相似的一類問題，如插針的扭曲、碎裂或變形，也同樣會在沖壓好的插針?biāo)腿腚婂冊O(shè)備的過程中出現(xiàn)。通過本文所闡述的技術(shù)，這類質(zhì)量缺陷是很容易被檢測出來的。

然而對于多數(shù)機(jī)器視覺系統(tǒng)供應(yīng)商而言，電鍍過程中所出現(xiàn)的許多質(zhì)量缺陷還屬于檢測系統(tǒng)的"禁區(qū)"。電子連接器制造商希望檢測系統(tǒng)能夠檢測到連接器插針電鍍表面上各種不一致的缺陷如細(xì)小劃痕和針孔。盡管這些缺陷對于其它產(chǎn)品（如鋁制罐頭底蓋或其它相對平坦的表面）是很容易被識別出來的；但由于大多數(shù)電子連接器不規(guī)則和含角度的表面設(shè)計(jì)，視覺檢測系統(tǒng)很難得到足以識別出這些細(xì)微缺陷所需的圖像。

由于某些類型的插針需鍍上多層金屬，制造商們還希望檢測系統(tǒng)能夠分辨各種金屬涂層以便檢驗(yàn)其是否到位和比例正確。這對于使用黑白攝像頭的視覺系統(tǒng)來說是非常困難的任務(wù)，因?yàn)椴煌饘偻繉拥膱D像灰度級實(shí)際上相差無幾。雖然彩色視覺系統(tǒng)的攝像頭能夠成功分辨這些不同的金屬涂層，但由于涂層表面的不規(guī)則角度和反射影響，照明困難的問題依然存在。

2.3 注塑

電子連接器的塑料盒座在注塑階段制成。通常的工藝是將熔化的塑料注入金屬胎膜中，然后快速冷卻成形。當(dāng)熔化塑料未能完全注滿胎膜時(shí)出現(xiàn)所謂 "漏?quot; (Short Shots), 這是注塑階段需要檢測的一種典型缺陷。 另一些缺陷包括接插孔的填滿或部分堵塞（這些接插孔必須保持清潔暢通以便在最后組裝時(shí)與插針正確接插）。由于使用背光能很方便地識別出盒座漏缺和接插孔堵塞，所以用于注塑完成后質(zhì)量檢測的機(jī)器視覺系統(tǒng)相對簡單易行

2.4 組裝

電子連接器制造的最后階段是成品組裝。將電鍍好的插針與注塑盒座接插的方式有兩種：單獨(dú)對插或組合對插。單獨(dú)對插是指每次接插一個(gè)插針；組合對插則一次將多個(gè)插針同時(shí)與盒座接插。不論采取哪種接插方式，制造商都要求在組裝階段檢測所有的插針是否有缺漏和定位正確；另外一類常規(guī)性的檢測任務(wù)則與連接器配合面上間距的測量有關(guān)。

和沖壓階段一樣，連接器的組裝也對自動檢測系統(tǒng)提出了在檢測速度上的挑戰(zhàn)。盡管大多數(shù)組裝線節(jié)拍為每秒一到兩件，但對于每個(gè)通過攝像頭的連接器，視覺系統(tǒng)通常都需完成多個(gè)不同的檢測項(xiàng)目。因而檢測速度再次成為一個(gè)重要的系統(tǒng)性能指標(biāo)。

組裝完成后，連接器的外形尺寸在數(shù)量級上遠(yuǎn)大于單個(gè)插針?biāo)试S的尺寸公差。這點(diǎn)也對視覺檢測系統(tǒng)帶來了另一個(gè)問題。例如：某些連接器盒座的尺寸超過一英尺而擁有幾百個(gè)插針，每個(gè)插針位置的檢測精度都必須在幾千分之一英寸的尺寸范圍內(nèi)。顯然，在一幅圖像上無法完成一個(gè)一英尺長連接器的檢測，視覺檢測系統(tǒng)只能每次在一較小視野內(nèi)檢測有限數(shù)目的插針質(zhì)量。為完成整個(gè)連接器的檢測有兩種方式：使用多個(gè)攝像頭（使系統(tǒng)耗費(fèi)增加）；或當(dāng)連接器在一個(gè)鏡頭前通過時(shí)連續(xù)觸發(fā)相機(jī)，視覺系統(tǒng)將連續(xù)攝取的單禎圖像"縫合" 起來，以判斷整個(gè)連接器質(zhì)量是否合格。 后一種方式是PPT視覺檢測系統(tǒng)在連接器組裝完成后通常所采用的檢測方法。

"實(shí)際位置"（True Position）的檢測是連接器組裝對檢測系統(tǒng)的另一要求。這個(gè)"實(shí)際位置"是指每個(gè)插針頂端到一條規(guī)定的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)線之間的距離。視覺檢測系統(tǒng)必須在檢測圖像上作出這條假想的基準(zhǔn)線以測量每個(gè)插針頂點(diǎn)的"實(shí)際位置"并判斷其是否達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。然而用以劃定此基準(zhǔn)線的基準(zhǔn)點(diǎn)在實(shí)際的連接器上經(jīng)常是不可見的，或者有時(shí)出現(xiàn)在另外一個(gè)平面上而無法在同一鏡頭的同一時(shí)刻內(nèi)看到。甚至在某些情況下不得不磨去連接器盒體上的塑料以確定這條基準(zhǔn)線的位置。這里的確出現(xiàn)了一個(gè)與之相關(guān)的論題 - 可檢測性設(shè)計(jì)。

可檢測性設(shè)計(jì)（Inspectablity）

由于制造廠商對提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量并減少生產(chǎn)成本的不斷要求，新的機(jī)器視覺系統(tǒng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。當(dāng)各種視覺系統(tǒng)日益普遍時(shí)，人們越來越熟悉這類檢測系統(tǒng)的特性，并學(xué)會了在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品時(shí)考慮產(chǎn)品質(zhì)量的可檢測性。例如，如果希望有一條基準(zhǔn)線用以檢測"實(shí)際位置"，則應(yīng)在連接器設(shè)計(jì)上考慮到這條基準(zhǔn)線的可見性。

某位制造商希望對一種盒式插座內(nèi)金屬觸點(diǎn)進(jìn)行缺漏和定位是否正確的檢測。這種盒式插座與大多數(shù)辦公室或新居內(nèi)的電話接線盒相似，有一個(gè)黑塑料殼體，金屬觸點(diǎn)就粘 貼在殼體當(dāng)中。插座的原始設(shè)計(jì)給視覺檢測系統(tǒng)的照明帶來了相當(dāng)?shù)睦щy：前照光是唯一可行的照明方案，而這樣的照明條件無法讓檢測系統(tǒng)攝取到足夠清晰的圖像。這位制造商因此重新設(shè)計(jì)了插座，為使背光通過而在插座的塑料殼底面上加上了一個(gè)小開口。對于視覺檢測系統(tǒng)而言，僅是這一細(xì)微的修改便使得一個(gè)原本復(fù)雜的問題能夠獲得既簡單又更具可靠性的解決。對于插座產(chǎn)品而言，這一修改只是增強(qiáng)了產(chǎn)品的可檢測性而絲毫無損于產(chǎn)品的工作性能。

3. 深入了解視覺技術(shù) - 沖壓件質(zhì)量檢測

如前所述，電子連接器插針的沖壓生產(chǎn)速度通常以每分鐘上千件來計(jì)算。直到最近，檢測速度一直都是自動質(zhì)量檢測系統(tǒng)難以克服的障礙。早期的機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)無法提供如此之高的100%的質(zhì)量檢測速度.

3.1 沖壓件質(zhì)量視覺檢測的典型應(yīng)用實(shí)例

本文以下將詳細(xì)闡述一個(gè)PPT視覺系統(tǒng)在沖壓件質(zhì)量檢測上典型的應(yīng)用實(shí)例。盡管相近的各個(gè)應(yīng)用實(shí)例由于各自檢測對象插針的變化而有所不同，但多數(shù)沖壓質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)遵循基本一致的總體構(gòu)造。如前所述，插針由薄金屬帶沖壓而成。基于不同的沖壓工藝，某些插針由單臺沖壓機(jī)一次沖壓成形，而另一些插針由多臺沖壓機(jī)分幾次沖壓成形。當(dāng)金屬帶通過沖壓機(jī)時(shí)，一些插針在沖壓過程中的阻滯和定位誤差會導(dǎo)致產(chǎn)生扭曲或碎裂變形的沖壓缺陷。

因?yàn)闆_壓生產(chǎn)的速度極快，為避免整卷金屬帶報(bào)廢及時(shí)地檢測出沖壓質(zhì)量缺陷變得十分重要。隨機(jī)的質(zhì)量缺陷，如金屬碎屑（在沖壓過程中產(chǎn)生并粘附于金屬帶上），也必須被檢測出來。如果被一直帶到組裝線上，這些金屬碎屑將有可能導(dǎo)致設(shè)備卡塞或不合格的組裝成品，甚至有更為糟糕的 - 被顧客投訴！為盡可能早地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷，沖壓工序完成的瞬間就應(yīng)該立刻進(jìn)行質(zhì)量檢測。

PPT視覺系統(tǒng)能夠以各種方式集成安裝到現(xiàn)有的生產(chǎn)線上。如果生產(chǎn)線上有現(xiàn)成的PLC （可編程邏輯控制器），它能象控制其它傳感器或機(jī)械裝置一樣控制PPT視覺系統(tǒng)的運(yùn)行。這些外部的PLC也并非必需的 - PPT視覺系統(tǒng)自身就完全有與各種外部設(shè)備（觸發(fā)傳感器、廢品剔除機(jī)械等）交流的能力。某些PPT的客戶使得他們的視覺系統(tǒng)能夠在一旦檢測出問題時(shí)停止沖壓機(jī)運(yùn)行，以便操作人員排除故障。類似的其它方案，如控制噴涂槍給檢測出缺陷的產(chǎn)品打上記號等，也能夠通過PPT視覺系統(tǒng)輕易實(shí)現(xiàn)。

背光（Backlight）是一種針對檢測沖壓過程中典型質(zhì)量缺陷的極其有效的照明手段。背光可通過在待檢目標(biāo)的后方布置一束散射光源來實(shí)現(xiàn) - 它能使待檢目標(biāo)與其明亮背景之間產(chǎn)生強(qiáng)烈對比而獲得清晰的具有剪影效果的檢測圖像。這樣的理想圖像通常用來測量目標(biāo)物的尺寸特征，如長或?qū)挘灿脕頇z測目標(biāo)物輪廓（形狀檢測）。

圖1：插針在金屬輸送帶上的典型圖像

3.2 沖壓件視覺檢測系統(tǒng)的物料輸送和部件構(gòu)成

這套附加的視覺檢測檢測系統(tǒng)可以十分方便地安裝到?jīng)_壓機(jī)物料卷帶輪系統(tǒng)上。沖壓成形的插針?biāo)统鰶_壓機(jī)后就能夠立即被檢測，再隨金屬帶卷到卷帶輪上。整套系統(tǒng)包括：

一副可調(diào)的開口滑槽機(jī)構(gòu)，用以引導(dǎo)載有插針的金屬帶通過攝像頭下方，一臺PPT-DS2攝像機(jī)，安裝在該金屬帶上方；
一盞頻閃燈和一塊漫反射樹脂玻璃，安裝在該金屬帶下方；
一套光敏探測器，用以向視覺檢測系統(tǒng)提供待測工件到位的觸發(fā)信號。
一臺PPT Passport視覺處理系統(tǒng)

圖2：典型的沖壓件質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)的設(shè)備布局

（Take-up reel - 卷帶輪，Camera - 攝像機(jī)，sensor - 傳感器，Carrier strip with contacts - 沖壓插針金屬帶，Stamping press - 沖壓機(jī)，Guide block and strobe light - 導(dǎo)引塊和頻閃燈）

當(dāng)沖壓成形的插針隨金屬帶送出沖壓機(jī)后，它們經(jīng)由導(dǎo)引塊穿過視覺檢測系統(tǒng)并通過漫反射樹脂玻璃前方。對于每個(gè)插針的到來，光敏探測器都會向檢測系統(tǒng)提供一個(gè)觸發(fā)信號，接通頻閃燈，拍攝圖像，開始執(zhí)行檢測。采用頻閃燈的目的是避免金屬帶每次都要在攝像頭前停下來。在現(xiàn)有沖壓生產(chǎn)線的集成上述視覺檢測系統(tǒng)只需對沖壓工段做少許改動。

3.2.1 局部掃描（Partial Scanning）

為了達(dá)到最大的圖像分辨率和簡化觸發(fā)執(zhí)行方案，每個(gè)插針的圖像通常都要單獨(dú)拍攝并檢測，即視覺系統(tǒng)每次只檢測一個(gè)插針而非多個(gè)。當(dāng)系統(tǒng)以每分鐘數(shù)千個(gè)插針的檢測速度運(yùn)行時(shí)，使用局部掃描技術(shù)和可重置攝像機(jī)就變得十分重要。PPT視覺系統(tǒng)使用的PPT-DS2攝像機(jī)具有"雙速掃描（Double-scan）"模式，該模式下攝像機(jī)能夠在16.7毫秒時(shí)間內(nèi)獲取一整幅全解析度（640x480）逐行掃描的圖像 - 比標(biāo)準(zhǔn)的RS-170攝像機(jī)速度高兩倍。

然而在許多沖壓件質(zhì)量檢測的應(yīng)用實(shí)例中，這樣的速度仍舊太慢，因此PPT視覺系統(tǒng)使用了稱?quot;局部掃描"的技術(shù)來進(jìn)一步減少圖像獲取總的時(shí)間。使用局部掃描技術(shù)的攝像機(jī)只對有限數(shù)目的掃描行進(jìn)行圖像掃描--掃描行越少，圖像獲取的速度越快。掃描行數(shù)目不是固定的，可隨使用者的意圖改變。例如，掃描480行圖像需耗時(shí)16.7毫秒，若設(shè)置攝像機(jī)使其僅僅掃描前120行則只需掃描時(shí)間4.18毫秒。因?yàn)槿匀皇褂昧怂椒较蛏系娜糠直媛剩植繏呙璺浅＿m合于那些外形尺寸在一個(gè)方向上遠(yuǎn)大于另一個(gè)方向的目標(biāo)物，如插針等。

下面的圖3給出了局部掃描技術(shù)的原理。

圖3：PPT-DS2攝像機(jī)掃描模式：整幅雙速掃描和局部掃描。 單位：Pixels - 像素
（左圖 - 全解析度雙速掃描模式：在16.7毫秒內(nèi)獲取整幅（640x480）圖像）；
（右圖 - 局部掃描模式的例子：在4.8毫秒內(nèi)獲取部分（640x120）圖像，未經(jīng)掃描的圖像區(qū)域保持為空白）

一般情況下，沖壓件質(zhì)量缺陷包括插針的變形或扭曲、多余的金屬粘附（金屬碎屑）和外形尺寸的誤差等。視覺系統(tǒng)可識別的一些沖壓插針的典型質(zhì)量缺陷如圖4所示。

圖4：沖壓件典型質(zhì)量缺陷的示例

（Twisted contact- 插針扭曲，Metal flash - 屬粘附碎屑，Crushed contact - 觸點(diǎn)擠壓變形，Thin contact - 插針過細(xì)）

3.2.2 視覺檢測工具（Vision tools）

由于受到各種機(jī)械和電子干擾或遲滯的影響，每次在被視覺系統(tǒng)捕獲到的圖像上，待測零件（插針）的位置都會有變化。因此在進(jìn)行零件檢測之前，系統(tǒng)首先必須在視野范圍內(nèi)尋獲目標(biāo)零件的位置。PPT視覺系統(tǒng)采用名為"原點(diǎn)"（Origin Tool）的視覺檢測工具來獲得屏幕上目標(biāo)零件的位置和角度。這個(gè)工具由圖像上的三個(gè)相互垂直交叉的ROI (Region of Interest)"感興趣的區(qū)域" 坐標(biāo)組成。這些ROI將告訴視覺系統(tǒng)在哪里尋獲目標(biāo)和尋獲的信息。第一和第二個(gè)ROI采用對比檢測方法 (Contrast Sensing) 以獲得目標(biāo)零件的邊的信息，并計(jì)算出起始角度；再加上第三個(gè)ROI（垂直方向）所獲得的邊的信息, 來共同確定目標(biāo)零件在圖像平面上的位置和角度。

圖5：三個(gè)ROI坐標(biāo) - 檢測插針在其背光圖像中的位置

（Primary ROI - 第一個(gè)ROI，Secondary ROI - 第二個(gè)ROI，Perpendicular ROI - 垂直ROI）

插針的這幾個(gè)位置邊緣坐標(biāo)和起始角度將傳送給后續(xù)的一些視覺檢測工具并用以校準(zhǔn)它們的ROI相對于插針頂端的位置。

"模板"（Template）工具提供一種簡單的手段以檢測插針是否變形或扭曲以及插針外形之間的一致性。該工具非常適合于檢測零件的基本外形。由于視覺系統(tǒng)主要采用"金規(guī)"（標(biāo)準(zhǔn)零件）圖像作為自教的初始化方式，模板工具也因此極易建立。用戶只需簡單地劃定一個(gè)覆蓋整個(gè)插針圖像的特征區(qū)，并通知系統(tǒng)忽略所有在給定灰度級范圍之外的像素，系統(tǒng)就能據(jù)此"學(xué)習(xí)"而產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)陣圖像模板。此后，只有那些在此特征區(qū)內(nèi)并為模板所"激活"的像素才被檢測。若所有?quot;激活"的像素都在用戶定義的灰度范圍之內(nèi)，則模板工具檢測通過。示例如圖6，所有覆蓋在模板之下的像素（圖中以單灰色顯示）都應(yīng)是黑色的；若存在插針變形或扭曲，那么這些像素中就會有一部分因此變亮而無法通過模板檢測。

圖6：模板工具--檢測插針變形缺陷以及形狀校驗(yàn)

（Template of "turned ON" pixels - 像素"激活"的模板，Gird of ROIs - ROI網(wǎng)格：視覺系統(tǒng)僅僅檢測那些限在特征區(qū)內(nèi)并被模板所"激活"的像素）

"輔助模板"（Complementary Template）此工具可用于檢測目標(biāo)物（插針）的周圍區(qū)域。示例如圖7。

圖7：輔助模板 - 檢測插針周圍區(qū)域以及是否有粘附碎屑

若插針上有冗余金屬或金屬碎屑，其圖像上就會有黑色像素出現(xiàn)而通不過輔助模板工具檢測。

外形尺寸及誤差是由"量規(guī)"（Gauges）等工具檢測。量規(guī)工具有像素精度和亞像素精度兩種。對于常見的典型沖壓件缺陷，像素精度級量規(guī)就能達(dá)到較令人滿意的檢測效果。例如，視野范圍為13mm x 10mm的圖像能使系統(tǒng)達(dá)到 +/- 0.0203mm的檢測分辨率（13mm/640像素?cái)?shù) = 0.0203 mm/像素）。顯然，圖像視野越小，系統(tǒng)分辨率越高。

Sub-pixel Line Gauge Tool (亞像素量規(guī)) 檢測精度能達(dá)到1/4像素（標(biāo)準(zhǔn)差）。它可以完成同一目標(biāo)物的多個(gè)檢測項(xiàng)目，也可多次執(zhí)行同一檢測項(xiàng)目。即定義一種檢測項(xiàng)目并使其在某個(gè)選定圖像區(qū)域內(nèi)重復(fù)執(zhí)行。特別是對于沿一個(gè)系列中心檢測多個(gè)目標(biāo)的任務(wù)，該功能非常有效。 Sub-pixel Line Gauge Tool采用連通性分析算法來檢測圖像邊緣，可達(dá)到亞像素級的檢測精度。系統(tǒng)做初始化時(shí)，用戶即可在 "金規(guī)"（即標(biāo)準(zhǔn)零件）圖像上指定兩條邊緣并告訴系統(tǒng)測量這兩條邊緣線之間的距離。之后的實(shí)際生產(chǎn)檢測中，系統(tǒng)將測量每個(gè)零件相應(yīng)的邊緣線之的距離，如果這個(gè)距離在給定范圍內(nèi)，檢測通過；否則不予通過。那么視覺系視覺能檢測哪些尺寸誤差呢？這個(gè)問題將完全取決于所檢測圖像的實(shí)際狀況。圖8標(biāo)出了一組Sub-pixel Line Gauge Tool的ROI的位置，以及制造商希望能被檢測的幾種典型尺寸。

圖8：Sub-pixel Line Gauge Tool- 檢測外形尺寸的誤差

（一組Sub-pixel Line Gauge Tool 的ROI 的位置，用以測量插針多個(gè)截面的寬度和縱向總長）

"反差工具"（Contrast Tool）可以用來檢測多種前面已討論過的質(zhì)量缺陷。該工具利用ROI來判斷區(qū)域內(nèi)的灰度級是否存在反差 - 有反差則可證實(shí)目標(biāo)特征存在，無反差則表明目標(biāo)特征（如金屬碎屑）不存在。

上述各種視覺檢測工具一旦開始運(yùn)行，系統(tǒng)將通過內(nèi)置的Opto22輸出模塊把檢測結(jié)果（成功/失敗的信號）送到生產(chǎn)線上其它設(shè)備。例如在一個(gè)典型的沖壓件質(zhì)量檢測實(shí)例中，若視覺系統(tǒng)檢測到一個(gè)有缺陷的零件，則檢測失敗信號會立刻送到?jīng)_壓機(jī)控制器以停止沖壓機(jī)運(yùn)行。同時(shí)，操作人員會收到一個(gè)示警信號。只有在造成質(zhì)量缺陷的原因查明并解決之后，操作人員才能開動沖壓機(jī)重新生產(chǎn)。

上述各種視覺檢測工具的檢測結(jié)果還將被收集并顯示在操作屏幕上；或者為了進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析而輸出到運(yùn)行于主機(jī)上的其它軟件，如電子數(shù)據(jù)表格或統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）程序。

3.2.3 視覺檢測系統(tǒng)編程

PPT所有型號的機(jī)器視覺系統(tǒng)都裝有PPT的視覺程序管理軟件 - VPM (Vision Program Manager)。VPM采用圖形化的編程語言，使用戶不必掌握計(jì)算機(jī)編程語言就能極為自由地創(chuàng)建各種視覺檢測程序。VPM有兩種截然不同的運(yùn)行模式：編輯模式（Edit Mode）和 執(zhí)行模式（Run Mode）。

編輯模式下，用戶首先編輯檢測程序以指示視覺系統(tǒng)該做些什么。在此過程中，用戶不必敲入一行行的指令代碼，只需抓取各種圖標(biāo)并將它們拖放組合到一起成為可視化的流程圖。這里的每個(gè)圖標(biāo)都代表了一種基本的機(jī)器功能。用戶還可以用各種顏色的線條連接這些圖標(biāo)，以此指明整個(gè)檢測過程中的執(zhí)行順序和數(shù)據(jù)流動路線。最后，設(shè)置每個(gè)圖標(biāo)特定的功能參數(shù)。

編輯完檢測程序后，用戶可創(chuàng)建自己個(gè)性化的 "控制面板"（Control Panels）。這些面板是供車間操作人員在生產(chǎn)線上使用的。利用前述創(chuàng)建檢測程序時(shí)所用的點(diǎn)擊組合方式，用戶在很短時(shí)間之內(nèi)就能創(chuàng)建這些面板。一個(gè)面板中所有組件的形狀、位置、標(biāo)識和顏色都可按照用戶喜好進(jìn)行修改；多個(gè)面板也可同時(shí)創(chuàng)建并鏈接在一起。用戶可以完全自主地設(shè)計(jì)操作面板，并加密碼保護(hù)，以限制車間操作人員對檢測程序干與能力。

VPM通常都在執(zhí)行模式下運(yùn)行。上述控制面板此時(shí)將被顯示并激活，車間操作人員通過集成安裝的觸摸屏使用該控制面板。通過觸摸屏上的各種按鈕，操作人員能夠啟動視覺檢測系統(tǒng)、使系統(tǒng)離線運(yùn)行、加載各種檢測文件以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)者所設(shè)置的所有其它功能。

前文所述的沖壓件質(zhì)量檢測系統(tǒng)的流程可以用VPM的圖形化編程語言給出，如圖9所示。

Camera Tool - 整個(gè)檢測流程由攝像機(jī)工具開始，
Origin Tool - 原點(diǎn)工具確定零件在視野中的位置，
Template tools - 模板工具，
Sub-pixel Line Gauge Tool
Parallel Output Tool - 若任何檢測工具檢測失敗，并行輸出工具向沖壓機(jī)發(fā)送"停機(jī)"信號。

攝像機(jī)工具（Camera Tool）指定整個(gè)檢測流程由攝像機(jī)開始。原點(diǎn)工具（Origin Tool）確定每個(gè)插針在攝像機(jī)視野中的位置和角度，并將此信息提供給后續(xù)各個(gè)檢測工具。兩組模板工具（Template Tool）分別檢測插針是否存在變形、扭曲或金屬碎屑和觸點(diǎn)形狀的一致性。亞像素量規(guī)（Sub-pixel Line Gauge）檢測插針有關(guān)的形狀尺寸誤差是否合格。一個(gè)量規(guī)工具就可以度量出幾個(gè)尺寸數(shù)據(jù)。

圖中的流程線規(guī)定了所有檢測工具的執(zhí)行順序，即只有當(dāng)前一個(gè)工具檢測通過后，后一個(gè)工具才可以執(zhí)行。如果任何一個(gè)工具檢測不能通過，那么并行輸出工具（Parallel Output）將按照流程線規(guī)定向沖壓機(jī)控制器送出失敗信號，沖壓機(jī)立即停止運(yùn)行。盡管所有的檢測工具都有各自的檢測失敗/成功/執(zhí)行的計(jì)數(shù)器，但每個(gè)零件的檢測都會首先觸發(fā)原點(diǎn)工具，所以總的檢測零件數(shù)將由原點(diǎn)工具(Origin Tool) 的執(zhí)行計(jì)數(shù)器給出。

3.2.4 安裝視覺檢測系統(tǒng)可能遇到的問題

安裝一套視覺檢測系統(tǒng)時(shí)大多會遇到一些問題。以前，PPT在安裝沖壓件質(zhì)量檢測系統(tǒng)時(shí)就多次遇到過同一個(gè)障礙：當(dāng)物料運(yùn)輸機(jī)構(gòu)清理干凈后，攝像機(jī)和頻閃燈就能馬上安裝在卷帶輪前方，然而在試運(yùn)行時(shí)竟出現(xiàn)系統(tǒng)的檢測速度明顯跟不上生產(chǎn)節(jié)拍 - 盡管此時(shí)沖壓連續(xù)生產(chǎn)的速度并沒有超出系統(tǒng)檢測速度的極限。經(jīng)過分析研究發(fā)現(xiàn)，這種 "超速"（Overrun）問題是由于卷帶輪不規(guī)則的轉(zhuǎn)速所引起。當(dāng)運(yùn)輸金屬帶出現(xiàn)松弛時(shí)，卷帶輪加速運(yùn)轉(zhuǎn)以張緊運(yùn)輸帶；松弛一旦消除，卷帶輪的轉(zhuǎn)速又放慢下來。由于卷帶輪設(shè)計(jì)上的轉(zhuǎn)速總是落后于運(yùn)輸帶，因此每次卷帶輪張緊運(yùn)輸帶后減速都重新造成運(yùn)輸帶的大段松弛。其結(jié)果導(dǎo)致了運(yùn)輸帶通過視覺檢測系統(tǒng)導(dǎo)引塊時(shí)不規(guī)則、突然地加速運(yùn)動，有時(shí)甚至超出了視覺系統(tǒng)的檢測速度極限。"超速"問題的解決方法是仔細(xì)地調(diào)整卷帶輪的轉(zhuǎn)速。只要能消除運(yùn)輸金屬帶運(yùn)動過程中的不規(guī)則突變，視覺檢測系統(tǒng)就能夠保持與沖壓生產(chǎn)速度的同步。

殘留在插針上的潤滑油給視覺檢測系統(tǒng)帶來另一個(gè)問題。金屬帶在通過沖壓過程中需要足夠的潤滑，可是這些潤滑油滴也會經(jīng)常粘附在沖壓后的插針上。若它們被視覺檢測系統(tǒng)誤認(rèn)為是金屬粘附碎屑，則將導(dǎo)致檢測誤判。為了解決這個(gè)問題，可以在插針觸點(diǎn)未到達(dá)檢測系統(tǒng)之前安裝一副氣流噴掃裝置以清除零件上殘留的潤滑油。

4. 總結(jié)

當(dāng)前，機(jī)器視覺系統(tǒng)為電子連接器制造工業(yè)中四個(gè)階段（沖壓、電鍍、注塑和組裝）的質(zhì)量檢測提供了非常出色的解決方案。以沖壓工藝為代表的高速制造過程要求檢測系統(tǒng)有極高的檢測速度，這一直是制約電子連接器制造工業(yè)實(shí)現(xiàn)全面自動化質(zhì)量檢測的主要障礙。可喜的是，得益于攝像和圖像處理技術(shù)的進(jìn)步，視覺系統(tǒng)今天終于有足夠的能力達(dá)到10,000件/分鐘的在線檢測速度。

與此同時(shí)，機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步使得其使用已極為方便。值得注意的是，當(dāng)評估在生產(chǎn)線上安裝機(jī)器視覺系統(tǒng)的可行性時(shí)，電子連接器的主要制造商們越來越多地把機(jī)器視覺系統(tǒng)易于安裝維護(hù)作為了一個(gè)主要的因素來考慮。

過去的五年中，許多成功安裝的機(jī)器視覺系統(tǒng)產(chǎn)品已開始在市場上出現(xiàn)。這些已在電子連接器制造業(yè)中安裝使用的視覺系統(tǒng)極大地減少了廢品率，防止了質(zhì)量不合格產(chǎn)品到達(dá)客戶手里，為制造商帶來了豐厚的投資回報(bào)。多數(shù)情況下，用于安裝視覺系統(tǒng)的投資在幾個(gè)月里就能夠收回。